Phan 2 chuong 1 hidro và nước

Hoá vô cơ
Phần II- các nguyên tố nhóm A
ChƯơng 1- Hiđro và nƯớc


ChƯơng 1. Hiđro và nƯớc

A. Hiđro
tính

1. Vị trí trong HTTH:

I. Cấu tạo và lí


ChƯơng 1. Hiđro và nƯớc

A. Hiđro
tính

I. Cấu tạo và lí

1. Vị trí trong HTTH: Vị trí đặc biệt trong HTTH:
- Vừa giống - khác các KLK và halogen
- Đặc điểm khác với các ntố khác: tạo lk H

*) Giống halogen: nhËn e  t¹o H- :
- Ae(H) ~ 1/5 Ae(halogen).
- Ion H- tự do tồn tại trong hiđrua muối của KLK và
kiềm
thổ.

*)
Giống
KLK: cho e tạo H+ nhng khác ở:
- I(H) > I(KLK)
- KÝch thưíc proton (1,6 -1,7.10-5 Ao) << kÝch thưíc
ngtư (1,2 Ao)


ChƯơng 1. Hiđro và nƯớc

A. Hiđro
tính
2. Cấu tạo:
1
H (1s )
H2: s

2

rA = 0,53A

I. Cấu tạo và lí
o

EH-H = 432 KJ.mol

-1


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro
tính

I. Cấu tạo và lí

3. Các đồng vị:
P (Proti) -

1

99,984%
Hiđro nhẹ

1H

2
D (Đơtơri) - 1 H
0,016%
Hiđro nặng

Hiđro trong tự nhiên là hỗn hợp của 3 đồng vị
T/c của hiđro là t/c của Proti.

3
T (Triti) - 1 H
-7
10 % (đvị pxạ)
Hiđro siêu nặng

Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro
tính
4. Số oxi hoá:
+I
0
-I

I. Cấu tạo và lí

Trong hầu hết các hợp chất
Trong đơn chất
Trong các hiđrua (MH, MH2 : M: KLK ; M: KLK thæ)


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro
tính

I. Cấu tạo và lí

5. LÝ tÝnh:

- D¹ng tån t¹i: H2 , μ = 0
- Khí không màu, không mùi, không vị
o
- ít tan trong nưíc (21,5ml /1lÝt H2O ë 25 C)

o
o
- Tnc = -259,1 C ; Ts = -252,6 C
o
- Lµ chÊt bÐ nhÊt (l = 0,74A ), nhÑ nhÊt (dkk/H2= 14,5)  khuÕch tán nhanh nhất (tốc
độ khuếch tán > KK 3,5 lần)



ứng dụng: tạo môi trờng làm nguội nhanh; chế tạo các khÝ cÇu.


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

oxh
H

-

-

khử
H o2

-

H+

Department of Inorganic Chemistry - HUT


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học
Tớnh bền nhiệt

Tính chất hóa học

Tính khử
Tính oxy hóa

1. TÝnh bỊn nhiÖt: H2(k)  2H
2. H - e = H+
3. H + e = H

ΔHo = IH = 1312 kJ  TÝnh khö
-

ΔHo = Ae = - 67 kJ  TÝnh oxi ho¸

Department of Inorganic Chemistry - HUT


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học
HX
-C-C-

MHx

C=
C

X2

N2

M

H2

NH3
C=
C

C=O

MxOy

M + H2O

O2

H2O

-C-C-

-C-OH

Department of Inorganic Chemistry - HUT


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

1. TÝnh bỊn nhiƯt:
H2 cã vá e cđa He  bỊn nhiệt, khó phân huỷ tạo H:
t



H2(k)

o



2H

o
H 298= 432 kJ/mol

ở nhiệt độ thờng, kém hoạt động về mặt hoá học


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

2. Tính khử: đặc trng
+
H-e H
; I = 1312 kJ/mol
o
*) ở t thờng, không có mặt xt hầu nh chỉ pư víi F2 t¹o HF:
H2(k) + F2(k)  2HF(k)
o
*) ë t cao hoạt động hơn: khử đợc nhiều đơn chất và hợp chất.


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

2. TÝnh khư:
VÝ dơ 1:
-

-

o
-1
H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(l) ; ∆ H 298 = - 285,84 KJ.mol

Kh«ng pư ë t

o

thÊp

Nỉ khi có ngọn lửa (hoặc tia lửa điện hoặc có xt muéi Pt) vµ
VH2 : VO2 = 2:1

H2


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

2. Tính khử:
Ví dụ 2:

Khử các oxit KL Đ/c một sè KL: Fe, Ni, W, Mo :
t

H2(k)

+

CuO(r)
®en

o

→

cao

Cu

+

H2O

®á

H2
CuO


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

3. TÝnh oxi ho¸ yÕu:
+

1e

=

H (k)

1/2H2(k)

+

1e

=

H(k)



H

;
-

o
∆ H = - 67 KJ
o
; ∆ H 298 = 150 KJ > 0

 chØ nh÷ng KL rất mạnh (KLK và kiềm thổ) mới khử đợc H2
o
∼ 400 C

VÝ dơ:

2Na

+

H2

=

2NaH (hỵp chÊt ion)

:


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

II. Tính chất hoá học

4. Tính chất của hidrô mới sinh (H): hoạt tính >> H2
o
 Cã thĨ khư MnO4 (trong m«i trưêng axit) ë t thờng:
MnO4

-

+
2+
+ 5H + 3H
= Mn

+ 4H2O

p này không xảy ra với H2
o
Nguyên nhân: vì không phải tốn năng lợng để phá vỡ liên kết H - H với ∆ H 298 = 432
-1
KJ.mol


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

III. Điều chế

1. Trong công nghiệp: 2 phơng pháp thờng dùng:
o

a. Đi từ than: Cho hơi nớc qua than nóng đỏ (ở 1000 C)
C

+

H2O

=

CO

+

H2

đợc hỗn hợp khí than ớt (CO + H2) trộn với hơi nớc cho đi qua chất xúc tác (Fe o
Cr) ở 400 C:
CO

+

H2O

=

CO2

+

H2

tách CO2 bằng cách rửa hỗn hỵp (CO2 + H2) víi nưíc ë P=25atm hay b»ng dung dÞch
K2CO3 ë P cao.


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro
1.

III. Điều chế

Trong công nghiệp: 2 phơng pháp thờng dùng:

b. Đi từ khí tự nhiên (CH4):
o
1000 C , Ni

CH4

+

H2O

=

CO

+

Sau đó chế hoá để lấy H2 nh trªn.

3H2


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

III. Điều chế

2. Trong PTN:
Cho Zn t¸c dơng víi axit HCl:
Zn + HCl

=

ZnCl2 +

H2

HCl
Zn


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

IV. Hiđrua

- Là hợp chất của hiđro với các nguyên tố khác.
- Chia làm 3 loại:





Hiđrua cộng hoá trị
Hiđrua ion
Hiđrua kiểu kim loại khá mới mẻ, có thành phần và cấu trúc cha đợc tổng kết

chỉ xét Hiđrua cộng hoá trị và Hiđrua ion.


Hidrua của các nguyên tố

Hidrua cộng hóa trị

Hidrua kiểu kim loại

Hidrua ion
Department of Inorganic Chemistry - HUT


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

IV. Hiđrua

1. Hiđua cộng hoá trị: hiđrua của các PK (và hidrua ca một số KL)

a. TÝnh chÊt lÝ häc:
 Tonc vµ Tos thÊp (HF, NH3, H2O cã Tonc vµ Tos cao bÊt thưêng?).
 TÝnh tan trong nớc phụ thuộc vào 3 yếu tố:
- Độ phân cực
- Liên kết hidrô
- Kích thớc phân tử
Ví dụ:
. HF tan trong nưíc theo bÊt kú tØ lƯ nào;
. HCl, HBr, HI, NH3 tan nhiều trong nớc;
. Còn lại thì ít tan hoặc không tan trong nớc.


Chơng 1. Hiđro và nớc

A. Hiđro

IV. Hiđrua

1. Hiđua cộng hoá trị:
b. Tính chất hóa học: có tính axit - bazơ:



+
Hiđrua có khả năng nhận proton (H ) thể hiện tính bazơ
Ví dụ: XH3(X là các ngtố nhóm VA)

+
+
Hiđrua vừa có khả năng nhận H , vừa có khả năng cho H nh H2O lỡng tính.



Hiđrua có khả năng cho H

+

 thĨ hiƯn tÝnh axit.

VÝ dơ: HX (X: Halogen), H2X’ (X’: S, Se …)


ChƯơng 1. Hiđro và nƯớc

A. Hiđro

IV. Hiđrua

2. Hiđrua ion: của KLhoạt động mạnh (KLK v KLK thổ)
-

Là những tinh thể không màu, giống với muối gọi là hiđrua muối, tơng đối kém
bền, bị nớc phân huỷ
Tnc cao, dẫn điện khi nóng chảy bản chất ion

- Chế tạo: đun nóng KL mạnh trong khí quyển hiđro:
t

2Na

+

H2

=

o

t

2NaH;

Ca

+

H2

=

CaH2

o

ChƯơng 1. Hiđro và nƯớc

A. Hiđro

IV. Hiđrua

3. Hiđrua kim loại: Không xét

ã
ã
ã
ã
ã

Nhiều KL chuyển tiếp hấp thụ hiđro tạo thành chất rắn có thành phần xác định
nh: UH3, VH, ScH2, hoặc không xác đnh nh PdHx.
So với KL ban đầu, hiđrua KL có khả năng phản ứng kém hơn với oxi và nớc, dòn
hơn, l chất dẫn điện hoặc bán dẫn, bề ngoài giống KL.
ĐÃ có nhiều nghiên cứu về hidrua kim loại nhng do cấu tạo phức tạp nên cha hiểu
hết về loại hợp chất ny.
Có tính chất từ lý thú.
Khi hấp thụ v giải phóng hidro gây biến đỉi thĨ tÝch  cã mét sè øng dơng t¹o
KL bét.