Hóa học vô cơ và vật liệu vô cơ trương văn ngà

TOUONG VÃN NGÀ

HÓA HỌC VÔ CO
VA

VẬT LIỆU VÔ CO
(Tái bản)

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG
HÀ NỘI-2010



LỜINÓIĐẤU
Cuốn Hoá học vỏ co TÌ vật liệu vỏ cơ là giáo trìnỉt cho sinh
viên ngành Vật liệu Xáy díửiẹ và sinh viên các ngành cóng trình
như xúy dựn° Dãn dụng. Cõng nghiệp. Càu đường. Thủy lợi.
Côn? vờ mói ỉrườnạ cùa TrUỜng đại học Xáy dựn°. Nó cũno là
tài liệu tham kháo cho các kỹ sư xảy dựns cón° trình, đậc biệt
phản vật liệu rô cơ.
Cuốn sách tái bàn lán thứ hai. có bõ SIU1° thém chương mở
đáu. chương X. chương XI và sủa chữa các soi sót cùa lần xuất
bán tníớc.
Cuốn sách sồm 2 phản:
- Phấn hoá học võ cơ cun° cáp nhữns kiến thức cơ bản vé
hoá học vó cơ. bao gốm việc vận dun ° nỉiữ/ìo kiến thức nhiệt
động học và hoá học tìm hiểu các hợp chất vó cơ. Néỉí rínii chát
và tins hệ mội thiết với vặt liệu xảy dựrt£- Phần vật liệu võ cơ là nhũn ° chươns IX. X Ằ7 viết vẻ Tíiìh

chài hoá /v cùa chài két dinh, các phê thãi cõng n°hiệp. sửdiuìg
làm vật liệu phụ °IŨ. C ơ sà hoá học của việc sử dụng p h ế thài rà
phụ °ia hoá học tron ? cỏn ° tác xâ y dipìS- Các ch ươn ° này lả
những phấn kiến thức cơ sà cho sinh viên nẹành yặi liệu xây

dựns và các ngành côns ninh đĩ sáu rim hiéu và sử dụng các
loại vật liệu xá ỵ dựns và phụ sia hoá học J ã và đan ° được sử
dụns tron° ihực lẻ.
Cuốn sách được tái bàn. chùn 2 tói m on ể nhận được V kiến

đón ° °óp của đón ° nshĩệp và các nhà UỉOi2 học.
Tác giã
PGS.TS Trương Vãn Ngà



Phán I

HÓA HỌC VÔ CO



Chuông mờ đáu

ĐẠI CƯƠNG VỂ NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC
VÀ CÁC HỢP CHẤT

I. ĐẠI CUONG VỀ CÁC NGUYÊN T ố HOÁ HỌC
1.1.

Độ pbổ biến các nsuvèn tố hoá học

Độ phổ biên các nsuvèn tò hoá học là hàm lượne của nguyên
tò hoá bọc đó có ỡ troDS trái đài.

Có 2 cách biểu diễn độ phổ bián của nsuvẽn tố:
a) Phán ttãm sỗ nsuvẽn lử sam (sỏ mol) cua nsuyẽn tỏ hoá học
trên tons sỏ nguyên tử gam (số moi) của tãt cá các nsuvẽn tó có
trons trái đãi.
b) Phấn tràm khối ỉuợns của nsuvẽn tố có tron2 lOO'i khôi
lưọne trái đát.
Khoa bọc đã xác định được thành phán hoá học cũa trái đãi
hao sóm 88 neuvên tó Irons bans bệ thỗns uiần hoàn, chúng cảu
tạo nẽn trái đấL tất cả độns. thực vật- khòng khí.
Có s nsuvén tỏ sau đảv là nhũns nsuvên tỏ chủ Yêu câu tạo

Dẻn trái đảL
Oxy (O i chiẽm 41J.% khỏi lượns trái đải hay 58^mol:
Suit vSi) chiêm 27.6^ khói lượns trái đác


Sãt (Fe) chiêm 5,1% khôi lượng trái đất;
Nhôm (Al) chiếm 8 ,8 % khối lượng trái đất;
Canxi (Ca) chiếm 3,6% khối lượng trái đất;
Kali (K) chiếm 2,6% khối lượng trái đất;
Magiê (Mg) chiếm 2,10% khối lượng trái đất;
Các nguyên tố trên chiếm 98,5% khối lượng trái đất (hay
94,5% mol). Sau đó phần trăm còn lại là các nguyên tó Ti, p. H va
Mn, 76 các nguyên tố còn lại chỉ chiếm 0,6% khối lượng trái đất.
1.2. Bảng hệ thống tuần hoàn và sự phân loại nguyên tô

Năm 1869 nhà bác học Mendeleep phát biểu định luật tuần
hoàn các nguyên tố. Trên cơ sở định luật tuần hoàn, ống sắp xếp
các nguyên tố vào bảng hệ thống tuần hoàn mang tên
Mendeleep. Lúc đó các nhà khoa học trên thế giới mới biết được
63 nguyên tố.
Ngày nay, bảng hộ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học
mang tên Mendeleep được sử dụng rộng rãi bao gồm trên 105
nguyên tố. v ề cơ bản giống với bảng hệ thống tuần hoàn ông
đưa ra năm 1869, nhưng các nguyên tố được sắp xếp theo chiều
tăng dần của điện tích hạt nhân.
Bảng hệ thống tuần hoàn bao gồm 7 chu kỳ. Chu kỳ bao gồm
các nguyên tố có số lớp điện tử giống nhau.
Chu kỳ I gồm 2 nguyên tố, còn gọi là chu kỳ đặc biệt;
Chu kỳ II, III là những chu kỳ nhỏ, mỗi chu kỳ gồm 8
nguyên tố;
Chu kỳ IV, V, VI là những chu kỳ lớn. Trong đó chu kỳ IV,
V có 18 nguyên tố. Chu kỳ VI có 32 nguyên tố’
Chu kỳ VII là chu kỳ dở dang vì khống đủ 32 nguyên tô.


Trong chu kỳ VI và chu kỳ v n , mỗi chu kỳ có 14 nguyên tô.
ờ đó điện lử dang phán bô vào lớp (n-2)f. Các nauyẽn tô bộ f rất
giông nhau và thuộc họ Lantannoit và Actinoit.
Nhóm là các nguyên tỏ' có câu hình điện từ ờ vỏ ngoài hoặc
vỏ nsoài và sái ngoài giong nhau xếp cùng một cột dọc. Bản2 hệ
thốn2 tuần hoàn có 18 cột, tạo thành 16 nhóm. Trong đó nhóm
V m Bgồm có 3 cột dọc (hình 1).
+ Sự phán loại các nguvẽn tô
Tính chất các nguyên tố phụ thuộc vào trị sỏ điện tích hạt
nhân nsuvẽn từ. cấu hình điện tử và đặc biệt là sô điện tử ờ lớp

vò ngoài cùng.
Căn cứ vào sỏ điện từ ờ lớp vỏ nsoài cùng của nguyên từ
nsười ta có thể phân chia nguyên tỏ thành ba loại.
Nếu sỏ diện tử ở vò ngoài cùng nhô hơn hoặc bàng 4 thì đó là
những nguyên tò kim loại. Nếu sô điện từ ờ vỏ ngoài cùng lớn
hơn hoặc bằns 4. đó là nhữns nguyẽn tỏ phi kim loại (Á kim).
Nếu sô điện tử ở vỏ ngoài cùns bằng 8 . đây là nhữns khí trơ
(riêng khí trơ Heli chi có sô điện tử vỏ ngoài cùns bản2 2).
Dựa vào tính chất dẫn điện của các nauvên tô nsười la cũng
chia các nguyên tỏ thành kim loại, phi kim loại (Á kim) và rửa
kim loại (bán dẫn).
Nsuyẽn tò kim loại là những chất dẫn điện và độ dần điện của
chúns siâm khi nhiệt độ tảns.
Nsuvẽn tò phi kim loại (Á kim) là những chãi cách điện, độ
dần điện bé khòna đo được.
Nsuyẽn tò nửa kim loại (bán dẫn) là nhữna chất có độ dản
điện bé khi lãng nhiệt độ thì độ dần điện lại tăng.
9


\Nhóm
Chu\
kỳ \

Ia

IIA IIIb IVB VB VIBVIIb

VIII B

Ib

IIb III IV

Nguyên tô' d

Nguyên tố s

V

VI VII VIII,

Nguyên tố p

I

H

He

II

Li

Be

B

c

N

0

F

Ne

III

Na

Mg

AI

Si

p

s

Cl

Ar

IV

K

Ca

Sc Ti

Ga Ge As Se

Br

Kr

V

Rb

Sr

Y

I

Xe

VI

Cs

Ba

La Hf Ta

At

Rn

VII

Fr

Ra

Ac

V

Cr Mn Fe Co Ni

Cu Zn

Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
w

Re Os

Ir

Pt

Au Hg

In

Sn

Te Pb

Sb Te
Bi

Po

Nguyên tô' f
Ce

Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy H o' E r ị Tmị YbỊ Lu

Th Pa

u

Np Pu Am Cm Bk

a

Es Fm Md Ị No

Hình 1. Bảng hệ thống tuần hoàn —sự phân loại nguyên tô


Ỏ bãns bệ thống luẩn hoàn, các nsuyên tố kim loại được x<
vé phía trái bàng, còn phía phải là nhũns neuvẽn tó phi kim lo

(Á kim). Đuờds phản chia hai loại nsuvẽn tỏ là đườns díc dãc
lừ nsuvẽn tô' B (Bo) đèn nsuvên tố At (Attatin). Ỏ hai bẽn đười
ranh eiới là nhũns nsuvẽn lố bán dẫn đó là Si. Ge. As. Sb. Se 1
Te (hình 1). Một sổ nauvẽn tô' ở hai đườns ranh eiới nhưi
khòns phải là chất bán dẫn nhưns chứng có dans thù hình khí
nhau và có dạns thù hình đuọc xếp là chát bán dẵn.
Ví dụ như Các bon có 2 dạna thù hình là kim cươns và thí
chì. Kim cươne khòne dẫn điện còn than chi dẫn điện. Phot ph
có 3 dạng thù hình phối pho đỏ là chất dẫn điện, phốt pho trắn
là chất cách điện, còn phối pho đen là chất hán dẫn.
n s ự B Ế N ĐỔI TÍNH CHẤT CÁC NGUYÊN TÓ TRON<
BÀNG HỆ THỐNG TUẦN h o à n
n . l . Sự sáp xếp các Qguvèn tó theo cáu trúc vỏ điện tủ củ
nguYèn tủ
Nau vén lử bao aồm hạt nhản và các điện tử sắp xếp theo cá
lớp điện tử (n) ờ xuns quan nhàn. Sự bảt đầu cũa lớp n là điện t
s sau đó là các điện tử p. d và f. Nsuời ta kv hiệu các lớp vò điệ
tù (còn 201 là lớp luợns từí ứns với các siá trị n = 1: 2: 3: 4; .
theo x-ật K tươns ứns với kv hiệu các %ạch quans pho là K. L. M
N. Với lớp k sò điện tử là 2. lớp L là 8 . lớp Nỉ là 18 và lóp N 1
32 điện tử.
Lớp lươn2 tử đưcc xàv dưns hời những phàn lớp. phàn lớ
được lãp đầv điện tử với số / như nhau. Phân lớp hao 2 ổm S4
Oibĩtal (hay ò nãns lượnei có sò luợns tử từ (m) ohư nhau, s
sãp xẽp điện tử tron2 phản lóp tuân theo quy tấc Hund.
1


Theo câu hình vỏ điện tử của các nguyên tử trong bảng hẹ
thống tuần hoàn chúng ta thấy số điện lử ở vỏ ngoài cùng của các

nguyên tố ở các chu kỳ lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn, mở đâu
là những nguyên tố có 1 điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng (ns1) và kết
thúc là nguyên tố có 8 điện tử ở vỏ ngoài cùng (ns 2np6). Sự tuân
hoàn lớp vỏ ngoài cùng theo chu kỳ khi sắp xếp các nguyên tố
theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (z) là nguyên nhân của
sự tuần hoàn tính chất hoá học của các nguyên tố theo chu kỳ, là
các nguyên tố đi từ kim loại điển hình và tính kim loại giảm dần
theo chiều trái sang phải chu kỳ, tính phi kim (Á kim) tăng dần và
đến nguyên tố phi kim (Á kim) điển hình. Kết thúc chu kỳ là một
khí trơ. Số oxy hoá dương theo chu kỳ cũng biến thiên từ 1 đến 7
nên các oxyt, hydroxyt tương ứng cũng biến thiên tuần hoàn.
Các nguyên tố có cấu hình điện tử vỏ ngoài cùng giống nhau
sắp xếp cùng một cột gọi là nhóm.
Các nguyên tố có số điện tử ngoài cùng là ns hoặc nsnp bằng
số thứ tự nhóm gọi là phân nhóm chính (A).
Các nguyên tố có tổng số số điện tử ở phân mức ns và ở lớp
sát ngoài cùng (n - 1)d bằng số thứ tự nhóm gọi là phân nhóm
phụ (B) (trừ phân nhóm phụ IIIB).
Những nguyên tố có cấu hình điện tử là n s'(n - l) d 10 thuộc
phân nhóm IB và ns2(n - l)d 10 thuộc phân nhóm IIB. Còn các
nguyên tô có cấu hình điện tử vỏ ngoài và gần sát ngoài là
ns2(n - 2)f'"14(n - l)d° 1 thuộc 2 họ Lantannoit và Actinoit và
còn gọi là những nguyên tố bộ f.
11.2. Bán kính nguyên tử và ion
Do bản chất sóng của điện tử vì thế không thê xác định kích
thước nguyên tử một cách chính xác. Thực nghiệm tiên hành đo
12


bán kính nsuyẽn tử thuờns liên quan đẽn kiéu bẽn két hoa học

khác nhau.
Bán kính nsuvẽn tử cần đươc kháo sái như đại lươne hiệu úng
(nshĩa là xuãt hiện trona tuơns lác). Nsuời ta xác định bán kính
hiệu quá khi nshiẽn cứu càu tạo phàn tử và tinh thẽ.
Bán kinh nsuvẽn lử của nsuvẽn tở tron® chu kS ứieo chiều
lãna cúa trị sỏ điện tích hạt nhản biến thièn tuần hoàn theo chiéu
siảm. Sợ siãm bán kính lớn hơn quan sái được ỡ nhữns nsuvẽn
tổ thuộc chu kỲ nhõ bỡi \ì ỡ đó chi xảv ra sự láp đầv các lớp
điện từ bẽn nsoài.
Ví dụ:
Chu kỲ n
R^ũlA°)
Chu kỳ III

aLi
1.52

-jBe
1 13

0.88

ịịNa

I2Mg
1,60

. 3AI
1,43

1.86

5»

6C
0,77

-N
0.70

14S*

15P

1-34

130

so
0.66

0.64

I6S
1.04

17a

0.93

Trona các chu kỳ' nhỏ. sự iiiam bán lánh ion của các nguyên
tò còn lớn hơn so với sụ siam báo kính nauvẽn tử.
Với cãc nsuỵẽn tò thuộc chu kv lớn sự biên đổi bán kính theo
chiều tăng cùa hạt nhãn cũns sĩảm nhưns chậm và ít hơn so với
các nsuvẽn tò thuộc chu kỳ nhỏ. Nguvẽn nhàn \ i tnxiE nsuvẽn
tỏ chuyển tiếp ỡ phần giũa chu kS lớn điện tử được thèm dán vào
các Orbital (n —lVi ớ bèn trons. nhims điện tử nàv chăn mạnh
điện tích hại nhãn với các diện tử ns bên nsoòì làm cho han kinh
khõns thay đổi nhiều.
Với các nguyên tố UTH12 dãv Lantannoĩt và Actinoit sự siám
bán kinh theo chiều tăng điện tích hại nhãn còn ít hơn nữa và
đéu đận. Nguời ta gọi đó là sự co Lantannoit và Acũnoĩt.


Trong các phân nhóm ns và nsnp (là những phân nhóm chifh)
ta thấy bán kính nguyên tử và ion tăng và ở mức độ lớn hơn so
với các nguyên tô thuộc phân nhóm ns(n-l)d (phân nhóm phụ)Ví dụ: Phân nhóm chính, phân nhóm phụ V
VA r(A°)

V Br(A°)

As 1,48

V

Sb 1,61

Nb 1,45

Bi 1,82

Ta 1,45

1,34

Đặc biệt đối với các nguyên tố phân nhóm ns(n-l)d của chu
kỳ V và VI bán kính nguyên tử và ion của các nguyên tố trong
cùng một nhóm hầu như không tăng (mặc dù số lớp vỏ điện tử
của các nguyên tô' thuộc chu kỳ VI lớn hcm). Điều này được giải
thích do sự tăng số lớp điện tử ở chu kỳ V và VI dẫn đến sự tãng
bán kính và được bù trừ bởi sự nén 4f được gây ra do sự lấp đầy
trạng thái f ở những nguyên tố bộ d trong chu kỳ VI.
II.3. Tăng lượng ion hoá, ái lực điện tử và độ âm điện
+ Năng lượng ion hoá (I) bản chất hoá học của một nguyên
tố cõ thể đánh giá bằng khả năng nguyên tử của nó mất hoặc thu
điện tử, khả năng này có thể đánh giá định lượng bằng năng
lượng ion hoá và ái lực điện tử với điện tử của nguyên tử.
Năng lượng ion hoá là nãng lượng cần thiết để tách một điện
tử ra khỏi nguyên tử.
R + I, = R+ + e

I, là năng lượng ion hoá thứ nhất

R+ + I2 = R2+ + e

I2 là năng lượng ion hoá thứ hai

r 2+ + I 3 = R1+ + e

I3 là nãng lượng ion hoá thứ ba

Ta có
14

li < ^2 < I?


Đơn vi đo năng lượng ìon hoá là KJ/n2tửgaxn. ev/ngtừgam.

Nãng lượns ion hoá của các nguvên tỏ' có tính tuần hoàn, các
nsuyẽn tố bộ s cùa phân nhóm chính Iv II^ có năng lượng ion
hoá nhò nhất (3 —5ev). Các nguyên tò phân nhóm chính VinA
có năna lượns ĩon hoá lớn nhất.
Trong phạm vi một chu kỹ. Iị tãns theo chiều tăng của trị sò'
điện tích hạt nhàn.
Với các nguyên tỏ bộ d và f nàng lượng ion hóa các nguyên
tò sần xáị) xi bằna nhau (ví dụ nsuvên tỏ Vr và Cr có năng lượng
ion hóa là 29.31 và 30.95ev).
Trong phân nhóm A nãns lượng ion hóa của các nguyên từ
siảxn từ trẽn xuốna dưới, nshĩa là đi từ trên xuống dưới tính
khừ tăng.
Trong nhóm B những nguyên tố tiếp theo sau các nguyên tố
họ lantanoit thường có nàng lượng ion hóa lớn hơn nguyên tô ờ
trẽn và trone cùng một nhóm.
+ Ái lực điện từ.(E)
Ái lục điện tử là năng lượng được giải phóng ra khi nguyên tử
trung hòa hấp thụ hay kết hợp thêm 1 điện tủn
R + e = RT + E

Đan vị là kJ/nstưa hav ev/ngtưa.

Các nguyên tố phi kim loại được đặc trưng bời tính oxy hóa
về mặt định lượng, tính oxv hóa được đo bằna đại lượng Ái
lực điện tử. Ái lực điện tử càng lớn, tính OXV hóa càng manh.
Các nguyên tồ phi kim loại có Ái lực điện từ lớn hơn các
nauvẽn tô kim loại.
15


Trong mọt nhom theo chiều tăng của điện tích hạt nhản, al
lực điện tử (E) giảm, tính oxy hóa giam.
Ví dụ nhóm VIIA:

E (ev)

9F

17CI

35Br

53I

3,62

3,82

3,5 4

3,24

+ Độ âm điện của nguyên tố
Người ta cho rằng để xác định khả năng nguyên tử của
nguyên tố dễ dàng mất hay kết hợp thêm điện tử cần phải tính
đến cả 2 đại lượng đặc trưng là năng lượng ion hóa và ái lực
điện tử của nó.
Tổng hai đại lượng trên là độ âm điện của nguyên tố đơn vị
tính theo kJ/ngtưg hay ev/ngtưg. Người ta hay sử dụng giá trị
độ âm điện tương đối.
Theo bảng độ âm điện tương đối của Paoling, độ âm điện
nguyên tô' tăng lên dần trong chu kỳ và giảm xuống trong
nhóm theo chiều tãng của điện tích hạt nhân.
Giá trị độ âm điện lớn nhất với những nguyên tố bộ p thuộc
phân nhóm chính V IIA, còn nhỏ nhất với nguyên tố bộ s phân
nhóm chính IA.
Nguyên tố có thể nhận hay mất một số điện tử khác nhau,
ihư vậy giá trị độ âm điện của nguyên tố ở trạng thái hóa trị
chác nhau sẽ không như nhau. Khi này sự tăng điện tích
iương ở nguyên tô' đưa tới sự tãng độ âm điện của nó. Giá trị
!ộ âm điện còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau.

16


III CÁC ĐƠN CHẤT

DLL Khái niệm
Đon chãi là các chát 2 ỎĨI1 các phản tủ tạo thành tù các nguyên
tù của cùns một loại nsuvẽn tỏ. Nsườĩ ta phán biệỉ đơn chãi theo
băn chãi liên kếi ã ũ a các Dguvẻn tử. sõi asuyẽn tủ irons phản tử
hav theo cảu ink: ũnh thẻ.

Căn cứ theo bàn chái liên két hóa học của các nguvẽn từ trong
phản rủ phán chia thành Kũn loại: đậc trims của các chai có liên kết kim toại.
Phi tám (Á ìám I- 2 ồm các chãi có lien kẽí cộns hóa tn
Khi trơ: Các chái mà phản tử có một nauvẽn tử.
Cãn cứ vào so nsuvẽn lù cùa cùn 2 mội nsuyẽn tỏ trong phàn
lủ ch line la cỏ nhũns chãi khác nhau oọi là dạns thù hình.
Vi dụ:
Hoặc:

Oxv là chải phàn lữ oó 2 nguyên lữ oxv

02

OzỏD là chài phân tù có 3 nsuyẻn tủ oxy

03

Lưu hu\nh có S-Ị. S,. Sj. v.v_

Cân cứ vào cảu trúc rinh the của các chải chúns ta cữns có
nbũns chãi khác nhau
Ví dụ: Kim cuơns 2 ốm nhữns nguvẽn lõ cácboB có cấu trúc
rinh the tú diện đều, còn than chì bao 2 ồm các lớp các bon cấu
tạo tù nhũns tĩnh the lục 2 iác.
III-2- Tinh chit Tật lý
Tinh chãi vậi lý của các đơn chãi phụ thuộc nhiéu yêu tỏ như
hán chãi lien két siũa các nsuvẽn tử. càu DÚC Tinh thè. lực hút
siũa các phán từ v i đìéu kiện tạo thành nó. v.v...
r

Ở điểu kiện thường các kim loại đều là những chất kết tinh
(trừ Hg), liên kết giữa các nguyên tử là liên kết kim loại. Các
kim loại đều dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, bền cơ học dễ dát mỏng,
kéo sợi. Chúng có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Nhiệt độ nóng
chảy của kim loại phụ thuộc vào kiểu mạng lưới của tinh thê và
lực tương tác giữa nguyên tử, ion trong tinh thể.
Những kim loại mà nguyên tử của chúng trong mạng lưới liên
kết nhau bằng liên kết cộng hóa trị, tạo thành phân tử lớn thì
nhiệt độ nóng chảy rất cao, còn những kim loại có tinh thể bao
gồm phân tử nhỏ liên kết với nhau bằng lực Van dee van thì có
nhiẹt độ nóng chảy thấp.
Các nguyên tô' trong bảng hệ thống tuần hoàn là các kim loại
chuyển tiếp có nhiệt độ nóng chảy cao hơn (do trong liên kết
kim loại có thêm điện tử phân lớp d tham gia): vonfram (W) là
nguyên tố có nhiệt độ nóng chảy cao nhất. Tuy vậy vẫn thấp hơn
nhiệt độ nóng chảy của kim cương (C). Người ta giả thích vì c
có bán kính nguyên tử nhỏ tạo liên kết cộng hóa trị, cấu trúc tinh
thể là những tứ diện sắp xếp chặt khít. Vì thế khi các liên kết này
phải đứt ra, cácbon mới nóng chảy.
Ở điều kiện thường, các nguyên tố phi kim loại có một số là
chất khí như H2, N2, 0 2, F2, Cl2, v.v... một số là chất rắn p, As,
Se, Te, I2 còn Br2 là chất lỏng.
Liên kết hóa học giữa các nguyên tử phi kim thường là liên
kết cộng hóa trị, cặp điện tử liên kết là cố định. Các nguyên tố
không kim loại là những chất rắn, trừ những nguyên tố có mạng
lưới tinh thể kiểu nguyên tử (như C), phần lớn mạng lưới tinh the
kiểu phân tử. Các phân tử trong tinh thể tương tác với nhau bằng
lực Van dee van vì thế chúng có nhiệt độ nóng chảy thấp. Những

nguyên tố thuộc chất có nhiệt độ nón2 chảy thấp nhát là hydro,
rutơ. oxv. flo. ck) và các khí hiẽm.
Nsuời la thấv ràng trons chu kỳ n và m . sự si ảm nhiệt độ
nóos chày đột neột từ c đẽn N và Si đến p là do sự thay đổi cấu
núc rinh the từ mạng luới n su vén tù sans mạng lưới tinh thê
phản tủ.
Về nhiẽi độ Sòi. nhữns nsuvẽn tổ phi kim loại có nhiệt độ sỏi
tháp (vì lực liên két phán tử là Van dee van). Nếu chất có khôi
lượns phản tử càng lớn thì nhiệt độ sỏi càns cao. Người ta thảy
lực Van dee van cùa các phản từ O-H N2. F-, yếiỉ vì thê nhiệt độ
sòi tháp, còn hydro (H-,) và beli có nhiệí độ sỏi tháp nhấtơ các kim loại, nhiệt độ sỏi cũns tươns tự như nhiệt độ nóng
chiv. nhiệỉ độ sõi Slim theo chiều táng của điện tích hạt nhãn.
Vì liên két kĩm loại yếu dẩn khi bán kính nsuyên từ tăns.
Khỗã lượng riêng của các đon chải khác nhau lói. Các nguyên
tỏ’ nhe có khỏi luợns rièns d < 5000 kg/m \ nhữne nguyên tò
nặns có d > 5000 kg/m'\

m 3 . Tính chất hóa bọc
Trons các phản úns. các kim loại chì thể hiện tính khử. còn
các nsuyèn tỏ ẩ tim thể hiện tính OXY hóa và cả tính khử (trừ Fvà Q-,).
* Tính oxv hóa khử
Theo chiểu tảng của điện tích hạt nhàn (hay theo chu kỳ) tính
khừ EÌảm. tinh oxy hóa tãns. Tuy x-ảy. Tính oxv hóa khừ còn phu

thuộc vào câu trúc phân tử. số lìẽn kẽt hóa học siữa các nsuvẽn
tử cã câu ưúc unh the (với chãi Tắn).
19

Ví dụ trong dãy nguyên tố B, c, N, o, F thì nitơ là kém hoạt
động hóa học nhất. Khí nitơ (N2) trơ và bền trong tự nhiên do
giữa 2 nguyên tử nitơ có liên kết bội ba (N 3 N)
Theo chiểu từ trên xuống dưới của các nguyên tố phân nhóm
chính (A) tính khử các nguyên tố tăng, tính oxy hóa giảm.
Để minh họa tính oxy hóa khử chúng ta có thể căn cứ vào đại
lượng thế điện cực tiêu chuẩn cp° hoặc năng lượng ion hóa của
các nguyên tố (I).
Phân nhóm IIA

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

9298 ( V)

- 1’85

~ 2' 36

~ 2 '87

~ 2'89

~ 2 ’91

Phân nhóm VUA

F

Cl

Br

I

9298 ( V)

2’87

136

l ’07

° ’53

* Tác dụng với các hợp chất
+ Với nước, kim loại mạnh tác dụng vói nước giải phóng hydro:
Ca + 2H 20 = Ca(OH)2 + H 2

Hydroxyt kim loại tạo thành sau phản ứng, nếu ít tan trong
nước thì phản ứng sẽ không xảy ra vì nó tạo thành màng oxyt
hay hydroxyt (có tính thụ động hóa) bảo vệ kim loại.
Các á kim phản ứng với nước:

F2 + H20 = 2HF + | o 2
Clo, brôm, iốt có phản ứng tạo oxy hóa khử trong nước:
Cỉ2 + H20 = HCIO + HC1
Khi có mặt dung dịch kiềm, phản ứng xảy ra hoàn toàn.
20


+ Với axit các kim loại có q&g < 0 \ i muối lan thì đay được
hydro ra khỏi duns dịch axit:
Zn + H-jSOj = H-, + ZnS0 4
(Pb I hõno phàn úns. ' ì PbSOị ít tan)
Với các axit có tính oxv hóa manh như H-SCL dặc nóng.
HNO3 đa sỏ các kim loại bị oxy hóa:
Cu + 2H-.SO, = CuSOj + SO, + 2H-jO
(đặc. !*«£
3Ag + 4 HNO3 = 3AgNOj + NO + 2H20
Riẽns Fe \-à AI bị thụ đón2 hóa tnons axit H;SO. (96*£)
HNO-. đặc.
Các á kim lác duns với axĩc
s - 2 HNO- = H; s a + 2 NO

có

+ Với duns dịch kiềm các kim loại có hvđroxvt luõns tính và
< 0 thì đav được hvdro ra kbỏi duns dịch kiềm:
Zn - NaOH = NaZnO+ - H :
2
Các á Irim phin ứns với duns dịch kiềm:
Si + 2NaOH 4-H -0 = Na,XO;. + 2H;
a 2 + 2NaOH = NaCl+ NaQO - H;0

+ Với duns dịch muỏĩ hoặc oxvt
Các kim loại có

nhỏ hơn đảv được caũon kim loại (CÓ

lí® bơn) ra khoì muõĩ hoặc oxvt:
21


Fe + CuS0 4 = FeS0 4 + Cu
t°

2A1 + Fe 20 3 = 2Fe + A120 3
Các á kim mạnh hơn oxy hóa được các anion của á kim yếu
hơn (có CP298 nhỏ hơn):

Cl2 + 2KBr = Br2 + 2KC1

in.4. Cách điều chế các đom chất
Có nhiều phương pháp điểu chế đơn chất, tuỳ theo dạng hợp
chất và các chất mà tiến hành các phương pháp cho hợp lý.

ỉ. Phương pháp hóa học
+ Dùng các chất khí hoặc kim loại đẩy nguyên tố ra khỏi hợp
chất của chúng như phương pháp nhiệt nhôm:
t°
2A1 + Fe 20 3 = 2Fe + A120 3
2Mg + S i0 2 = 2MgO + Si
S n0 2 + 2C = Sn + 2CO
Fe 30 4 + 4CO = 3Fe + 4 C 0 2

+ Điều chế các á kim:
Cl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl
,0
3
k c io 3 = k c i+ ^ o 2

4HC1 + M n 0 2 = Cl2 + MnCl2 + 2HzO

22


2.Phương pháp vật tý, điện hóa
- Có thể sử dụng nhiệt để nuns oxvt hoặc muối để điéu chế
tu n loại hay á kim luỳ theo bản chát các chất
- Với phuons pháp điện hóa: Điên phân các muối halogenUd
các oxvt kim loại nóns chảv, hoặc dung dịch các muõì halogen
dể điều chế kim loại hay á kim.
Ví dụ: Đẽ điều chẽ Ma người ta điện phân cacnalit
(M sQ ;KQ.6H-,0) hay hỗn hợp muỏì clorua của magiẽ và kim
loại kiềm ở nhiệi độ 700 -=- 750°c
Điẻu chế các á kim: flo. clo có thể diện phản muối NaF.
NaQ nóng chảy hoặc duns dịch tại cục duơns (anót) có phản line
điện cực.
2 F ~ -2 e = F2

2 a -2 e =a 2
Điều chê các kim loại có (píạịỊ nhỏ hsn thì điện phản muối
DÓQS chảy, nếu kim loại có

lớn thì điện phân duns dich

muối (như điện phản duns dịch CuSOj thu được Cu).
IV. CÁC HỢP CHẤT GỒM HAI NGUYÊN T ố
Bao sồm các hợp chát như oxvt. halosenua. nitrua hydrua

Y.v... Tính chái của các hợp chát phu thuộc vào liên kết hóa học
giữa các nsuvén từ.
IY.l. Tính chát hóa học các hợp chất theo chu kv
+ Theo chu kỳ điện từ ỡ lớp vỏ nsoại của các neuyên tỏ lãna
từ 1 đèn 8 . Về mặt liên kết ờ hợp chất hai nsuyẽn tô chuyển từ
23