Hóa học Vô cơ hiện đại

Nội dung
Môn Hóa học Vô cơ hiện đại


Mục đích của môn học
Cung cấp cho học viên các kiến thức về
hóa học vô cơ
 Một số vấn đề về hóa học môi trường
(hiệu ứng nhà kính, lỗ thủng, tầng ozon,
mưa axit)
 Một số vấn đề về điện hóa, pin và hiện
tượng ăn mòn



Nội dung môn học
Phần 1:
1. Nghiên cứu sự biến thiên năng lượng
của các obitan nguyên tử theo chiều
tăng dần của điện tích hạt nhân
2. Nghiên cứu sự biến thiên tuần hoàn
của một số tính chất: năng lượng ion
hóa I1, ái lực với electron và bán kính
nguyên tử và ion


Phần 2:
Cấu hình hình học của phân tử:
1. Thuyết Gillespie
2. Công thức Lewis
3. Công thức cộng hưởng

Phần 3:
1. Các loại năng lượng liên kết hóa học
2. Các yếu tố ảnh hưởng


Phần 4:
1. Sự liên hệ giữa chiều phản ứng và cấu
tạo các chất
2. Dự đoán chiều của các phản ứng hóa
hoc vô cơ


Phần 5:
Một số hiện tượng ô nhiễm môi trường,
biến đổi khí hậu


Tài liệu tham khảo
1. Hóa học vô cơ tập I, II, Hoàng Nhâm
2. Chemical Principles, 2nd Edition, Peter
Atkin
3. Chemical Principles, 5th Edition,
Zumdahl


Chương 1- Sự biến thiên tuần hoàn
tính chất của các nguyên tố trong bảng
tuần hoàn

I. Các loại nguyên tố
Có 4 loại nguyên tố: nguyên tố s;
nguyên tố p; nguyên tố d và nguyên tố
f
* Nguyên tố s:
ns1-2: nằm đầu các chu kỳ
* Nguyên tố p:
ns2np1-6: 6 nguyên tố cuối chu kỳ


*Nguyên tố d:
(n-1)d1-10ns2(1): nằm giữa các nguyên tố s và
các nguyên tố p, xuất hiện từ chu kỳ 4
- Dãy thứ nhất: từ Sc (Z=21) đến Zn (Z=30)
(3d)
- Dãy thứ hai: từ Y (Z=39) đến Cd (Z=48)
(4d)
- Dãy thứ ba: La (Z=57)- Lu (Z=71); Hf
(Z=72) đến Hg (Z=80) (5d)
- Dãy thứ tư: Ac (Z=89)- Lr (Z=103)và Rf
(Z=104) đến Z=112 (6d)


*Nguyên tố f:
(n-2)f1-14(n-1)d0(1)ns2
xuất hiện ở chu kỳ 6 và 7
 Chú ý:
(n-2)f và (n-1)d có năng lượng xấp xỉ
nhau, do dó ở một số nguyên tố có sự
chuyển dịch electron từ (n-2)f sang (n1)d

Thường là các nguyên tố ở đầu dãy, giữa
dãy và cuối dãy.


Ví dụ: La(Z=57): 4f16s2 mà là 5d16s2
Gd: 4f86s2 mà là 4f75d16s2
Các nguyên tố f được chia thành 2 dãy
Dãy 4f: Ce(Z=58) đến Lu(Z=71): các
nguyên tố họ Lantanoit
Dãy 5f: Th(Z=90) đến Lr(103): Họ
actinoit


II. Cấu tạo bảng tuần hoàn
1. Chu kỳ:
Các nguyên tố trong một chu kỳ có số lớp e
bằng nhau và bằng số thứ tự chu kỳ.
Chu kỳ 1: 2 nguyên tố
Chu kỳ 2, 3: 8 nguyên tố: 2 nguyên tố s và 6
nguyên tố p
Chu kỳ 4, 5: 18 nguyên tố: 2 nguyên tố s, 10
nguyên tố d và 6 nguyên tố p
Chu kỳ 6: 32 nguyên tố: 2 nguyên tố s,
La(5d1), 14 nguyên tố f (họ lantan), 9 nguyên
tố d (d2 đến d10), 6 nguyên tố p
Chu kỳ 7: 2 nguyên tố s, Ac(6d1), 14 nguyên
tố f(họ actini), …


2. Nhóm:

* Nhóm A: gồm các nguyên tố s và p
IA: ns1
IIA: ns2
IIIA: ns2np1
IVA: ns2np2
VA: ns2np3
VIA: ns2np4
VIIA: ns2np5
VIIIA: ns2np6


* Nhóm B:
Gồm các nguyên tố d (nhóm IIIB còn có cả
các nguyên tố f)
IIIB: (n-1)d1ns2
IVB: (n-1)d2ns2
VB: (n-1)d3ns2
VIB: (n-1)d4ns2 → (n-1)d5ns1
Cr(3d44s2→3d54s1);Mo (4d45s2→ 4d55s1)
W (5d46s2)


VII B: (n-1)d5ns2
VIII B: (n-1)d6,7,8ns2
IB: (n-1)d9ns2 → (n-1)d10ns1. Cu, Ag, Au
IIB: (n-1)d10ns2



ns1-2

(n-1)d10ns2(1)

ns2np1-6

(n-2)f14(n-1)d0(1)ns2



III. Sự biến thiên tính chất của các nguyên tố
trong bảng tuần hoàn
III.1. Sự biến thiên năng lượng của các obitan
Đối với nguyên tử hay ion có 1e
2

Z
Ee = −13.6 2 [ eV ]
n
−19
1eV = 1.6 ×10 J


Đối với nguyên tử có nhiều e

Z −σ )
(
Z
Ee = −13.6 2 = −13.6
2
n
n

'2

2

Z’= Z- σ
σ - hằng số chắn của tất cả các e khác đối với e
khảo sát.


Có 2 phương pháp xác định sự biến thiên của các AO
Phương pháp Slater (gần đúng) để xác định Z’:
1. Cấu trúc electron của nguyên tử được chia thành
từng nhóm:
(1s) (2s2p) (3s3p) (3d) (4s4p) (4d) (4f) (5s5p)

2. Electron ở bên phải (nhóm cao hơn) coi như
không chắn electron ở nhóm thấp hơn
2.1. Đối với các electron ở ns, np
2.2. Các electron trong cùng một nhóm chắn nhau ai=
0,35, riêng 2 e ở 1s chắn nhau ai= 0,3
2.3. Các e ở nhóm (n-1) chắn ai= 0,85
2.4. Các e ở nhóm (n-2) hoặc thấp hơn chắn ai= 1,00


3. Đối với các e ở nd hay nf
3.1. Các e trong cùng một nhóm chắn nhau 0,35
3.2. Các e ở nhóm bên trái chắn 1,00

Ví dụ 1: Tính Z’ đối với e ở 4s của Cu
1s22s22p63s23p63d104s1

1s2s, 2p3s, 3p3d4s
Các e ở nhóm n-1 sẽ có ai = 0,85 →18.0,85
Các e ở nhóm n-2 sẽ có ai= 1 → 10.1
Z’= Z- Σai = 29- 18.0,85- 10 = 3,7
Tính Z’ đối với e ở 3d
Các e ở cùng nhóm có ai= 0,35 →9.0,35
Các e ở nhóm bên trái chắn ai= 1,00→18.1,00
Z’= Z- Σai = 29- 9.0,35- 18 = 7,85


Đánh giá phương pháp Slater:
 Dựa vào phương pháp Slater có thể tính năng
lượng tổng của các e trong nguyên tử hay ion, từ
đó có thể tính được năng lượng ion hóa
 Tuy nhiên đây là phương pháp gần đúng, ở
nguyên tố có cấu hình phức tạp, sai số sẽ lớn hơn
 Tuy nhiên hạn chế cơ bản là chưa tính đến
hiệu ứng xâm nhập và khả năng chắn mạnh của
phân lớp bão hòa.


Nhận xét về hiệu ứng chắn (suy luận mang tính
định tính)
1. Trong cùng một lớp tác dụng chắn của các e
giảm dần theo dãy sau: ns- np- nd- nf, nhưng bị
chắn tăng dần.
2. Các e trong cùng một lớp chắn nhau kém, trong
cùng một phân lớp chắn nhau kém hơn nữa
3. Các e ở lớp trong chắn mạnh các e ở lớp ngoài,
còn các e ở lớp ngoài có tác dụng chắn kém đối với

các e ở lớp bên trong