Hidro và nhóm I, hóa học vô cơ

Hidro
1. Đặc điểm

+

-

- Cấu hình e: 1s1
- 3 đồng vị:
proti (1H): 99,984%

đơteri (2H hay D): 0,016%
triti (3H hay T): 10-4%

đồng vị bền
đồng vị phóng xạ

1


Hidro

+ -

1. Đặc điểm


H

1
e



H
; H  1312kJ / mol
- Mất e hóa trị:

→ Giống kim loại kiềm; IH ~ 3IKL IA
- Kết hợp e:

H  1e 
 H

→ Giống halogen; EH ~ 1/5Ehalogen
- Tạo cặp e chung cho liên kết cộng hóa trị: H

..

Cl

H có vị trí đặc biệt trong bảng tuần hoàn

2


Hidro
2. Tính chất vật lý
Elk (kJ/mol) dlk (Ao) to nc (oC) tos (oC) Màu Mùi
435

0,74

-259,1 -252,6

Vị

không

- Nhẹ, bền
- Tốc độ khuếch tán lớn nhất
- Ít tan trong nước và dung môi hữu cơ
- Trạng thái kim loại của Hidro
3


Hidro
3. Tính chất hóa học
- Phân tử H2 có độ bền lớn, phân hủy ở 20000C:
H2 = 2H

∆Ho = 435 kJ/mol

→ kém hoạt động ở nhiệt độ thường

- Hoạt động khi đun nóng: tác dụng với nhiều nguyên tố
→ tạo số oxi hóa +1 và -1
Thể hiện tính oxi hóa và tính khử

4

Hidro
3. Tính chất hóa học
- Tính oxi hóa

300oC

2 Na  H 2 
 2 NaH
150  250oC

2 Li  H 2  2 LiH
500  700oC

Ca  H 2  CaH 2

- Tính khử

Fe3O4  4 H 2 
 3Fe  H 2O
CuO  H 2 
 Cu  H 2O
Pt
RCHO  H 2 
 RCH 2OH
Pt
RCH  CH 2  H 2 
 RCH 2CH3
5

Hidro
3. Tính chất hóa học
+ Phản ứng với oxi:
550oC

O2  2H2 
 2H2O; H   241,82kJ / mol
→ Phản ứng gây nổ

+ Ở áp suất cao hidro có thể đẩy được một số
kim loại ra khỏi muối của chúng.

6


Hidro
3. Hidro ngun tử
MnO  H  H 2  Không xảy ra phản ứng :

4



Không mất màu thuốc tím
MnO4  3H   5[H ]  Mn2   4 H 2O :
Mất màu thuốc tím

H hoạt động hơn H2 - Giải thích?
7

Hidro
4. Trạng thái thiên nhiên và điều chế

8


Hidro
5. Hợp chất của hidro
5.1. Hợp chất số oxi hóa -1:
+ Hidrua ion: kim loại kiềm và kiềm thổ
- Là những tinh thể muối rắn

- có nhiệt nóng chảy cao
- không bền với nước, có tính baz:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

9


Hidro
5. Hợp chất của hidro
5.1. Hợp chất số oxi hóa -1:
+ Hidrua cộng hóa trị: Hidrua của các phi kim kém âm
điện hơn H2: BH3, SiH4…

- không bền, bị nước phân hủy:
SiH4 + 3H2O = H2 SiO3 + 4H2
- có tính axit hoặc lưỡng tính
- hidrua baz và axit phản ứng với nhau:

BH3 + LiH = Li[BH4]

10


Hidro
5. Hợp chất của hidro
5.1. Hợp chất số oxi hóa -1:
+ Hidrua kim loại: hidrua của các kim loại chuyển tiếp
- chất rắn dạng bột xám hay khối dòn

- Bền hóa học
- bề ngoài có ánh kim và dẫn điện tốt

11


Hidro
5. Hợp chất của hidro
5.2. Hợp chất số oxi hóa +1:
+ HX, HNO3, H3PO4, H2SO4, H2SeO4, H2CO3 ..., H2O,
H2S, H2Se, NH3, PH3.

+ Ở điều kiện thường:
- trạng thái khí: HX, H2S, H2Se, H2Te, NH3, PH3 …
- trạng thái lỏng: H2O, HNO3, H2SO4 ...
- trạng thái rắn H3PO4, H2SiO3, H6TeO6 ...
12

Hidro
5. Hợp chất của hidro
5.2. Hợp chất số oxi hóa +1:
+ Ion H+ trong dung dịch luôn thể hiện tính oxi hóa
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

13


Nước
1. Đặc điểm
- Theo VB

- Theo MO

14


Nước
2. Tính chất vật lý
Elk
Góc lk
o
dlk (A )
(kJ/mol)
( o)
460

0,99

104,5

to nc
(oC)
0

tos
Màu Mùi
o
( C)
100

Vị

không

- Có nhiệt dung riêng lớn nhất
- Là dung môi phân cực

15


Nước
3. Tính chất hóa học
- Tính bền nhiệt:
t oC  1000oC

 2H  O 
2H2O 
2

2
- Tính oxi hóa – khử:

2 F2  2 H2O 
 4 HF  O2
t oC  1000oC

C  H2O  CH 4  H2
16


Nước
3. Tính chất hóa học
- Phản ứng thủy phân:

Al4C3  12 H2O 
 4 Al(OH )3   CH 4 

 RCOOH  R ' OH
RCOOR '  H2O 

- Quá trình hidrat hóa
- Hoạt tính xúc tác

17


Các nguyên tố nhóm IA
1. Đặc điểm chung
- Nhóm IA gồm: Li, Na, K, Rb, Cs và Fr (Fr là nguyên

tố phóng xạ tự nhiên)
- Cấu hình e hóa trị: ns1 → dễ mất e để trở thành ion
M+:
M – 1e- = M+ → thể hiện tính khử rất mạnh

18


Các nguyên tố nhóm IA
1. Đặc điểm chung
- Là những kim loại điển hình nhất:
• Phân hủy nước và rượu giải phóng H2
• Tác dụng với hydro → hydrua rắn kiểu muối
- Oxyd và hydroxyd kl kiềm là những baz mạnh điển
hình

- Muối của kl kiềm đều không màu và hầu như đều
dễ tan (trừ vài muối của Li)
19


Các nguyên tố nhóm IA
Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

3

11

19

37

55

87

[He]2s1

[Ne]3s1

[Ar]4s1

[Kr]5s1

[Xe]6s1

[Rn]7s1

Rntử

1,55

1,89

2,36

2,48

2,68

2,80

Rion

0,68

0,98

1,33

1,49

1,65

1,75

I1 (eV)

5,39

5,14

4,34

4,18

3,89

3,98

d (g/cm3)

0,53

0,97

0,85

1,5

1,9

Thế OXH-K

-3,05

-2,71

-2,92

-2,93

-2,92

T0nc (0C)

180

98

63

39

29

T0s (0C)

1330

900

766

700

685

1,0

0,9

0,8

0,8

0,7

Đô dẫn điện riêng, Ω/cm

11,8.104

23,0.104

15,9.104

8,9.104

5,6.104

Năng lượng hydrat hóa

-110

-93

-73

-67

-59

Số thứ tự (Z)
Cấu hình e

Độ âm điện

20


Các nguyên tố nhóm IA
1.2. Các đơn chất
1.2.2. Lý tính
- KL kiềm có màu trắng bạc, chuyển sang màu xám khi để
trong không khí
- Có cấu trúc lập phương tâm khối (kém chặt chẽ) nên:
+ Là những kim loại rất nhẹ: Na, K nổi trong nước, Li
nổi trong dầu hỏa
+ Là những kim loại rất mềm
+ T0nc, T0S tương đối thấp
- Có độ dẫn điện lớn, chỉ thua bạc, đồng và vàng

21


Các nguyên tố nhóm IA
1.2. Các đơn chất
1.2.2. Lý tính
- KL kiềm khi cháy cho ngọn lửa có màu:

+ Li: màu đỏ tía
+ Na: màu vàng rực
+ K: màu tím hồng
+ Rb: màu đỏ huyết
+ Cs: màu xanh da trời
- Các kim loại kiềm có thể hòa tan lẫn nhau và dễ tan trong
Hg tạo thành hỗn hống

22


Các nguyên tố nhóm IA
1.2. Các đơn chất
1.2.2. Hóa tính
- Do có bán kính nguyên tử và lớp e kề lớp ngoài cùng khác
nhau nên về tính chất HH có thể phân thành 3 nhóm nhỏ:
+ Nhóm liti
+ Nhóm natri
+ Nhóm kali (gồm K, Rb, Cs, Fr)
- KL kiềm rất hoạt động hóa học; thể hiện tính khử mạnh và
tăng dần từ Li đến Cs
- Trừ khí trơ, kl kiềm tác dụng với hầu hết các phi kim

23


Các nguyên tố nhóm IA
1.2. Các đơn chất
1.2.2. Hóa tính
a. Tác dụng với các nguyên tố

* Với oxy: bị oxy hóa ngay ở nhiệt độ thường trong không khí:
+ Li nhanh → Li2O
+ Na rất nhanh → Na2O2
+ nhóm K → MO2
Đun nóng nhẹ
* Với hydro: 2M + H2, khô
2MHmuối rắn
MH + H2O → MOH + H2
* Với halogen (X): → MX điển hình

24


Các nguyên tố nhóm IA
1.2. Các đơn chất
1.2.2. Hóa tính
a. Tác dụng với các nguyên tố
* Với S: xảy ra phản ứng nổ khi nghiền kim loại kiềm với S
* Với N2, C, Si: Chỉ có Li tương tác trực tiếp tạo Li3N, Li2C2,
Li4Si khi đun nóng:

6Li + N2 → 2 Li3N, ΔH = -47,2 kcal/mol

b. Tác dụng với các hợp chất
* Với acid: tác dụng mãnh liệt ở nhiệt độ thường → H2
M + H+ → M+ + ½ H2

25