Giáo trình hóa đại cương đh công nghiệp hà nội

CHƯƠNG 1
CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC
A. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ
1. MỤC TIÊU
Học xong chương 1 sinh viên biết và hiểu:
- Các khái niệm cơ bản: Chất, nguyên tử, nguyên tố, phân tử, khối lượng
nguyên tử, khối lượng phân tử, khối lượng mol, đương lượng...
- Hệ đơn vị.
- Một số định luật cơ bản của hoá học.
- Một số phương pháp xác định khối lượng phân tử và khối lượng nguyên
tử.
2. NHIỆM VỤ
Tìm hiểu về các khái niệm cơ bản của hoá học, hệ đơn vị SI, các định luật
cơ bản của hoá học, các phương pháp xác định khối lượng phân tử và khối
lượng nguyên tử để từ đó hiểu được và có khả năng vận dụng được các kiến
thức của chương vào thực hành và luyện tập.
3. VỀ PHƯƠNG PHÁP
Kết hợp chặt chẽ giữa sự hướng dẫn của giáo viên với sự tự học, tự
nghiên cứucủa sinh viên. Cần hết sức coi trọng khâu luyện tập và thực hành để
nắm vững được các vấn đề của chương này.
4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Hoá học đại cương 1: Trần Thành Huế, nhà xuất bản Đại học sư phạm
- Hoá học đại cương: Nguyễn Đức Chuy, nhà xuất bản giáo dục
- Hoá học đại cương: Đào Đình Thức, nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà
Nội
- Bài tập hoá học đại cương: Đào Đình Thức, nhà xuất bản giáo dục
- Bài tập hoá đại cương : Dương Văn Đảm, nhà xuất bản Giáo dục
- Hoá học đại cương : Lê Mậu Quyền, nhà xuất bản Giáo dục
- Cơ sở lý thuyết hoá học- Phần bài tập: Lê Mậu Quyền, nhà xuất bản
khoa học và kỹ thuật

B. NỘI DUNG
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC
1.1. Chất:
Chất là tập hợp các tiểu phân có thành phần, cấu tạo, tính chất xác định
và có thể tồn tại độc lập trong những điều kiện nhất định.
Ví dụ 1: C6H6, O2, H2O,...
Chất mà phân tử được cấu tạo bởi một loại nguyên tử được gọi là đơn
chất.
Ví dụ 2: Ag, O2, O3, ...
Chất mà phân tử được cấu tạo bởi hai loại nguyên tử trở lên được gọi là
hợp chất.
Ví dụ 3: NaCl, H2O, CaCO3, C2H5OH,...
Từ các khái niệm về đơn chất, hợp chất vừa được đề cập ở trên kết hợp
với các kiến thức đã có, ta có sơ đồ sau (hình 1.1)

HÌNH 1.1. Sơ đồ hệ thống phân loại các chất
Tập hợp của các phân tử cùng loại được gọi là nguyên chất, như khí H2
nguyên chất; nước (H2O) nguyên chất;....
Tập hợp gồm các phân tử khác loại được gọi là hỗn hợp, không khí là hỗn
hợp gồm rất nhiều khí khác nhau trong đó N2 và O2 chiếm tỷ lệ lớn nhất (một
cách gần đúng người ta coi không khí gồm 4/5 nitơ, 1/5 oxi về thể tích)
Các khái niệm này được minh họa ở hình 1.2.
Tập hợp vật chất có thể là hệ đồng thể hoặc hệ dị thể. Không khí là hệ đồng thể,
hợp kim inox là hệ đồng thể, một cốc nước có cả nước lỏng và nước đá là hệ dị
thể.
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

1



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


HÌNH 1.2. Minh họa các khái niệm đơn chất, hợp chất, hỗn hợp
1.2. Nguyên tử, nguyên tố hoá học, phân tử
1.2.1. Nguyên tử: là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hoá học mà không thể phân
chia được về mặt hoá học.
Ví dụ 5: nguyên tử H, O, Na, Cl...
Nguyên tử là loại hạt rất Nhỏ và rất nhẹ. Tuỳ thuộc vào mỗi nguyên tố
hoá học mà khối lượng của một nguyên tử ≈ 10-23 – 10-21 g, còn đường kính của
một nguyên tử vào khoảng 10-8 cm.
Để hình dung về thể tích của một nguyên tử, có thể hình dung như sau:
Nếu coi mỗi nguyên tử đều có dạng hình cầu có đường kính 10-8 cm thì quả
bóng bàn có đường kính 4 cm có thể chứa được khoảng 1024 nguyên tử.
Nguyên tử của các nguyên tố hoá học khác nhau thì có khối lượng và kích thước
khác nhau.
Chúng ta thừa nhận nguyên tử được cấu tạo bởi 3 loại hạt cơ bản là:
electron (e), proton (p) và nơtron (n), bảng 1.2 cho chúng ta biết đặc điểm cơ
bản của ba loại hạt đó.

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

2

gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


BNG 1.1. Bỏn kớnh cng hoỏ tr (A0) v khi lng nguyờn t
ca mt s nguyờn t húa hc
Nguyờn t

R (A0)

M(1,673.10-23)

H

0,30

1,008

O

0,66

15,994

S

1,04

32,064

Cl

0,99

35,453

Br

1,14

79,904

I

1,33

126,904

BNG 1.2. Khi lng, in tớch ca electron, proton, ntron

KHI LNG
Kg

IN TCH

vC (u)
-31

5,55.10

Proton

1,672.10-27

Ntron

1,675.10-27

Electron

9,109.10

-4

Culong

Quy c
-19

-1,6021.10

-1

1,007

+ 1,6021.10-19

+1

1,009

0,0

0,0

bng 1.2 im cn chỳ ý l: in tớch ca cỏc ht c bn.
Ntron l ht khụng mang in, tc l ht trung ho in, c ký hiu l
-19
Culong. in tớch ny
0n. Mi ht proton mang in tớch dng l +1,6021.10
chớnh l in tớch c bn, thng c ký hiu l e0. Tr s ny c quy c
chn lm n v nờn: mi ht proton mang mt n v in tớch dng, c ký
hiu l 1p. Mi ht electron mang mt n v in tớch cú tr s tuyt i bng tr
s in tớch ca mt ht proton nhng ngc du. Vỡ th mi electron mang mt
n v in tớch õm, ký hiu l e.
Cng cn chỳ ý, khi lng ca electron rt nh so vi khi lng ca
proton, ntron.
T s liu ca bng 1.2, ta cú t l cỏc khi lng nh sau:
m1 p
me

m0 n

= 1835,5 (ln)

me

= 1838,8 (ln)

Vỡ vy trong cỏc phộp tớnh thụng thng, ta coi me 0.
Cng t bng trờn ta thy m n > m p . Trong cỏc phộp tớnh thụng thng ta chp

nhn s gn ỳng:
m n m p 1 (vC)
0

1

0

Trờng đại học công nghiệp h nội

1

3



giáo trình hoá đại cơng


1,6021.10-19 là điện tính nhỏ nhất nên được gọi là đơn vị điện tính nguyên
tố và được ký hiệu là e0.
Mô hình nguyên tử được thừa nhận rộng rãi hiện nay là: Nguyên tử có
hình dạng của một khối cầu. Tâm của nguyên tử là hạt nhân tích điện dương. Vỏ
của nguyên tử gồm các electron chuyển động quanh hạt nhân. Số đơn vị điện
tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của vỏ. Nguyên tử trung
hòa về điện
Ví dụ 6: Hạt nhân nguyên tử natri (Na) có 11 đơn vị điện tích dương (ký
hiệu Z = 11), vỏ nguyên tử Na có 11e, tức là có 11 đơn vị điện tích âm. Vậy
nguyên tử Na trung hòa về điện, được viết là Na0 hay Na. Nếu vì một lý do nào
đó vỏ nguyên tử Na còn 10e, ta có ion dương hay cation natri, được viết là Na+.

Tương tự, hạt nhân nguyên tử Clo (Cl) có 17 điện tích dương (Z = 17), vỏ
nguyên tử Cl có 17e nhưng nếu cỏ nguyên tử Cl có thêm một e trở thành 18e,
nguyên tử Cl khi này không còn trung hòa về điện nữa, ta có ion âm, hay anion
clo, ClBiểu diễn quá trình biến đổi nguyên tử trung hòa điện thành ion đã nêu ở trên
như sau:
Na - e → Na+
Cl + e → Cl1.2.2. Nguyên tố hóa học: Tập hợp các loại nguyên tử mà hạt nhân có cùng số
đơn vị điện tính dương (Z) là một nguyên tố hóa học.
Ví dụ 7: Nguyên tố oxi có số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng 8.
Trong thực tế có 3 nguyên tử oxi với khối lượng khác nhau là 16, 17, 18 nhưng
đều có số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng 18, đó là các nguyên tử khác
nhau - các đồng vị của nguyên tố oxi. 3 nguyên tử này được viết như sau:
17
18
hay 8O16
8O
8O
Như vậy số đơn vị điện tích dương của hạt nhân (Z) là yếu tố quyết định
của một nguyên tố hóa học. Trị số Z thay đổi dù chỉ 1 đơn vị đồng nghĩa với
việc chuyển từ nguyên tố hóa học này sang nguyên tố hóa học khác.
Ví dụ 8: Hai nguyên tử có cùng khối lượng nguyên tử là 40 (đvC), một
nguyên tử có Z = 19, nguyên tử kia có Z = 20. Đó là 2 nguyên tử của hai nguyên
tố hoá học, một là 19K40 (đồng vị thường gặp của K) và một là 20Ca40.
Cần phân biệt các khái niệm nguyên tố, nguyên tử, đơn chất
Ví dụ 9: Ký hiệu O dùng để chỉ 1 nguyên tử của nguyên tố oxi. Đó cũng
là ký hiệu của nguyên tố oxi.
Ký hiệu O2- (giả sử xuất hiện trong quá trình điện phân nhôm oxit nóng
chảy) chỉ 1 ion oxi. ion này được tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố oxi. là 2
dạng thù hình của oxi.
Ký hiệu O2 chỉ 1 phân tử đơn chất oxi.

Ký hiệu O3 chỉ 1 phân tử đơn chất ozon. O2 và O3
Ký hiệu H2O chỉ 1 phân tử nước. H2O là một hợp chất vì trong thành phần phân
tử có 2 nguyên tố là hiđro và oxi.
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

4



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Xét tương tự với các trường hợp khác, có thể khái quát như sau:
Nguyên tố hóa học là khái niệm rộng, dùng để chỉ các hạt vô cùng nhỏ:
nguyên tử, ion có cùng số đơn vị điện tích dương của hạt nhân.
Nguyên tử là một khái niệm chỉ một dạng tồn tại cụ thể của nguyên tố hoá
học. Vì thế, khi nói đến nguyên tử cụ thể thì cũng có nghĩa là nói đến một
nguyên tố hoá học.
Đơn chất là khái niệm chỉ một dạng tồn tại cụ thể của nguyên tố hóa học.
Khi nói đến một đơn chất cũng có nghĩa là nói đến một nguyên tố hóa học.
1.2.3. Phân tử: là phần tử nhỏ nhất của một chất có thể tồn tại độc lập nhưng
vẫn giữ nguyên tính chất của chất đó.
Ví dụ 10: H2 là phân tử H2, cháy được và dùng làm nhiên liệu.
2H2 + O2 → 2H2O
ΔH < 0 (toả nhiệt)
CO2 là phân tử cacbon đioxit, không cháy được.
Phân tử được tạo nên từ các hạt nhỏ hơn (nguyên tử hay ion)
Phân tử được tạo ra từ các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học là
phân tử đơn chất.
Ví dụ 11: Cl2. O2, O3, P4, S8,...

Các đơn chất khác nhau của một nguyên tố hóa học được gọi là các dạng
thù hình của nguyên tố đó.
Ví dụ 12: Nguyên tố oxi có 2 dạng thù hình thường gặp là oxi (O2) và
ozon (O3). Nguyên tố cacbon có 2 dạng thù hình phổ biến là than chì và kim
cương, ...
Phân tử được tạo ra từ hai loại nguyên tử của 2 nguyên tố hóa học trở lên
là phân tử hợp chất.
Ví dụ 13: HCl, HClO,...
Phân tử có thể được tạo ra từ 1 nguyên tử thì đó là phân tử đơn nguyên tử.
Ví dụ 14: khí hiếm
Một số đặc điểm về phân tử:
- Về khối lượng phân tử: Có những phân tử rất nhẹ (H2), có những phân tử
nặng như đường glucozơ C6H12O6 (180 đvC) và cũng có những phân tử siêu
nặng như polime (có khối lượng phân tử trung bình cỡ hàng chục vạn đvC). Chi
tiết được trình bày ở phần sau.
- Về điện tích: thì phân tử trung hòa về điện. Vì thế cần phải phân biệt
phân tử với gốc tự do: Ký hiệu SO3 chỉ phân tử anhiđrit sunfuric; ký hiệu chỉ
gốc tự do được tạo thành tức thời (thời gian tồn tại vô cùng ngắn) trong phản
ứng.
- Về cấu tạo hóa học: Đây là một vấn đề lớn, phần này chỉ xét một số đặc
điểm về hiện tượng đồng phân.
Đồng phân là hiện tượng các chất có cùng công thức phân tử, nhưng có
cấu tạo khác nhau nên có tính chất khác nhau, các chất đó là các đồng phân
Xuất phát từ đặc điểm về cấu trúc, ta có đồng phân cấu tạo và đồng phân
không gian.

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

5

gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Ví dụ 15: từ công thức C2H6O ta có 2 đồng phân cấu tạo là rượu etylic
CH3CH2OH và đimetyl ete CH3OCH3; từ công thức abC = Cab ta có 2 loại đồng
phân không gian là cis và trans.
Trong đồng phân cấu tạo có đồng phân mạch cacbon; vị trí (nhóm chức,
liên kết bội,...), đồng phân nhóm định chức. Trong đồng phân không gian có
đồng phân hình học, đồng phân quang học và vấn đề về cấu dạng.
Chú ý: Khi xét phân tử cần quan tâm tới hình dạng hay hình học phân tử.
Thực nghiệm xác định được góc liên kết và độ dài liên kết. Các yếu tố hình học
thường gắn liền với độ dài và tính chất của phân tử. Một số hình dạng phân tử
thường gặp như: đường thẳng (các nguyên tử trong phân tử được phân bố trên
một đường thẳng); có góc (các nguyên tử thường là 3 hay 4 nguyên tử liên kết
với nhau tạo ra góc khác góc 1800); lập thể (khối không gian như tháp tam giác,
tứ diện đều, bát diện đều,...), minh họa ở hình 1.3.

HÌNH 1.3. Một số hình dạng phân tử
a) CO; b) CO2, phân tử thẳng
c) H2O, phân tử góc
d) NH3, phân tử tháp tam giác
e) CH4, phân tử tứ diện
1.3. Khối lượng nguyên tử, khối lượng phân tử, khối lượng mol
1.3.1. Khối lượng nguyên tử: là khối lượng của một nguyên tử, khối lượng
nguyên tử được xác định bằng tổng khối lượng của tất cả các hạt tạo thành
nguyên tử đó.
Cần phân biệt khối lượng nguyên tử tương đối và khối lượng nguyên tử
tuyệt đối.

a) Khối lượng nguyên tử tuyệt đối: là khối lượng thực của một nguyên tử
trong không gian được tính bằng kilogam.
Ví dụ 16: mS = 5,3.10-23g = 5,3.10-26 kg
mFe = 9,274.10-23g = 9,274.10-26 kg
mC = 19,9206.10-24g = 19,9206.10-27kg

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

6



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Khối lượng này cực kỳ nhỏ bé, không thuận tiện cho việc cân, đo, đong,
đếm được nên gặp khó khăn khi phải tính toán trong các bài toán hóa học.
Để thuận tiện cho việc tính toán người ta dùng một hệ khác, gọi là khối
lượng nguyên tử tương đối.
b) Khối lượng nguyên tử tương đối (nguyên tử khối): A
Chọn

1
lần khối lượng của một nguyên tử cacbon đồng vị 12 (C12) làm
12

một đơn vị khối lượng và được gọi là đơn vị cacbon (đvC hay u), ta có:
1dvC =

m12C

12

=

19,9260.10 −27 kg
= 1,6605.10 −27 kg
12

⇒

AC =

m12C
1,6605.10 − 27 kg

= 12

9,274.10 −26 kg
= 56
AFe =
1,6605.10 − 27 kg
5,3.10 −26 kg
= 32
AS =
1,6605.10 − 27 kg

Như vậy, khối lượng nguyên tử tương đối là một trị số không có thứ
nguyên. Nhưng trong thực tế ta vẫn hay dùng một cách ngắn gọn Fe= 56đvC
hay 56u (dùng đơn vị cacbon: đvC) vì đã coi

1
m12 là 1đvC (1u).
12 C

Từ các ví dụ trên cần nhớ: khối lượng nguyên tử tương đối (kltđ) = khối
lượng nguyên tử tuyệt đối (kltđ) : số Avôgađrô (N)
KLTĐ = kltđ : N
1.3.2. Khối lượng phân tử: lấy khối lượng của 1 phân tử chia cho 1 đơn vị khối
lượng thì được khối lượng phân tử tương đối của phân tử đó.
Hoặc: lấy tổng khối lượng nguyên tử tương đối của tất cả các nguyên tử
tạo nên phân tử đó. Thường được ký hiệu là: M
Ví dụ 17: M CO = 12 + 16.2 = 44 (hay: 44 đvc), thường viết là CO2 = 44
1.3.3. Mol - Khối lượng mol
a) mol: Mol là lượng chất chứa 6,023.1023 hạt vi mô.
Từ khái niệm này khi dùng mol cần phải chỉ rõ loại hạt vi mô.
Ví dụ 18: 1mol nguyên tử H, 1mol phân tử H2, 1mol ion H+,...
b) Khối lượng mol: Khối lượng mol nguyên tử của một nguyên tố (A) là
khối lượng của 1 mol nguyên tử của nguyên tố đó. Đơn vị g/mol
Ví dụ 19: khối lượng mol nguyên tử của hiđro bằng 1,008 g/mol ( hay AH
= 1,008 g/mol)
Khối lượng mol phân tử của một chất (M) là khối lượng của 1 mol phân
tử chất đó.
Ví dụ 20: Khối lượng của 1 mol phân tử nước bằng 18,015 g/mol (hay
M H O = 18,015 g / mol ≈ 18 g / mol ).
2

2

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

7



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Cách tính số mol:

nX =

mX
M X ( AX )

Ở đây: m X là khối lượng của X . Nếu X là nguyên tố thì dùng AX là khối
lượng mol nguyên tử của X . Nếu X là một chất thì M X là khối lượng mol phân
tử của X .
1.4. Đương lượng
1.4.1. Đương lượng của một nguyên tố: Là số phần khối lượng của nguyên tố
đó có thể kết hợp hoặc thay thế 1,008 phần khối lượng của hiđro hoặc tám phần
khối lượng của oxi.
Ký hiệu đương lượng là: ∋
Theo định nghĩa trên, ta có:
∋ H = 1,008 ≈ 1 ; ∋ O = 8,00

∋ Na = 23 ; ∋ Ca = 20

Từ định nghĩa trên dễ dàng xác định được: đương lượng của C trong CO2
là 3 còn trong CO là 6.
Có thể tính đương lượng của một nguyên tố theo công thức:

∋i =

Ai
ni

Trong đó: Ai là khối lượng nguyên tử của nguyên tố; ni là hóa trị của
nguyên tố.
1.4.2. Đương lượng của một hợp chất: Là số phần khối lượng của hợp chất đó
tác dụng vừa đủ với một đương lượng của chất khác.
Ví dụ 21: Biết ∋ Al = 9 . Từ phản ứng: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2, dễ dàng
tính được ∋ HCl = 36,5
Biết ∋ NaOH = 40 . Từ phản ứng: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O, tính
được ∋ H SO = 49
1.4.3. Cách tính đương lượng:
2

4

a) Trường hợp chung:

∋=

A( M )
n

Trong đó: A(M ) là khối lượng nguyên tử hay khối lượng phân tử.
n là số e trao đổi
b) Các trường hợp cụ thể:
+ Đối với nguyên tố hoá học: ∋=

A
H

với H là hóa trị của nguyên tố hóa

học.
+ Đối với hợp chất: ∋=

M
n

với n là số electron trao đổi.

Nếu hợp chất là:
- Oxit: Thì n là tổng hóa trị của oxi có trong oxit.
- Axit: Thì n là số nguyên tử hiđro có trong axit được thay thế.
- Bazơ: Thì n là hóa trị của kim loại có trong bazơ.
- Muối: Thì n là tổng hóa trị của kim loại có trong muối.
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

8



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Ví dụ 22: Đương lượng của Fe2O3 là:

∋ Fe2O3 =

Đương lượng của H2SO4 trong phản ứng:

160
= 26,7
2 + 2 + 2 = 3.2

98
= 49
2
98
NaOH + H2SO4 →NaHSO4 + H2O là ∋ H 2 SO4 = = 98
1
74
Đương lượng của Ca(OH)2 là: ∋ Ca (OH )2 = = 37
2
310
Đương lượng của Ca3(PO4)2 là: ∋ Ca3 ( PO4 )2 =
= 51,7
2 + 2 + 2 = 3.2

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O là ∋ H SO =
2

4

Đương lượng của Fe, trong phản ứng:
Fe + 2H+→ Fe2+ + H2 là ∋ Fe = 56 : 2 = 28
Còn trong phản ứng: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 là ∋ Fe = 56 : 3 = 18,67
Chú ý: Theo định nghĩa về đương lượng thì đương lượng là một đại lượng

không có đơn vị.
1.4.4. Đương lượng gam: Đương lượng gam của một chất (đơn chất hay hợp
chất) là lượng chất đó được tính bằng gam và có trị số đúng bằng đương lượng
của chất đó.
Nếu kí hiệu đương lượng gam là đlg, ta có: đlgAl = 9g vì ∋ Al = 9
1.4.5. Số đương lượng gam(số đlg): Được xác định bằng số gam chia cho
đương lượng gam.
Công thức tính: Số đlg = số gam : đlg
Cho mHCl = 18,25g → Số đlgHCl = 18,25g/36,5g = 0,5
Như vậy số đương lượng gam cũng là đại lượng không có đơn vị.
2. HỆ ĐƠN VỊ
Một trong các vấn đề của hóa học, đó là bài toán hóa học. Bài toán hóa
học được đặt ra dựa trên yêu cầu của thực tế đời sống, thông qua các thực
nghiệm hóa học. Vì thế các kết quả thông qua các con số phải có ý nghĩa xác
định. Cho nên các con số này buộc phải có đơn vị. Chỉ có đáp số bằng số đúng
thì chưa đủ mà còn cần phải có đơn vị đúng.
Một lượng vật chất luôn được biểu thị bằng trị số có kèm theo đơn vị.
Lượng vật chất = Trị số. đơn vị
Hiện nay, có hai xu hướng: Dùng hệ đơn vị quốc tế (hệ SI) và dùng đơn vị
theo thói quen.Trong quá trình hội nhập với quốc tế, chúng ta nên dùng hệ đơn
vị quốc tế (hệ SI)
2.1. Hệ đơn vị quốc tế (hệ SI)
Đại hội về đo lường quốc tế họp tại Pari vào tháng 10 năm 1960 đã thông
qua các quy ước về đơn vị đo và các khái niệm tương ứng.
Trong chương này chỉ xét hệ đơn vị cụ thể.
2.1.1. Hệ SI cơ sở
Gồm bảy đại lượng được chọn làm cơ sở cùng với đơn vị của mỗi đại
lượng kèm theo, được đưa ra ở bảng 1.3
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

9



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


BẢNG1.3. Bảy đại lượng cơ bản của hệ đo lường quốc tế (hệ SI)
ĐẠI LƯỢNG

ĐƠN VỊ ĐO

Tên gọi

Ký hiệu

Tên gọi

Chiều dài

l

Khối lượng

Ký hiệu
Quốc tế

Việt Nam

mét

m

m

m

kilogam

kg

kg

Thời gian

t

giây

s

s (giây)

Cường độ dòng điên

I

Ampe

A

A

Nhiệt độ

T

Kelvin

K

K

Lượng chất

n

Mol

mol

mol

Cường độ ánh sáng

Iν

cd

cd

Cadela (nến)

Ngoài ra còn có hai đơn vị bổ sung thường dùng là
Góc phẳng

radian

rad

Rad

Góc khối

sterdian

sr

sr

2.1.2. Đơn vị dẫn xuất từ đơn vị SI cơ sở
Các đơn vị dẫn xuất từ hệ đơn vị SI cơ sở được xác định phù hợp với các
định luật vật lý cũng như quan hệ giữa các đại lượng liên quan.
Ví dụ 23: Đơn vị của lực F, theo định luật thứ 2 của Niutơn: F = m.a là lực
gây ra một gia tốc là 1 m/s2 cho vật có khối lượng tĩnh 1kg. Vậy lực F sẽ có đơn
vị là kg.m.s-2, được kí hiệu là Niutơn, nghĩa là: 1N = 1 kg.m.s-2
BẢNG 1.4. Một số đơn vị dẫn xuất từ đơn vị SI cơ sở
a) Đơn vị có tên riêng
ĐẠI LƯỢNG

ĐƠN VỊ

KÝ HIỆU

KHÁI NIỆM

Lực

Niutơn (Newton)

N

kg.m.s-2

Áp suất

Patcan (Pascal)

Pa

N.m2 (hay kg.m-1.s-2)

Năng lượng

Jun (Joule)

J

kg.m2.s-2

Công suất

Oat (Watt)

W

J.s-1 (hay kg.m2.s-3)

Điện tích

Culong (Coulomb)

C

A.s

Điện thế

Von (Volt)

V

J.C-1 (hay J.A-1.s-1)

Tần số

Hec (Hertz)

Hz

s-1

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

10



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


b) Các đại lượng không có tên riêng
ĐẠI LƯỢNG
Diện tích
Thể tích
Vận tốc
Gia tốc
Khối lượng riêng
Cường độ điện trường

ĐƠN VỊ
mét vuông
mét khối
mét/giây
mét/giây2
kilogam/met khối
von/mét

KÝ HIỆU
m2

m3
m.s-1
m.s-2
kg.m-3
V.m-1

2.2. Đơn vị phi SI
Từ thói quen hàng ngày trong cuộc sống mà một số đơn vị không thuộc hệ
SI vẫn thường xuyên được dùng. Tuy nhiên khi dùng các đơn vị này cần phải
tìm mối liên hệ qua lại giữa chúng.
Một số đơn vị phi SI thông dụng
BẢNG1.5. Một số đơn vị phi SI
ĐƠN VỊ

THỪA SỐ ĐỔI VỀ
ĐƠN VỊ SI CƠ SỞ HAY
DẪN XUẤT

ĐẠI LƯỢNG
Tên
Chiều dài
Thể tích
Nhiệt độ
Thời gian

Áp suất

Ký hiệu
A0

Angstrom
lit
Độ bách phân
phút
giờ
atmotphe
bar
mm thủy ngân

10-10m
10-3m3
t (0C) =T - 273,15
1 min = 60s
1h = 3600s
1 atm = 1,013.105Pa

l

0

C
min
h
atm
bar
mmHg
erg
cal
Wh
kWh

eV
ues cgs

Góc phẳng

ec
calo
oat giờ
kilôoat giờ
electron Von
đơn vị tĩnh điện
cgs
độ

Momen lưỡng cực điện

Đêbai (Debye)

D

Năng lượng

Điện tích

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

11

o

1 bar = 105Pa (≈1atm)
(1mmHg =1/760 atm)
10-7J
4,184J
3600J
3600kJ
1,602.10-19J

(π/180)rad
1/2,9979.10-29c.m
gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


2.3. Các hằng số vật lý
BẢNG 1.6. Các hằng số vật lý thông dụng
HẰNG SỐ

KÝ HIỆU

GIÁ TRỊ

NA

6,0223.1023/mol

Đơn vị khối lượng nguyên tử

u

1g/N = 1,6605.10-24g

Khối lượng electron

me

9,1095.10-28g

Hằng số Avôgađrô (Avogadro)

5,4858.10-4u
Khối lượng proton

1,67258.10-24g

mp

1,00724u
Khối lượng nơtron

1,6748.10-24g

mn

1,00862u
Điện tích nguyên tố

1,6021.10-19C

e0

4,8.10-10ues cgs
Hằng số Faraday

F

96487,0 C/mol ≈ 96500 C/mol

Hằng số Plăng (Planck)

h

6,6256.10-34 Js

Vận tôvs ánh sáng (trong chân
không)

c

Thể tích mol phân tử các chất
khí

V0

22,41 l/mol = 0,02241 m3/mol

Hằng số khí

R

8,3144J/mol.K

2,99725.1018m/s
km/s

=

300.000

8,2054.10-2 1atm/mol.K
1,98 cal/mol.K
k

1,38054.10-23 J/K

Hằng số Ritbe (Rydberg)

RH

109677,57 c.m-1

Manhêton Bo (Bohr)

μB

9,2732.10-24 J/T

Bán kính Bo (Bohr)

a0

5,29167.10-19cm = 0,529 A0

Hằng số Bônxman(Bolzman)

2.4. Hệ đơn vị nguyên tử
Trong hóa học lượng tử (những nội dung về cấu tạo của vật chất) chúng
ta dùng hệ đơn vị nguyên tử (đvn hay au). Trong hệ này quy ước các lượng sau
đây bằng đơn vị:

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

12



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Hằng số Plăng rút gọn h =

h
≡ 1,0 (với h = 6,625.10-34J.s)
2π

Bán kính Bo thứ nhất a0 ≈ 0,529 ≡ 1,0
Khối lượng của một electron, me =9,109.10-31kg ≡ 1
Điện tích cơ bản e0 = 1,6021.10-19culong ≡ 1
Tích 4πε0 = 1 (quy ước này có thể dùng chung với bốn quy ước trên hoặc

dùng riêng mình nó).
Từ các quy ước ở trên ta có đơn vị của năng lượng tương ứng sẽ là đvn
hay au hay là hactơri (hartree).
Ví dụ 24: Giải phương trình srôđingơ cho hệ 1 electron 1 hạt nhân (H,
+
He , Li2+,...) tìm được biểu thức tính năng lượng là:
En = −

mZ 2 e04
h
1
×
trong đó h =
2 2
2
2n h
(4πε 0 )
2π

ε 0 là hằng số điện môi trong chân không

a)Hãy tính năng lượng ứng với n = 1 cho: H, He+, Li2+
b) Hãy tìm mối liên hệ giữa hai đơn vị năng lượng là đvn với eV
Trả lời:
Từ số liệu ở các bảng trên, ta có: me = 9,1095.10-28g = 9,1095.10-31kg
h = 6,6256.10-34J.s
e0 = 1,6021.10-19C
4πε0 = 1,112650056.10-10J-1.C2.m-1
a) Thay các số liệu vào biểu thức tính năng lượng En ta được:
E1 = -13,6xZ2 (eV) hay E1 =

1
× Z 2 đvn (hay hactơri)
2

Với H: Z = 1 → E1 = - 13,6 (eV) hay E1 = - 0,5 (đvn)
Với He+: Z = 2 → E1 = - 54,4 (eV) hay E1 = - 2,0 (đvn)
Với Li: Z = 3 → E1 = - 122,4 (eV) hay E1 = - 4,5 (đvn)
b) Từ các kết quả trên ta có mối liên hệ: 1(đvn) = 27,2(eV)
3. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC
3.1. Định luật bảo toàn khối lượng (Lômônôxốp nhà bác học Nga và Loavaziê
nhà bác học Pháp)
Bảo toàn vật chất là quy luật chung của tự nhiên, trong cuộc sống hàng
ngày hiểu một cách đơn giản đó là quy luật tổng không đổi. Hóa học là khoa học
về các chất và sự biến đổi giữa các chất, nên quy luật về bảo toàn vật chất được
thể hiện rất đầy đủ. Trong hóa học đó là định luật bảo toàn khối lượng. Định luật
này có nhiều cách phát biểu khác nhau:
Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các
chất thu được sau phản ứng.
Một cách tổng quát : Có sự bảo toàn vật chất trong các phản ứng hóa
học.
Xét phản ứng dạng tổng quát:
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

13



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng

A1 + A2 + + An B1 + B2 + + Bn

Thỡ luụn cú: m A1 + m A1 + ... + m A n = m B1 + m B 2 + ... + m B n '
Hay:

n

n'

i =1

i '=1

m Ai = m Ai '

Xột v phng din lý thuyt thỡ khi lng cỏc cht thc s khụng c
bo ton, vỡ phn ng húa hc luụn luụn kốm theo quỏ trỡnh gii phúng hay hp
th nng lng di dng nhit.
Nm 1905, Anhstanh ó ch ra rng: Khi lng ca mt vt v nng
lng ca nú liờn h vi nhau bi h thc E = mc2. Trong ú c l vn tc ỏnh
sỏng bng 3.108m/s.
Nu gi E l nng lng kốm theo ca phn ng húa hc thỡ s thay i
khi lng trong phn ng húa hc s l: E = m.c2
m = E/c2, do E rt nh, c rt ln nờn m l vụ cựng bộ (khụng ỏng
k). Do ú khụng phỏt hin thy s thay i khi lng ca phn ng húa hc
(m), nờn nh lut bo ton khi lng ca Lụmụnụxp vn c tha nhn.
ng dng ca nh lut: Gii nhanh bi toỏn húa hc bng phng phỏp
bo ton khi lng. Chỳ ý khi gii bi, khụng tớnh khi lng ca phn khụng
tham gia phn ng, cng nh phn cht cú sn, vớ d nh nc cú sn trong

dung dch.
Vớ d 1: Hn hp X gm Fe, FeO, Fe2O3. Cho lung CO i qua ng ng
m(g) hn hp X nung núng. Sau khi kt thỳc thớ nghim thu c 64,0g cht rn
A trong ng s v 12,32 lớt khớ B ( 27,3oC; 1atm) cú t khi so vi H2 l 20,4.
Tỡm m?
Tr li:
Phng trỡnh phn ng chung:
X + CO = A + CO2
m
64,0
nB =

12,32.1.273
= 0,5(mol )
1.(273 + 27,3).22,4

Gi x l s mol CO2 ta cú: 44x+28(0,5x)/0,5=20,4.2=40,4 x=0,4 (mol).
Theo nh lut bo ton khi lng ta cú:
mX + mCO = mA + mCO2
mX = mA + mCO2 - mCO = 64 + 0,4.44 - 0,4.28 = 70,4(g)
Vớ d 2: Cho hn hp axit hu c A, B tỏc dng vi ru a chc C thu
c hn hp nhiu este, trong ú cú este E. t chỏy ht 1,88 g E cn mt
lng va l 1,904 lớt oxi ( ktc) thu c CO2 v hi H2O vi t l th tớch
tng ng l 4/3. Xỏc nh cụng thc phõn t ca E bit t khi ca E so vi
khụng khớ nh hn 6,5.
Tr li:
Phng trỡnh phn ng chung
E + O2 CO2 + H2O
Theo nh lut bo ton, ta cú:
Trờng đại học công nghiệp h nội

14



giáo trình hoá đại cơng


mE + mO2 = mCO2 + mH2O=1,88+(1,904/22,4).32=4,6 (g)
Gi a l s mol CO2 thỡ 3a/4 l s mol H2O.
Vy: 44a + (3a/4).18 = 4,6 a = 0,08 (mol)
mC = 0,08.12 = 0,96 (g)
mH = (3/4).0,08.2 = 0,12 (g)
mO = 1,88 - 0,96-0,12 = 0,8 (g)
x:y:z=

0,96 0,12 0,8
:
:
= 8 : 12 : 5
12
1
16

Do ú cụng thc n gin nht ca E l C8H12O5 v cụng thc phõn t l
(C8H12O5)n.
Theo :
mE < 29x6,5 = 188,5 n=1
Vy cụng thc phõn t ca E l: C8H12O5
Vớ d 3: Cú mt chộn A cha dung dch Na2CO3 cú khi lng l g1, cũn

chộn B cha dung dch HCl cú khi lng g2. t gt = g1 + g2
Trn dung dch trong chộn A vi chộn B, lc u cho phn ng xy ra
hon ton ri cõn c hai cc v húa cht c khi lng tng cng l gs.
a) Cú th cú nhng trng hp no v mi quan h gia hai tr s gt v gs?
Ti sao?
b) Cú th xy ra trng hp gt < gs khụng? ti sao?
Tr li:
a) Xy ra mt trong hai trng hp sau:
Trng hp 1: gt > gs vỡ xy ra phn ng
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2
Lng CO2 thoỏt ra khi dung dch lm gim khi lng cỏc cht cũn li
trong cc sau phn ng.
Trng hp 2: gt = gs vỡ xy ra phn ng
Na2CO3 + HCl NaCl + NaHCO3
Khụng cú cht no thoỏt ra khi chộn, nờn khi lng trc v sau phn
ng bng nhau.
b) Khụng th xy ra trng hp gt < gs vỡ iu ny trỏi vi nh lut bo
ton khi lng.
3.2. nh lut thnh phn khụng i (Prỳt-nh bỏc hc Phỏp)
Mt hp cht húa hc dự c iu ch bng cỏch no cng u cú thnh
phn khụng i.
Gii thớch: Nu chp nhn quan im v cu to nguyờn t v cu to
phõn t thỡ thnh phn ca mt cht bt k chớnh l thnh phn ca mt phõn t
cht ú. Trong mt phõn t ca mt cht xỏc nh, thỡ s nguyờn t ca nguyờn
t l xỏc nh, khụng i. Vỡ vy thnh phn khi lng ca nguyờn t cng
khụng i.
Vai trũ ca nh lut: cho phộp phõn bit mt cht húa hc vi mt hn
hp ch: Thnh phn ca mt cht khụng thay i cũn thnh phn ca hn
hp thay i theo phng phỏp iu ch.
Trờng đại học công nghiệp h nội

15



giáo trình hoá đại cơng


Hạn chế của định luật: chỉ đúng khi chất có cấu trúc phân tử hay cấu trúc
tinh thể hoàn chỉnh, không đúng đối với hợp chất không định thức.
Ví dụ 4: Từ nội dung của định luật dễ thấy H2O có tỉ lệ về số nguyên tử trong
phân tử H : O = 2 : 1 Nước được điều chế theo một số cách sau:
0

t
2 H 2 + O 2 ⎯⎯→
2H 2 O

2 Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + H 2 O
0

t
CH 4 + 2O 2 ⎯⎯→
CO 2 + 2 H 2 O

3.3. Định luật tỉ lệ bội
Định luật này được nhà bác học Prut đưa ra vào năm 1806.
Nếu hai nguyên tố hóa học tạo với nhau một số hợp chất thì các lượng của
một nguyên tố kết hợp với cùng một lượng của nguyên tố kia tỉ lệ với nhau như
các số nguyên nhỏ.

Ví dụ 5: Xét hợp chất giữa C và O là CO và CO2. Dễ thấy lượng O kết
hợp với cùng lượng C lập thành tỉ số là 1: 2.
Ví dụ 6: Xét các oxit của nitơ ở bảng sau1.7.
BẢNG 1.7. Một số kết quả thực nghiệm thu được khi xác định thành phần
nguyên tố trong các oxit của nitơ
Tên oxit
Đinitơ oxit
Nitơ oxit
Đinitơ trioxit
Nitơ đioxit
Đinitơ pentoxit

Thành phần % khối
lượng
N

O

63,7
46,7
36,8
30,4
25,9

36,3
53,3
63,2
69,2
74,1

Số phần khối lượng
oxi ứng với một
phần khối lượng
nitơ
0,57
1,14
1,71
2,28
2,85

Tỷ lệ lượng oxi

1
2
3
4
5

Từ các kết quả thực ngiệm thu được ở bảng 3.1, ta lấy:
0,57 1,14 1,71 2,28 2,85
:
:
:
:
= 1: 2 : 3 : 4 : 5
0,57 o,57 0,57 0,57 0,57

Như vậy tỷ lệ khối lượng oxi ứng với 1 phần khối lượng nitơ trong các
oxit trên là 1:2:3:4:5
Cũng có thể xác định được các số này bằng cách thông qua thành phần %

về khối lượng giữa nitơ và oxi, dễ dàng xác định được công thức của các oxit
tương ứng:
Đinitơ oxit: N2O, Nitơ oxit: NO, Đinitơ trioxit: N2O3, Nitơ đioxit: NO2 và
Đinitơ pentoxit: N2O5
Từ các công thức này,nếu lấy cùng một lượng nitơ tương ứng như nhau
(giả sử 2 mol nitơ) thì số mol oxi tương ứng
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O5
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

16



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


2
1

:

2
2

:

2
3

:

2
4

:

2
5

S mol tng ng ca oxi s l 1:2:3:4:5 ng nhiờn t l ny cng l t
l v s nguyờn t oxi trong cỏc oxit tng ng khi kt hp vi hai nguyờn t
nit.
Vớ d 7: Vn dng nh lut thnh phn khụng i v nh lut t l bi
cho SO2 v SO3.
+ iu ch SO2: S + O2 SO2
Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + SO2
CuSO3 CuO + SO2
+ iu ch SO3: SO2 + O2 2SO3
Fe2(SO4)3 Fe2O3 + 3SO3
+ D dng xỏc nh c cỏc lng oxi kt hp cựng vi mt lng lu
hunh lp thnh t s 2 : 3 ( hoc cỏc lng lu hunh kt hp vi mt lng
oxi lp thnh t s 3 : 2).
3.4. nh lut Avụgaro: (ch ỏp dng cho cht khớ)
3.4.1. nh lut Avụgarụ
Nh khoa hc ngi Italia - Avụgarụ ó a ra mt gi thuyt v cht
khớ, v sau c gi l nh lut v mang tờn ụng: nh lut Avụgarụ.

Trong cựng iu kin v nhit v ỏp sut, nhng th tớch bng nhau
ca cỏc cht khớ u cha cựng mt s phõn t.
H qu: 00C, 1atm (760 mmHg) 1mol khớ bt k chim th tớch l 22,4
lớt.
nhng iu kin nh nhau v nhit v ỏp sut 1 mol khớ bt k u
cú th tớch bng nhau.
Vỡ vy: Th tớch m 1 mol khớ chim ch c gi l th tớch mol phõn t
ca khớ.
Th tớch mol phõn t ca mi cht khớ 00C, 1atm l 22,4 lớt.
nh lut ny ch ỏp dng cho cht khớ, k c hn hp cỏc khớ. Cỏc khớ
u cú chung c im: Khong cỏch gia cỏc khớ rt ln, kớch thc ca cỏc
khớ li rt nh vỡ vy cú th b qua kớch thc ca cỏc phõn t khớ khi ú cỏc
phõn t khớ c coi nh nhng cht im.
T c im ny, thy rng: cựng iu kin v nhit ,ỏp sut tỏc dng
lờn cỏc khớ l nh nhau thỡ trong nhng th tớch bng nhau ca cỏc khớ s cha
cựng mt s lng nh nhau v cỏc phõn t khớ. T ú d dng thy c s
phõn t khớ t l thun vi s mol khớ. Cho nờn khi lm cỏc bi toỏn v cht khớ
thng dựng mi liờn h sau:
cựng iu kin v nhit v ỏp sut, nhng th tớch bng nhau ca
mi cht khớ u cha cựng mt s mol khớ.
Vớ d 8: Np y vo mt bỡnh kớn 0,5 mol khớ H2 ri cõn ton b bỡnh.
Sau khi thỏo ht H2 ra, v lm thớ nghim nh trờn vi khớ CO2. Hai ln cõn thy
khi lng khỏc nhau l m gam. Tỡm m.
Trờng đại học công nghiệp h nội

17



giáo trình hoá đại cơng

Nu cng lm thớ nghim nh trờn vi 0,5 mol khớ H2, nhng mun hai ln
cõn m m = 0 thỡ cn dựng bao nhiờu mol CO2? Bit cỏc thớ nghim u c
tin hnh cựng iu kin v nhit v ỏp sut.
Tr li:
Theo nh lut Avụgarụ, thớ nghim trc mi khớ u cú 0,5 mol.
Theo cụng thc: 1 mol CO2 nhiu hn 1 mol H2 l 42 gam
Vy 0,5 mol CO2 nhiu hn 0,5 mol H2 l
m = 0,5.42 = 21(g)
trong thớ nghim sau, m = 0 thỡ mCO = mH = 1( g )
Vy nCO = 1 : 44 = 0,0227(mol )
Cn chỳ ý rng: iu kin tiờu chun (ktc), t = 00C hay T = 273,15 K;
P = 1atm, mt mol khớ bt k u chim th tớch l 22,4 dm3 (hay22,4 lớt)
3.4.2. Phng trỡnh trng thỏi ca khớ lý tng
Khi khong cỏch gia cỏc phõn t khớ l rt ln, kớch thc ca cỏc phõn
t l khụng ỏng k (b qua) thỡ lc tng tỏc gia cỏc phõn t khớ cng khụng
ỏng k (b qua) khi ú khớ c gi l khớ lý tng. Phng trỡnh liờn h gia
nhit T, ỏp sut P v th tớch V ca khớ c gi l phng trỡnh trng thỏi
ca khớ lý tng:
PV = Rt
vi 1 mol khớ
PV = nRT
vi n mol khớ
2

2

2

Hoc PV =

m
m
d
RT P =
RT =
RT ; trong ú d l khi lng riờng
M
VM
M

ca khớ.
Trong trng hp cú mt hn hp khớ lý tng chim mt th tớch V
nhit T , thỡ ỏp sut ton phn c xỏc nh bi nh lut alton:
PT = Pi , vi Pi l ỏp sut riờng phn ca khớ i
i

RT
PT =
V

n , vi n l s mol ca khớ i
i

i

i

R l hng s khớ, tr s R ph thuc vo n v o ỏp sut, th tớch cũn T

phi biu th theo nhit Kenvin.
Hng s khớ R c s dng rt rng rói trong tớnh toỏn, vỡ vy cn lu ý
cỏch biu th n v ca nú sao cho thng nht. T phng trỡnh trng thỏi,ta cú:
R=

PV
1(mol ).T

T phng trỡnh ny ch cn thay cỏc giỏ tr bng s ca P, V, T thỡ tỡm
c giỏ tr ca hng s khớ R.
Theo h thng n v hp phỏp ca nc ta, khi lc o bng Niutn trờn
2
1m (N.m-2) cũn nng lng o bng Jun (J) cũn th tớch o bng một khi (m3),
thỡ:
P = 1,01324.105Pa = 1,01324.105N.m-2 = 1,01324.105kg/m.s2
V = 0,022415m3
Thay vo, ta cú:
Trờng đại học công nghiệp h nội

18



giáo trình hoá đại cơng


R=

PV
=

1mol.T

kg
.0,022415m 3
2
kg.m 2
m.s
= 8,314 2 .mol −1 .K −1 = 8,314 J .mol −1 .K _ 1
1mol.273,15K
s

1,01324.10 5

( vì 1J = N.m; 1N = 1kg.m/s2 →1J = kg.m2/s2)
Tuy nhiên, hiện nay trong nhiều tài liệu còn dùng nhiều hệ thống đơn vị
khác nhau, nên cũng cần phải biết thêm.
Nếu biểu diễn R bằng đơn vị calo thì dựa vào mối liên hệ 1cal =4,184J→
1J =1/4,184 = 0,239cal. Thay vào trên ta được:
R = 8,314.0,239cal.mol-1.K-1 = 1,987cal.mol-1.K-1.
Nếu áp suất đo bằng dyn/cm2 và thể tích tính bằng cm3 (theo hệ CGS: độ
dài đo bằng centimét (cm), khối lượng đo bằng gam (g), thời gian đo bằng giây
(s). Khi đó lực tính bằng dyn, áp suất tính bằng dyn/cm2, năng lượng tính bằng
ec, 1ec =1dyn.cm = 10-7J, còn thể tích đo bằng C.m3).
Thay các số liệu vào biểu thức (P =1,01324.106dyn/cm2; V = 22413cm3; T
= 273,15K), ta có:
R=

dyn
.22413cm 3
cm 2

= 8,314.10 7 dyn.cm.mol −1 .K −1 = 8,314.10 7 ec.mol −1 .K −1
1mol.273,15K

1,01324.10 6

Trong trường hợp áp suất tính bằng atmotphe vật lý và thể tích đo bằng
lít, thì:
R=

1atm.22,415l
= 0,08205atm.l.mol −1 .K −1
1mol.273,15K

Như vậy tuỳ thuộc vào đơn vị đo của áp suất và thể tích mà hằng số khí R
có các giá trị khác nhau.
(Các giá trị của R được xác định ở điều kiện tiêu chuẩn)
Ví dụ 9: tìm khối lượng riêng của khí flo ở 1atm và 25oC.
Trả lời:
Trước tiên tìm thể tích của 1mol flo ở 1atm và 25oC.
RT
P
M M .P
d=
=
V
RT
V=

T = 273,15 + 25 = 298,15 K
Vậy: d =

38,00 g.mol −1 .1atm
≈ 1,55( g.l −1 )
−1
−1
0,082atm.l.mol .K

3.5. Định luật đương lượng
Nhà bác học Đalton người Anh phát biểu định luật vào năm 1792, có nội
dung như sau:
Các nguyên tố hóa học kết hợp với nhau hay thay thế cho nhau theo
những phần khối lượng tỉ lệ với đương lượng của chúng.
Xét phản ứng:
A + B → AB
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

19



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


mA A
m
m
=
hay A = B
mB B
A

B

Ta luụn cú:

hay

s lgA = s lgB

nh lut c phỏt biu bng cỏch khỏc: Cỏc cht tỏc dng vi nhau
theo cựng mt s ng lng gam.
Tc l: Trong phn ng húa hc mt ng lng gam ca cht ny ch
kt hp hoc thay th mt ng lng gam ca cht khỏc.
Vớ d 10: Oxi hoỏ cn thn 0,253 g Mg thu c 0,420 g MgO. Tỡm
ng lng ca Mg?
Tr li:
p dng nh lut bo ton khi lng cỏc cht, ta cú:
mMg + mO2 = mMgO

Thay s: 0,253 + mO = 0,420 mO = 0,167 g
2

2

p dng nh lut ng lng:

Mg
O

=

mMg
mO

Mg =

m Ng
mO

ì O =

0.253
ì 8 = 12,12
0,167

Vỡ khi lng ca oxi cú trong oxit bng khi lng ca oxi tham gia
phn ng
Vớ d 11: Phõn tớch st oxit, thy t l Fe l 70% v khi lng. Tỡm
ng lng ca Fe ?
Tr li:
p dng nh lut ng lng, ta cú:


Fe =

Fe mFe
=
O mO

mFe
70

ì O =
ì 8 = 18,67
100 70
mO

Nhn xột: T vớ d 10 thy rng nh lut ng lng giỳp cho vic gii
nhanh bi toỏn húa hc m khụng cn phi cõn bng phng trỡnh phn ng húa
hc.
4. MT S PHNG PHP XC NH KHI LNG MOL PHN T
CA CHT KH V CHT LNG D BAY HI
Xỏc nh khi lng mol phõn t ca mt hp cht l mt vic lm cn thit
khi lp cụng thc phõn t ca mt hp cht. Cú hai phng phỏp thng dựng
khi xỏc nh khi lng phõn t ca cht khớ v cht lng d bay hi.
4.1. Da vo t khi hi
4.1.1. Khi lng riờng ca mt cht khớ
Khi lng (tớnh theo gam) ca mt n v th tớch khớ (tớnh theo lớt hay
3
dm ) ti mt nhit xỏc nh v ỏp sut xỏc nh, c gi l khi lng riờng
ca khớ ú.
Ký hiu: DX l khi lng riờng ca khớ X.
T nh ngha, ta cú: D X =

Trờng đại học công nghiệp h nội

mX
VX

20

giáo trình hoá đại cơng


Trong đó mX là khối lượng của khí X chiếm thể tích là VX tại nhiệt độ và
áp suất đang xét. Nếu xét 1 mol khí tại điều kiện tiêu chuẩn, ta có:
DX =

MX
→
22,4

Mx = 22,4.DX

Với: MX là khối lượng mol phân tử của khí X.
4.1.2. Tỉ khối hơi
Tỷ khối hơi của khí A so với khí B là tỷ số khối lượng riêng của khí A so
với khí B ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.
Hay: Tỷ khối hơi của khí A so với khí B là tỷ số khối lượng của V lít khí
A so với V lít khí B ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.
Ký hiệu tỷ khối hơi của khí A so với khí B là: dA/B, theo định nghĩa ta có:
DA
DB

d A/ B =

Kết hợp với biểu thức trên, ta có: d A / B =

MA
⇒ M A = d A / B .M B

MB

Chú ý: khi xác định tỷ khối hơi của khí A với khí B thì phải đưa về cùng
thể tích như nhau, thì khi đó tỷ số: d A =
B

mA M A
mới là tỉ khối. Còn khi khác
=
mB M B

m
M
nhau về thể tích thì tỉ số khối lượng A ≠ A không phải là tỷ khối.
mB M B

Ví dụ 1: Lượng hơi của một chất A nặng hơn lượng khí nitơ ở cùng điều
kiện về nhiệt độ và áp suất là 2 lần. Hãy xác định:
a) Khối lượng phân tử của chất A.
b) Khối lượng riêng của A tại 1atm và 250C
Trả lời:
a) ta có M N = 28 , theo phương trình M A = d A / B .M B
Tìm được: M A = d A / N .M N = 2 × 28 = 56
b) Có MA = 56 (g/mol)
2

2

2

PoVo PV
P V T 1.22,4.298,15
=
→ V= o o =
≈ 24,45(l )
1.273,15
To
T
To P
M
56
DA = A =
≈ 2,29( g / l )
24,45
V

Từ phương trình:
Vậy:

4.2. Dựa vào phương trình trạng thái của khí lý tưởng
Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng: PV = nRT =
→M=

m
RT
M

m
RT
PV

Từ biểu thức này ,chúng ta tính được khối lượng mol phân tử của khí cần
khảo sát.

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

21



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Vớ d 2: Cú 3 gam mt cht lng c hoỏ hi hon ton, lng hi ny
chim mt th tớch l 1,232 lớt 250C, 1 atm. Xỏc nh khi lng mol phõn t
ca cht ú.
Tr li:
T phng trỡnh : PV = nRT , n =m/M
m.R.T 3 g.0,082atm.l.mol 1 .K 1 .298,15 K
=
59,5( g / mol )
M=
P.V
1atm.1,232l

5. MT S PHNG PHP XC NH KHI LNG NGUYấN T
CA CC NGUYấN T
5.1. Phng phỏp Canizaro
Canizaro lm nh sau: ly mt s hp cht ca nguyờn t cn kho sỏt
em i xỏc nh khi lng phõn t ca cỏc hp cht ú, sau ú phõn tớch húa

hc xỏc nh s n v khi lng ca nguyờn t kho sỏt cú trong tng phõn
t. Giỏ tr nh nht trong cỏc giỏ tr khi lng tỡm c ca cỏc hp cht trờn
s l khi lng nguyờn t ca nguyờn t ú.
Vớ d 1: Xỏc nh khi lng nguyờn t ca cacbon, bng 1.8.
C s lý lun ca phng phỏp Canizaro: trong cỏc phõn t hp cht khỏc
nhau ca cựng mt nguyờn t phi cú mt phõn t ca mt hp cht ch cha
mt nguyờn t ca nguyờn t ú. Vỡ vy, nu ly c cng nhiu hp cht khỏc
nhau ca mt nguyờn t em i xỏc nh nguyờn t khi ca nguyờn t ú thỡ s
cú nhiu kh nng cú c mt hp cht m mt phõn t hp cht ú ch cha
mt nguyờn t ca nguyờn t cn xỏc nh nguyờn t khi.
BNG 1.8. Nguyờn t khi ca cacbon

Phõn t khi

% khi lng

S n v nguyờn t
cacbon cú trong 1 phõn t
hp cht

Cacbondioxit

44

27,27

(44.27,27)/100=12

Cacbonoxit

28

42,86

12

Axetylen

26

92,31

24

Benzen

78

92,31

72

Axeton

58

62,67

36

Tờn hp cht

T kt qu thu c bng 1.8 cho thy nguyờn t khi ca cacbon phi
l 12.
Trờng đại học công nghiệp h nội

22



giáo trình hoá đại cơng


Từ các kết quả thực nghiệm thu được ở bảng 1.8, dễ dàng xác định được
công thức phân tử của :
Cacbon đioxit: CO2, cacbon oxit: CO, Axetilen: C2H2, benzen: C6H6 và
axeton là C3H6O. Hợp chất chỉ chứa một nguyên tử cacbon trong thí nghiệm trên
là CO2 và CO.
Từ cơ sở lý luận trên thấy rằng độ chính xác của phương pháp không
được cao vì kết quả xác định nguyên tử khối phụ thuộc vào khối lượng các chất
đem đi khảo sát. Vì thế nếu lấy được càng nhiều chất khác nhau thì kết quả thu
được sẽ càng cao.
Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế ở chỗ không xác định được
nguyên tử khối của các kim loại vì đa số các kim loại không tạo được các hợp
chất ở thể khí hay dễ bay hơi.
5.2. Phương pháp Đuy Lông- Pơti
5.2.1. Phương pháp Đuy Lông- Pơti
a) Nhiệt dung nguyên tử: nhiệt dung của một nguyên tố là nhiệt lượng cần
thiết nâng nhiệt độ của một mol nguyên tử của nguyên tố lên 1độ.
b) Nhiệt dung riêng (tỉ nhiệt): Nhiệt dung riêng là nhiệt lượng để nâng

nhiệt độ của một gam chất rắn lên 10.
Thực nghiệm đã xác định được gần đúng nhiệt dung nguyên tử của đơn
chất rắn là: 265 J/mol.K ≈ 6,3 cal/mol.K
Nếu ký hiệu nhiệt dung riêng là C, thì:
C.A ≈ 6,3 → A ≈

6,3
C

Biết được C thì xác định được A, đây là phương pháp gần đúng vì nhiệt
dung nguyên tử chỉ áp dụng được cho mọi đơn chất rắn.
5.2.2. Phương pháp Đuy Long - Pơti kết hợp với đương lượng
Các bước tiến hành
Bước 1: Dựa vào phương pháp Đuy Lông- Pơti tìm khối lượng nguyên tử
gần đúng ( A′) :

A′ ≈

6,3
C

Bước 2: Dựa vào định luật đương lượng tìm đương lượng đúng:
Bước 3: Xác định hoá trị gần đúng H ′ bằng biểu thức: H ′ =

A′
∋

mA ∋ A
=
mB ∋ B

Bước 4: Từ H ′ suy ra hoá trị chính xác (H) bằng cách: chỉ lấy phần nguyên
của H ′ vì hoá trị là số nguyên.
Bước 5: Biết được hoá trị chính xác H, thì tìm được khối lượng nguyên tử
chính xác (A) bằng biểu thức: A = H. ∋
Ví dụ 2: Một kim loại có tỉ nhiệt là 0,22. Khi oxi hoá 0,162 g kim loại thì
thu được 0,306 g oxit. Xác định nguyên tử lượng chính xác của kim loại:
Trả lời:
Khối lượng nguyên tử gần đúng của kim loại là: A′ =
Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

23



6,3
= 28,64
0,22

gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng


Đương lượng chính xác của kim loại là:

0,162
∋
m
m
=
→ ∋= × ∋ O =

×8 = 9
0,306 − 0,162
mO
∋ O mO
A′ 28,64
Hoá trị gần đúng của kim loại là: H ′ = =
= 3,18
9
∋

Vậy hoá trị chính xác của kim loại là: H = 3
Do đó khối lượng nguyên tử chính xác là: A = H. ∋ = 3.9 = 27 (Al)
5.3. Phương pháp khối phổ
Là một trong những phương pháp tốt nhất để xác định khối lượng nguyên
tử.
Sơ đồ đơn giản của máy khối phổ gồm có 3 phần (hình 1.4). Bộ phận
nguồn điện với hiệu điện thế U để tạo dòng ion dương của các kim loại cần xác
định khối lượng nguyên tử (A), tiếp đến là ống cong với áp suất khí trong ống
rất thấp. ống cong được đặt trong một từ trường với cường độ từ trường là B để
tách thành các dòng ion của các đồng vị. Cuối cùng là bộ phận có gắn kính ảnh
để thu vị trí của cường độ dòng ion dương.

HÌNH 1.4. Sơ đồ các bộ phận chính của khối phổ Aston
Nguyên tắc làm việc của máy khối phổ: Dựa vào mối quan hệ của bán kính
r của quỹ đạo chuyển động của ion dương có điện tích q với khối lượng A của
ion dương đó:
A=

q
× ( Br ) 2

2u

Từ kết quả xác định được A và tỷ lệ của đồng vị tương ứng, từ đó xác
định được khối lượng nguyên tử tương đối của đồng vị khảo sát.
Chẳng hạn khi tìm khối lượng nguyên tử của cacbon, phép đo khối phổ
cho biết trong tự nhiên cacbon gồm hai đồng vị là 12C và 13C với tỷ lệ tương ứng
là 98,982% và 1,108%. Từ các dữ kiện thực nghiệm này, xác định được khối
lượng nguyên tử của cacbon trong tự nhiên là:
12.98,892 + 13.1,108
= 12,01108 ≈ 12
100

Tr−êng ®¹i häc c«ng nghiÖp hμ néi

24



gi¸o tr×nh ho¸ ®¹i c−¬ng