Bài giảng:Những khái niệm và định luật cơ sở của hóa học doc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
MÔN HỌC
MÔN HỌC


HoùA ĐẠI CƯƠNG
HoùA ĐẠI CƯƠNG
GIẢNG VIÊN: HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ
GIẢNG VIÊN: HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ

TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO

HÓA ĐẠI CƯƠNG (1,2) GS. NGUYỄN ĐÌNH SOA
HÓA ĐẠI CƯƠNG (1,2) GS. NGUYỄN ĐÌNH SOA

TẬP BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG (Bộ môn
TẬP BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG (Bộ môn
Công nghệ Vô cơ – Khoa Công Nghệ Hóa Học – Trường
Công nghệ Vô cơ – Khoa Công Nghệ Hóa Học – Trường
ĐH
ĐH

Bách Khoa TP HCM)
Bách Khoa TP HCM)

HÓA ĐẠI CƯƠNG (GLINKA, N.L.)
HÓA ĐẠI CƯƠNG (GLINKA, N.L.)

HÓA ĐẠI CƯƠNG VÔ CƠ (HOÀNG NHÂM)
HÓA ĐẠI CƯƠNG VÔ CƠ (HOÀNG NHÂM)

HÓA ĐẠI CƯƠNG (REN
HÓA ĐẠI CƯƠNG (REN
É DIDIER)
É DIDIER)

HÓA ĐẠI CƯƠNG VÀ TRẮC NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG
HÓA ĐẠI CƯƠNG VÀ TRẮC NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG
(NGYỄN ĐỨC CHUNG)
(NGYỄN ĐỨC CHUNG)

CÁC TÀI LIỆU HĨA ĐẠI CƯƠNG HAY GENERAL CHEMISTRY
CÁC TÀI LIỆU HĨA ĐẠI CƯƠNG HAY GENERAL CHEMISTRY

CHƯƠNG I
CHƯƠNG I
NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH
NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH
LUẬT CƠ SỞ CỦA HOÁ HỌC
LUẬT CƠ SỞ CỦA HOÁ HỌC

Nguyên tử

Nguyên tử
–
Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố hoá học, không
Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố hoá học, không
thể phân chia nhỏ hơn được nữa về mặt hoá học. Trong các phản
thể phân chia nhỏ hơn được nữa về mặt hoá học. Trong các phản
ứng hoá học, nguyên tử không thay đổi.
ứng hoá học, nguyên tử không thay đổi.
Nguyên tố hoá học
Nguyên tố hoá học


–
Là chất được tạo thành từ các nguyên tử có điện tích hạt nhân giống
Là chất được tạo thành từ các nguyên tử có điện tích hạt nhân giống
nhau.
nhau.

Phân tử
Phân tử
–
Phân tử là tập hợp nhóm các nguyên tử (có thể cùng hoặc khác
Phân tử là tập hợp nhóm các nguyên tử (có thể cùng hoặc khác
loại). Các nguyên tử liên kết với nhau trong phân tử theo những
loại). Các nguyên tử liên kết với nhau trong phân tử theo những
kiểu liên kết khác nhau.
kiểu liên kết khác nhau.

Đơn chất, hợp chất:
Đơn chất, hợp chất:

-Đơn chất là các chất được cấu thành từ một
-Đơn chất là các chất được cấu thành từ một
nguyên tố (Oxy O
nguyên tố (Oxy O
2
2
, Kim cương C, Nitơ N
, Kim cương C, Nitơ N
2
2
…)
…)
-Hợp chất là các chất được cấu thành từ 2
-Hợp chất là các chất được cấu thành từ 2
nguyên tố trở lên (H
nguyên tố trở lên (H
2
2
O, Rượu, Dấm…)
O, Rượu, Dấm…)
Luật thành phần không đổi:
Luật thành phần không đổi:
-
-
Một hợp chất hóa học xác đònh luôn chứa
Một hợp chất hóa học xác đònh luôn chứa
cùng một số nguyên tố như nhau với tỉ lệ khối
cùng một số nguyên tố như nhau với tỉ lệ khối
lượng xác đònh.
lượng xác đònh.


Định luật bảo toàn khối lượng
Định luật bảo toàn khối lượng
(Hay định luật
(Hay định luật
Lomonossow - Lavoisier
Lomonossow - Lavoisier
) là định luật cơ bản trong
) là định luật cơ bản trong
lĩnh vực hóa học, được phát biểu:
lĩnh vực hóa học, được phát biểu:
–
Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất
Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất
tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng sản
tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng sản
phẩm tạo thành.
phẩm tạo thành.


Σ
Σ


(m
(m
trước
trước
) =

) =
Σ
Σ
(m
(m
sau
sau
)
)



Lịch sử:
Lịch sử:
–
Năm 1748 Mikhail Lomonossow đặt ra định đề
Năm 1748 Mikhail Lomonossow đặt ra định đề
–
Năm 1789 Antoine Lavoisier phát biểu định luật này
Năm 1789 Antoine Lavoisier phát biểu định luật này



•
Khối lượng của
1
H = 1.6735 x 10
-24
g và
16

O là
2.6560 x 10
-23
g.
•
Đònh nghóa: Khối lượng của
12
C = chính xác là 12
đvC hay amu (đơn vò Carbon, hay là đơn vò nguyên
tử, atomic mass unit).
•
Từ đó:
1 amu = 1.66054 x 10
-24
g
1 g = 6.02214 x 10
23
amu
Khối lượng nguyên tử
Khối lượng nguyên tử
(Nguyên tử lượng)
(Nguyên tử lượng)

Đồng vị
Đồng vị

C
C
ác nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng
ác nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng

khác nhau số neutron trong hạt nhân (được
khác nhau số neutron trong hạt nhân (được
chỉ định bởi số khối).
chỉ định bởi số khối).



Ví dụ:
Ví dụ:
–
Đồng vị của Hydrogen H-1,
Đồng vị của Hydrogen H-1,
1
1
H, protium (một
H, protium (một
proton, không có neutron trong hạt nhân).
proton, không có neutron trong hạt nhân).
–
Đồng vị của Hydrogen H-2 or D,
Đồng vị của Hydrogen H-2 or D,
2
2
H, deuterium (1
H, deuterium (1
proton và 1 neutron trong hạt nhân).
proton và 1 neutron trong hạt nhân).
–
Đồng vị của
Đồng vị của

Hydrogen H-3 or T,
Hydrogen H-3 or T,
3
3
H, tritium
H, tritium
(1
(1
proton và 1 neutron trong hạt nhân).
proton và 1 neutron trong hạt nhân).

Nguyên tử lượng trung bình
•
Trong tự nhiên, các nguyên tố tồn tại ở các dạng đồng
vò với tỉ lệ khác nhau, ví dụ:
•
C: 98.892 %
12
C + 1.108 %
13
C.
•
Nguyên tử lượng trung bình C:
•
(0.98892)(12 amu) + (0.0108)(13amu) = 12.011 amu.
•
Trong hệ thống tuần hoàn là NTL trung bình.

V
V

í dụ
í dụ
: Chlorine c
: Chlorine c
ó 2 đồng vị
ó 2 đồng vị
, Cl-35 and Cl-37, c
, Cl-35 and Cl-37, c
ó nguyên tử
ó nguyên tử
lượng lần luợt là
lượng lần luợt là
34.96885 and 36.96590 amu. Nguy
34.96885 and 36.96590 amu. Nguy
ên
ên
tử lượng của nó trong tự nhiên là
tử lượng của nó trong tự nhiên là
35.453 amu. Th
35.453 amu. Th
ành phần
ành phần
% của từng đồng vị
% của từng đồng vị
?
?
Đặt
Đặt
x = ph
x = ph

ần
ần
Cl-35, y = ph
Cl-35, y = ph
ần
ần
Cl-37
Cl-37
Ta c
Ta c
ó
ó
x + y = 1 <=> y = 1 - x
x + y = 1 <=> y = 1 - x
34.96885*x + 36.96590*y = 35.453
34.96885*x + 36.96590*y = 35.453
T
T
ừ đó
ừ đó
x = 0.7553 <=> 75.53% Cl-35
x = 0.7553 <=> 75.53% Cl-35
y = 1 - x = 0.2447 hay 24.47% Cl-37
y = 1 - x = 0.2447 hay 24.47% Cl-37


Đònh luật tỉ lệ bội. (Đònh luật Đalton)
Đònh luật tỉ lệ bội. (Đònh luật Đalton)
–
Nếu hai nguyên tố hóa hợp với nhau tạo thành một số

Nếu hai nguyên tố hóa hợp với nhau tạo thành một số
hợp chất thì những lượng khối lượng của một nguyên tố
hợp chất thì những lượng khối lượng của một nguyên tố
so với cùng một lượng khối lượng của nguyên tố kia sẽ tỉ
so với cùng một lượng khối lượng của nguyên tố kia sẽ tỉ
lệ với nhau như những số nguyên đơn giản.
lệ với nhau như những số nguyên đơn giản.

Ví dụ:
Ví dụ:



FeS, FeS
FeS, FeS
2
2
, với cùng 56 đơn vò khối lượng Fe thì tỉ lệ S: Fe
, với cùng 56 đơn vò khối lượng Fe thì tỉ lệ S: Fe
lần lượt là
lần lượt là
32:56;
32:56;


64:56.
64:56.
Do đó tỉ lệ S là
Do đó tỉ lệ S là
32:64 = 1:2

32:64 = 1:2

N
N
2
2
O, NO, N
O, NO, N
2
2
O
O
3
3
, NO
, NO
2
2
, N
, N
2
2
O
O
5
5
với 14 đơn vò khối lượng N thì tỉ lệ
với 14 đơn vò khối lượng N thì tỉ lệ
N lần lượt là :
N lần lượt là :

(
(
8/14):(16/14):(24/14):(32/14):(40/14)
8/14):(16/14):(24/14):(32/14):(40/14)


⇒
⇒


8:16:32:40
8:16:32:40
⇒
⇒
1:2:3:4:5
1:2:3:4:5

Chuyeån ñoåi nhieät ñoä
Chuyeån ñoåi nhieät ñoä
C = 5/9 * (F - 32)
C = 5/9 * (F - 32)
F = (9/5)*C + 32
F = (9/5)*C + 32
K = C + 273.15
K = C + 273.15
- 40
- 40
o
o
F = - 40

F = - 40
o
o
C
C

BANG CHệế CAI HY LAẽP TệễNG
BANG CHệế CAI HY LAẽP TệễNG
ệNG
ệNG
: alpha (a) : iota (i) : rho (r)
: beta (b) : kappa (k) : () sigma (s)
: gamma (g) : () lambda (l) : tau (t)
(): delta (d) à: mu(y) (m) : upsilon (u)
: epsilon (e) : nu(y) (n) (): phi (f)
: zeta (z) : xi (x) : chi (c)
: eta (h) : omicron (o) (): psi (y)
: theta (q) : pi (p) (): omega (w)

Đương lượng và đònh luật đương
Đương lượng và đònh luật đương
lượng
lượng
Đương lượng: Đ
Đương lượng: Đ
Đương lượng của một nguyên tố hay một hợp chất là
Đương lượng của một nguyên tố hay một hợp chất là
số phần khối lượng của nguyên tố hay hợp chất đó
số phần khối lượng của nguyên tố hay hợp chất đó
kết hợp hoặc thay thế vừa đủ với một đương lượng

kết hợp hoặc thay thế vừa đủ với một đương lượng
của một nguyên tố hay hợp chất khác.
của một nguyên tố hay hợp chất khác.




Cách tính đương lượng:
Cách tính đương lượng:
Công thức chung để tính đương lượng là:
Công thức chung để tính đương lượng là:
Đ
Đ
A
A
= M/n
= M/n
(
(
n tạm gọi là số đương lượng)
n tạm gọi là số đương lượng)


Trường hợp cụ thể
Trường hợp cụ thể
A là một nguyên tố
A là một nguyên tố


M: khối lượng nguyên

M: khối lượng nguyên


tử, n: Hóa
tử, n: Hóa
trò nguyên tố.
trò nguyên tố.
Ví dụ
Ví dụ
: Trong CO thì Đ
: Trong CO thì Đ
C
C
=12/2=6
=12/2=6
CO
CO
2
2
thì Đ
thì Đ
C
C
=12/4=3
=12/4=3

A là axit:
A là axit:
M: Phân tử lượng của axit
M: Phân tử lượng của axit

n: Số H
n: Số H
+
+
tham gia phản ứng
tham gia phản ứng
V
V
í dụ:
í dụ:
H
H
2
2
SO
SO
4
4
+ NaOH
+ NaOH
→
→
NaHSO
NaHSO
4
4
+ H
+ H
2
2

O
O
Đ
Đ
A
A
= 98/1=98
= 98/1=98
H
H
2
2
SO
SO
4
4
+ NaOH
+ NaOH
→
→
Na
Na
2
2
SO
SO
4
4
+ H
+ H

2
2
O
O
Đ
Đ
A
A
= 98/2=49
= 98/2=49

A là bazơ:
A là bazơ:
M: Phân tử lượng của bazơ
M: Phân tử lượng của bazơ
n: Số OH
n: Số OH
-
-
tham gia phản ứng
tham gia phản ứng
V
V
í dụ:
í dụ:
Ca(OH)
Ca(OH)
2
2
+ HCl

+ HCl
→
→
Ca(OH)Cl + H
Ca(OH)Cl + H
2
2
O
O
Đ
Đ
A
A
= M[Ca(OH)
= M[Ca(OH)
2
2
]/1
]/1
Ca(OH)
Ca(OH)
2
2
+ HCl
+ HCl
→
→
CaCl
CaCl
2

2
+ H
+ H
2
2
O
O
Đ
Đ
A
A
= M[Ca(OH)
= M[Ca(OH)
2
2
]/2
]/2

A là muối:
A là muối:
M: Phân tử lượng của muối
M: Phân tử lượng của muối
n: Số điện tích của ion (anion hoặc cation) đã thay thế
n: Số điện tích của ion (anion hoặc cation) đã thay thế
V
V
í dụ:
í dụ:
Al
Al

2
2
(SO
(SO
4
4
)
)
3
3


Đ
Đ
A
A
= M[Al
= M[Al
2
2
(SO
(SO
4
4
)
)
3
3
]/(2x3) theo Al
]/(2x3) theo Al

+3
+3
Đ
Đ
A
A
= M[Al
= M[Al
2
2
(SO
(SO
4
4
)
)
3
3
]/(3x2) theo (SO
]/(3x2) theo (SO
4
4
)
)
-2
-2
Trong phản ứng cụ thể
Trong phản ứng cụ thể
Fe
Fe

2
2
(SO
(SO
4
4
)
)
3
3
+ 2NH
+ 2NH
4
4
OH = 2Fe(OH)SO
OH = 2Fe(OH)SO
4
4
+ (NH
+ (NH
4
4
)
)
2
2
SO
SO
4
4

Đ[NH
Đ[NH
4
4
OH] = M[NH
OH] = M[NH
4
4
OH] (vì chỉ có 1 nhóm OH
OH] (vì chỉ có 1 nhóm OH
-
-
)
)
Đ[Fe
Đ[Fe
2
2
(SO
(SO
4
4
)
)
3
3
] = Đ[Fe
] = Đ[Fe
2
2

(SO
(SO
4
4
)
)
3
3
]/(1[SO
]/(1[SO
4
4
-2
-2
]x2) (vì trong 2Fe.2(SO
]x2) (vì trong 2Fe.2(SO
4
4
).(SO
).(SO
4
4
) có 1
) có 1
nhóm SO
nhóm SO
4
4
-2
-2

đã bị thay thế)
đã bị thay thế)

A là chất oxi hóa-khử:
A là chất oxi hóa-khử:


–
M: khối lượng phân tử chất.
M: khối lượng phân tử chất.
–
n: số e trao đổi trong phản ứng.
n: số e trao đổi trong phản ứng.
V
V
í dụ:
í dụ:
8Al+3KNO
8Al+3KNO
3
3
+5KOH+2H
+5KOH+2H
2
2
O=3NH
O=3NH
3
3
+8KAlO

+8KAlO
2
2
Đ[Al] = 27/3 (Số e trao đổi từ Al
Đ[Al] = 27/3 (Số e trao đổi từ Al
0
0
→
→
Al
Al
+3
+3
=3e)
=3e)
Đ[KOH] = M[KOH]
Đ[KOH] = M[KOH]
Đ[KNO
Đ[KNO
3
3
] = M[KNO
] = M[KNO
3
3
]/8
]/8
(N
(N
+5

+5
→
→
N
N
-3
-3
trao đổi 8e)
trao đổi 8e)


Đương lượng gam (
Đương lượng gam (
đlg)
đlg)
:
:
–
Đương lượng gam của một chất là lượng tính
Đương lượng gam của một chất là lượng tính
bằng g của chất đó có số đo bằng đương lượng
bằng g của chất đó có số đo bằng đương lượng
của nó.
của nó.

V
V
í dụ:
í dụ:

–
Đương lượng của H
Đương lượng của H
2
2
SO4 là 49 hay 98 thì 1 đlg là 49g
SO4 là 49 hay 98 thì 1 đlg là 49g
hay 98g.
hay 98g.



Đònh luật đương lượng:
Đònh luật đương lượng:
–
Trong một phản ứng hóa học số đương lượng của các
Trong một phản ứng hóa học số đương lượng của các
chất tham gia phản ứng phải bằng nhau.
chất tham gia phản ứng phải bằng nhau.
–
Trong các phản ứng hóa họa một đương lượng của chất
Trong các phản ứng hóa họa một đương lượng của chất
này chỉ kết hợp hoặc thay thế một đương lượng của chất
này chỉ kết hợp hoặc thay thế một đương lượng của chất
khác mà thôi.
khác mà thôi.


Phản ứng:

Phản ứng:
aA + bB = cD + dD
aA + bB = cD + dD
Số đlg của chất i = m
Số đlg của chất i = m
i
i
/Đ
/Đ
i
i
Từ đó định luật viết thành:
Từ đó định luật viết thành:
m
m
A
A
/Đ
/Đ
A
A
= m
= m
B
B
/Đ
/Đ
B
B
hay m

hay m
A
A
/m
/m
B
B
= Đ
= Đ
A
A
/Đ
/Đ
B
B
Và:
Và:
N
N
A
A
V
V
A
A
= N
= N
B
B
V

V
B
B
= N
= N
C
C
V
V
C
C
…
…
Trong
Trong


đó N
đó N
i
i
là nồng độ đương lượng của
là nồng độ đương lượng của
chất i.
chất i.


Nồng độ đương lượng:
Nồng độ đương lượng:
–

Là số đương lượng gam chất tan trên một lít dung dòch.
Là số đương lượng gam chất tan trên một lít dung dòch.
–
Ký hiệu N hay C
Ký hiệu N hay C
N
N
.
.

T
T
ương quan giữa nồng độ mol và nồng độ đương lượng
ương quan giữa nồng độ mol và nồng độ đương lượng
N
N
A
A
= nC
= nC
A
A


(
(
n: S
n: S
ố đương lượng
ố đương lượng

)
)

V
V
í dụ:
í dụ:


Cho phản ứng
Cho phản ứng
H
H
2
2
SO
SO
4
4
+ 2NH
+ 2NH
4
4
OH = (NH4)
OH = (NH4)
2
2
SO
SO
4

4
+ 2H
+ 2H
2
2
O
O
Tìm khối lượng NH
Tìm khối lượng NH
4
4
OH cần thiết để phản ứng vừa đủ với 2 lít dd H
OH cần thiết để phản ứng vừa đủ với 2 lít dd H
2
2
SO
SO
4
4


0.5N.
0.5N.
Ta có n của H
Ta có n của H
2
2
SO
SO
4

4
là 2 và đương lượng là 49, nên C
là 2 và đương lượng là 49, nên C
A
A
=N
=N
A
A
/2 = 0.25M.
/2 = 0.25M.
Khối lượng axit là 2x0.25x98=49g
Khối lượng axit là 2x0.25x98=49g
⇒
⇒


m[NH
m[NH
4
4
OH]=m[H
OH]=m[H
2
2
SO
SO
4
4
]x(Đ[NH

]x(Đ[NH
4
4
OH]/Đ[H
OH]/Đ[H
2
2
SO
SO
4
4
])
])

Phương trình trạng thái khí lý tưởng
Phương trình trạng thái khí lý tưởng


pV = nRT
pV = nRT
–
p: áp suất (atm,mmHg)
p: áp suất (atm,mmHg)
–
V: thể tích (ml, lít)
V: thể tích (ml, lít)
–
T: nhiệt độ Kenvin
T: nhiệt độ Kenvin
–

n: số mol
n: số mol
–
R: Hằng số khí
R: Hằng số khí

R = 0.082 (l.atm/mol.K)
R = 0.082 (l.atm/mol.K)

R = 62400 (ml.mmHg/mol.K)
R = 62400 (ml.mmHg/mol.K)

R = 1.987 (cal/mol.K)
R = 1.987 (cal/mol.K)


Đònh luật Avogadro
Đònh luật Avogadro
–
Một mol khí bất kỳ ở điều kiện tiêu chuẩn 0
Một mol khí bất kỳ ở điều kiện tiêu chuẩn 0
0
0
C,
C,
760mmHg) phải chứa một số phân tử là
760mmHg) phải chứa một số phân tử là
6.023x10
6.023x10
23

23
. N = 6.023x10
. N = 6.023x10
23
23
là số Avogadro.
là số Avogadro.
–
Từ đó tính được khối lượng chính xác của
Từ đó tính được khối lượng chính xác của
nguyên tử và phân tử.
nguyên tử và phân tử.