Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5 MB, 258 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b><small>Giảng viên: TS. LÊ MẠNH CƯỜNG</small></b>
<b><small>Bộ mơn HĨA HỌC </small></b>
<small>Liên hệ: </small>
<small>ĐT: 0989410222</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">1. Nguyễn Minh Tuyển, Lê Sỹ Phóng, Trương Văn Ngà, Nguyễn Thị LanHóa học đại cương
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2008.
2. Đỗ Thị Thanh Hà, Lê Mạnh Cường, Nguyễn Trường Giang,
Trần Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Tuấn Minh
<b>Bài tập hóa học đại cương</b>
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2020.
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3"><b><small>NỘI DUNGLTBTKT</small></b>
<b><small>Chương I: Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học52</small></b> <small>ĐQT1</small>
<b><small>Chương II: Nhiệt động học hóa học84</small></b> <small>ĐQT2</small>
<b><small>Chương III: Cân bằng hố học</small><sup>2</sup><sup>2</sup></b> <sup>BT1</sup>
<b><small>Chương IV: Động học hoá học</small><sup>2</sup><sup>1</sup></b> <sup>ĐQT4</sup>
<b><small>Chương VI: Điện hoá học</small><sup>3</sup><sup>1</sup></b> <sup>BT2</sup>
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><b><small>: bước sóng </small></b> <i><b><small>(đặc trưng cho tính chất sóng)</small></b></i> <b><small>(m)</small></b>
• <b>I.1.1. Giả thuyết De Broglie (1924)</b>
Phát biểu: Sự chuyển động của mọi hạt vật chất bất kỳ có khốilượng m và vận tốc v đều liên kết với 1 sóng có bước sóng λ(sóng vật chất).
<b><small>m: khối lượng hạt </small></b><i><b><small>(đặc trưng cho tính chất hạt)</small></b></i> <b><small>(kg)</small></b>
<b><small>h: hằng số Planck, h=6,625.10-34(Js)</small></b>
<b><small>v: vận tốc chuyển động của hạt (m/s)</small></b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7"><small> Vật thể có m = 1 kg, chuyển động với v = 103m/s.</small>
<small>l=</small> <sup>ℎ</sup><small>.</small>
<small> Điện tử có m = 9,1.10-31 kg, chuyển động với v = 2,2.106 m/s.</small>
<small>l=</small> <sup>ℎ</sup><small>.</small>
<small></small> <i><b><small>phù hợp với thông số vật lý</small></b><small>trong thực tế nên</small><b><small>khơng thể bỏ qua tính</small></b></i>
<small></small> <i><b><small>rất nhỏ</small></b><small>so với kích thước của vật nên</small><b><small>có thể bỏ qua tính chất sóng</small></b></i>
<b><small>VD: Tính và nhận xét?</small></b>
<small>=</small> <sup>6,625. 10</sup> <sup>( . )</sup><small>1 × 10 ( / )</small>
<small>=</small> <sup>6,625. 10</sup> <sup>( . )</sup>
<small>9,1.10× 2,2.10 ( / )</small>
<small>= 6,625. 10</small>
<small>= 3,3. 10= 3,3 Å</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8"><b>I.1.2. Nguyên lý bất định Heisenberg (1925)</b>
<b>Ø Phát biểu</b><i><b>: Khơng thể xác định chính xác đồng thời tọa độ và vận tốc (hay</b></i>
<i><b>động lượng) của vi hạt.</b></i>
<b><small>v</small><sub>x</sub><small>, p</small><sub>x</sub><small> : Độ bất định về thành phần của vận tốc, động lượng trên phương xm: Khối lượng của hạt (kg)</small></b>
<small></small><i><b><small>q: Độ bất định về tọa độ</small></b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9"><small>I.1.2. Nguyên lý bất định Heisenberg (1925)VD:</small>
<small>x rất lớn so với kích thước của nguyên tử</small> <i><small>(10-10m) </small></i><small></small> <i><small>điện tử rơi ra ngoài</small></i>
<small>0,1 ( / )</small> <sup>≈ 10</sup>
<small>x rất nhỏ so với kích thước của vật</small> <i><small>xác định được chính xác vị trí của vật</small></i>
<small>§ Một e: m</small><sub>e</sub><small> = 9,1.10-31 kg, chuyển động với vận tốc v</small><sub>x</sub><small> = 2.2.106 ± 1 (m/s). § Vật thể: m = 1 kg, chuyển động với v</small><sub>x</sub> <small>= 103± 0,1 (m/s) </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">• I.1.3. Đám mây điện tử (Mây electron)§ Do bản chất sóng của điện tử
§ Căn cứ vào ngun lý bất định Heisenberg
Trạng thái của điện tử trong nguyên tử không thể mô tả bằng quĩ đạo.
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11"><small>2</small>
<b>Orbital s</b>
<b>Orbital f</b>
<b>Orbital p</b>
<b>Orbital d</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15"><i><small>c) Số lượng tử từ m</small></i>
<i><small>* Giá trị: m = - , …, -1, 0, +1 …+ .</small></i>
<i><small>Ứng vớimỗi giá trị củacó(2 +1) giá trị của m</small></i>
<small>* Ý nghĩa: </small>
<small>- Nó đặc trưng cho sự định hướng của các orbital trong khơng gian.</small>
<small>- Nó đặc trưng cho hình chiếu của vecto mômen động lượng lên phương z:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17"><i>d) Số lượng tử spin m<sub>s</sub></i>
<i>* Giá trị: +1/2 và -1/2</i>
* Ý nghĩa:
Nó đặc trưng cho sự chuyển động nội tại của điện tử
Hình chiếu của vectơ mơmen động lượng spin M<sub>s</sub> trên phương của từtrường ngồi.
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19"><b><small>I.3.1. Quy tắc Kleschkowski</small></b>
<small></small> Trong nguyên tử nhiều e, năng lượng của mỗi e phụ thuộc vào tổng giá trị của hai số lượng tử ( + ).
<small></small> Tổng này càng lớn thì năng lượng của e càng lớn.
<small></small> Nếu 2 phân mức có tổng ( + ) bằng nhau thì phân mức nào có giá trị của n lớn hơn sẽ có năng lượng cao hơn.
Qui ước: <b>Ghi số thứ tự của lớp trước ký hiệu của phân lớp</b>
VD: n = 1, = 0n = 2, = 0, 1
<b>I.3. Nguyên tử có nhiều điện tử</b>
có 1 phân lớp: phân lớp s ký hiệu 1s có 2 phân lớp: 2s, 2p
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20"><b>I.3.1. Quy tắc Kleschkowski </b>
<b>4s > 3p4s < 3d</b>
<small></small><i><b>Dãy năng lượng của e trong nguyên tử nhiều e:</b></i>
<b><small>1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s< 3d< 4p< 5s< 4d< 5p< 6s< 4f< 5d< 6p< 7s< 5f< 6d< 7p …</small></b>
<b>VD2:</b> <i>So sánh 3p và 4s</i>
<b>VD1:</b> <i>So sánh 4s và 3d</i>
<small> n + = 5n = 3, = 2</small>
<small> n + = 4n = 4,= 0 </small>
4s: <small>n = 4,= 0</small> <sub> n + = 4</sub><small> n + = 4n = 3, = 1 </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21"><b><small>I.3.2. Nguyên lý vững bền</small></b>
<small>Trạng thái có năng lượng thấp nhất là bền vững nhất.</small>
<small>Các điện tử phân bố theo thứ tự dãy năng lượng từ thấp đến cao chỉ khi nào bão hoàmức năng lượng thấp nhất mới phân bố vào mức năng lượng cao hơn.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22"><b><small>I.3.3. Nguyên lý loại trừ Pauli</small></b>
<small>Trong nguyên tử không thể tồn tại 2 hay nhiều điện tử mà trạng thái của chúng được đặc trưng bằng 1 tập hợp 4 số lượng tử hoàn toàn giống nhau.</small>
<small></small> <i><small>Số e tối đa trong 1 AO: 2 (có spin ngược dấu (m</small><sub>s</sub><small>=+1/2, -1/2) gọi là 2 điện tử có spin đối song) </small></i>
<small></small> <i><small>Số e tối đa trong 1 phân mức:(2 +1)2 </small></i>
<small></small> <i><sub>Số e tối đa trong 1 mức NL (trong 1 lớp điện tử thứ n): 2n</sub><small>2</small></i>
<small>Phân lớp sPhân lớp pPhân lớp d</small>
<small>n = 1Lớp KCó số e = 2</small> <i><small>12= 2 e</small></i>
<small>n = 2Lớp LCó số e = 2</small> <i><small>22= 8 e</small></i>
<small>n = 3Lớp MCó số e = 2</small> <i><small>32= 18 e</small></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23"><b><small>I.3.4. Quy tắc Hund</small></b>
<small>Điện tử khi phân bố vào các orbital của cùng 1 phân mức năng lượng sẽ thực hiện saocho tổng số lượng tử spin là cực đại(số e độc thân là nhiều nhất).</small>
<b><small>I.3.5. Cách biểu diễn cấu hình e của ngun tử nhiều e</small></b>
<small>Cóhai cáchbiểu diễn: </small>
<i><b><small> Theo dạng chữ</small></b><small>(phân mức năng lượng)</small></i>
<b><small>VD: </small></b><small>Nguyên tử O (Z=8)</small>
<small>O (Z=8): 1s22s22p4</small>
<i><b><small> Theo ô lượng tử</small></b><small>(theo orbital) </small></i>
<small>1s 2s 2p</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">7. <small>Ion X2-có phân lớp electron ngồi cùng là 3p6. Hãy:</small>
<b><small>a. Xác định vị trí của X trong bảng tuần hồn.</small></b>
<b><small>b. Viết cơng thức oxit trong đó X có số oxi hóa cao nhất và cơng thức phân tử khí</small></b>
<small>chứa hiđro trong đó X có số oxi hóa thấp nhất.</small>
<b><small>c. Các electron phân lớp ngồi cùng của X ứng với giá trị các số lượng tử n, l nào.</small></b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28"><b>II.1.1. Năng lượng liên kết</b>
<small>-</small> <i><b>Định nghĩa:</b></i> “Năng lượng liên kết (E<sub>lk</sub>) là năng lượng giải phóng ra khi <b>hìnhthành</b> một liên kết hóa học từ hai ngun tử cô lập”.
<small>-</small> <i><b>Ký hiệu</b></i>: <i>E<sub>lk</sub>(J, cal, eV…)</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30"><b>II.1.2. Độ dài liên kết</b>
<small>-</small> <i><b>Định nghĩa</b></i>: “Độ dài liên kết là khoảng cách giữa hai hạt nhân của hainguyên tử tham gia hình thành nên liên kết”.
<small>-</small> <i><b>Ký hiệu:</b>d<sub>lk</sub>(Å, nm…)</i>
d<sub>H-H (H2)</sub> = 0,74 Åd<sub>H-O (H2O)</sub> = 0,99 Å
Độ dài liên kết càng ngắn thì liên kết càng bền
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32"> Liên kết ion: <b> ≥ 1,9</b>
Liên kết cộng hóa trị:
<i><b>+ Liên kết cộng hóa trị không cực: </b></i><b> = 0</b>
<i><b>+ Liên kết cộng hóa trị phân cực: </b></i><b> ≠ 0 ( < 1,9): </b><i>đám mâye sẽ lệch về phía ngun tử có</i>
<i>lớn hơn.</i>
Liên kết kim loại
Lực tương tác giữa các phân tử: Liên kết VandecvanLiên kết hydro
<b>Có nhữngloại liên kết</b>
<b>nào?</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33"><small>11</small>Na: 1s<small>2</small>2s<small>2</small>2p<small>6</small>3s<small>1</small> Na<small>+</small>: 1s<small>2</small>2s<small>2</small>2p<small>6</small> <b><sub>Na </sub>= 0,97</b>
<small>17</small>Cl: 1s<small>2</small>2s<small>2</small>2p<small>6</small>3s<small>2</small>3p<small>5</small> Cl<small>-</small>: 1s<small>2</small>2s<small>2</small>2p<small>6</small>3s<small>2</small>3p<small>6</small> <b><sub>Cl</sub>= 2,83 = 1,86 ≈ 1,9 liên kết ion</b>
<b>Na<small>+</small>+ Cl<small>-</small> NaCl</b>
<small>Lực liên kết giữa</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34"><i><b><small>Liên kết cộng hoá trị (Lewis, 1916)</small></b></i>
<b><small> Nội dung</small></b><small>: Là loại liên kết được đảm bảo bằng một hay nhiều cặp electronchung giữa 2 nguyên tử do mỗi nguyên tử góp vào để mỗi nguyên tử đều cóvỏ ngồi cùng giống vỏ của điện tử khí trơ (8e) bền vững.</small>
<b><small> Bản chất của LK CHT được giải thích nhờ phương pháp cơ học lượng tử:</small></b>
<b><small>Ø PP cặp điện tử hay PP liên kết hóa trị VB (Valance Bond)</small></b>
<small>Ø PP orbital phân tử hay PP MO (Molecular Orbital)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35"><i><b>II.3.1. Nội dung phương pháp VB của Pauling</b></i>
<i> Liên kết CHT được đảm bảo bằng một hoặc nhiều cặp e dùng chung giữa 2 </i>
<i>nguyên tử. Cặp e này có thể do: </i>
• Mỗi ngun tử bỏ ra 1 e và 2 e có spin đối song
• Hoặc cặp e do 1 nguyên tử bỏ ra, còn nguyên tử kia có orbital trống
<i> Sự xen phủ giữa các orbital nguyên tử là tiêu chuẩn để đánh giá độ bền của liên</i>
<i>kết CHT.</i>
<i><b> Nguyên lý xen phủ cực đại:</b></i>
<i><b>Liên kết sẽ được phân bố theo hướng nào mà mức độ xen phủ cácorbital liên kết có giá trị cực đại.</b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36"><i><b> Liên kết σ:</b>liên kết mà mật độ của e dùng chung tập trung trên đường nối tâm 2hạt nhân (xen phủ trục).</i>
<i><b> Liên kết : </b>liên kết thực hiện 2 bên đường nối tâm 2 hạt nhân (xen phủ bên).</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37"><i><b>II.3.3. Cộng hóa trị của một nguyên tố</b></i>
<i><b> Cộng hóa trị spin (hóa trị cơ bản):</b>Là số Lk CHT tạo thành giữa nguyên tử của</i>
<i><b>1 nguyên tố với các nguyên tử khác nhờ e độc thân ở TT cơ bản.</b></i>
<i><b>VD:</b></i> CHT spin của clo trong phân tử Cl<sub>2</sub> hoặc KClO bằng 1
Cl (Z=17): ~3s<small>2</small>3p<small>5</small>3d<small>0</small>
<b><small>3s 3p3d</small></b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38"><i><b>II.3.3. Cộng hóa trị của một nguyên tố</b></i>
<i><b> Cộng hóa trị spin kích thích:</b>Là số Lk CHT tạo thành giữa nguyên tử của 1 </i>
<i><b>nguyên tố với các nguyên tử khác nhờ e độc thân ở TT kích thích.</b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39"><i><b> Cộng hóa trị tối đa:</b>Là số Lk CHT tạo thành giữa nguyên tử của 1 nguyên tố với</i>
<b>các nguyên tử khác nhờ các e độc thân, các e độc thân ở TT kích thích, số cặp</b>
<b>e chưa chia và các orbital trống.</b>
<i><small>N có hóa trị tối đa là 4 </small></i>
<i><small>(= 3 e LK + 1 cặp e chưa chia)</small></i>
<b><small>1s </small></b>
<i><small>H có hóa trị tối đa là 1 </small></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40"><i><b><small>II.3.4. Các tính chất của liên kết CHT</small></b></i>
<i><b><small> Tính bão hịa: </small></b><small>Số LK của 1 nguyên tử của 1 nguyên tốt có khả năng tham gia là hồntồn xác định</small></i>
<i><small>Số liên kết = số hóa trị tối đa của nguyên tố</small></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 41</span><div class="page_container" data-page="41"><i><b>II.3.5. Thuyết lai hóa</b></i>
<b><small>3s 3p</small></b>
Theo lý thuyết: HSH = 90<small>o</small>
<b><small>1s </small></b>
<b><small>3s 3pVD2: H</small><sub>2</sub><small>O</small></b>
<small>O (Z=8): ~ 2s2 2p4</small>
<i><small>H (Z=1): 1s1</small></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 42</span><div class="page_container" data-page="42"><b>VD3: Xét phân tử CH<sub>4</sub></b>
H (Z = 1): 1s<small>1</small>
C (Z = 6): 1s<small>2</small>2s<small>2</small>2p<small>2</small>
C có 4 e độc thân: 1AO – 2s và 3AO – 2p.
Khi kết hợp với 4 nguyên tử H 2 loại LK khác nhau: 1 LK s-s, và 3 LK s-p.
<b>KQ thực nghiệm</b>: 4 LK trong CH<sub>4</sub> giống nhau, và góc LK HCH = 109<small>0</small>28’ theo cácphương từ tâm đến 4 đỉnh của tứ diện đều.
<b>Giải thích: Thuyết lai hóa. </b>
<b><small>2s 2p</small></b>
<b><small>1s </small></b>
<b><small>2s 2p</small></b>
<small> C*: 1s22s12p3</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 43</span><div class="page_container" data-page="43"><i><b>II.3.5. Thuyết lai hóa</b></i>
Trước khi LK, các AO-s, AO-p của C trộn lẫn với nhau tạo thành các AO-sp giốngnhau và được gọi là các AO lai hóa.
<i><b>“Lai hóa là sự phân bố lại các AO có hình dạng khác nhau và năng lượng khácnhau tạo thành các AO lai hố có cùng hình dạng và năng lượng sao cho có lợivề mặt năng lượng nhất khi hình thành nên LK”.</b></i>
<b>Các dạng lai hóa cơ bản: lai hóa sp, sp<small>2</small>, sp<small>3</small></b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 44</span><div class="page_container" data-page="44">- Sơ đồ lai hóa:
<i><b>a) Lai hố sp</b></i>
<i><b>II.3.5. Thuyết lai hóa</b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 46</span><div class="page_container" data-page="46">- Sơ đồ lai hóa:
<i><b>b) Lai hoá sp<small>2</small></b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 47</span><div class="page_container" data-page="47"><i><b>b) Lai hoá sp<small>2</small></b></i>
<b>VD: Phân tử BH</b><sub>3</sub>.B (Z = 5): 2s<small>2</small> 2p<small>1</small>
120<small>o</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 48</span><div class="page_container" data-page="48"><i><b>c) Lai hố sp<sup>3</sup></b></i>
<b>Sơ đồ lai hóa:</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 49</span><div class="page_container" data-page="49"><b>2s 2pC<small>*</small>: 1s<small>2</small>2s<small>1</small>2p<small>3</small></b>
<i><b>c) Lai hoá sp<small>3</small></b></i>
<b>VD: Phân tử CH</b><sub>4</sub>
C (Z = 6)H (Z = 1)
<b>2s 2pC: 1s<small>2</small>2s<small>2</small>2p<small>2</small></b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 50</span><div class="page_container" data-page="50"><b> Cách dự đốn kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm</b>
- Viết cấu hình e của nguyên tử trung tâm
- Tính (số LK σ + số cặp e chưa chia) = 2 lai hóa sp= 3 lai hóa sp<small>2</small>
= 4 lai hóa sp<small>3</small>
<b> Mơ tả sự hình thành liên kết của các phân tử:</b>
- Viết cấu hình e của các nguyên tử tham gia LK- Viết công thức cấu tạo của phân tử
- Xác định kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm- Vẽ cấu hình hình học của phân tử
</div><span class="text_page_counter">Trang 51</span><div class="page_container" data-page="51"><b>LUYỆN TẬP</b>
1. Giải thích tại sao N chỉ có hóa trị 3, P (cùng nhóm VA với N) có thể có hóa trị 3 hoặc 5?
</div><span class="text_page_counter">Trang 52</span><div class="page_container" data-page="52">2. Có các phân tử sau: NH<sub>3</sub>, SO<sub>2</sub>, CO<sub>2</sub>, OF<sub>2</sub>, SO<sub>3</sub>. Hãy cho biết các nguyêntử trung tâm có kiểu lai hố gì.
</div><span class="text_page_counter">Trang 53</span><div class="page_container" data-page="53">3. Trên cơ sở của thuyết liên kết cộng hóa trị VB và lai hóa hãy vẽ sơ đồxen phủ để mơ tả sự hình thành liên kết trong các ion và phân tử: PH<sub>3</sub>, H<sub>2</sub>O<sub>, </sub>BF<sub>3</sub>.
</div><span class="text_page_counter">Trang 54</span><div class="page_container" data-page="54">