Bài giảng hóa vô cơ chương 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

MÔN HỌC

HÓA VÔ CƠ
GIẢNG VIÊN: TS. HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ


CHƯƠNG 1



MỐI LIÊN HỆ GIỮA KIỂU LIÊN
KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HP
VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA
CÁC CHẤT


CÁC TRẠNG THÁI TẬP HP CỦA VẬT CHẤT

Nhận xét chung
Các chất có 4 trạng thái tồn tại chính:




–
–
–

–


Trạng thái plasma
Trạng thái khí
Trạng thái lỏng
Trạng thái rắn tinh thể

3 trạng thái giả bền: (tự đọc)
–
–
–
–

Trạng thái rắn vô đònh hình
Trạng thái lỏng chậm đông
Trạng thái lỏng chậm sôi
Một số chất có trạng thái trung gian giữa chất rắn và chất
lỏng: Trạng thái tinh thể lỏng (tự đọc)




Trạng thái Plasma:
– Plasma là một trạng thái vật chất trong đó các chất
bò ion hóa mạnh. Phần lớn phân tử, nguyên tử chỉ
còn lại hạt nhân; các electron chuyển động tương
đối tự do giữa các hạt nhân.



Trạng thái khí
– Ở trạng thái khí, các phân tử (nguyên tử) ở cách
nhau rất xa. Ở áp suất thường, phân tử chỉ chiếm
khoảng 1/1000 thể tích khí. Vì vậy chất khí có thể
nén và chiếm thể tích bình đựng.






Ở áp suất thấp, nhiệt độ cao, các phân tử khí
rất ít và hầu như không tương tác với nhau. Khí
được coi là lý tưởng, tuân theo phương trình:
PV = nRT
Trong đó:
– P là áp suất phân tử khí gây ra trên thành bình
đựng.
– V là thể tích của bình đựng khí.
– N là số mol khí có trong bình đựng.
– R là hằng số khí
– T là nhiệt độ tuyệt đối




Ở áp suất cao, nhiệt độ thấp, mât độ các hạt khí
cao, sự tương tác giữa các hạt đáng kể, khí này là
khí thực, tuân theo phương trình:

a
( P  2 )(V  b)  RT
V



a
Trong đó
2
V

(1.2)

phản ánh lực hút giữa các phân tử

– b là thể tích riêng của các phân tử


Sự hóa lỏng chất khí
Ở áp suất thường, chất khí hóa ở một nhiệt độ
xác đònh. Nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ hóa lỏng.
Ngược lại, ở nhiệt độ đó chất lỏng cũng hóa
hơi, vì vậy nhiệt độ đó cũng là nhiệt độ sôi của
chất lỏng.
Tuy nhiên, việc nâng cao nhiệt độ hóa lỏng
(hay nhiệt độ sôi) nhờ áp suất cũng có một giới
hạn nhất đònh, qua nhiệt độ đó chất lỏng không
thể tồn tại dù dưới áp suất nào.









Nhiệt độ cực đại đó được gọi là nhiệt độ tới
hạn (Tth) và áp suất cần thiết để chất khí hóa
lỏng ở nhiệt độ đó gọi là áp suất tới hạn (Pth).
Thể tích một mol khí ở nhiệt độ tới hạn và áp
suất tới hạn gọi là thể tích tới hạn. Ở điều
kiện tới hạn, thể tích của chất khí và chất
lỏng bằng nhau nên tại đó chất khí và chất
lỏng có tỷ khối như nhau.



The Supercritical Diagram of CO2
Solid-Liquid
equilibrium

Supercritical
Fluid
Gas-Liquid
equilibrium


Trạng thái lỏng:

Là trạng thái trung gian giữa chất rắn và
chất khí. Ở nhiệt độ thường kiến trúc của
chất lỏng gần với kiến trúc của chất rắn tinh
thể
Khác với chất rắn trong kiến trúc của chất
lỏng có lỗ trống, do đó các phân tử chất lỏng di
chuyển dễ dàng. Chất lỏng có hình dạng của
vật đựng và có đẳng hướng về các tính chất từ,
quang và điện và độ cứng. Chất lỏng ở nhiệt độ
thường hầu như không bò nén.








Trạng thái tinh thể và trạng thái vô đònh hình
Chất tinh thể:
Chất tinh thể có các tiểu phân sắp xếp trật tự
theo những quy luật lặp đi lặp lại nghiêm ngặt
trong toàn bộ tinh thể.
Do đó chất tinh thể có:






– Cấu trúc và hình dáng xác đònh.
– Có trật tự xa.
– Có tính dò hướng.
– Có nhiệt độ nóng chảy xác đònh.


Ví dụ

Tinh thể SiO2
(Cristobalite)


Chất vô đònh hình:
Chất vô đònh hình có cấu trúc gần như cấu
trúc chất lỏng
Do đó chất vô đònh hình có:






– Cấu trúc và hình dáng không xác đònh.
– Có trật tự gần
– Có tính đẳng hướng
– Có nhiệt độ nóng chảy không xác đònh.


Kết luận: Trạng thái tinh thể luôn bền hơn
trạng thái vô đònh hình.

Hệ tinh thể


Các yếu tố đối xứng
của tinh thể
a) Tâm đối xứng là điểm
giữa của tất cả các đoạn
thẳng nối từ bất kỳ điểm
nào trên bề mặt này sang
bề mặt kia của tinh thể và
đi qua nó.




Mặt phẳng đối
xứng là mặt
phẳng phân
chia tinh thể ra
làm hai phần
mà phần này là
ảnh của phần
kia trong
gương.




Trục đối xứng
là đường thẳng
mà khi quay
tinh thể xung
quanh nó 360o
thì tinh thể
trùng với hình n
lần, n được gọi
là bậc của trục.
– Hình bên có
trục đối xứng
bậc 4 (L4)


Cấu tạo bên trong tinh thể


Mạng tinh thể được tạo thành từ các mặt
mạng. Điểm giao nhau của các mặt mạng
là các nút mạng.

Mặt mạng (a) và mạng tinh thể với ô mạng cơ bản(b)






Ô mạng cơ sở là hình

khối nhỏ nhất tạo nên
mạng tinh thể.
Mỗi ô mạng cơ sở được
đặc trưng bằng giá trò 3
cạnh (a0,b0,c0) theo các
trục a, b, c và 3 góc (,
, ) được quy đònh
thống nhất như hình
bên, gọi là các thông
số của ô mạng cơ sở
của mạng tinh thể.




Các tiểu phần (ion, nguyên tử, phân tử) phân
bố tại nút mạng.

CsCl

Ar

CO2


Các hệ tinh thể và ô mạng cơ sở của chúng




Mạng tinh thể có tối thiểu
một yếu tố đối xứng. Căn
cứ vào các yếu tố đối xứng
có 7 hệ tinh thể. Đó là:
1.Hệ tam tà (triclinic) có
tâm đối xứng. Không có
trục và mặt đối xứng.
– Thông số ô mạng cơ sở:
– a0  b0  c0 ;       90o

K2Cr2O7; CuSO4.5H2O ...






Hệ đơn tà (monoclinic)
có 1 trục đối xứng bậc 2
và 1 mặt phẳng đối
xứng hoặc chỉ có một
trong hai yếu tố đối
xứng này.
Thông số ô mạng cơ sở:
– a0  b0  c0;  =  = 90o;
  90o &1200
– Lưu huỳnh đơn tà (S),
thạch cao (CaSO4.2H2O)





Hệ trực giao
(orthorhombic; hệ tà
phương) có vài trục đối
xứng bậc 2 và vài mặt
phẳng đối xứng hoặc một
trong hai yếu tố đối xứng
này.
Thông số ô mạng cơ sở:
– a0  b0  c0 ;  =  =  =
90o
– Lưu huỳnh trực giao (S),
baritin (BaSO4) …