Phan 1 chuong 4 Một số tính chất chung của các chất vô cơ

HĨA HỌC VƠ CƠ
Chương 4- Một số tính chất chung của
các chất vô cơ


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

I. Sự hồ tan
1. Q trình hồ tan:
Là q trình phá vỡ liên kết trong chất tan (ct) và trong dung
mơi (dm) để hình liên kết ct - dm :
∆Ght = ∆Hht - T∆Sht < 0  quá trình hồ tan xảy ra
∆Sht thường > 0 (trừ q trình hồ tan của chất khí có ∆Sht < 0)
 (- T∆Sht ) < 0
 ∆Hht càng < 0  ∆Ght càng < 0  QT hoà tan càng dễ.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

I. Sự hồ tan
2. Các trường hợp thường gặp
- Chất tan khơng phân cực hay phân cực ít tan dễ trong dung
mơi khơng hay phân cực ít.
Ví dụ: Benzen (µ = 0) tan dễ trong toluen (phân cực ít µ = 0,4D).
- Chất tan phân cực tan dễ trong dung mơi phân cực
Ví dụ: HCl (1,03D) tan dễ trong H2O (1,84D).
- Chất tan có liên kết H tan rất dễ trong dung mơi có liên kết H
Ví dụ: NH3 và H2O; C2H5OH và H2O


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

I. Sự hồ tan
3. Q trình hồ tan của hợp chất ion
Ví dụ: Hịa tan hợp chất ion là LiCl rắn vào nước:
∆Hht
LiCl (r) + aq
ULiCl

Li+.aq + Cl-.aq
∆Hh(Li+k) + ∆Hh(Cl-k)

Li+ (k) + Cl- (k) +aq
 ∆Hht = ULiCl + ∆Hh(Li+k) + ∆Hh(Cl-k)
Trong đó:
ULiCl : Năng lượng mạng lưới ion của LiCl (r)
∆Hh(Li+k) , ∆Hh(Cl-k) : Nhiệt hidrat của các ion Li+(k) và Cl-(k)


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất

1. Nhiệt độ nóng chảy (Tnc)
a. Khái niệm :
R
↔
L
- Bậc tự do C = R - q – Ɵ + 2 = 1 – 0 - 2 + 2 = 1
 hệ nhất biến  Tnc phụ thuộc vào P bên ngoài.
- Biểu thức Clapeyron T=f(P):

dT Tnc .V

dP H nc
∆V = VL - VR


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất
1. Nhiệt độ nóng chảy (Tnc)
b. Quan hệ Tnc, ∆Hnc, ∆Snc được thể hiện trong cân bằng pha:
∆Hnc >> ∆Snc  Tnc chủ yếu phụ thuộc vào ∆Hnc
 Elk trong tinh thể các chất có giá trị càng lớn  Tnc càng cao.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất
2. Nhiệt độ sôi (Ts)
a. Khái niệm :
L ↔
H
Bậc tự do C = 1  Ts phụ thuộc vào P bên ngoài
b. Quan hệ Ts, ∆Hbh và ∆Sbh trong CB pha:


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất

3. Một vài nhận xét về Tnc và Ts của các chất vô cơ
a. Kim loại:
∆Hnt cao (Elk kim loại lớn)  Tnc, Ts cao và ngược lại.
Ví dụ:
- W có ∆Hnt = 878,6 KJ.mol-1  Tnc = 3410oC; Ts = 5900oC .
- Hg có ∆Hnt = 61KJ.mol-1  Tnc = - 38,86oC; Ts = 356,66oC.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất
3. Một vài nhận xét về Tnc và Ts của các chất vơ cơ
b. Phi kim:
- Có mạng lưới ngun tử với lk cộng hố trị bền Tnc, Ts cao.
Ví dụ: Than chì có Tnc = 3650oC
- Tồn tại ở dạng phân tử X2, giữa các phân tử chỉ tồn tại lực
Vanderwaals yếu  có Tnc, Ts thấp
Ví dụ: N2 (Ts = -187,9oC), Cl2 (Ts = -34,1oC), Br2 (Ts = 58,2oC)


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất
3. Một vài nhận xét về Tnc và Ts của các chất vơ cơ
c. Hợp chất:
- Hợp chất cộng hố trị có cấu trúc mạng phân tử thì ở TT rắn
và lỏng chỉ tồn tại liên kết Vanderwaals  có Tnc, Ts thấp
Ví dụ: H2O, NH3, CO, H2S …(nếu trong hợp chất nào có lk H
thì có Tnc , Ts cao hơn )
- Hợp chất cộng hoá trị tồn tại ở mạng tinh thể có liên kết cộng

hố trị bền  có Tnc cao.
Ví dụ: SiO2 có Tnc > 1600oC.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vô cơ

II. Nhiệt độ chuyển pha của các chất
3. Một vài nhận xét về Tnc và Ts của các chất vơ cơ
d. Hợp chất ion:
Vì tồn tại liên kết ion  có U lớn  thường có Tnc, Ts cao.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

III. Tính chất từ
1. Chất nghịch từ
2. Chất thuận từ
3. Tính momen từ của các chất (chủ yếu KL chuyển tiếp nhẹ):

  n(n  2);  B
μB : manhêtông Bo
n: số e độc thân trong chất (nguyên tử, phân tử, ion)


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

III. Tính chất từ
3. Tính momen từ của các chất (chủ yếu KL chuyển tiếp nhẹ):
Ví dụ 1: CuSO4.5H2O có μB = 1,95 μB  Có số e độc thân là:
1,95 = [n(n+2)]1/2  n ~ 1 (sai số là do phần đóng góp của

sự chuyển động ocbitan của e) Kết quả phù hợp với sự có mặt
của Cu2+ với cấu hinh của ion Cu2+ là : Cu2+ [Ar]: 3d9.
Ví dụ 2: MnSO4.4H2O có μB = 5,86 μB  n ~ 5


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
1. Cấu tạo của tinh thể kim loại:
2. Hơn 80% các nguyên tố hoá học là KL: gồm các nguyên tố s,
d, f và một số nguyên tố p.
3. Kim loại ở trạng thái rắn có cấu trúc tinh thể. Ba kiểu mạng
lưới tinh thể của hầu hết kim loại:
- Lập phương tâm khối: kim loại kiềm, Fe, Ba …
- Mạng lập phương tâm diện: Ca, Cu, Ag, Al …
- Mạng lục phương: Be, Mg, Zn …


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại: 2 cách:
a. Cách thứ nhất: Theo lý thuyết đơn giản về liên kết KL 
mạng lưới KL bao gồm các ion (+) kim loại chiếm chỗ ở các
nút mạng, xung quanh có các e hoá trị chuyển động tương

đối tự do  Trong kim loại các e hoá trị tham gia liên kết là
khơng định chỗ trong tồn khối KL, chính các electron này
gắn các ion kim loại với nhau tạo ra độ bền của kim loại,
gây ra tính dẫn điện, dẫn nhiệt của kim loại.
Kim loại chỉ tồn tại dưới dạng nguyên tử riêng biệt khi ở
trạng thái hơi (trừ một số rất ít ở dạng phân tử 2 nguyên tử.
Thí dụ: Li2).


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng

2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại: 2 cách:
b. Cách thứ 2: Thuyết đơn giản về liên kết kim loại chỉ giải thích
định tính tính dẫn điện kim loại để giải thích được bản chất
của liên kết kim loại, thường dùng thuyết vùng (Band
Theory BT).


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại
b. Cách thứ 2: Thuyết vùng dựa trên cơ sở của PP MO-LCAO:
Các MO được tạo thành bằng sự tổ hợp các AO theo nguyên
tắc: 2AO khi tổ hợp cho 2MO: MO* (MO phản liên kết =
antibonding) có năng lượng cao hơn, MO (MO lk = bonding) có
năng lượng thấp hơn  Như vậy khi có sự tổ hợp của n AO sẽ
tạo ra n MO và số AO tham gia tổ hợp càng lớn sẽ tạo một số

MO càng lớn.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại
b. Cách thứ 2: Thuyết vùng dựa trên cơ sở của PP MO-LCAO:
Ở chất rắn, các nguyên tử nằm rất gần nhau, số nguyên tử
trong 1 đơn vị thể tích rất lớn (VD ở Li:4,56.1022 nguyên tử/cm3)
số AO tham gia tổ hợp rất lớn tạo ra một số rất lớn các MO.
Các MO được sắp xếp rất gần nhau tạo thành vùng năng lượng.
Sự điền e vào các MO trong vùng năng lượng theo chiều
năng lượng tăng dần và mỗi MO được chiếm bởi 2e có spin
ngược nhau. Kết quả là: có vùng đã được điền hết  vùng bão
hồ (Ví dụ vùng ns2 là vùng bão hồ), có vùng chưa bị chiếm hết,
cịn một phần trống (Ví dụ vùng ns1 mới điền một nửa).


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại:

Giữa các vùng có một khoảng trống gọi là vùng cấm


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng

2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại:
c. Chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn, chất cách điện.
Tên các vùng:
- Vùng hoá trị (Valence band - VB) là vùng đã chiếm hoàn toàn
hay chưa hoàn toàn ứng với mức năng lượng cao nhất (so với
các vùng đã bị chiếm)
- Vùng dẫn (Contruction band - CB) là vùng trống nằm ngay
trên vùng hoá trị.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại:
c. Chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn, chất cách điện.
Phân biệt các chất là kim loại (chất dẫn điện), chất bán dẫn,
chất cách điện.
- Kim loại - chất dẫn điện: VB chưa điền hết hoặc vùng hoá trị
đã bị chiếm hết song VB và CB xen phủ nhau, tiếp xúc hay nằm
gần nhau, chỉ cách nhau một vùng cấm rất hẹp có ∆E < 0,1eV.
Khi đặt kim loại trong điện trường e sẽ chuyển lên vũng dẫn
và tham gia vào quá trình dẫn điện.


Chương 4: Một số tính chất chung của các chất vơ cơ

IV. Tính dẫn điện của các chất thuyết vùng
2. Giải thích tính dẫn điện của kim loại:
c. Chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn, chất cách điện.
- Chất bán dẫn (Semiconductor): VB đã được điền đầy e song

vùng cấm có ∆E = 0,1 – 3eV. Khi đặt trong điện trường, kèm
theo một tác dụng kích đ nóng hay chiếu sáng) e mới chuyển lên
CB được tham gia vào quấ trình dẫn điện.
- Chất cách điện (Insulator) VB đã được điền đầy, vùng cấm có
∆E > 3eV, e khơng chuyển lên CB được để tham gia vào quá
trình dẫn điện.