Chào các em! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một dạng bài tập khá thú vị về este, đó là xác định số lượng este có thể điều chế trực tiếp từ ancol và axit cho trước. Chúng ta sẽ bám sát sách giáo khoa để hiểu rõ bản chất bài toán nhé.

Đề bài cho chúng ta hai công thức phân tử:
– Ancol: C3H8O
– Axit cacboxylic: C2H4O2
Và yêu cầu tìm số este có công thức phân tử C5H10O2 có thể điều chế trực tiếp.

Bước 1: Xác định cấu tạo có thể có của ancol C3H8O.
Một hợp chất có công thức phân tử C3H8O có thể là ancol hoặc ete. Tuy nhiên, đề bài đã cho rõ là ancol.
Ancol no, đơn chức, mạch hở có công thức tổng quát là CnH2n+1OH.
Với n=3, ta có công thức là C3H7OH.
Các đồng phân cấu tạo của C3H7OH là:
1. Propan-1-ol (ancol n-propylic): CH3-CH2-CH2-OH
2. Propan-2-ol (ancol isopropylic): CH3-CH(OH)-CH3

Bước 2: Xác định cấu tạo có thể có của axit cacboxylic C2H4O2.
Một hợp chất có công thức phân tử C2H4O2 có thể là axit cacboxylic hoặc este đơn chức. Đề bài cho rõ là axit.
Axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở có công thức tổng quát là CnH2nO2.
Với n=2, ta có công thức là C2H4O2.
Để xác định công thức cấu tạo, ta biết axit cacboxylic có nhóm chức -COOH.
Ta có 2 nguyên tử cacbon, 4 nguyên tử hidro và 2 nguyên tử oxi.
Nếu có nhóm -COOH, thì phần còn lại là gốc hidrocacbon. Gốc hidrocacbon với 1 nguyên tử cacbon là gốc metyl (-CH3).
Vậy, axit cacboxylic có công thức cấu tạo là: CH3COOH (axit axetic).
Loại axit này chỉ có một đồng phân cấu tạo duy nhất.

Bước 3: Phản ứng điều chế este.
Este được điều chế trực tiếp từ ancol và axit cacboxylic thông qua phản ứng este hóa:
RCOOH + R’OH <=> RCOOR’ + H2O

Bước 4: Ghép các ancol và axit đã xác định để tạo thành este có công thức phân tử C5H10O2.
Công thức phân tử của este tạo thành là C5H10O2.
Este được tạo ra từ RCOOH và R’OH sẽ có công thức RCOOR’.
Số nguyên tử cacbon trong este là tổng số nguyên tử cacbon trong gốc axit (R) và gốc ancol (R’) cộng với 1 nguyên tử cacbon trong nhóm cacbonyl (-CO-).

Chúng ta có hai ancol có thể tham gia phản ứng là:
Ancol 1: Propan-1-ol (CH3CH2CH2OH). Gốc R’ là CH3CH2CH2-. Số cacbon trong R’ là 3.
Ancol 2: Propan-2-ol (CH3CH(OH)CH3). Gốc R’ là CH3CH(CH3)-. Số cacbon trong R’ là 3.

Và một axit là:
Axit: Axit axetic (CH3COOH). Gốc R là CH3-. Số cacbon trong R là 1.

Bây giờ, chúng ta sẽ ghép các gốc R và R’ để xem có tạo ra este có công thức C5H10O2 hay không.
Số nguyên tử cacbon trong este = số cacbon trong gốc R + số cacbon trong nhóm -CO- + số cacbon trong gốc R’.
Số cacbon trong nhóm -CO- là 1.

Trường hợp 1: Sử dụng ancol Propan-1-ol (CH3CH2CH2OH). Gốc R’ là CH3CH2CH2- (3 nguyên tử C).
Axit là CH3COOH. Gốc R là CH3- (1 nguyên tử C).
Este tạo thành có dạng RCOOR’.
Công thức phân tử của este = C(gốc R) + C(nhóm CO) + C(gốc R’) + H(gốc R) + H(gốc R’) + O.
Số C = 1 (từ CH3-) + 1 (từ CO) + 3 (từ CH3CH2CH2-) = 5.
Số H = 3 (từ CH3-) + 2*3 (từ CH3CH2CH2-) = 3 + 6 = 9. –> Sai rồi, ta phải tính tổng số H trong este.
Cấu tạo este: CH3-COO-CH2-CH2-CH3.
Số C = 1 + 1 + 3 = 5.
Số H = 3 (từ CH3-) + 2 + 2 + 3 (từ CH2CH2CH3) = 10.
Số O = 2.
Vậy, este tạo thành là CH3COOCH2CH2CH3, có công thức phân tử là C5H10O2. Đây là este thứ nhất.

Trường hợp 2: Sử dụng ancol Propan-2-ol (CH3CH(OH)CH3). Gốc R’ là CH3CH(CH3)- (3 nguyên tử C).
Axit là CH3COOH. Gốc R là CH3- (1 nguyên tử C).
Este tạo thành có dạng RCOOR’.
Cấu tạo este: CH3-COO-CH(CH3)2.
Số C = 1 + 1 + 3 = 5.
Số H = 3 (từ CH3-) + 1 (từ CH) + 2*3 (từ 2 nhóm CH3) = 3 + 1 + 6 = 10.
Số O = 2.
Vậy, este tạo thành là CH3COOCH(CH3)2, có công thức phân tử là C5H10O2. Đây là este thứ hai.

Chúng ta đã xem xét tất cả các khả năng ghép từ ancol C3H8O và axit C2H4O2.

Bước 5: Kết luận.
Từ các ancol và axit đã cho, chúng ta có thể điều chế trực tiếp được 2 este có công thức phân tử C5H10O2. Đó là:
1. Metyl propanoat (este tạo bởi axit axetic và propan-1-ol).
2. Isopropyl axetat (este tạo bởi axit axetic và propan-2-ol).

Vậy, câu trả lời cho câu hỏi này là: 2.