Hóa vô cơ BÀI 1 (BUỔI 2) PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ

9/1/2017

BÀI 1 (BUỔI 2)
PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT
CHUNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ
Bài giảng dành cho dược sĩ chính quy năm 1

ThS Trần Thị Vân Anh


NỘI DUNG
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Chất
Nguyên tử
Năng lượng ion hóa
Ái lực electron
Phân tử
Độ âm điện
Liên kết hóa học
Các loại phản ứng

1

9/1/2017

1. CHẤT
•

Chất: đồng nhất ( tính chất trong toàn bộ đều như nhau )
và có thành phần xác định
Vd: muối ăn, nước cất, khí carbonic

•

Nguyên tử cùng loại cấu tạo nên đơn chất, vd: O2

•

Nguyên tử khác loại cấu tạo nên hợp chất, vd: CO2

•

Dầu hỏa có được gọi là chất không?
Dầu hỏa tuy đồng nhất nhưng chứa nhiều chất có tính

chất khác nhau và có thể tách riêng nên gọi là hỗn hợp

2. NGUYÊN TỬ
Hỏi:
1. Nguyên tử là gì
2. Cấu tạo của nguyên tử
3. Nguyên tố hóa học là gì

4. Đồng vị là gì

2


9/1/2017

3. NĂNG LƯỢNG ION HÓA
• Năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử là năng
lượng tối thiểu cần để tách 1 e ra khỏi nguyên tử khí và
do đó biến nguyên tử thành ion khí
• Ký hiệu: I ( eV ), 1 eV = 23,06 kcal/mol
M + I  M+ + 1e
• Năng lượng ion hóa thứ 2, 3, 4… có được khi tách 2, 3,
4, ….. e ra khỏi M
• I1 < I2 < I3 <………..

3. NĂNG LƯỢNG ION HÓA
 Năng lượng ion hóa phụ thuộc:
• Điện tích hạt nhân Z
• Số lượng tử chính n
• Mức độ chắn của các e ở những lớp trong với hạt nhân
• Mức độ xâm nhập của e bên ngoài vào các obitan bên
trong
Mức độ xâm nhập giảm theo trật tự s, p, d, f

3


9/1/2017

3. NĂNG LƯỢNG ION HÓA

Mg: e ngoài cùng chịu :
- Lực hút của hạt nhân
- Lực đẩy của các e còn lại, đặc
biệt lực đẩy của 2e trên cùng 1
obitan
=> Lực hút của hạt nhân với e giảm
( hằng số chắn S)

H: e chịu toàn bộ lực
hút của hạt nhân

• Điện tích hiệu dụng: Z’ = Z – S

3. NĂNG LƯỢNG ION HÓA
• Trong 1 chu kỳ: vd: chu kỳ 1 và chu kỳ 2
Nguyên tử

H

He

Cấu hình e

1s1

1s2

I1

13,598

24,587

Nguyên
tử

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Cấu
hình e

1s2
2s1

1s2
2s2

1s2
2s2
2p1

1s2
2s2
2p2

1s2
2s2
2p3

1s2
2s2
2p4

1s2
2s2
2p5

1s2
2s2
2p6

I1

5,392

9,322

8,298

11,26

14,534

13,618

17,422

21,564

4


9/1/2017

3. NĂNG LƯỢNG ION HÓA
• Trong 1 phân nhóm chính:
Bảng: năng lượng ion hóa của các nguyên tố cùng nhóm
IA

IIA

VIA

VIIA

Li

5,392

Be

9,322

O

13,618

F

17,442

Na

5,139

Mg

7,646

S

10,36

Cl

12,967

K

4,341

Ca

6,113

Se

9,752

Br

11,814

Rb

4,177

Sr

5,695

Te

9,009

I

10,451

Cs

3,895

Ba

5,212

Po

7,289

At

-

Nhận xét : ?

4. ÁI LỰC ELECTRON
• Ái lực e của 1 nguyên tử là năng lượng của quá trình
nguyên tử đó ( ở trạng thái khí) kết hợp thêm 1e để biến
thành ion âm
• Ký hiệu: E ( eV )
X + 1e  X-  E

5


9/1/2017

4. ÁI LỰC ELECTRON
Bảng. Ái lực e của một số nguyên tố
IA
(

E ( e V)

ns1)

IIA
(

ns2

E ( eV)
)

IIIA
(

E ( eV)

ns2

(

np1 )

(

IVA

E ( eV)

ns2

np2 )

Li

0,82

Be

- 0,19

B

0,33

C

1,24

Na

0,47

Mg

-0,32

Al

0,52

Si

1,46

VA

E ( eV)

VIA

E ( eV)

VIIA

E ( eV)

VIIIA

E ( eV)

ns2

np3
N

(

ns2

np4

)
-0,27

(

ns2

np5

)

(

ns2

np6 )

)

O

1,47

F

3,58

He

- 0,19

S

2,33

Cl

3,81

Ne

- 0,57

Br

3,56

Ar

-1

I

3,29

4. ÁI LỰC ELECTRON
• Ái lực e lớn nhất là VIIA (ns2 np5 )
• Ái lực e nhỏ nhất là các nguyên tố có cấu hình bền
vững: bão hòa, nửa bão hòa

6


9/1/2017

5. PHÂN TỬ
• Phân tử là hạt nhỏ nhất của một chất có tất cả tính chất
hóa học của chất đó
• Phân tử do hai hay nhiều nguyên tố liên kết với nhau
bằng liên kết hóa học
• Phân tử được biểu diễn bằng công thức hóa học
Vd: O2 , H2O
• Hợp chất không hợp thức: hợp chất có thành phần biến
đổi
Vd: Hydrid của kim loại chuyển tiếp

6. ĐỘ ÂM ĐIỆN

• Độ âm điện của một nguyên tố là khả năng của nguyên
tử nguyên tố đó ở trong phân tử hút electron về phía
nó.
• Ký hiệu:  (eV)

7


9/1/2017

6. ĐỘ ÂM ĐIỆN
• Trong 1 chu kỳ: vd chu kỳ 2 và 3
Nguyên
tử

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Độ âm
điện

0,98

1,57

2,04

2,55

3,04

3,44

3,98

-

Nguyên
tử

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

Độ âm
điện

0,93

1,57

1,61

1,90

2,19

2,58

3,16

-

Nhận xét ?

6. ĐỘ ÂM ĐIỆN
• Trong 1 phân nhóm chính
IA

IIA

VIA

VIIA

Li

0,98

Be

1,57

O

3,44

F

3,98

Na

0,93

Mg

1,57

S

2,58

Cl

3,16

K

0,82

Ca

1,00

Se

2,55

Br

2,96

Rb

0,82

Sr

0,95

Te

2,1

I

2,66

Cs

0,79

Ba

0,89

Po

2,0

At

2,2

Nhận xét ?
Hỏi: Nguyên tố nào có độ âm điện lớn nhất trong bảng tuần hoàn

8


9/1/2017

6. ĐỘ ÂM ĐIỆN
 Khả năng hút e của một nguyên tử trong phân tử phụ
thuộc:
• Kiểu liên kết hóa học
• Trạng thái hóa trị
• Bản chất của nguyên tử liên kết với nó
 không nên nói độ âm điện của một nguyên tố nói chung
mà cần nói độ âm điện của nguyên tố trong hợp chất
hóa học cụ thể nào
Vd: độ âm điện của H trong H2, H2O, HCl không có tính
chất như nhau
H–H
+
H – Cl H + – O - – H +

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
7.1. Các đặc trưng cơ bản của liên kết hóa học
7.2. Các loại liên kết hóa học
- Liên kết ion
- Liên kết cộng hóa trị
- Liên kết hydro

9


9/1/2017

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
7.1. Các đặc trưng cơ bản của liên kết hóa học
• Năng lượng liên kết (E)
• Độ dài liên kết
• Góc liên kết
• Momen lưỡng cực của phân tử

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
7.1.1.Năng lượng liên kết (E)
• Năng lượng tương ứng với quá trình phá vỡ liên kết đó
và thành nguyên tử ở thể khí
Vd: H2 (k)  H (k) + H (k)

H = 104,2 kcal/mol

• Năng lượng liên kết càng lớn thì phân tử càng bền

10


9/1/2017

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
7.1.2. Độ dài liên kết: độ dài giữa 2 tâm của 2 nguyên tử
tham gia liên kết. Độ dài liên kết được tính bằng nm

hoặc Ǻ
7.1.3. Góc liên kết: góc tạo bởi 1 nguyên tử liên kết trực
tiếp với 2 nguyên tử khác trong phân tử

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
7.1.4. Momen lưỡng cực của phân tử: Đánh giá độ phân
cực của liên kết
Vd: phân tử không phân cực: 2 nguyên tử tham gia liên
kết có độ âm điện giống nhau
H2 , N2 , F2
Vd: phân tử phân cực: 2 nguyên tử tham gia liên kết có
độ âm điện khác nhau
H+ - Cl-

11


9/1/2017

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
7.2. Các loại liên kết hóa học
- Liên kết ion
- Liên kết cộng hóa trị
- Liên kết hydro

7. LIÊN KẾT HÓA HỌC
 Phân loại các liên kết dựa trên hiệu số độ âm điện
( thang Pauling):
• 0,0 – 0,4: liên kết cộng hóa trị không phân cực
• 0,4 – 1,7: liên kết cộng hóa trị phân cực

•  1,7:

liên kết ion

12


9/1/2017

7.2.1. Liên kết ion
• Liên kết ion là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh
điện giữa các ion mang điện tích trái dấu
• Liên kết ion còn được gọi là liên kết dị cực
Vd: phân tử NaCl, e được chuyển từ Na sang Cl để tạo
thành Na+ và ClNa 

+

 Clš 
š

 Na+

+

 Clš  -  NaCl
š

2s22p63s1
3s23p5

2s22p6
3s23p6
• Ion Na+ và Cl- được hình thành như sau
Na – 1e  Na+
Cl + 1e  Cl-

7.2.1. Liên kết ion
Vd: Qúa trình hình thành phân tử MgCl2

š
 Cl 
š

+

3s2 3p5

2s22p63s2

 Mg  +

š
š
 Cl    Clš  - + Mg++ +  Cl  š
š
š

3s2 3p5

3s2 3p6

2s22p6

3s2 3p6

13


9/1/2017

7.2.1. Liên kết ion
 Đặc điểm của liên kết ion
• Mỗi ion tạo ra điện trường quanh nó  liên kết ion xảy
ra theo mọi hướng
• Không bão hòa: mỗi ion có thể liên kết được nhiều ion
xung quanh nó
• Liên kết rất bền

Hình. Tinh thể NaCl

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
• Liên kết được tạo thành bằng cách nguyên tử đưa ra
những e hóa trị của mình để tạo thành 1, 2 hay 3 cặp e
dùng chung giữa hai nguyên tử
• Vd

š
š
š
Cl  + Cl   Clš Cl ( Cl – Cl)

š
š
š š
+ Clš   H Clš
H
( H – Cl)
š
š
• Cặp e dùng chung được ký hiệu bằng vạch ngang

14


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
• Nếu cặp e dùng chung thuộc về 2 nguyên tử với mức độ
như nhau  liên kết cộng hóa trị không phân cực
Vd: H2 , Cl2
• Nếu cặp e dùng chung một phần nào dịch về 1 trong 2
nguyên tử liên kết  liên kết cộng hóa trị phân cực
Vd: HCl

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
 Liên kết cho – nhận ( liên kết phối trí): cặp e dùng
chung của liên kết cộng hóa trị không phải do 2 nguyên
tử góp chung mà chỉ do 1 nguyên tử đưa ra
 Ký hiệu: dấu mũi tên 
+

+
+

+

15


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
7.2.2.1. Thuyết liên kết hóa trị của Valence Bond (VB)
• Liên kết cộng hóa trị hình thành do sự xen phủ của 2 obitan,
trong đó có 2e có spin trái dấu
• Hóa trị của nguyên tố bằng số e độc thân của nguyên tử ở
trạng thái cơ bản hay kích thích.
Trong trường hợp chung, khả năng tham gia liên kết cộng
hóa trị cực đại của 1 nguyên tố bằng tổng obitan nguyên tử
hóa trị của nó
• Liên kết cộng hóa trị càng bền khi độ che phủ của các
obitan nguyên tử càng lớn. Độ che phủ phụ thuộc: kích
thước, hình dạng của obitan, hướng che phủ và kiểu che
phủ giữa chúng

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
7.2.2.1. Thuyết liên kết hóa trị của VB
• Liên kết : obitan xen phủ dọc theo trục liên kết

s-s

s-p

p-p

16


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
Vd: Xen phủ obitan trong phân tử H2 , Cl2 , HCl

H-H

Cl - Cl

H – Cl

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
7.2.2.1. Thuyết liên kết hóa trị của VB
• Liên kết : xen phủ các obitan hóa trị về hai phía của
hai trục nối giữa hai hạt nhân của nguyên tử tương tác

Hình. Liên kết  trong phân tử C2 H4

17


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
7.2.2.1. Thuyết liên kết hóa trị của VB
Hóa trị của các nguyên tố: được tính bằng số e độc thân
trong nguyên tố đó (ở trạng thái cơ bản hay kích thích)
Vd: Trạng thái cơ bản
Li ( Z=3): 1s2 2s1 2p0  hóa trị 1
N ( Z =7): 1s2 2s2 2p3  hóa trị 3
O ( Z = 8): 1s2 2s2 2p4  hóa trị 2
F ( Z =9): 1s2 2s2 2p5  hóa trị 1
Vd: Be chỉ tạo liên kết khi ở trạng thái kích thích
Be ( Z = 4): 1s2 2s2 2p0




Be* : 1s2 2s1 2p1






7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
7.2.2.2. Hiện tượng lai hóa obitan nguyên tử
Giải thích sự hình thành phân tử CH4 trên cơ sở thuyết VB:
H ( Z=1): 1s1 
C ( Z=6): 1s2 2s2 2p2





C * : 1s2 2s1 2p3











• 4e độc thân tạo 4 liên kết C-H:
+ 3 liên kết s-p : HCH = 90o
+1 liên kết s-s : không có hướng, góc HCH = 120o14’
Tuy nhiên thực nghiệm cho thấy góc liên kết là 109o 28’, 4 góc
liên kết bằng nhau và có năng lượng như nhau
=> Hiện tượng lai hóa obitan nguyên tử

18


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
7.2.2.2. Hiện tượng lai hóa obitan nguyên tử
• Khi tạo thành liên kết, các e hóa trị của một nguyên tử không
tham gia một cách riêng rẽ mà các obitan nguyên tử của
chúng tổ hợp với nhau tạo thành những tổ hợp tốt nhất để có

thể tạo thành liên kết bền hơn
• Hiện tượng tổ hợp giữa các obitan trong một nguyên tử gọi là
hiện tượng lai hóa
• Những obitan lai hóa của một nguyên tử có kích thước và
hình dạng hoàn toàn giống nhau, chỉ khác nhau về phương ở
trong không gian

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
 Các kiểu lai hóa
• Lai hóa sp
• Lai hóa sp2
• Lai hóa sp3

19


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
Các kiểu lai hóa
- Lai hóa sp: 1 (s) + 1 (p)  2 (sp) làm với nhau một góc
180o
Hình. Sự hình thành obitan lai hóa sp

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
-Lai hóa sp: 1 (s) + 1 (p)  2 (sp)
Vd: Sự tạo thành phân tử BeH2

20

9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
• Lai hóa sp2 : 1 (s) + 2 (p)  3 (sp2) giống nhau, có trục
cùng nằm trong mặt phẳng và làm với nhau các góc
120o

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
- Lai hóa sp2: 1 (s) + 2 (p)  3 (sp2)
Vd: sự hình thành phân tử BF3

21


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
• Lai hóa sp3: 1 (s) + 3 (p)  4 (sp3) giống nhau về kích
thước và hình dạng và hướng tới 4 đỉnh của một tứ diện
đều mà tâm là hạt nhân nguyên tử

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
- Lai hóa sp3: 1 (s) + 3 (p)  4 (sp3)

22


9/1/2017

7.2.2. Liên kết cộng hóa trị
• Hình dạng các kiểu lai hóa obitan

Hình: Các kiểu lai hóa

7.2.3. Liên kết hydro
• Liên kết tạo thành giữa H với nguyên tử khác có độ âm
điện lớn và kích thước nhỏ
• Liên kết H kém bền
• Liên kết H ảnh hưởng đến
tính chất vật lý của các chất
+ tăng nhiệt độ nóng chảy
+ tăng nhiệt độ sôi
+ giảm độ điện ly
+ tăng độ tan

23


9/1/2017

8. PHẢN ỨNG HÓA HỌC
8.1. Khái niệm: phản ứng hóa học là quá trình biến đổi
những chất này thành những chất khác có thành phần
và cấu tạo khác với các chất ban đầu
Vd: 2 H2 + O2 = 2 H2O , H = - 241,8 kj/mol ( phản ứng
phát nhiệt)
N2 + O2 = 2 NO , H = 180,5 kj/mol ( phản ứng thu
nhiệt)

8. PHẢN ỨNG HÓA HỌC
8.2. Các loại phản ứng hóa học
• Phản ứng trao đổi
• Phản ứng oxy hóa – khử
• Phản ứng tạo phức

24


9/1/2017

8. PHẢN ỨNG HÓA HỌC
8.2.1. Phản ứng trao đổi
• Phản ứng xảy ra không có sự chuyển e từ chất này sang
chất khác nên không làm biến đổi số oxy hóa của các
nguyên tố
• Gồm: phản ứng kết tủa, phản ứng thủy phân, phản ứng
trung hòa...
AgNO3 + HCl  AgCl  + HNO3
HCl + NaOH  NaCl + H2O

8. PHẢN ỨNG HÓA HỌC
8.2.2. Phản ứng oxy hóa – khử
• Phản ứng có sự chuyển e từ chất này sang chất khác
nên làm biến đổi số oxy hóa của các nguyên tố
Na + O2  Na2O
• Số oxy hóa: điện tích + hay – của nguyên tố trong hợp
chất với giả thuyết trong phân tử, e bị kéo về nguyên tố
có độ âm điện lớn hơn

25