Chuong1 những khái niệm và định luật cơ sở của hóa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

MÔN HỌC

Hóa ĐẠI CƯƠNG
GIẢNG VIÊN: HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ


TÀI LIỆU THAM KHẢO


HÓA ĐẠI CƯƠNG (1,2) GS. NGUYỄN ĐÌNH SOA



TẬP BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG (Bộ môn
Công nghệ Vô cơ – Khoa Công Nghệ Hóa Học – Trường ĐH
Bách Khoa TP HCM)



HÓA ĐẠI CƯƠNG (GLINKA, N.L.)



HÓA ĐẠI CƯƠNG VÔ CƠ (HOÀNG NHÂM)



HÓA ĐẠI CƯƠNG (RENÉ DIDIER)



HÓA ĐẠI CƯƠNG VÀ TRẮC NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG
(NGYỄN ĐỨC CHUNG)



CÁC TÀI LIỆU HĨA ĐẠI CƯƠNG HAY GENERAL CHEMISTRY


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


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

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


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

kiểu liên kết khác nhau.


Đơn chất, hợp chất:
-Đơn chất là các chất được cấu thành từ một
nguyên tố (Oxy O2, Kim cương C, Nitơ N2…)
-Hợp chất là các chất được cấu thành từ 2
nguyên tố trở lên (H2O, Rượu, Dấm…)
Luật thành phần không đổi:
- Một hợp chất hóa học xác đònh luôn chứa
cùng một số nguyên tố như nhau với tỉ lệ khối
lượng xác đònh.




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

 (mtrước) =  (msau)


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

Khối lượng nguyên tử
(Nguyên tử lượng)
• Khối lượng của 1H = 1.6735 x 10-24 g và 16O là
2.6560 x 10-23 g.
• Đònh nghóa: Khối lượng của 12C = chính xác là 12
đvC hay amu (đơn vò Carbon, hay là đơn vò nguyên
tử, atomic mass unit).
• Từ đó:
1 amu = 1.66054 x 10-24 g
1 g = 6.02214 x 1023 amu


Đồng vị




Các nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng
khác nhau số neutron trong hạt nhân (được
chỉ định bởi số khối).
Ví dụ:
– Đồng vị của Hydrogen H-1, 1H, protium (một
proton, không có neutron trong hạt nhân).
– Đồng vị của Hydrogen H-2 or D, 2H, deuterium (1
proton và 1 neutron trong hạt nhân).
– Đồng vị của Hydrogen H-3 or T, 3H, tritium (1
proton và 1 neutron trong hạt nhân).

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


Ví dụ: Chlorine có 2 đồng vị, Cl-35 and Cl-37, có nguyên tử
lượng lần luợt là 34.96885 and 36.96590 amu. Nguyên
tử lượng của nó trong tự nhiên là 35.453 amu. Thành phần
% của từng đồng vị?

Đặt

x = phần Cl-35, y = phần Cl-37

Ta có
x + y = 1 <=> y = 1 - x
34.96885*x + 36.96590*y = 35.453
Từ đó
x = 0.7553 <=> 75.53% Cl-35
y = 1 - x = 0.2447 hay 24.47% Cl-37




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

hợp chất thì những lượng khối lượng của một nguyên tố
so với cùng một lượng khối lượng của nguyên tố kia sẽ tỉ
lệ với nhau như những số nguyên đơn giản.



Ví dụ:



FeS, FeS2, với cùng 56 đơn vò khối lượng Fe thì tỉ lệ S: Fe
lần lượt là 32:56; 64:56. Do đó tỉ lệ S là 32:64 = 1:2



N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5 với 14 đơn vò khối lượng N thì tỉ
lệ N lần lượt là :
(8/14):(16/14):(24/14):(32/14):(40/14)

 8:16:32:40 1:2:3:4:5


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


BANG CHệế CAI HY LAẽP TệễNG ệNG

: alpha (a)

: iota (i)

: rho (r)

: beta (b)

: kappa (k)

: () sigma (s)

: gamma (g)

: () lambda (l)

: tau (t)

(): delta (d) : mu(y) (m)

: upsilon (u)

: epsilon (e)

: nu(y) (n)

(): phi (f)

: zeta (z)

: xi (x)

: chi (c)

: eta (h)

: omicron (o)

(): psi (y)

: theta (q)

: pi (p)

(): omega (w)


Đương lượng và đònh luật đương
lượng
Đương lượng: Đ

Đương lượng của một nguyên tố hay một hợp chất là
số phần khối lượng của nguyên tố hay hợp chất đó
kết hợp hoặc thay thế vừa đủ với một đương lượng
của một nguyên tố hay hợp chất khác.

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

Trường hợp cụ thể

A là một nguyên tố
M: khối lượng nguyên tử, n: Hóa
trò nguyên tố.
Ví dụ: Trong CO thì ĐC=12/2=6
CO2 thì ĐC=12/4=3


A là axit:
M: Phân tử lượng của axit
n: Số H+ tham gia phản ứng
Ví dụ:
H2SO4 + NaOH  NaHSO4 + H2O
ĐA = 98/1=98
H2SO4 + NaOH  Na2SO4 + H2O
ĐA = 98/2=49


A là bazơ:
M: Phân tử lượng của bazơ
n: Số OH- tham gia phản ứng
Ví dụ:

Ca(OH)2 + HCl  Ca(OH)Cl + H2O
ĐA = M[Ca(OH)2]/1
Ca(OH)2 + HCl  CaCl2 + H2O
ĐA = M[Ca(OH)2]/2

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

Ví dụ:
Al2(SO4)3
ĐA = M[Al2(SO4)3]/(2x3) theo Al+3
ĐA = M[Al2(SO4)3]/(3x2) theo (SO4)-2

Trong phản ứng cụ thể
Fe2(SO4)3 + 2NH4OH = 2Fe(OH)SO4 + (NH4)2SO4
Đ[NH4OH] = M[NH4OH] (vì chỉ có 1 nhóm OH-)
Đ[Fe2(SO4)3] = Đ[Fe2(SO4)3]/(1[SO4-2]x2) (vì trong 2Fe.2(SO4).(SO4)
có 1 nhóm SO4-2 đã bị thay thế)


A là chất oxi hóa-khử:
– M: khối lượng phân tử chất.
– n: số e trao đổi trong phản ứng.

Ví dụ:
8Al+3KNO3+5KOH+2H2O=3NH3+8KAlO2
Đ[Al] = 27/3 (Số e trao đổi từ
Al0Al+3=3e)
Đ[KOH] = M[KOH]
Đ[KNO3] = M[KNO3]/8
(N+5N-3 trao đổi 8e)



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



Ví dụ:
– Đương lượng của H2SO4 là 49 hay 98 thì 1 đlg là 49g
hay 98g.



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


Phản ứng:
aA + bB = cD + dD
Số đlg của chất i = mi/Đi
Từ đó định luật viết thành:
mA/ĐA = mB/ĐB hay mA/mB = ĐA/ĐB
Và:

NAVA = NBVB = NCVC…
Trong đó Ni là nồng độ đương lượng của
chất i.





Nồng độ đương lượng:

– Là số đương lượng gam chất tan trên một lít dung dòch.
– Ký hiệu N hay CN.


Tương quan giữa nồng độ mol và nồng độ đương lượng
NA = nCA (n: Số đương lượng)



Ví dụ: Cho phản ứng

H2SO4 + 2NH4OH = (NH4)2SO4 + 2H2O
Tìm khối lượng NH4OH cần thiết để phản ứng vừa đủ với 2 lít dd H2SO4
0.5N.
Ta có n của H2SO4 là 2 và đương lượng là 49, nên CA=NA/2 = 0.25M.
Khối lượng axit là 2x0.25x98=49g
 m[NH4OH]=m[H2SO4]x(Đ[NH4OH]/Đ[H2SO4])


Phương trình trạng thái khí lý tưởng

pV = nRT
– p: áp suất (atm,mmHg)
– V: thể tích (ml, lít)
– T: nhiệt độ Kenvin
– n: số mol
– R: Hằng số khí
R = 0.082 (l.atm/mol.K)
 R = 62400 (ml.mmHg/mol.K)
 R = 1.987 (cal/mol.K)





Đònh luật Avogadro
– Một mol khí bất kỳ ở điều kiện tiêu chuẩn 00C,
760mmHg) phải chứa một số phân tử là
6.023x1023. N = 6.023x1023 là số Avogadro.
– Từ đó tính được khối lượng chính xác của
nguyên tử và phân tử.