Ch ng I.
CÂU TAO NGUYÊN T – H TH NG TUÂN HOÀN CÁC NGUYÊN T
I. C u t o nguyên t .ấ ạ ử
Nguyên t g m h t nhân tích đi n d ng (Z+) tâm và có Z electron chuy n đ ng xung quanh h t nhân. ử ồ ạ ệ ươ ở ể ộ ạ
1. H t nhân:ạ H t nhân g m: ạ ồ
− Proton: Đi n tích 1+, kh i l ng b ng 1 đ.v.C, ký hi u ệ ố ượ ằ ệ (ch s ghi trên là kh i l ng, ch s ghi d iỉ ố ố ượ ỉ ố ướ
là đi n tích). ệ
− N tronơ : Không mang đi n tích, kh i l ng b ng 1 đ.v.C ký hi u ệ ố ượ ằ ệ
Nh v y, ư ậ đi n tích Z c a h t nhân b ng t ng s protonệ ủ ạ ằ ổ ố .
* Kh i l ng c a h t nhân coi nh b ng kh i l ng c a nguyên tố ượ ủ ạ ư ằ ố ượ ủ ử (vì kh i l ng c a electron nh khôngố ượ ủ ỏ
đáng k ) b ng t ng s proton (ký hi u là Z) và s n tron (ký hi u là N): ể ằ ổ ố ệ ố ơ ệ
Z + N ≈ A.
A đ c g i là ượ ọ s kh iố ố .
* Các d ng đ ng v khác nhauạ ồ ị c a m t nguyên t là nh ng d ng nguyên t khác nhau có ủ ộ ố ữ ạ ử cùng s protonố
nh ng ư khác s n tron trong h t nhânố ơ ạ , do đó có cùng đi n tích h t nhânệ ạ nh ng khác nhau v kh i l ng nguyênư ề ố ượ
t , t c là ử ứ s kh i A khác nhauố ố .
2. Ph n ng h t nhân: Ph n ng h t nhân là quá trình làm bi n đ i nh ng h t nhân c a nguyên t nàyả ứ ạ ế ổ ữ ạ ủ ố
thành h t nhân c a nh ng nguyên t khác. ạ ủ ữ ố
Trong ph n ng h t nhân, ả ứ ạ t ng s proton và t ng s kh i luôn đ c b o toànổ ố ổ ố ố ượ ả .
Ví dụ:
V y X là C. Ph ng trình ph n ng h t nhân. ậ ươ ả ứ ạ
3. C u t o v electron c a nguyên t .
Nguyên t là h trung hoà đi n, nên ử ệ ệ s electron chuy n đ ng xung quanh h t nhân b ng s đi n tích d ngố ể ộ ạ ằ ố ệ ươ
Z c a h t nhânủ ạ .
Các electron trong nguyên t đ c chia thành các l p, phân l p, obitan. ử ượ ớ ớ
a) Các l p electronớ . K t phía h t nhân tr ra đ c ký hi u: ể ừ ạ ở ượ ệ
B ng s th t n = 1 2 3 4 5 6 7 … ằ ố ứ ự
B ng ch t ng ng: K L M N O P Q … ằ ữ ươ ứ
Nh ng electron thu c cùng m t l p có năng l ng g n b ng nhau. L p electron càng g n h t nhân có m cữ ộ ộ ớ ượ ầ ằ ớ ầ ạ ứ
năng l ng càng th p, vì v y l p K có năng l ng th p nh t. ượ ấ ậ ớ ượ ấ ấ
S electron t i đa có trong l p th n b ng 2nố ố ớ ứ ằ
2
. C th s electron t i đa trong các l p nh sau: ụ ể ố ố ớ ư
L p : K L M N … ớ
S electron t i đa: 2 8 18 32 … ố ố
b) Các phân l p electronớ . Các electron trong cùng m t l p l i đ c chia thành các phân l p. ộ ớ ạ ượ ớ
L p th n có n phân l p, các phân l p đ c ký hi u b ng ch : s, p, d, f, … k t h t nhân tr ra. ớ ứ ớ ớ ượ ệ ằ ữ ể ừ ạ ở Các
electron trong cùng phân l p có năng l ng b ng nhau. ớ ượ ằ
L p K (n = 1) có 1 phân l p : 1s. ớ ớ
L p L (n = 2) có 2 phân l p : 2s, 2p. ớ ớ
L p M (n = 3) có 3 phân l p :3s, 3p, 3d. ớ ớ
L p N (n = 4) có 4 phân l p : 4s, 4p, 4d, 4f. ớ ớ
Th t m c năng l ng c a các phân l p x p theo chi u tăng d n nh sau : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p,ứ ự ứ ượ ủ ớ ế ề ầ ư
5s, 4d, 5p, 6s…
S electron t i đa c a các phân l p nh sau: ố ố ủ ớ ư
Phân l p : s p d f. ớ
S electron t i đa: 2 6 10 14. ố ố
c) Obitan nguyên t : là khu v c không gian xung quanh h t nhân mà đó kh năng có m t electron là l nử ự ạ ở ả ặ ớ
nh tấ (khu v c có m t đ đám mây electron l n nh t). ự ậ ộ ớ ấ
S và d ng obitan ph thu c đ c đi m m i phân l p electron. ố ạ ụ ộ ặ ể ỗ ớ
Phân l p s có 1 obitan d ng hình c u. ớ ạ ầ
Phân l p p có 3 obitan d ng hình s 8 n i. ớ ạ ố ổ
Phân l p d có 5 obitan, phân l p f có 7 obitan. Obitan d và f có d ng ph c t p h n. ớ ớ ạ ứ ạ ơ
M i obitan ch ch a t i đa 2 electron có spin ng c nhauỗ ỉ ứ ố ượ . M i obitan đ c ký hi u b ng 1 ô vuông ỗ ượ ệ ằ (còn
g i là ô l ng t ), trong đó n u ch có 1 electron ọ ượ ử ế ỉ ta g i đó là electron đ c thân, n u đ 2 electron ọ ộ ế ủ ta g iọ
các electron đã ghép đôi. Obitan không có electron g i là obitan tr ng.ọ ố
4. C u hình electron và s phân b electron theo obitan.
a) Nguyên lý v ng b n: trong nguyên t , các electron l n l t chi m các m c năng l ng t th p đ n caoữ ề ử ầ ượ ế ứ ượ ừ ấ ế .
Ví dụ: Vi t c u hình electron c a Fe (Z = 26). ế ấ ủ
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
N u vi t theo ế ế th t các m c năng l ngứ ự ứ ượ thì c u hình trên có d ng. ấ ạ
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
Trên c s c u hình electron c a nguyên t , ta d dàng vi t c u hình electron c a cation ho c anion t o raơ ở ấ ủ ố ễ ế ấ ủ ặ ạ
t nguyên t c a nguyên t đó. ừ ử ủ ố
Ví dụ: C u hình electron c a ấ ủ
Fe
2+
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
Fe
3+
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
.
Đ i v i ố ớ anion thì thêm vào l p ngoài cùng s electron mà nguyên t đã nh n. ớ ố ố ậ
Ví dụ:
S(Z = 16) : 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
.
S
2-
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
C n hi u r ng : ầ ể ằ electron l p ngoài cùng theo c u hình electron ch không theo m c năng l ng. ớ ấ ứ ứ ượ
5. Năng l ng ion hoá, ái l c v i electron, đ âm đi n.
a) Năng l ng ion hoáượ (I). Năng l ng ion hoá là năng l ng c n tiêu th đ tách 1e ra kh i nguyên tượ ượ ầ ụ ể ỏ ử
và bi n nguyên t thành ion d ng. Nguyên t càng d nh ng e (tính kim lo i càng m nh) thì I có tr sế ử ươ ử ễ ườ ạ ạ ị ố
càng nh .ỏ
b) Ái l c v i electronự ớ (E). Ái l c v i electron là năng l ng gi i phóng khi k t h p 1e vào nguyên t , bi nự ớ ượ ả ế ợ ử ế
nguyên t thành ion âm. Nguyên t có kh năng thu e càng m nh (tính phi kim càng m nh) thì E có tr s càngử ử ả ạ ạ ị ố
l n. ớ
c) Đ âm đi n (ộ ệ
χ
).Đ âm đi n là đ i l ng đ c tr ng cho kh năng hút c p electron liên k t c a m tộ ệ ạ ượ ặ ư ả ặ ế ủ ộ
nguyên t trong phân tử ử.
Đ âm đi n đ c tính t I và E theo công th c: ộ ệ ượ ừ ứ
− Nguyên t có ố χ càng l n thì nguyên t c a nó có kh năng hút c p e liên k t càng m nh.ớ ử ủ ả ặ ế ạ
− Đ âm đi n ộ ệ χ th ng dùng đ tiên đoán m c đ phân c c c a liên k t và xét các hi u ng d chườ ể ứ ộ ự ủ ế ệ ứ ị
chuy n electron trong phân t .ể ử
− N u hai nguyên t có ế ử χ b ng nhau s t o thành liên k t c ng hoá tr thu n tuýằ ẽ ạ ế ộ ị ầ . N u đ âm đi n ế ộ ệ khác
nhau nhi uề (χ∆ > 1,7) s t o thành liên k t ion. N u đ âm đi n khác nhau không nhi u (0 < ẽ ạ ế ế ộ ệ ề χ∆ < 1,7) sẽ
t o thành ạ liên k t c ng hoá tr có c cế ộ ị ự .
II. H th ng tu n hoàn các nguyên t hoá h c.ệ ố ầ ố ọ
1. Đ nh lu t tu n hoàn.ị ậ ầ
Tính ch t c a các nguyên t cũng nh thành ph n, tính ch t c a các đ n ch t và h p ch t c a chúng bi nấ ủ ố ư ầ ấ ủ ơ ấ ợ ấ ủ ế
thiên tu n hoàn theo chi u tăng đi n tích h t nhân.ầ ề ệ ạ
2. B ng h th ng tu n hoàn.ả ệ ố ầ
Ng i ta s p x p 109 nguyên t hoá h c (đã tìm đ c) theo chi u tăng d n c a đi n tích h t nhân Z thànhườ ắ ế ố ọ ượ ề ầ ủ ệ ạ
m t b ng g i là ộ ả ọ b ng h th ng tu n hoànả ệ ố ầ .
Có 2 d ng b ng th ng g p.ạ ả ườ ặ
a. D ng b ng dàiạ ả : Có 7 chu kỳ (m i chu kỳ là 1 hàng), 16 nhóm. Các nhóm đ c chia thành 2 lo i: Nhóm Aỗ ượ ạ
(g m các nguyên t s và p) và nhóm B (g m nh ng nguyên t d và f). ồ ố ồ ữ ố Nh ng nguyên t nhóm B đ u là kimữ ố ở ề
lo iạ .
b. D ng b ng ng nạ ả ắ : Có 7 chu kỳ (chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, chu kỳ 4, 5, 6 có 2 hàng, chu kỳ 7 đang xây d ngự
m i có 1 hàng); 8 nhóm. M i nhóm có 2 phân nhóm: Phân nhóm chính (g m các nguyên t s và p - ng v iớ ỗ ồ ố ứ ớ
nhóm A trong b ng dài) và phân nhóm ph (g m các nguyên t d và f - ng v i nhóm B trong b ng dài). Hai hả ụ ồ ố ứ ớ ả ọ
nguyên t f (h lantan và h actini) đ c x p thành 2 hàng riêng.ố ọ ọ ượ ế
Trong ch ng trình PTTH và trong cu n sách này s d ng d ng b ng ng n.ươ ố ử ụ ạ ả ắ
3. Chu kỳ.
Chu kỳ g m nh ng nguyên t mà nguyên t c a chúng có ồ ữ ố ử ủ cùng s l p electronố ớ .
M i chu kỳ đ u ỗ ề m đ u b ng kim lo i ki m, k t thúc b ng khí hi m.ở ầ ằ ạ ề ế ằ ế
Trong m t chu kỳộ , đi t trái sang ph i theo chi u đi n tích h t nhân tăng d n.ừ ả ề ệ ạ ầ
- S electron l p ngoài cùng tăng d n.ố ở ớ ầ
- L c hút gi a h t nhân và electron hoá tr l p ngoài cùng tăng d n, làm bán kính nguyên t gi m d n. Doự ữ ạ ị ở ớ ầ ử ả ầ
đó:
+ Đ âm đi n ộ ệ ệ c a các nguyên t tăng d n.ủ ố ầ
+ Tính kim lo i gi m d n, tính phi kim tăng d n.ạ ả ầ ầ
+ Tính baz c a các oxit, hiđroxit gi m d n, tính axit c a chúng tăng d n.ơ ủ ả ầ ủ ầ
- Hoá tr cao nh t đ i v i oxi tăng t I đ n VII. Hoá tr đ i v i hiđro gi m t IV (nhóm IV) đ n I (nhómị ấ ố ớ ừ ế ị ố ớ ả ừ ế
VII).
4. Nhóm và phân nhóm.
Trong m t phân nhóm chính (nhóm A) khi đi t trên xu ng d i theo chi u tăng đi n tích h t nhân.ộ ừ ố ướ ề ệ ạ
- Bán kính nguyên t tăng (do s l p e tăng) nên l c hút gi a h t nhân và các electron l p ngoài cùng y uử ố ớ ự ữ ạ ở ớ ế
d n, t c là kh năng nh ng electron c a nguyên t tăng d n. Do đó:ầ ứ ả ườ ủ ử ầ
+ Tính kim lo i tăng d n, tính phi kim gi m d n.ạ ầ ả ầ
+ Tính baz c a các oxit, hiđroxit tăng d n, tính axit c a chúng gi m d n.ơ ủ ầ ủ ả ầ
- Hoá tr cao nh t v i oxi (hoá tr d ng) c a các nguyên t b ng s th t c a nhóm ch a nguyên t đó.ị ấ ớ ị ươ ủ ố ằ ố ứ ự ủ ứ ố
5. Xét đoán tính ch t c a các nguyên t theo v trí trong b ng HTTH.ấ ủ ố ị ả
Khi bi t s th t c a m t nguyên t trong b ng HTTH (hay đi n tích h t nhân Z), ta có th suy ra v trí vàế ố ứ ự ủ ộ ố ả ệ ạ ể ị
nh ng tính ch t c b n c a nó. Có 2 cách xét đoán.:ữ ấ ơ ả ủ
Cách 1: D a vào s nguyên t có trong các chu kỳ.ự ố ố
Chu kỳ 1 có 2 nguyên t và Z có s tr t 1 đ n 2.ố ố ị ừ ế
Chu kỳ 2 có 8 nguyên t và Z có s tr t 3 ố ố ị ừ ừ 10.
Chu kỳ 3 có 8 nguyên t và Z có s tr t 11ố ố ị ừ ừ 18.
Chu kỳ 4 có 18 nguyên t và Z có s tr t 19 ố ố ị ừ ừ 36.
Chu kỳ 5 có 18 nguyên t và Z có s tr t 37 ố ố ị ừ ừ 54.
Chu kỳ 6 có 32 nguyên t và Z có s tr t 55 ố ố ị ừ ừ 86.
Chú ý:
- Các chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, các nguyên t đ u thu c phân nhóm chínhố ề ộ (nhóm A).
- Chu kỳ l n (4 và 5) có 18 nguyên t , d ng b ng ng n đ c x p thành 2 hàng. ớ ố ở ạ ả ắ ượ ế Hàng trên có 10 nguyên t ,ố
trong đó 2 nguyên t đ u thu c phân nhóm chínhố ầ ộ (nhóm A), 8 nguyên tố còn l i phân nhóm phạ ở ụ (phân nhóm
ph nhóm VIII có 3 nguyên t ). ụ ố Hàng d i có 8 nguyên tướ ố, trong đó 2 nguyên t đ u phân nhóm ph , 6ố ầ ở ụ
nguyên t sau thu c phân nhóm chínhố ộ . Đi u đó th hi n s đ sau:ề ể ệ ở ơ ồ
D u * : nguyên t phân nhóm chính.ấ ố
D u : nguyên t phân nhóm ph .ấ ố ụ
Ví dụ: Xét đoán v trí c a nguyên t có Z = 26.ị ủ ố
Vì chu kỳ 4 ch a các nguyên t Z = 19 36, nên nguyên t Z = 26 thu c chu kỳ 4, hàng trên, phân nhóm phứ ố ố ộ ụ
nhóm VIII. Đó là Fe.
Cách 2: D a vào c u hình electrong c a các nguyên t theo nh ng quy t c sau:ự ấ ủ ố ữ ắ
- S l p eố ớ c a nguyên t ủ ử b ng s th t c a chu kỳằ ố ứ ự ủ .
- Các nguyên t đang xây d ng e, l p ngoài cùngố ự ở ớ (phân l p s ho c p) còn các l p trong đã bão hoà thìớ ặ ớ
thu c phân nhóm chính. S th t c a nhóm b ng s e l p ngoài cùngộ ố ứ ự ủ ằ ố ở ớ .
- Các nguyên t đang xây d ng e l p sát l p ngoài cùng ố ự ở ớ ớ ( phân l p d) ở ớ thì thu c phân nhóm ph .ộ ụ
Ví d :ụ Xét đoán v trí c a nguyên t có Z = 25.ị ủ ố
C u hấ ình e: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
4s
2
.
- Có 4 l p e ớ ớ chu kỳ 4.ở
Đang xây d ng e phân l p 3d ự ở ớ ớ thu c phân nhóm ph . Nguyên t này là kim lo i, khi tham gia ph n ngộ ụ ố ạ ả ứ
nó có th cho đi 2e 4s và 5e 3d, có hoá tr cao nh t 7ể ở ở ị ấ
+
. Do đó, nó phân nhóm ph nhóm VII. Đó là Mn.ở ụ
CH NG II.LIÊN KÊT HOA HOC
1. Liên k t ion.
Liên k t ion đ c hình thành gi a các nguyên t có đ âm đi n khác nhau nhi u (ế ượ ữ ử ộ ệ ề ề 1,7). Khi đó nguyên
t có đ âm đi n l n (các phi kim đi n hình) thu e c a nguyên t có đ âm đi n nh (các kim lo i đi n hình)ố ộ ệ ớ ể ủ ử ộ ệ ỏ ạ ể
t o thành các ion ng c d u. Các ion này hút nhau b ng l c hút tĩnh đi n t o thành phân t .ạ ượ ấ ằ ự ệ ạ ử
Ví d :ụ
Liên k t ion có đ c đi m: Không bão hoà, không đ nh h ng, do đó h p ch t ion t o thành nh ng m ngế ặ ể ị ướ ợ ấ ạ ữ ạ
l i ion.ướ
Liên k t ion còn t o thành trong ph n ng trao đ i ion. Ví d , khi tr n dd CaCl2 v i dd Na2CO3 t o ra k t t aế ạ ả ứ ổ ụ ộ ớ ạ ế ủ
CaCO3:
3. Liên k t c ng hoá tr :
3. 1. Đ c đi m.ặ ể
Liên k t c ng hoá tr đ c t o thành do các nguyên t có ế ộ ị ượ ạ ử đ âm đi n b ng nhauộ ệ ằ ho c ặ khác nhau không
nhi uề góp chung v i nhau các e hoá tr t o thành các c p e liên k t chuy n đ ng trong cùng 1 obitan (xungớ ị ạ ặ ế ể ộ
quanh c 2 h t nhân) g i là ả ạ ọ obitan phân tử. D a vào v trí c a các c p e liên k t trong phân t , ng i ta chiaự ị ủ ặ ế ử ườ
thành :
3.2. Liên k t c ng hoá tr không c c.ế ộ ị ự
ự TTo thành t 2 nguyên t c a cùng m t nguyên t . ạừ ử ủ ộ ố Ví dụ : H : H, Cl : Cl.
C p e liên k t không b l ch v phía nguyên t nào.ặ ế ị ệ ề ử
ử Hoá tr c a các nguyên t đ c tính b ng s c p e dùng chung.ị ủ ố ượ ằ ố ặ
3. 3. Liên k t c ng hoá tr có c c.ế ộ ị ự
ự T o thành t các nguyên t có đ âm đi n khác nhau không nhi u. ạ ừ ử ộ ệ ề Ví dụ : H : Cl.
C p e liên k t b l ch v phía nguyên t có đ âm đi n l n h n.ặ ế ị ệ ề ử ộ ệ ớ ơ
ơ Hoá tr c a các nguyên t trong liên k t c ng hoá tr có c c đ c tính b ng s c p e dùng chung. Nguyênị ủ ố ế ộ ị ự ượ ằ ố ặ
t có đ âm đi n l n có hoá tr âm, nguyên t kia hoá tr d ng. Ví d , trong HCl, clo hoá tr 1ố ộ ệ ớ ị ố ị ươ ụ ị
ị
, hiđro hoá tr 1ị
+
.
3.4. Liên k t cho - nh n (còn g i là liên k t ph i trí).ế ậ ọ ế ố
Đó là lo i liên k t c ng hoá tr mà c p e dùng chung ch do 1 nguyên t cung c p và đ c g i là nguyên tạ ế ộ ị ặ ỉ ố ấ ượ ọ ố
cho e. Nguyên t kia có obitan tr ng (obitan không có e) đ c g i là nguyên t nh n e. Liên k t cho - nh nố ố ượ ọ ố ậ ế ậ
đ c ký hi u b ng mũi tên (ượ ệ ằ ằ ) có chi u t ch t cho sang ch t nh n.ề ừ ấ ấ ậ
Ví dụ quá trình hình thành ion NH
4
+
(t NHừ
3
và H
+
) có b n ch t liên k t cho - nh n.ả ấ ế ậ
Sau khi liên k t cho - nh n hình thành thì 4 liên k t N - H hoàn toàn nh nhau. Do đó, ta có th vi t CTCT vàế ậ ế ư ể ế
CTE c a NHủ
+
4
nh sau:ư
CTCT và CTE c a HNOủ
3
:
Đi u ki n đ t o thành liên k t cho - nh n gi a 2 nguyên t A B là: nguyên t A có đ 8e l p ngoài,ề ệ ể ạ ế ậ ữ ố ố ủ ớ
trong đó có c p e t do(ch aặ ự ư tham gia liên k t) và nguyên t B ph i có obitan tr ng.ế ố ả ố
3.5. Liên k t và liên k t .ế ế
V b n ch t chúng là nh ng liên k t c ng hoá tr .ề ả ấ ữ ế ộ ị
a) Liên k t ế . Đ c hình thành do s xen ph 2 obitan (c a 2e tham gia liên k t)d c theo tr c liên k t. Tuỳượ ự ủ ủ ế ọ ụ ế
theo lo i obitan tham gia liên k t là obitan s hay p ta có các lo i liên k t ki u s-s, s-p, p-p:ạ ế ạ ế ể
Obitan liên k t có tính đ i x ng tr c, v i tr c đ i x ng là tr c n i hai h t nhân nguyên t .ế ố ứ ụ ớ ụ ố ứ ụ ố ạ ử
N u gi a 2 nguyên t ế ữ ử ch hình thành m t m i liên k t đ nỉ ộ ố ế ơ thì đó là liên k t . Khi đó, do tính đ i x ng c aế ố ứ ủ
obitan liên k t , hai nguyên t có th quay quanh tr c liên k t.ế ử ể ụ ế
b) Liên k t ế . Đ c hình thành do s xen ph gi a các obitan p hai bên tr c liên k t. Khi gi a 2 nguyên tượ ự ủ ữ ở ụ ế ữ ử
hình thành liên k t b i thì có 1 liên k t , còn l i là liên k t . Ví dd trong liên k t (bbn nh t) và 2 liênế ộ ế ạ ế ụế ềấ
k t (kém b n h n).ế ề ơ
Liên k t không có tính đ i x ng tr c nên 2 nguyên t tham gia liên k t không có kh năng quay t doế ố ứ ụ ử ế ả ự
quanh tr c liên k t. Đó là nguyên nhân gây ra hi n t ng đ ng phân cis-trans c a các h p ch t h u c có n iụ ế ệ ượ ồ ủ ợ ấ ữ ơ ố
đôi.
3.6. S lai hoá các obitan.ự
ự Khi gi i thích kh năng hình thành nhi u lo i hoá tr c a m t nguyên t (nh c a Fe, Cl, C…) ta khôngả ả ề ạ ị ủ ộ ố ư ủ
th căn c vào s e đ c thân ho c s e l p ngoài cùng mà ph i dùng khái ni m m i g i là "ể ứ ố ộ ặ ố ớ ả ệ ớ ọ s lai hoá obitanự ".
L y nguyên t C làm ví d :ấ ử ụ
C u hình e c a C (Z = 6).ấ ủ
N u d a vào s e đ c thân: C có hoá tr II.ế ự ố ộ ị
Trong th c t , C có hoá tr IV trong các h p ch t h u c . Đi u này đ c gi i thích là do s "lai hoá" obitanự ế ị ợ ấ ữ ơ ề ượ ả ự
2s v i 3 obitan 2p t o thành 4 obitan q m i (obitan lai hoá) có năng l ng đ ng nh t. Khi đó 4e (2e c a obitanớ ạ ớ ượ ồ ấ ủ
2s và 2e c a obitan 2p)chuy n đ ng trên 4 obitan lai hoá q và tham gia liên k t làm cho cacbon có hoá tr IV. Sauủ ể ộ ế ị
khi lai hoá, c u hình e c a C có d ng:ấ ủ ạ
Các ki u lai hoá th ng g pể ườ ặ .
a) Lai hoá sp
3
. Đó là ki u lai hoá gi a 1 obitan s v i 3 obitan p ể ữ ớ t o thành 4 obitan lai hoá qạ đ nh h ng tị ướ ừ
tâm đ n 4 đ nh c a t di n đ u, các tr c đ i x ng c a chúng t o v i nhau nh ng góc b ng 109ế ỉ ủ ứ ệ ề ụ ố ứ ủ ạ ớ ữ ằ
o
28'. Ki u laiể
hoá sp
3
đ c g p trong các nguyên t O, N, C n m trong phân t Hượ ặ ử ằ ử
2
O, NH
3
, NH
+
4
, CH
4
,…
b) Lai hoá sp
2
. Đó là ki u lai hoá gi a 1 obitan s và 2obitan p ể ữ t o thành 3 obitan lai hoá qạ đ nh h ng t tâmị ướ ừ
đ n 3 đ nh c a tam giác đ u. Lai hoá spế ỉ ủ ề
2
đ c g p trong các phân t BClượ ặ ử
3
, C
2
H
4
,…
c) Lai hoá sp. Đó là ki u lai hoá gi a 1 obitan s và 1 obitan p ể ữ t o ra 2 obitan lai hoá qạ đ nh h ng th ng hàngị ướ ẳ
v i nhau. Lai hoá sp đ c g p trong các phân t BClớ ượ ặ ử
2
, C
2
H
2
,…
4. Liên k t hiđro ế
Liên k t hiđro là m i liên k t phế ố ế ụ (hay m i liên k t th 2) ố ế ứ c a nguyên t H v i nguyên t có đ âm đi n l nủ ử ớ ử ộ ệ ớ
(nh F, O, N…). T c là nguyên t hiđro linh đ ng b hút b i c p e ch a liên k t c a nguyên t có đ âm đi nư ứ ử ộ ị ở ặ ư ế ủ ử ộ ệ
l n h n.ớ ơ
Liên k t hiđro đ c ký hi u b ng 3 d u ch m ( … ) ế ượ ệ ằ ấ ấ và không tính hoá tr cũng nh s oxi hoáị ư ố .
Liên k t hiđro đ c hình thành gi a các phân t cùng lo i. Ví d : Gi a các phân t Hế ượ ữ ử ạ ụ ữ ử
2
O, HF, r u, axit…ượ
ho c gi a các phân t khác lo i. Ví d : Gi a các phân t r u hay axit v i Hặ ữ ử ạ ụ ữ ử ượ ớ
2
O:
ho c trong m t phân t (liên k t hiđro n i phân t ). Ví d :ặ ộ ử ế ộ ử ụ
Do có liên k t hiđro to thành trong dd nên:ế ạ
+ Tính axit c a HF gi m đi nhi u (so v i HBr, HCl).ủ ả ề ớ
+ Nhi t đ sôi và đ tan trong n c c a r u và axit h u c tăng lên râ r t so v i các h p ch t có KLPTệ ộ ộ ướ ủ ượ ữ ơ ệ ớ ợ ấ
t ng đ ng.ươ ươ
CH NG III. DUNG DICH - ĐIÊN LI – pH
I. DUNG DICH
1. Đ nh nghĩa.ị
Dd là h đ ng th g m hai hay nhi u ch t mà t l thành ph n c a chúng có th thay đ i trong m t gi iệ ồ ể ồ ề ấ ỷ ệ ầ ủ ể ổ ộ ớ
h n khá r ng.ạ ộ
Dd g m: ồ các ch t tan và dung môiấ .
Dung môi là môi tr ng đ phân b các phân t ho c ion ch t tan. Th ng g p dung môi l ng và quanườ ể ổ ử ặ ấ ườ ặ ỏ
tr ng nh t là Họ ấ
2
O.
2. Quá trình hoà tan.
Khi hoà tan m t ch t th ng x y ra 2 quá trình.ộ ấ ườ ả
ả Phá huu c u trúc c a các ch t tan.ỷấ ủ ấ
ấ TTTng tác c a dung môi v i các ti u phân ch t tan.ư ơ ủ ớểấ
Ngoài ra còn x y ra hi n t ng ion hoá ho c liên h p phân t ch t tan (liên k t hiđro).ả ệ ượ ặ ợ ử ấ ế
Ng c v i quá trình hoà tan là ượ ớ quá trình k t tinhế . Trong dd, khi t c đ hoà tan b ng t c đ k t tinh, ta có ố ộ ằ ố ộ ế dd
bão hoà. Lúc đó ch t tan không tan thêm đ c n a.ấ ượ ữ
3. Đ tan c a các ch t.ộ ủ ấ
Đ tan đ c xác đ nh b ng l ng ch t tan bão hoà trong m t l ng dung môi xác đ nhộ ượ ị ằ ượ ấ ộ ượ ị . N u trong 100 gế
H
2
O hoà tan đ c:ượ
>10 g ch t tan: ch t d tan hay tan nhi u.ấ ấ ễ ề
<1 g ch t tan: ch t tan ít.ấ ấ
< 0,01 g ch t tan: ch t th c t không tan.ấ ấ ự ế
4. Tinh th ng m n c.ể ậ ướ
Quá trình liên k t các phân t (ho c ion) ch t tan v i các phân t dung môi g i là ế ử ặ ấ ớ ử ọ quá trình sonvat hoá. N uế
dung môi là H
2
O thì đó là quá trình hiđrat hoá.
H p ch t t o thành g i là sonvat (hay hiđrat).ợ ấ ạ ọ
Ví dụ: CuSO
4
.5H
2
O ; Na
2
SO
4
.1OH
2
O.
Các sonvat (hiđrat) khá b n v ng. Khi làm bay h i dd thu đ c chúng d ng tinh th , g i là nh ng ề ữ ơ ượ ở ạ ể ọ ữ tinh thể
ng m Hậ
2
O. N c trong tinh th g i là ướ ể ọ n c k t tinhướ ế .
M t s tinh th ng m n c th ng g p:ộ ố ể ậ ướ ườ ặ
FeSO
4
.7H
2
O, Na
2
SO
4
.1OH
2
O, CaSO
4
.2H
2
O.
5. N ng đ ddồ ộ
N ng đ dd là đ i l ng bi u th l ng ch t tan có trong m t l ng nh t đ nh dd ho c dung môiồ ộ ạ ượ ể ị ượ ấ ộ ượ ấ ị ặ .
a) N ng đ ph n trămồ ộ ầ (C%). N ng đ ph n trăm đ c bi u th b ng s gam ch t tan có trong 100 g ddồ ộ ầ ượ ể ị ằ ố ấ .
Trong đó : m
t
, m
dd
là kh i l ng c a ch t tan và c a dd.ố ượ ủ ấ ủ
V là th tích dd (ml), D là kh i l ng riêng c a dd (g.ml)ể ố ượ ủ
b) N ng đ molồ ộ (C
M
). N ng đ mol đ c bi u th b ng s mol ch t tan trong 1 lít ddồ ộ ượ ể ị ằ ố ấ . Ký hi u là M.ệ
c) Quan h gi a C% và Cệ ữ
M
.
Ví dụ : Tính n ng đ mol c a dd axit Hồ ộ ủ
2
SO
4
20%, có D = 1,143 g.ml
Gi i : Theo công th c trên ta có :ả ứ
II. S ĐIÊN LI
1. Đ nh nghĩa.ị
ị S đi n li là quá trình phân li ch t tan thành các ion d i tác d ng c a các phân t dung môiự ệ ấ ướ ụ ủ ử (th ng làườ
n c) ho c ướ ặ khi nóng ch yả .
Ion d ng g i là ươ ọ cation, ion âm g i là ọ anion.
. Ch t đi n ly là nh ng ch t tan trong n c t o thành dd d n đi nấ ệ ữ ấ ướ ạ ẫ ệ nh phân ly thành các ion.ờ
Ví d : Các ch t mu i axit, baz .ụ ấ ố ơ
ơ Ch t không đi n li là ch t khi tan trong n c t o thành dd không d n đi nấ ệ ấ ướ ạ ẫ ệ .
Ví d : Dd đ ng, dd r u,…ụ ườ ượ
ợ NNu ch t tan c u t o t các tinh th ion (nh NaCl, KOH,…) thì quá trình đi n ly là quá trình đi n li làếấ ấ ạ ừ ể ư ệ ệ
quá trình tách các ion kh i m ng l i tinh th r i sau đó ion k t h p v i các phân t n c t o thành ỏ ạ ướ ể ồ ế ợ ớ ử ướ ạ ion hiđrat.
NNu ch t tan g m các phân t phân c c (nh HCl, HBr, HNOếấ ồ ử ự ư
3
,…) thì đ u tiên x y ra s ion hoá phân tầ ả ự ử
và sau đó là s hiđrat hoá các ion.ự
ự Phân tt dung môi phân c c càng m nh thì kh năng gây ra hi n t ng đi n li đ i v i ch t tan càngửự ạ ả ệ ượ ệ ố ớ ấ
m nh.ạ
Trong m t s tr ng h p quá trình đi n li liên quan v i kh năng t o liên k t hiđro c a phân t dung môiộ ố ườ ợ ệ ớ ả ạ ế ủ ử
(nh s đi n li c a axit).ư ự ệ ủ
2. S đi n li c a axit, baz , mu i trong dd n c.ự ệ ủ ơ ố ướ
a) S đi n li c a axitự ệ ủ
Axit đi n li ra cation Hệ
+
(đúng h n là Hơ
3
O
+
) và anion g c axitố .
Đ đ n gi n, ng i ta ch vi tể ơ ả ườ ỉ ế
N u axit nhi u l n axit thì s đi n li x y ra theo nhi u n c, n c sau y u h n n c tr c.ế ề ầ ự ệ ả ề ấ ấ ế ơ ấ ướ
b) S đi n li c a baz .ự ệ ủ ơ
Baz đi n li ra anion OHơ ệ
ệ
và cation kim lo i ho c amoniạ ặ .
N u baz nhi u l n baz thì s đi n li x y ra theo nhi u n c, n c sau y u h n n c tr c.ế ơ ề ầ ơ ự ệ ả ề ấ ấ ế ơ ấ ướ
c) S đi nự ệ li c a mu iủ ố .
Mu i đi n li ra cation kim lo i hay amoni và anion g c axit, các mu i trung hoà th ng ch đi n li 1 n c.ố ệ ạ ố ố ườ ỉ ệ ấ
Mu i axit, mu i baz đi n li nhi u n c :ố ố ơ ệ ề ấ
Mu i baz :ố ơ
d) S đi n li c a hiđroxit l ng tínhự ệ ủ ưỡ .
Hiđroxit l ng tính có th đi n li theo 2 chi u ra c ion Hưỡ ể ệ ề ả
+
và OH
.
3. Ch t đi n li m nh và ch t đi n li y u.ấ ệ ạ ấ ệ ế
a) Ch t đi n li m nhấ ệ ạ .
Ch t đi n li m nh là nh ng ch t trong dd n c đi n li hoàn toàn thành ionấ ệ ạ ữ ấ ướ ệ . Quá trình đi n li là quá trìnhệ
m t chi u, trong ph ng trình đi n li dùng d u =. Ví d :ộ ề ươ ệ ấ ụ
Nh ng ch t đi n li m nh là nh ng ch t mà ữ ấ ệ ạ ữ ấ tinh th ionể ho c phân t có ặ ử liên k t phân c c m nhế ự ạ .
Đó là:
: HHu h t các mu i tan.ầế ố
ố Các axit mmnh: HCl, HNOạ
3
, H
2
SO
4
,…
, Các bazz m nh: NaOH, KOH, Ca(OH)ơạ
2
,…
b) Ch t đi n li y uấ ệ ế
ế Chht đi n li y u là nh ng ch t trong dd n c ch có m t ph n nh s phân t đi n li thành ion cònấệ ế ữ ấ ướ ỉ ộ ầ ỏ ố ử ệ
ph n l n t n t i d i d ng phân t , trong ph ng trình đi n li dùng d u thu n ngh ch ầ ớ ồ ạ ướ ạ ử ươ ệ ấ ậ ị
Ví d :ụ
Nh ng ch t đi n li y u th ng g p là:ữ ấ ệ ế ườ ặ
ặ Các axit yyu: CHế
3
COOH, H
2
CO
3
, H
2
S,…
S Các bazz y u: NHơế
4
OH,…
O MMi ch t đi n li y u đ c đ c tr ng b ng ỗấ ệ ế ượ ặ ư ằ h ng s đi n liằ ố ệ (K
đl
) - đó là h ng s cân b ng c a quá trìnhằ ố ằ ủ
đi n li. Ví d :ệ ụ
Trong đó: o CH
3
COO
C
C, CH
+
+ và CH
3
COOHH là n ng đ các ion và phân t trong dd ồ ộ ử lúc cân b ngằ . K
đl
là
h ng s , không ph thu c n ng đ . Ch t đi n li càng y u thì Kằ ố ụ ộ ồ ộ ấ ệ ế
đl
càng nh .ỏ
V i ch t đi n li nhi u n c, m i n c có Kớ ấ ệ ề ấ ỗ ấ
đl
riêng. H
2
CO
3
có 2 h ng s đi n li:ằ ố ệ
4. Đ đi n li .ộ ệ
ệ ĐĐ đi n li c a ch t đi n li là t s gi a s phân t phân li thành ion Nộệ ủ ấ ệ ỷ ố ữ ố ử
p
và t ng s phân t ch t đi nổ ố ử ấ ệ
li tan vào n c Nướ
t
.
Ví dụ: C 100 phân t ch t tan trong n c có 25ứ ử ấ ướ phân t đi n li thì đ đi n li b ng:ử ệ ộ ệ ằ
T s này cũng chính là t s n ng đ mol ch t tan phân liỷ ố ỷ ố ồ ộ ấ (C
p
) và n ng đ mol ch t tan vào trong ddồ ộ ấ (C
t
).
Giá trr c a bi n đ iịủ ế ổ trong kho ng 0 đ n 1ả ế
0 1
Khi = 1: ch t tan phân li hoàn toàn thành ion. Khi = 0: chht tan hoàn toàn không phân li (ch t khôngấ ấấ
đi n li).ệ
ệ Đ đi n li ph thu c các y u tộ ệ ụ ộ ế ố : b n ch t c a ch t tan, dung môi, nhi t đ và n ng đ dd.ả ấ ủ ấ ệ ộ ồ ộ
5. Quan h gi a đ đi n li và h ng s đi n li.ệ ữ ộ ệ ằ ố ệ
Gi s có ch t đi n li y u MA v i n ng đ ban đ u Cả ử ấ ệ ế ớ ồ ộ ầ
o
, đ đi n li c a nó là , ta có:ộ ệ ủ
H ng s đi n li:ằ ố ệ
D a vào bi u th c này, n u bi t ng v i n ng đ dd Cự ể ứ ế ế ứ ớ ồ ộ
o
, ta tính đ c Kượ
đl
và ng c l i.ượ ạ
Ví dụ: Trong dd axit HA 0,1M có : = 0,01. Tính h ng s đi n li c a axit đó (ký hi u là Kằ ố ệ ủ ệ
a
).
Gi i: Trong dd, axit HA phân li:ả
6. Axit - baz .ơ
a) Đ nh nghĩaị
Axit là nh ng ch t khi tan trong n c đi n li ra ion Hữ ấ ướ ệ
+
(chính xác là H
3
O
+
).
Baz là nh ng ch t khi tan trong n c đi n li ra ion OHơ ữ ấ ướ ệ
ệ
.
. ĐĐi v i axit, ví d HCl, s đi n li th ng đ c bi u di n b ng ph ng trình.ốớ ụ ự ệ ườ ượ ể ễ ằ ươ
Nh ng th c ra axit không t phân li mà ư ự ự nh ng proton cho n cườ ướ theo ph ng trình.ươ
Vì H
2
O trong H
3
O
+
không tham gia ph n ng nên th ng ch ghi là Hả ứ ườ ỉ
+
+ Đ i v i baz , ngoài nh ng ch t trongố ớ ơ ữ ấ phân t có s n nhóm OHử ẵ
ẵ
(nh NaOH, Ba(OH)ư
2
…) Còn có nh ngữ
baz trong phân t không có nhóm OH (nh NHơ ử ư
3
…) nh ng đã ư nh n proton c a n c ậ ủ ướ đ t o ra OHể ạ
ạ
Do đó đ nêu lên b n ch t c a axit và baz , vai trò c a n c (dung môi) c n đ nh nghĩa axit - baz nh sau:ể ả ấ ủ ơ ủ ướ ầ ị ơ ư
Axit là nh ng ch t có kh năng cho protonữ ấ ả .
Baz là nh ng ch t có kh năng nh n protonơ ữ ấ ả ậ .
Đây là đ nh nghĩa c a Bronstet v axit - baz .ị ủ ề ơ
b) Ph n ng axit - bazả ứ ơ.
. Tác d ng c a dd axit và dd bazụ ủ ơ.
Cho dd H
2
SO
4
tác d ng v i dd NaOH, ph n ng hoá h c x y ra to nhi t làm dd nóng lên.ụ ớ ả ứ ọ ả ả ệ
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ion:ươ
Ho c là: ặ
H
2
SO
4
cho proton (chuy n qua ion Hể
3
O
+
) và NaOH nh n proton (tr c ti p là ion OHậ ự ế
ế
).
Ph n ng c a axit v i baz g i là ả ứ ủ ớ ơ ọ ph n ng trung hoàả ứ và luôn to nhi tả ệ .
. Tác d ng c a dd axit và baz không tanụ ủ ơ .
Đ dd HNOổ
3
vào Al(OH)
3
, ch t này tan d n. Ph n ng hoá h c x y ra.ấ ầ ả ứ ọ ả
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ionươ
Ho c là:ặ
HNO
3
cho proton, Al(OH)
3
nh n proton.ậ
ậ Tác d ng c a dd axit và oxit baz không tanụ ủ ơ .
Đ dd axit HCl vào CuO, đun nóng, ph n ng hoá h c x y ra, CuO tan d n:ổ ả ứ ọ ả ầ
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ionươ
Ho c làặ
HCl cho proton, CuO nh n proton, nó đóng vai trò nh m t baz .ậ ư ộ ơ
ơ K t lu nế ậ :
Trong các ph n ng trên đ u có s cho, nh n proton - đó là b n ch t c a ph n ng axit - baz .ả ứ ề ự ậ ả ấ ủ ả ứ ơ
c) Hiđroxit l ng tínhưỡ .
Có m t s hiđroxit không tan (nh Zn(OH)ộ ố ư
2
, Al(OH)
3
) tác d ng đ c c v i dd axit và c v i dd baz đ cụ ượ ả ớ ả ớ ơ ượ
g i là ọ hiđroxit l ng tínhưỡ .
Ví dụ: Zn(OH)
2
tác đ ng đ c v i Hụ ượ ớ
2
SO
4
và NaOH.
Ho c là:ặ
K m hiđroxit nh n proton, nó là m t baz .ẽ ậ ộ ơ
K m hiđroxit cho proton, nó là m t axitẽ ộ .
V y: ậ Hiđroxit l ng tính là hiđroxit có hai kh năng cho và nh n proton, nghĩa là v a là axit, v a là bazưỡ ả ậ ừ ừ ơ.
7. S đi n li c a n cự ệ ủ ướ
a) N c là ch t đi n li y uướ ấ ệ ế .
Tích s n ng đ ion Hố ồ ộ
+
và OH
trong n c nguyên ch t và trong dd n c m i nhi t đ là m t h ng sướ ấ ướ ở ỗ ệ ộ ộ ằ ố
.
Môi tr ng trung tính : Hườ
+
+ = = OH
= 10
7
mol/l
Môi tr ng axit: Hườ
+
+ > / OH
+
+
H
+
+ > 10
+ 7
mol/l.
Môi tr ng baz : Hườ ơ
+
+ < / OH
+
+
H
+
+ < 10
+ 7
mol/l
b) Ch s hiđro c a dd - Đ pHỉ ố ủ ộ
ộ Khi bii u di n n ng đ ion Hểễ ồ ộ
+
(hay H
3
O
+
) c a dd d i d ng h th c sau:ủ ướ ạ ệ ứ
thì h s a đ c g i là pH c a ddệ ố ượ ọ ủ
Ví dụ: h H
+
+ = 10
+ 5
mol/l thì pH = 5, …
V m t toán h c thì pH = lgg Hề ặ ọ
+
+
Nh v yư ậ :
Môi tr ng trung tính: pH = 7ườ
Môi tr ng axit: pH < 7ườ
Môi tr ng baz : pH > 7ườ ơ
pH càng nh thì dd có ỏ đ axit càng l nộ ớ , (axit càng m nh); ạ pH càng l nớ thì dd có đ baz càng l nộ ơ ớ (baz càngơ
m nh).ạ
ạ Cách xác đđnh pH:ị
Ví d 1ụ : Dd HCl 0,02M, có …H
+
+ = 0,02M. Do đó pH = lg2.10
+ 2
= 1,7.
Ví d 2ụ : Dd NaOH 0,01M, có = OH
:
: = 0,01 = 10
: 2
mol/l. Do đó :
c) Ch t ch th màu axit - bazấ ỉ ị ơ.
Ch t ch th màu axit - baz là ch t có màu thay đ i theo n ng đ ion Hấ ỉ ị ơ ấ ổ ồ ộ
+
c a ddủ . M i ch t ch th chuy nỗ ấ ỉ ị ể
màu trong m t kho ng xác đ nh.ộ ả ị
M t s ch t ch th màu axit - baz th ng dùngộ ố ấ ỉ ị ơ ườ :
8. S thu phân c a mu i.ự ỷ ủ ố
Chúng ta đã bi t, ế không ph i dd c a t t c các mu i trung hoà đ u là nh ng môi tr ng trung tínhả ủ ấ ả ố ề ữ ườ (pH = 7).
Nguyên nhân là do: nh ng mu i c a axit y u - baz m nh (nh CHữ ố ủ ế ơ ạ ư
3
COOHNa), c a axit m nh - baz y u (nhủ ạ ơ ế ư
NH
4
Cl) khi hoà tan trong n c đã tác d ng v i n c t o ra axit y u, baz y u, vì v y nh ng mu i này khôngướ ụ ớ ướ ạ ế ơ ế ậ ữ ố
t n t i trong n c. ồ ạ ướ Nó b thu phân, gây ra s thay đ i tính ch t c a môi tr ngị ỷ ự ổ ấ ủ ườ .
a) S thu phân c a mu i t o thành t axit y u -baz m nhự ỷ ủ ố ạ ừ ế ơ ạ . Ví dụ: CH
3
COONa, Na
2
CO
3
, K
2
S,…
Trong dd d ion OHư
ư
, do v y pH > 7 (tính baz ).ậ ơ
V y: ậ mu i c a axit y u - baz m nh khi thu phân cho môi tr ng bazố ủ ế ơ ạ ỷ ườ ơ.
b) S thu phân c a mu i t o thành t axit m nh - baz y u. Ví dự ỷ ủ ố ạ ừ ạ ơ ế ụ: NH
4
Cl, ZnCl
2
, Al
2
(SO
4
)
3
.
Trong dd d ion Hư
3
O
+
hay (H
+
), do v y pH < 7 (tính axit).ậ
V y ậ mu i c a axit m nh - baz y u khi thu phân cho môi tr ng axitố ủ ạ ơ ế ỷ ườ .
c) S thu phân c a mu i t o thành t axit y u - baz y u. ự ỷ ủ ố ạ ừ ế ơ ế Ví dụ: Al
2
S
3
, Fe
2
(CO
3
)
3
.
9. Ph n ng trao đ i ion trong dd đi n li.ả ứ ổ ệ
Ph n ng trao đ i ion trong dd đi n li ả ứ ổ ệ ch x y ra khi có s t o thành ho c ch t k t t a, ho c ch t bay h i,ỉ ả ự ạ ặ ấ ế ủ ặ ấ ơ
ho c ch t ít đi n liặ ấ ệ (đi n li y u).ệ ế
a) Ph n ng t o thành ch t k t t a.ả ứ ạ ấ ế ủ
Tr n dd BaClộ
2
v i dd Naớ
2
SO
4
th y có k t t a tr ng t o thành. Đã x y ra ph n ng.ấ ế ủ ắ ạ ả ả ứ
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ion:ươ
b) Ph n ng t o thành ch t bay h iả ứ ạ ấ ơ .
Cho axit HCl tác d ng v i Naụ ớ
2
CO
3
th y có khí bay ra. Đã x y ra ph n ng.ấ ả ả ứ
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ionươ
c) Ph n ng t o thành ch t ít đi n liả ứ ạ ấ ệ .
. Cho axit H
2
SO
4
vào mu i axetat. Ph n ng x y ra t o thành axit CHố ả ứ ả ạ
3
COOH ít đi n liệ
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ionươ
Hooc cho axit HNOặ
3
tác d ng v i Ba(OH)ụ ớ
2
. Ph n ng trung hoàả ứ x y ra t o thành ch t ít đi n li là n c.ả ạ ấ ệ ướ
Ph ng trình phân t :ươ ử
Ph ng trình ionươ
Chú ý: Khi bi u di n ph n ng trao đ i trong dd đi n li ng i ta th ng vi t ph ng trình phân t vàể ễ ả ứ ổ ệ ườ ườ ế ươ ử
ph ng trình ion. ph ng trình ion, nh ng ch t k t t a, bay h i, đi n li y u vi t d i d ng phân t , cácươ ở ươ ữ ấ ế ủ ơ ệ ế ế ướ ạ ử
ch t đi n li m nh vi t d i d ng ion (do chúng đi n li ra). Cu i cùng thu g n ph ng trình ion b ng cách l cấ ệ ạ ế ướ ạ ệ ố ọ ươ ằ ượ
b nh ng ion nh nhau 2 v c a ph ng trình.ỏ ữ ư ở ế ủ ươ
CH NG IV.
PHAN NG HOA HOC – PHAN NG OXI HOA KH –
ĐIÊN PHÂN – TÔC ĐÔ PHAN NG VA CÂN BĂNG HOA HOC
I. PHAN NG HOA HOC
Quá trình bi n đ i các ch t này thành các ch t khác đ c g i là ế ổ ấ ấ ượ ọ ph n ng hoá h cả ứ ọ . Trong ph n ng hoá h cả ứ ọ
t ng kh i l ng các ch t tham gia ph n ng b ng t ng kh i l ng các ch t t o thành sau ph n ng.ổ ố ượ ấ ả ứ ằ ổ ố ượ ấ ạ ả ứ
Các d ng ph n ng hoá h c c b n:ạ ả ứ ọ ơ ả
a) Ph n ng phân tíchả ứ là ph n ng trong đó m t ch t b phân tích thành nhi u ch t m i. ả ứ ộ ấ ị ề ấ ớ
Ví d :ụ CaCO
3
= CaO + CO
2
↑
b) Ph n ng k t h pả ứ ế ợ là ph n ng trong đó hai hay nhi u ch t k t h p v i nhau t o thành m t ch t m i. ả ứ ề ấ ế ợ ớ ạ ộ ấ ớ
Ví d .ụ BaO + H
2
O = Ba(OH)
2
.
c) Ph n ng th ả ứ ế là ph n ng trong đó nguyên t c a ngyên t này d ng đ n ch t thay th nguyên t c aả ứ ử ủ ố ở ạ ơ ấ ế ử ủ
nguyên t khác trong h p ch t. ố ợ ấ
Ví d .ụ Zn + H
2
SO
4
loãng = ZnSO
4
+ H
2
↑
d) Ph n ng trao đ i ả ứ ổ là ph n ng trong đó các h p ch t trao đ i nguyên t hay nhóm nguyên t v i nhau. ả ứ ợ ấ ổ ử ử ớ
Ví d .ụ BaCl
2
+ NaSO
4
= BaSO
4
+ 2NaCl.
e) Ph n ng oxi hoá - kh ả ứ ử
II. PHAN NG OXI HOA KH
1. S oxi hoá.
Đ thu n ti n khi xem xét ph n ng oxi hoá - kh và tính ch t c a các nguyên t , ng i ta đ a ra khái ni mể ậ ệ ả ứ ử ấ ủ ố ườ ư ệ
s oxi hoá (còn g i là m c oxi hoá hay đi n tích hoá tr ).ố ọ ứ ệ ị
S oxi hoá là đi n tích quy c mà nguyên t có đ c n u gi thuy t r ng c p e liên k tố ệ ướ ử ượ ế ả ế ằ ặ ế (do 2 nguyên tử
góp chung) chuy n hoàn toàn v phía nguyên t có đ âm đi n l n h nể ề ử ộ ệ ớ ơ .
S oxi hoá đ c tính theo quy t c sau :ố ượ ắ
ắ T ng đ i s s oxi hoá c a các nguyên t trong phân t trung hoà đi n b ng 0. ổ ạ ố ố ủ ử ử ệ ằ
ằ T ng đ i s s oxi hoá c a các nguyên t trong m t ion ph c t p b ng đi n tích c a ion. Ví d trong ionổ ạ ố ố ủ ử ộ ứ ạ ằ ệ ủ ụ
, s oxi hoá c a H là +1, c a O là ố ủ ủ ủ2 c a S là +6.ủ
+ 1 + 6 + (+ 2. 4) = 2 1.
Trong đ n ch t, s oxi hoá c a các nguyên t b ng 0.ơ ấ ố ủ ử ằ
Ví dụ: Trong Cl
2
, s oxi hoá c a Cl b ng 0.ố ủ ằ
ằ Khi tham gia h p ch t, s oxi hoá c a m t s nguyên t có tr s không đ i nh sau.ợ ấ ố ủ ộ ố ố ị ố ổ ư
+ Kim lo i ki m luôn b ng +1.ạ ề ằ
+ Kim lo i ki m th luôn b ng +2.ạ ề ổ ằ
+ Oxi (tr trong peoxit b ng ừ ằ ằ 1) luôn b ng ằ ằ 2.
+ Hiđro (tr trong hiđrua kim lo i b ng ừ ạ ằ ằ 1) luôn b ng ằ ằ 2.
+ Al th ng b ng +3.ườ ằ
Chú ý: D u c a s oxi hoá đ t tr c giá tr , còn d u c a ion đ t sau giá tr .ấ ủ ố ặ ướ ị ấ ủ ặ ị
Ví dụ:
2. Đ nh nghĩa phan ng oxi hoa kh
Ph n ng oxi hoá - kh là ph n ng trong đó có s trao đ i e gi a các nguyên t ho c ion c a các ch tả ứ ử ả ứ ự ổ ữ ử ặ ủ ấ
tham gia ph n ng, do đó làm thay đ i s oxi hoá c a chúngả ứ ổ ố ủ .
Ví dụ:
Ch t nh ng e g i là ch t khấ ườ ọ ấ ử (hay ch t b oxi hoá).ấ ị
Ch t thu e g i là ch t oxi hoáấ ọ ấ (hay ch t b kh ).ấ ị ử
ử Quá trình k t h p eế ợ vào ch t oxi hoá đ c g i là ấ ượ ọ s kh ch t oxi hoáự ử ấ
Quá trình tách e kh i ch t kh đ c g i là s ỏ ấ ử ượ ọ ự oxi hoá ch t khấ ử:
3. Cân b ng ph ng trình ph n ng oxi hoá - kh .
Nguyên t c khi cân b ng ắ ằ : T ng s e mà ch t kh cho ph i b ng t ng s e mà ch t oxi hoá nh n và sổ ố ấ ử ả ằ ổ ố ấ ậ ố
nguyên t c a m i nguyên t đ c b o toàn.ử ủ ỗ ố ượ ả
ả Quá trình cân b ng ti n hành theo các b c:ằ ế ướ
1) Vi t ph ng trình ph n ng, n u ch a bi t s n ph m thì ph i d a vào đi u ki n cho đ bài đ suyế ươ ả ứ ế ư ế ả ẩ ả ự ề ệ ở ề ể
lu n.ậ
2) Xác đ nh s oxi hoá c a các nguyên t có s oxi hoá thay đ i. Đ i v i nh ng nguyên t có s oxi hoáị ố ủ ố ố ổ ố ớ ữ ố ố
không thay đ i thì không c n quan tâm.ổ ầ
3) Vi t các ph ng trình e (cho - nh n e).ế ươ ậ
4) Cân b ng s e cho và nh n.ằ ố ậ
5) Đ a h s tìm đ c t ph ng trình e vào ph ng trình ph n ng.ư ệ ố ượ ừ ươ ươ ả ứ
6) Cân b ng ph n không tham gia quá trình oxi hoá - kh .ằ ầ ử
Ví dụ: Cho mi ng Al vào dd axit HNOế
3
loãng th y bay ra ch t khí không màu, không mùi, không cháy, nhấ ấ ẹ
h n không khí, vi t ph ng trình ph n ng và cân b ng.ơ ế ươ ả ứ ằ
Gi i: Theo đ u bài, khí bay ra là Nả ầ
2
.
Ph ng trình ph n ng (b c 1):ươ ả ứ ướ
B c 5:ướ
B c 6: Ngoài 6 HNOướ
3
tham gia quá trình oxi hoá - kh còn 3.10 = 3OHNOử
3
t o thành mu i nitratạ ố
(10Al(NO
3
)
3
).
V y t ng s phân t HNOậ ổ ố ử
3
là 36 và t o thành 18Hạ
2
O.
Ph ng trình cu i cùng:ươ ố
D ng ion:ạ
Chú ý: Đ i v i nh ng ph n ng t o nhi u s n ph m trong đó nguyên t nhi u s oxi hoá khác nhau, ta cóố ớ ữ ả ứ ạ ề ả ẩ ố ở ề ố
th vi t g p ho c vi t riêng t ng ph n ng đ i v i t ng s n ph m, sau đó nhân các ph n ng riêng v i h sể ế ộ ặ ế ừ ả ứ ố ớ ừ ả ẩ ả ứ ớ ệ ố
t l theo đi u ki n đ u bài. Cu i cùng c ng g p các ph n ng l i.ỷ ệ ề ệ ầ ố ộ ộ ả ứ ạ
Ví dụ: Cân b ng ph n ng:ằ ả ứ
Gi iả
Các ph n ng riêng (đã cân b ng theo nguyên t c trên):ả ứ ằ ắ
Đ có t l mol trên, ta nhân ph ng trình (1) v i 9 r i c ng 2 ph ng trình l i:ể ỷ ệ ươ ớ ồ ộ ươ ạ
4. M t s d ng ph n ng oxi hoá - kh đ c bi t
1. Ph n ng oxi hoá kh n i phân t .ả ứ ử ộ ử
Ch t oxi hoá và ch t kh là nh ng nguyên t khác nhau n m trong cùng m t phân t .ấ ấ ử ữ ử ằ ộ ử
Ví dụ.
2. Ph n ng t oxi hoá - t khả ứ ự ự ử
Ch t oxi hoá và ch t kh cùng là m t lo i nguyên t trong h p ch t.ấ ấ ử ộ ạ ử ợ ấ
Ví dụ: Trong ph n ng.ả ứ
c) Ph n ng có 3 nguyên t thay đ i s oxi hoáả ứ ố ổ ố .
Ví dụ: Cân b ng ph n ng sau theo ph ng pháp cân b ng eằ ả ứ ươ ằ
d) Ph n ng oxi hoá - kh có môi tr ng tham giaả ứ ử ườ .
. môi tr ng axitỞ ườ th ng có ion Hườ
+
tham gia t o thành Hạ
2
O. Ví dụ:
: môi tr ng ki mỞ ườ ề th ng có ion OHườ
ờ
tham gia t o thành Hạ
2
O. Ví dụ:
: môi tr ng trung tínhỞ ườ có th có Hể
2
O tham gia. Ví dụ:
III. S ĐIÊN PHÂN
1. Đ nh nghĩa.ị
Đi n phân là s th c hi n các quá trình oxi hoá - kh trên b m t đi n c c nh dòng đi n m t chi u bênệ ự ự ệ ử ề ặ ệ ự ờ ệ ộ ề
ngoài
Quá trình đi n phân đ c bi u di n b ng s đ đi n phân. ệ ượ ể ễ ằ ơ ồ ệ Ví dụ: S đ đi n phân NaCl nóng ch y.ơ ồ ệ ả
catôtỞ : x y ra quá trình kh .ả ử
anôt: x y ra quá trình oxi hoá.Ở ả
Ph ng trình đi n phân NaCl nóng ch y:ươ ệ ả
2. Đi n phân h p ch t nóng ch y.ệ ợ ấ ả
tr ng thái nóng ch y, các tinh th ch t đi n phân b phá v thành các ion chuy n đ ng h n lo n. Khi cóỞ ạ ả ể ấ ệ ị ỡ ể ộ ỗ ạ
dòng đi n m t chi u ch y qua, ệ ộ ề ạ ion d ng ch y v catôt và b kh đó, ion âm ch y v anôtươ ạ ề ị ử ở ạ ề và b oxi hoá đó.ị ở
Ví dụ: Đi n phân KOH nóng ch y.ệ ả
Ph ng trình đi n phânươ ệ
Đi n phân nóng ch y x y ra nhi t đ cao nên có th x y ra ph n ng ph gi a s n ph m đi n phân (Oệ ả ả ở ệ ộ ể ả ả ứ ụ ữ ả ẩ ệ
2
,
Cl
2
) và đi n c c (anôt) th ng làm b ng than chì. ệ ự ườ ằ Ví dụ: đi n phân Alệ
2
O
3
nóng ch y (có pha thêm criolitả
3NaF.AlF
3
) 1000ở
o
C
Ph ng trình đi n phânươ ệ
Ph n ng ph : ả ứ ụ
(Than chì làm anôt b m t d n, nên sau m t th i gian ph i b sung vào đi n c c).ị ấ ầ ộ ờ ả ổ ệ ự
ng d ngỨ ụ : Ph ng pháp đi n phân h p ch t nóng ch y đ c dùng đ ươ ệ ợ ấ ả ượ ể đi u ch các kim lo i ho t đ ngề ế ạ ạ ộ
m nhạ :
: Đi u ch kim lo i ki mề ế ạ ề : Đi n phân mu i clorua ho c hiđroxit nóng ch y.ệ ố ặ ả
ả Đi u ch kim lo i ki m thề ế ạ ề ổ: Đi n phân mu i clorua nóng ch y.ệ ố ả
ả Đi u ch Alề ế : Đi n phân Alệ
2
O
3
nóng ch y.ả
3. Đi n phân dd n cệ ướ
a) Nguyên t cắ :
Khi đi n phân dd, tham gia các quá trình oxi hoá - kh đi n c c ngoài các ion c a ch t đi n phân còn cóệ ử ở ệ ự ủ ấ ệ
th có các ion Hể
+
và OH
c a n c và b n thân kim lo i làm đi n c c. Khi đó quá trình oxi hoá - kh th c tủ ướ ả ạ ệ ự ử ự ế
x y ra ph thu c vào so sánh tính oxi hoá - kh m nh hay y u c a các ch t trong bình đi n phân.ả ụ ộ ử ạ ế ủ ấ ệ
b) Th t kh catôtứ ự ử ở
Kim lo i càng y u thì cation c a nó có tính oxi hoá càng m nh và càng d b kh catôt (tr tr ng h p ionạ ế ủ ạ ễ ị ử ở ừ ườ ợ
H
+
). Có th áp d ng quy t c sau:ể ụ ắ
ắ D kh nh t là các cation kim lo i đ ng sau Al trong dãy th đi n hoáễ ử ấ ạ ứ ế ệ (tr ion Hừ
+
), trong đó ion kim lo iạ
càng c i dãy càng d b kh .ở ưố ễ ị ử
ử Ti p đ n là ion Hế ế
+
c a ddủ
ủ Khó kh nh t là các ion kim lo i m nh, k t Al, v phía đ u dãy th đi n hoáử ấ ạ ạ ể ừ ề ầ ế ệ .
(Al
3+
, Mg
2+
, Ca
2+
, Na
+
, …). Nh ng ion này th c t không bao gi b kh khi đi n phân trong dd.ữ ự ế ờ ị ử ệ
c) Th t oxi hoá canôtứ ự ở
Nói chung ion ho c phân t nào có tính kh m nh thì càng d b oxi hoá. Có th áp d ng kinh nghi m sau:ặ ử ử ạ ễ ị ể ụ ệ
ệ D b oxi hoá nh t là b n thân các kim lo i dùng làm anôt. Tr tr ng h p anôt tr (không b ăn mòn)ễ ị ấ ả ạ ừ ườ ợ ơ ị
làm b ng Pt, hay than chì (C)ằ .
. Sau đó đ n các ion g c axit không có oxiế ố : I
:
, Br
,
, Cl
,
, …
, R i đ n ion OHồ ế
ế
c a n c ho c c a ki m tan trong ddủ ướ ặ ủ ề .
. Khó b oxi hoá nh t là các anion g c axit có oxi nh ị ấ ố ư , ,… Th c t các anion này không b oxiự ế ị
hoá khi đi n phân ddệ .
d) M t s ví d áp d ng quy t c trênộ ố ụ ụ ắ .
Ví d 1ụ : Đi n phân dd CuClệ
2
v i đi n c c than chì:ớ ệ ự
Ph ng trình đi n phân:ươ ệ
Ví d 2ụ : Đi n phân dd NiClệ
2
v i đi n c c b ng nikenớ ệ ự ằ
Th c ch t quá trình đi n phân là s v n chuy n Ni t anôt sang catôt nh dòng đi n. Ph ng pháp đ cự ấ ệ ự ậ ể ừ ờ ệ ươ ượ
ng d ng đ tinh ch kim lo i.ứ ụ ể ế ạ
Ví d 3ụ : Đi n phân dd Naệ
2
SO
4
v i đi n c c Pt:ớ ệ ự
Ph ng trình đi n phân:ươ ệ
Ví d 4ụ : Đi n phân dd NaCl v i anôt b ng than chì:ệ ớ ằ
Ph ng trình đi n phân:ươ ệ
Trong quá trình đi n phân, dd khu v c xung quanh catôt, ion Hệ ở ự
+
b m t d n., Hị ấ ầ
2
O ti p t c đi n li, do đó ế ụ ệ ở
khu v c này giàu ion OHự
ự
t o thành (cùng v i Naạ ớ
+
) dd NaOH.
anôt, ion ClỞ
Ở
b oxi hoá thành Clị
2
. M t ph n hoà tan vào dd và m t ph n khu ch tán sang catôt, tác d ngộ ầ ộ ầ ế ụ
v i NaOH t o thành n c Javen:ớ ạ ướ
Vì v y mu n thu đ c NaOH ph i tránh ph n ng t o n c Javen b ng cách dùng màng ngăn bao b c l yậ ố ượ ả ả ứ ạ ướ ằ ọ ấ
khu v c anôt đ ngăn khí Clự ể
2
khu ch tán vào dd. ế
Ví d 5ụ : Đi n phân dd KNOệ
3
v i anôt b ng Cu.ớ ằ
Khi đi n phân, khu v c catôt, ion Hệ ở ự
+
m t d n, n ng đ OHấ ầ ồ ộ
ộ
tăng d n, dd đó có tính ki m tăng d n. ầ ở ề ầ ở
anôt ion Cu
2+
tan vào dd.
Trong dd x y ra ph n ng.ả ả ứ
Ph ng trình đi n phân:ươ ệ
B n thân KNOả
3
không b bi n đ i nh ng n ng đ tăng d n.ị ế ổ ư ồ ộ ầ
ng d ng c a đi n phân ddỨ ụ ủ ệ :
: Đii u ch kim lo i đ ng sau Al trong dãy th đi n hoá.ềế ạ ứ ế ệ
ệ Tinh chh kim lo i.ếạ
ạ MM và đúc kim lo i b ng đi n.ạạ ằ ệ
ệ Đii u ch m t s hoá ch t thông d ng: Hềế ộ ố ấ ụ
2
, Cl
2
, O
2
,…, hiđroxit kim lo i ki mạ ề
ề Tách riêng mmt s kim lo i kh i h n h p dd.ộố ạ ỏ ỗ ợ
4. Công th c Farađâyứ
Trong đó: m là kh i l ng ch t đ c gi i phóng khi đi n phân (gam)ố ượ ấ ượ ả ệ
A là kh i l ng mol c a ch t đó.ố ượ ủ ấ
n là s e trao đ i khi t o thành m t nguyên t hay phân t ch t đó.ố ổ ạ ộ ử ử ấ
Q là đi n l ng phóng qua bình đi n phân (Culông).ệ ượ ệ
F là s Farađây (F = 96500 Culông.molố
-1
)
l là c ng đ dòng đi n (Ampe)ườ ộ ệ
t là th i gian đi n phân (giây)ờ ệ
Ví d : Tính kh i l ng oxi đ c gi i phóng anôt khi cho dòng đi n 5 ampe qua bình đi n phân đ ng ddụ ố ượ ượ ả ở ệ ệ ự
Na
2
SO
4
trong 1 gi 20 phút 25 giây.ờ
Gi i:ả
Áp d ng công th c Farađây:ụ ứ
A = 16, n = 2, t = 4825 giây, I = 5;
IV. HIÊU NG NHIÊT CUA PHAN NG
a) Năng l ng liên k t . Năng l ng liên k t là năng l ng đ c gi i phóng khi hình thành liên k t hoá h cượ ế ượ ượ ả ế ọ
t các nguyên t cô l p.ừ ố ậ
Năng l ng liên k t đ c tính b ng kJ.mol và ký hi u là Eượ ế ượ ằ ệ
1k
. Ví d năng l ng liên k t c a m t s m i liênụ ượ ế ủ ộ ố ố
k t nh sau.ế ư
H - H Cl - Cl H - Cl
E
1k
= 436 242 432
b) Hi u ng nhi t c a ph n ng là nhi t to ra hay h p th trong m t ph n ng hoá h cệ ả ấ ụ ộ ả ứ ọ . Hi u ngệ ứ
nhi t đ c tính b ng kJ.mol và ký hi u là Q.ệ ượ ằ ệ
Khi Q >0: ph n ng to nhi t.ả ứ ả ệ
Khi Q<0: ph n ng thu nhi t.ả ứ ệ
Ví dụ: CaCO
3
= CaO + CO
2
↑ - 186,19kJ.mol.
Ph n ng đ t cháy, ph n ng trung hoà thu c lo i ph n ng to nhi t. Ph n ng nhi t phân th ng làả ứ ố ả ứ ộ ạ ả ứ ả ệ ả ứ ệ ườ
ph n ng thu nhi t.ả ứ ệ
- Mu n tính hi u ng nhi t c a các ph n ng t o thành các h p ch t t đ n ch t ho c phân hu m t h pố ệ ứ ệ ủ ả ứ ạ ợ ấ ừ ơ ấ ặ ỷ ộ ợ
ch t thành các đ n ch t ta d a vào năng l ng liên k t.ấ ơ ấ ự ượ ế
Ví dụ: Tính năng l ng to ra trong ph n ng.ượ ả ả ứ
H
2
+ Cl
2
= 2HCl.
D a vào năng l ng liên k t (cho trên) ta tính đ c.ự ượ ế ở ượ
Q = 2E
1k
(HCl) - [E
1k
(H
2
) + E
1k
(Cl
2
)] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ.mol.
- Đ i v i ph n ng ph c t p, mu n tính hi u ng nhi t c a ph n ng ta d a vào nhi t t o thành c a cácố ớ ả ứ ứ ạ ố ệ ứ ệ ủ ả ứ ự ệ ạ ủ
ch t (t đ n ch t), do đó ấ ừ ơ ấ đ n ch t trong ph n ng không tính đ nơ ấ ả ứ ế ( ph n ng trên, nhi t t o thành HCl làở ả ứ ệ ạ
186.2 = 93 kJ.mol
Ví dụ: Tính kh i l ng h n h p g m Al và Feố ượ ỗ ợ ồ
3
O
4
c n ph i l y đ khi ph n ng theo ph ng trình.ầ ả ấ ể ả ứ ươ
to ra 665,25kJ, bi t nhi t t o thành c a Feả ế ệ ạ ủ
3
O
4
là 1117 kJ.mol, c a Alủ
2
O
3
là 1670 kJ.mol.
Gi i:ả
Tính Q c a ph n ng:ủ ả ứ 3Fe
3
O
4
+ 8Al = 4Al
2
O
3
+ 9Fe (1)
Theo (1), kh i l ng h n h p hai ch t ph n ng v i nhi t l ng Q là :ố ượ ỗ ợ ấ ả ứ ớ ệ ượ
3 . 232 + 8 . 27 = 912g
Đ t a ra l ng nhi t 665,25 kJ thì kh i l ng h n h p c n l y :ể ỏ ượ ệ ố ượ ỗ ợ ầ ấ
V. TÔC ĐÔ PHAN NG VA CÂN BĂNG HOA HOC
a) Đ nh nghĩa: T c đ ph n ng là đ i l ng bi u th m c đ nhanh ch m c a ph n ng. Ký hi u là Vị ố ộ ả ứ ạ ượ ể ị ứ ộ ậ ủ ả ứ ệ
p.ư
.
Trong đó : C
1
là n ng đ đ u c a ch t tham gia ph n ng (mol/l). ồ ộ ầ ủ ấ ả ứ
C
2
là n ng đ c a ch t đó sau t giây ph n ng (mol/l). ồ ộ ủ ấ ả ứ
b) Các y u t nh h ng đ n t c đ ph n ng:ế ố ả ưở ế ố ộ ả ứ
− Ph thu c b n ch t c a các ch t ph n ng. ụ ộ ả ấ ủ ấ ả ứ
− T c đ ph n ng t l thu n v i n ng đ các ch t tham gia ph n ng. Ví d , có ph n ng. ố ộ ả ứ ỷ ệ ậ ớ ồ ộ ấ ả ứ ụ ả ứ
A + B = AB.
V
p.ư
= k . C
A
. C
B
.
Trong đó, k là h ng s t c đ đ c tr ng cho m i ph n ng. ằ ố ố ộ ặ ư ỗ ả ứ
− Nhi t đ càng cao thì t c đ ph n ng càng l n. ệ ộ ố ộ ả ứ ớ
− Ch t xúc tác làm tăng t c đ ph n ng nh ng b n thân nó không b thay đ i v s l ng và b n ch t hoáấ ố ộ ả ứ ư ả ị ổ ề ố ượ ả ấ
h c sau ph n ng. ọ ả ứ
c) Ph n ng thu n ngh ch và tr ng thái cân b ng hoá h cả ứ ậ ị ạ ằ ọ .
− Ph n ng m t chi u (không thu n ngh ch) là ph n ng ch x y ra m t chi u và có th x y ra đ n m cả ứ ộ ề ậ ị ả ứ ỉ ả ộ ề ể ả ế ứ
hoàn toàn.
Ví dụ:
−
Ph n ng thu n ngh chả ứ ậ ị là ph n ng đ ng th i x y ra theo hai chi u ng c nhau. ả ứ ồ ờ ả ề ượ
Ví dụ: CH
3
COOH + CH
3
OH CH
3
COOCH
3
+ H
2
O
− Trong h thu n ngh ch, khi t c đ ph n ng thu n (vệ ậ ị ố ộ ả ứ ậ
t
) b ng t c đ ph n ng ngh ch (vằ ố ộ ả ứ ị
n
) thì h đ t t iệ ạ ớ
tr ng thái cân b ngạ ằ . Nghĩa là trong h , ph n ng thu n và ph n ng ngh ch v n x y ra nh ng n ng đ cácệ ả ứ ậ ả ứ ị ẫ ả ư ồ ộ
ch t trong h th ng không thay đ i. Ta nói ấ ệ ố ổ h tr ng thái cân b ng đ ngệ ở ạ ằ ộ .
− Tr ng thái cân b ng hoá h c này s b phá v khi thay đ i các đi u ki n bên ngoài nh ạ ằ ọ ẽ ị ỡ ổ ề ệ ư n ng đ , nhi t đ , ápồ ộ ệ ộ
su tấ (đ i v i ph n ng c a ch t khí).ố ớ ả ứ ủ ấ
VI. HIÊU SUÂT PHAN NG
Có ph n ng: A + B = C + Dả ứ
Tính hi u su t ph n ng theo s n ph m C ho c D: ệ ấ ả ứ ả ẩ ặ
Trong đó:
q
t
là l ng th c t t o thành C ho c D. ượ ự ế ạ ặ
q
lt
là l ng tính theo lý thuy t, nghĩa là l ng C ho c D tính đ c v i gi thi t hi u su t 100%. ượ ế ượ ặ ượ ớ ả ế ệ ấ
Chú ý:
− Khi tính hi u su t ph n ng ph i tính theo ch t s n ph m nào t o thành t ch t đ u thi u, vì khi k t thúcệ ấ ả ứ ả ấ ả ẩ ạ ừ ấ ầ ế ế
ph n ng ch t đ u đó ph n ng h t.ả ứ ấ ầ ả ứ ế
− Có th tính hi u su t ph n ng theo ch t ph n ng A ho c B tuỳ thu c vào ch t nào thi u. ể ệ ấ ả ứ ấ ả ứ ặ ộ ấ ế
− C n phân bi t gi a % ch t đã tham gia ph n ng và hi u su t ph n ng. ầ ệ ữ ấ ả ứ ệ ấ ả ứ
Ví dụ: Cho 0,5 mol H
2
tác d ng v i 0,45 mol Clụ ớ
2
, sau ph n ng thu đ c 0.6 mol HCl. Tính hi u su t ph nả ứ ượ ệ ấ ả
ng và % các ch t đã tham gia ph n ng. ứ ấ ả ứ
Gi i: Ph ng trình ph n ng: ả ươ ả ứ
H
2
+ Cl
2
= 2HCl
Theo ph ng trình ph n ng và theo đ u bài, Cl2 là ch t thi u, nên tính hi u su t ph n ng theo Cl2: ươ ả ứ ầ ấ ế ệ ấ ả ứ
Còn % Cl2 đã tham gia ph n ng = ả ứ
% H2 đã tham gia ph n ng = ả ứ
Nh v y ư ậ % ch t thi u đã tham gia ph n ng b ng hi u su t ph n ng. ấ ế ả ứ ằ ệ ấ ả ứ
− Đ i v i tr ng h p có nhi u ph n ng x y ra song song, ví d ph n ng crackinh butan:ố ớ ườ ợ ề ả ứ ả ụ ả ứ
C n chú ý phân bi t: ầ ệ
+ N u nói "hi u su t ph n ng crackinh", t c ch nói ph n ng (1) và (2) vì ph n ng (3) không ph i ph nế ệ ấ ả ứ ứ ỉ ả ứ ả ứ ả ả
ng crackinh. ứ
+ N u nói "% butan đã tham gia ph n ng", t c là nói đ n c 3 ph n ng.ế ả ứ ứ ế ả ả ứ
+ N u nói "% butan b crackinh thành etilen" t c là ch nói ph n ng (2).ế ị ứ ỉ ả ứ
CH NG VI. OXI L U HUYNH
I. Oxi
1. C u t o nguyên t .ấ ạ ử
ử Oxi (Z = 8) có c u hình electron:ấ
Có 6 e l p ngoài cùng, d dàng thu 2e đ bão hoà l p ngoài cùng. Là ch t oxi hoá m nh:ở ớ ễ ể ớ ấ ạ
đi u ki n bình th ng, oxi t n t i d ng phân t 2 nguyên t : O = OỞề ệ ườ ồ ạ ở ạ ử ử
D ng thù hình khác c a oxi là ozon: Oạ ủ
3
3 Oxi có 3 đđng v t n t i trong t nhiên: ồịồ ạ ự
2. Tính ch t v t lýấ ậ
ậ Oxi là chht khí không màu, không mùi, h i n ng h n không khí, hoá l ng 183ấơ ặ ơ ỏ ở
o
C, hoá r n 219ắ ở
o
C.
C Ozon là chht khí mùi x c, màu xanh da trêi.ấố
3. Tính ch t hoá h cấ ọ
ọ Tác d ng v i kim lo iụ ớ ạ :
Oxi oxi hoá h u h t các kim lo i (tr Au và Pt) đ t o thành oxitầ ế ạ ừ ể ạ
ạ Đ i v i phi kimố ớ (tr halogen) oxi tác d ng tr c ti p khi đ t nóng (riêng P tr ng tác d ng v i Oừ ụ ự ế ố ắ ụ ớ
2
tở
o
th ng)ườ
Ozon có tính oxi hoá m nh h n Oạ ơ
2
, do nó không b n, b phân hu thành oxi t do.ề ị ỷ ự
Đi u này th hi n ph n ng Oề ể ệ ở ả ứ
3
đ y đ c iot kh i dd KI (Oẩ ượ ỏ
2
không có ph n ng này).ả ứ
4. Đi u chề ế
ế Trong phòng thí nghi mệ : nhi t phân các mu i giàu oxi. Ví d :ệ ố ụ
hay
Trong công nghi pệ : hoá l ng không khí nhi t đ r t th p (( 200ỏ ở ệ ộ ấ ấ
o
C), sau đó ch ng phân đo n l y Oư ạ ấ
2
(ở
183
o
C)
II. L u huỳnh
1. C u t o nguyên t .ấ ạ ử
ử LLu huỳnh (S) cùng phân nhóm chính nhóm VI v i oxi, có c u hình e : 1sưở ớ ấ
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
. L p e ngoàiớ
cùng cũng có 6e, d dàng th c hi n quá trình.ễ ự ệ
th hi n tính oxi hoá nh ng y u h n oxi.ể ệ ư ế ơ
ơ tr ng thái r n, m i phân t l u huỳnh g m 8 nguyên t (SỞạ ắ ỗ ử ư ồ ử
8
) khép kín thành vòng:
2. Tính ch t v t lýấ ậ
ậ LLu huỳnh là ch t r n màu vàng nh t, không tan trong Hưấ ắ ạ
2
O, tan trong m t s dung môi h u c nh :ộ ố ữ ơ ư
CCl
4
, C
6
H
6
, r u…d n nhi t, d n đi n r t kém.ượ ẫ ệ ẫ ệ ấ
ấ LLu huỳnh nóng ch y 112,8ưảở
o
C nó tr nên s m và đ c l i, g i là S d o.ở ẫ ặ ạ ọ ẻ
3. Tính ch t hoá h cấ ọ
ọ tỞ
o
th ng, S ho t đ ng kém so v i oxi. tườ ạ ộ ớ Ở
o
cao, S ph n ng đ c v i nhi u phi kim và kim lo i.ả ứ ượ ớ ề ạ
ạ
Hoà tan trong axit oxi hoá:
4. H p ch t ợ ấ
a) Hiđro sunfua (H
2
S
S 2
)
) Là ch t khí, mùi tr ng th i, đ c, ít tan trong Hấ ứ ố ộ
2
O. Dd H
2
S là axit sunfuhiđric.
S Có tính khh m nh, cháy trong Oửạ
2
:
Khi g p ch t oxi hoá m nh nh Clặ ấ ạ ư
2
, S
-2
có th b oxi hoá đ n Sể ị ế
+6
:
H
2
S là axit y u. Mu i sunfua trung tính (ví d ZnS) h u h t ít tan trong Hế ố ụ ầ ế
2
O. Ch có sunfua kim lo i ki m,ỉ ạ ề
ki m th tan nhi u.ề ổ ề
ề ĐĐ nh n bi t Hểậ ế
2
S ho c mu i sunfua (Sặ ố
26
) dùng mu i chì, k t t a PbS màu đen s xu t hi n.ố ế ủ ẽ ấ ệ
b) SO
2
và axit sunfur ơ
ơ SO
2
là ch t khí không màu, tác d ng v i Hấ ụ ớ
2
O:
Phhn ng v i oxi ảứ ớ
ớ H
2
SO
3
là axit y u, mu i là sunfit (ví d Naế ố ụ
2
SO
3
)
M c oxi hoá +4 là m c trung gian, nên Hứ ứ
2
SO
3
và mu i sunfit v a có tính oxi hoá v a có tính kh .ố ừ ừ ử
c) SO
3
và axit sunfuric (H
2
SO
4
)
) đi u ki n th ng, SOỞề ệ ườ
3
là ch t l ng không màu, d bay h i, nhi t đ nóng ch y là 17ấ ỏ ễ ơ ệ ộ ả
0
C, nhi t đ sôiệ ộ
là 46
0
C. SO
3
r t háo n c, tác d ng m nh v i Hấ ướ ụ ạ ớ
2
O t o thành axit Hạ
2
SO
4
và to nhi u nhi t.ả ề ệ
ệ SO
3
không có ng d ng th c t , nó là s n ph m trung gian trong quá trình s n xu t axit Hứ ụ ự ế ả ẩ ả ấ
2
SO
4.
4 H
2
SO
4
là ch t l ng sánh, tan vô h n trong n c, Hấ ỏ ạ ướ
2
SO
4
đ c hút m r t m nh và to nhi u nhi t.ặ ẩ ấ ạ ả ề ệ
ệ Dd H
2
SO
4
loãng là axit th ngườ , ch ph n ng đ c v i các kim lo i đ ng tr c H trong dãy th đi n hoáỉ ả ứ ượ ớ ạ ứ ướ ế ệ
(có mu i sunfat tan) và gi i phóng Hố ả
2
.
Dd H
2
SO
4
đ m đ c là axit oxi hoá, có tính oxi hoá m nh, hoà tan đ c h u h t các kim lo i khi đun nóngậ ặ ạ ượ ầ ế ạ
(tr Au và Pt).ừ
Kim lo i càng m nh kh Sạ ạ ử
+6
c a Hủ
2
SO
4
đ c v h p ch t có s oxi hoá càng th p (SOặ ề ợ ấ ố ấ
2
, S, H
2
S). Ví dụ: