Chào các em học sinh yêu quý của cô!

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất cơ bản nhưng lại vô cùng quan trọng về cấu tạo phân tử, đó là xác định số liên kết đơn trong phân tử propan (C3H8). Đây là kiến thức nền tảng trong chương trình Hóa học lớp 9 khi chúng ta bắt đầu tìm hiểu về hợp chất hữu cơ đấy các em.

Chúng ta sẽ đi từng bước thật cẩn thận nhé!

Bước 1: Phân tích đề bài và nhận dạng hợp chất

Đề bài yêu cầu chúng ta tìm số liên kết đơn trong phân tử C3H8.

Đầu tiên, chúng ta hãy nhìn vào công thức hóa học của hợp chất: C3H8. Đây là công thức phân tử của propan.

Với công thức này, chúng ta có thể nhận ra đây là một hidrocacbon (chỉ chứa nguyên tố C và H). Đồng thời, nếu chúng ta áp dụng công thức tổng quát cho hidrocacbon no (ankan) là \(C_nH_{2n+2}\), ta thấy với \(n = 3\) thì \(2n + 2 = 2 \times 3 + 2 = 8\). Như vậy, C3H8 chính là một ankan.

Đặc điểm quan trọng nhất của ankan mà các em cần nhớ là: trong phân tử ankan chỉ chứa các liên kết đơn giữa các nguyên tử cacbon với cacbon (C-C) và cacbon với hidro (C-H). Điều này có nghĩa là tất cả các liên kết trong phân tử C3H8 đều là liên kết đơn.

Bước 2: Viết công thức cấu tạo của C3H8

Để xác định số liên kết đơn một cách trực quan và chính xác nhất theo kiến thức lớp 9, chúng ta sẽ vẽ công thức cấu tạo khai triển của phân tử propan (C3H8).

Các em hãy nhớ quy tắc hóa trị cơ bản:

• Nguyên tử Cacbon (C) có hóa trị IV, luôn tạo 4 liên kết.
• Nguyên tử Hidro (H) có hóa trị I, luôn tạo 1 liên kết.

Chúng ta sẽ vẽ mạch cacbon trước, sau đó điền hidro vào:

1. Đầu tiên, ta nối 3 nguyên tử cacbon thành mạch thẳng bằng liên kết đơn:

C – C – C

2. Tiếp theo, ta điền các nguyên tử hidro vào để mỗi nguyên tử cacbon đủ hóa trị IV:

• Nguyên tử C thứ nhất đã có 1 liên kết với C thứ hai, vậy cần thêm 3 liên kết với 3 nguyên tử H. Ta được nhóm -CH3.
• Nguyên tử C thứ hai đã có 2 liên kết (1 với C thứ nhất, 1 với C thứ ba), vậy cần thêm 2 liên kết với 2 nguyên tử H. Ta được nhóm -CH2-.
• Nguyên tử C thứ ba đã có 1 liên kết với C thứ hai, vậy cần thêm 3 liên kết với 3 nguyên tử H. Ta được nhóm -CH3.

Vậy, công thức cấu tạo khai triển của C3H8 sẽ trông như sau:

    H   H   H

    |    |    |

H – C – C – C – H

    |    |    |

    H   H   H

Bước 3: Đếm số liên kết đơn

Bây giờ chúng ta sẽ cùng nhau đếm các liên kết đơn trong công thức cấu tạo vừa vẽ nhé:

a. Số liên kết C-C (cacbon-cacbon):

• Giữa C thứ nhất và C thứ hai có 1 liên kết đơn.
• Giữa C thứ hai và C thứ ba có 1 liên kết đơn.

→ Tổng cộng có 2 liên kết C-C.

b. Số liên kết C-H (cacbon-hidro):

• Nguyên tử C thứ nhất liên kết với 3 nguyên tử H.
• Nguyên tử C thứ hai liên kết với 2 nguyên tử H.
• Nguyên tử C thứ ba liên kết với 3 nguyên tử H.

→ Tổng cộng có \(3 + 2 + 3 = 8\) liên kết C-H.

c. Tổng số liên kết đơn:
Tổng số liên kết đơn trong phân tử C3H8 là tổng số liên kết C-C và C-H.

Số liên kết đơn = (Số liên kết C-C) + (Số liên kết C-H)

Số liên kết đơn = \(2 + 8 = 10\) liên kết.

Bước 4: (Mở rộng – Nâng cao) Áp dụng công thức tổng quát cho ankan

Để kiểm tra lại và hiểu sâu hơn, cô sẽ hướng dẫn các em một công thức tổng quát để tính số liên kết đơn trong một phân tử ankan có \(n\) nguyên tử cacbon (công thức là \(C_nH_{2n+2}\)):

• Số liên kết C-C = \(n – 1\)
• Số liên kết C-H = \(2n + 2\)

Vậy, tổng số liên kết đơn trong ankan sẽ là:
\[ \text{Tổng số liên kết đơn} = (n – 1) + (2n + 2) = 3n + 1 \]

Áp dụng công thức này cho C3H8 (với \(n = 3\)):

Tổng số liên kết đơn = \(3 \times 3 + 1 = 9 + 1 = 10\) liên kết.

Kết quả này hoàn toàn trùng khớp với cách chúng ta đếm trực tiếp từ công thức cấu tạo. Thật tuyệt vời phải không nào?

Bước 5: Kết luận và lựa chọn đáp án

Vậy, số liên kết đơn trong phân tử C3H8 là 10.

Đối chiếu với các đáp án đã cho, ta thấy đáp án đúng là A. 10.

Qua bài tập này, các em đã ôn lại cách xác định loại liên kết, vẽ công thức cấu tạo và đếm số liên kết trong phân tử ankan. Đây là những kiến thức rất quan trọng để học tốt phần Hóa hữu cơ nhé!

Chúc các em học tốt và luôn yêu thích môn Hóa học!