Bài giảng hóa học đại cương i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Bài giảng
HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1
(Nội dung bài giảng có thể thay đổi mà khơng báo trước)

HÀ NỘI, 01 - 2016



24/12/2015

• Số tín chỉ = 3 (gồm 2 lý thuyết + 1 bài tập)
• Cách đánh giá điểm mơn học:

HĨA HỌC
ĐẠI CƯƠNG I

 Điểm quá trình = 30 % (20 % KT + 10% CC)
 Điểm thi cuối kỳ = 70 %
 Điều kiện được thi: đi học > 80% thời gian,

điểm ktra giữa kỳ ≥4.

24-Dec-15

1

24-Dec-15

2

24-Dec-15

4

• Tài liệu chính:
1. Giáo trình Hóa học đại cương T1, T2, T3

(Trường ĐH Thủy Lợi, Hà Nội 2008).
2. Đề cương mơn học Hóa học đại cương I (đã

gửi vào email).

24-Dec-15

3

www.facebook.com/groups/hoadaicuong1

24-Dec-15

5

24-Dec-15

Trang 1

6

24/12/2015

Chương 6

GV: Lê Minh Thành

24-Dec-15

1

24-Dec-15

2

6.1 Các nguyên lý cơ bản
• Năng lượng là khả năng làm thay đổi trạng
thái hoặc thực hiện cơng năng lên một hệ
vật chất.

• Nhiệt lượng (nhiệt), là một dạng năng
lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào
chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt

• Năng lượng được chia thành 2 dạng ….

cấu tạo nên vật chất.

• Định luật bảo tồn năng lượng…

• Nhiệt độ: là tính chất vật

• Khái niệm nhiệt lượng và nhiệt độ…

lý của vật chất.

• Khái niệm hệ và mơi trường xung quanh..
24-Dec-15

3

24-Dec-15

• Quy ước về dấu của Q

6.2 Nhiệt dung riêng

• Q trình thu nhiệt Q > 0

• Khái niệm: là lượng nhiệt cần cung cấp để
làm tăng nhiệt độ của 1 gam chất lên 1K

• Q trình tỏa nhiệt Q < 0

• Đơn vị đo của năng lượng
J, cal, Cal,
eV, J/mol,
cal/mol…

24-Dec-15

4

• Biểu thức

1J

= 1 kg.m2/s2

1J

= 0,23901 cal

1 cal

= 4,184 J

1 Cal

= 1000 cal

1 BTU

= 1054,35 J

C

Q
m.T

(6.1)

• Đơn vị đo: J/g.K
• Chú ý: Dùng cơng thức trên trong
trường hợp đun nóng, làm lạnh hệ, mà
khơng có sự thay đổi trạng thái vật lý
5

24-Dec-15

Trang 2

6


24/12/2015

VD: Tính nhiệt lượng cần thiết để đưa
500 g nước từ -50oC đến 200oC ? Cho
∆Hnc và ∆Hbh (J/g), C (J/g.K).

6.3 Năng lượng và sự biến đổi trạng thái
• Quá trình biến đổi trạng thái:
rắn ↔ lỏng ↔ hơi ; T = const

H2O (r)
-50oC

(ứng với các tên gọi là quá trình bay hơi; ngưng
tụ; đơng đặc; nóng chảy…)

• Nhiệt biến đổi trạng thái: nhiệt bay hơi;
nhiệt nóng chảy,…
• Cơng thức:

H2O (r)
0 oC

(2)

H2O (l)
0 oC

(3)

H2O (l)
100oC

(4)

H2O (h)
100oC

(5)

Q1 = C.m. ∆T

Q2 = m. ∆Hnc

Q3 = C.m. ∆T

Q4 = m. ∆Hbh

H2O (h)
200oC

Q5 = C.m. ∆T

Qbiến đổi = m.∆Hbiến đổi

24-Dec-15

(1)

Qtổng= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
7

8
8

24-Dec-15

6.4 Nguyên lý 1 của nhiệt động lực học

• Entanpi sinh (∆HS): Entanpi sinh của một chất là

• Khái niệm nhiệt động học…
• Nhiệt hóa học …
• Nội dung ngun lý 1, chính là định luật
bảo tồn năng lượng, khẳng định rằng
năng lượng ln được bảo tồn.

• Khái niệm entanpi (H): là năng lượng của
một hệ nhiệt động mà trao đổi nhiệt và
công với môi trường trong đk đẳng áp
H = U + pV

biến thiên entanpi của phản ứng hình thành

24-Dec-15

1 mol hợp chất từ các đơn chất ban đầu
• Entanpi sinh chuẩn (∆HSo): Entanpi sinh ở trạng
thái chuẩn.
+ Quy ước với đơn chất: ∆Ho298,s =0.
• Trạng thái chuẩn (đk chuẩn): là trạng thái tại
đó dạng tồn tại của vật chất bền vững nhất, ở
áp suất 1 atm và nhiệt độ 25oC (298K)

9

24-Dec-15

• VD: chỉ ra ΔH nào trong các pứ sau là ΔHs :
CaO + CO2 → CaCO3

∆H1

2Ca + O2 → 2CaO

∆H2

10

6.5 Biến thiên entanpi của phản ứng
∆Hopư = ∑∆Hos,(sản phẩm) - ∑∆Hos,(tham gia)
P/ứ:

aA + bB → cC + dD

Na + ½ Cl2 → NaCl

∆H3

∆Hopư= [c.∆Hos(C)+d.∆Hos(D)] - [a.∆Hos(A)+b.∆Hos(B)]

HCl + NaOH → NaCl + H2O

∆H4

o Biến thiên entanpi của phản ứng phụ thuộc vào số mol
chất tham gia, chất tạo thành và trạng thái tồn tại (r, l, k)

Đáp án đúng là:…

của các chất.
o Phản ứng toả nhiệt thì giá trị ∆H mang dấu âm, phản

24-Dec-15

11

ứng thu nhiệt giá trị ∆H mang dấu dương.
24-Dec-15

Trang 3

12


24/12/2015

6.6 Cách tính nhiệt lượng trong PTN

• VD: chỉ ra liên hệ của ΔH trong t/h:

Qpư + Qdd = 0

H2(k) + ½ O2(k) → H2O (k) ; ∆H1
2H2(k) + O2(k) → 2H2O (k) ; ∆H2

Qpư + Qdd + Qbom= 0

H2(k) + ½ O2(k) → H2O (k) ; ∆H1
Qdd = C.m.∆T

H2O (k) → H2 (k) + ½ O2(k) ; ∆H3
H2(k) + ½ O2(k) → H2O (k) ; ∆H4
Với ∆H4 tạo ra 9g nước
24-Dec-15

13

thêm 100ml dd HCl 1M. Nhiệt độ dd tăng từ
22,2oC đến 44,8oC. Tính ∆H của phản ứng trên 1
mol Mg? (Cdd = 4,2J/g.K và DddHCl= 1 g/ml)
m (g) dd

(1)

Qdd

(2)

Qpư

(J)

(J)

(3)

kg nước. Nhiệt độ của nước và bom tăng từ 25oC
tới 33,2oC. Cbom = 837 J/K. Tính nhiệt đốt cháy
trên 1 gam octan?

∆Hpư

(J/mol Mg)

Qnước = C.m.∆T
Qbom = Cbom .∆T

⇒

15

16

• Hai phương pháp tính ∆H:
+ Cách 1: pp đại số:

• Nội dung: Hiệu ứng nhiệt của
phản ứng hóa học phụ thuộc vào
trạng thái của các chất đầu và

A+B→ C;

∆H1

2B + D → E ;

∆H2

⇒ 2A + E → D + 2C
G.I.Hess nhà bác học
Nga (1802-1850)

∆H3 = ?

Ví dụ:
 CH4(k) + 2O2(k)  CO2(k)+ 2H2O(k)  H1 = - 802 kJ

đoạn trung gian của phản ứng.
• Hệ quả: Nếu một phản ứng hóa học là tổng của
hai hay nhiều phản ứng khác, thì ∆H của phản
ứng tổng được tính bằng tổng các giá trị ∆H của
tất cả các phản ứng cộng lại.
24-Dec-15

Qpư = -(Qnước + Qbom)

24-Dec-15

6.7 Định luật Hess

không phụ thuộc vào các giai

∆H (J/mol)

khơng đổi). Dụng cụ được đặt vào 1 bình chứa 1,2

∆H = Qpư : nMg

của các sản phẩm cuối, chứ

∆H = Qpư : npứ

14

Qpư + Qdd = 0
24-Dec-15

Cbom (J/K)

VD: Đốt cháy 1 g octan trong nhiệt lượng kế (V

Qdd = C.m.∆T

⇒

Qbom = C.∆T

24-Dec-15

VD: Cho 0,5g Mg vào 1 nhiệt lượng kế cốc café,

22,2oC÷44,8oC

Q (J)

17

 H2O(l) 

 CH4(k) + 2O2(k)  CO2(k) + 2H2O(l)
24-Dec-15

Trang 4

H2O(k)

 H2 = + 44 kJ

.

 H3 = ?
18


24/12/2015

+ Cách 2: pp đồ thị (biểu đồ năng lượng)

CẦN NHỚ CHƯƠNG 6

C(r) + O2 (k)

E

∆H3=?
∆H1

Ca(r) + C(r) + 3/2 O2 (k)
∆HEopư = ∆Hos[CaO (r)] +∆Hos[CO
2(k)]
- ∆Hos[CaCO3 (r)]
= +179,0 kJ

Công thức tính nhiệt lượng Q theo nhiệt dung riêng C.

2.

Định luật bảo tồn năng lượng.

3.

Cách tính ∆H khi tổ hợp các phương trình phản ứng.

4.

Cách tính ∆H trong 1 phương trình phản ứng.

5.

Nắm rõ được quá trình biến đổi vật chất qua các trạng

∆H3=?

CO(k) + ½O2(k)

∆H2

1.

∆H1
CaO(r) + CO2(k)

∆H2

CO2 (k)

thái (r, l, k).

CaCO3 (r)
24-Dec-15

19

24-Dec-15

20

24-Dec-15

22

Bài tập chương 6:
11, 15, 25, 29, 33, 39, 45, 53, 79, 93.

Bài sau:
Chương 7: Cấu tạo nguyên tử

24-Dec-15

21

Trang 5


24/12/2015

Chương 7

24-Dec-153

HÓA HỌC
ĐẠI CƯƠNG

CẤU TẠO
NGUYÊN TỬ

GV: Lê Minh Thành

1

2
24-Dec-15

7.1. Bức xạ điện từ

2

• Phổ điện từ là dải tất cả các tần số có thể có của bức xạ điện từ.
• Phổ khả kiến là vùng quang phổ mà mắt con người có thể nhìn thấy.

o Các khái niệm ơn tập
• bước sóng (λ)
• tần số sóng (f)
• biên độ sóng:
• tốc độ sóng (v, c)
Tốc độ sóng (m.s-1) =  (m) × f (s-1)
+ áp dụng cho bức xạ điện từ nói chung: v =  × f
+ áp dụng cho sóng ánh sáng:

c=×f
3

24-Dec-15

4
3

24-Dec-15

4

7.2. PLANCK, EINSTEIN, NĂNG LƯỢNG PHOTON


Thuyết Planck: “Bức xạ điện từ được hấp thụ hoặc phát xạ


dưới dạng những lượng gián đoạn gọi là lượng tử năng lượng”

Hiệu ứng quang điện: là hiện tượng các hạt electron
bắn ra khỏi bề mặt kim loại khi có ánh sáng đập vào.



Phương trình Planck:

E = h.f



Phương trình Einstein: E = m.c2



Điều kiện để xảy ra hiệu ứng quang điện: năng lượng
bức xạ điện từ chiếu vào kim loại phải lớn hơn cơng
thốt của eletron liên kết với kim loại, tức là f ≥ fo

•E tính cho một hạt photon
•h = 6,626.10-34 J.s/photon
•c = 2,998.108 m/s
5
24-Dec-15

6
5

24-Dec-15

Trang 6

6


24/12/2015

Câu hỏi: Hãy so sánh năng lượng của 1 mol photon
ánh sáng có λ = 625 nm với năng lượng của 1 mol

photon vi sóng có f = 2,45 GHz?
HD:

E1 = NA.h.f1 = NA.h.(c /λ1)

James Clerk Maxwell
(1831 – 1879)

E2 = NA.h.f2

Chú ý đơn vị đo của λ là …… , còn đơn vị của f là …
Max Planck
(1858-1947)

7

Albert Einstein
1879 - 1955

24-Dec-15

8
7

24-Dec-15

8

7.3. PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ


Khái niệm phổ vạch nguyên tử: là một hệ thống những
vạch sáng riêng lẻ trên một nền tối.



Công thức Rydberg …

1
1 
 1
=R  2 - 2 
λ
2
n



với n > 2

(7.3)

hằng số Rydberg: R = 1,097×107 m-1

9
24-Dec-15



10

9

24-Dec-15

11

24-Dec-15

10

Mơ hình Bohr: “Electron chuyển động
trên những quỹ đạo nhất định, trên đó
năng lượng của e khơng đổi”



Cơng thức của Bohr …

En= -

R hc
n2

(7.4)

n: số lượng tử chính, n = 1,2,3…
E: đơn vị đo (J/nguyên tử)


Khi electron chuyển từ mức cao về mức thấp

ΔE = Esau – Etrước
24-Dec-15

11

12

Trang 7

12


24/12/2015

7.4. TÍNH CHẤT SĨNG CỦA ELECTRON


Quan điểm của Louis Victor de
Broglie: “Mọi hạt vật chất khối lượng
m chuyển động với tốc độ v sẽ có
bước sóng λ”

λ=

(H, Ne+)

13

24-Dec-15

13

h
mv

(7.6)

→ Tính chất sóng chỉ có ý nghĩa đối với
hạt
vi mơ (proton, nơtron, electron)
24-Dec-15

Louis Victor de Broglie14
1892 - 1987
14

7.5. CƠ HỌC LƯỢNG TỬ VỀ NGUYÊN TỬ
a. Nguyên lý bất định Heisenberg
“Nội dung: Không thể xác định được chính xác đồng thời
cả tọa độ và năng lượng của electron trong nguyên tử ”

∆x . ∆p > h



Biểu thức:



Ý nghĩa của ngun lý…

b. Mơ hình ngun tử theo Schrưdinger


Bản chất mơ hình ngun tử theo Schrưdinger …



Coi e chuyển động sóng, mơ tả bằng hàm sóng Ψ…



Ý nghĩa của hàm sóng Ψ và hàm mật độ xác suất Ψ2

24-Dec-15



Werner Karl Heisenberg
1901 - 1976
15

24-Dec-15



Phương trình Schrưdinger:

•

•
•
•

i = đơn vị ảo
ψ(r,t) = hàm sóng,.
ħ = hằng số Planck rút gọn
Ĥ = toán tử Hamilton.

 ( x )  Ae


24-Dec-15

17
17

24-Dec-15

Trang 8



x2

Ψ1s =

2a2

1/a 0 -r/a 0

e
Π

Ví dụ một số kết quả năng lượng

Các kết quả giải phương trình Schrưdinger gồm có hàm sóng
Ψ, năng lượng E và bộ các số lượng tử…

16

Ví dụ một số kết quả hàm sóng

En  n 2


Erwin Rudolf Josef Alexander
Schrödinger
1887 - 1961

15

 2 2
2ma 2



n2h2
8ma 2

1

E   (n  )  En
2

18
18


24/12/2015



Hệ quả: khái niệm obitan….

 Số lượng tử chính n; n = 1, 2, 3, …, ∞



Bộ các số lượng tử:

 Là thừa số đầu tiên trong quá trình xác định năng
lượng e:

 Số

lượng tử chính n:

En = - R.h.c/n2

n = 1,2,3,…n
 Số

 n tăng → En tăng và các mức năng lượng càng xít
nhau

lượng tử phụ ℓ (số lượng tử xung lượng):
ℓ = 0, 1, 2, ….(n-1)

 Số

 Các e có cùng giá trị n thuộc cùng 1 lớp:

lượng tử từ mℓ:

Giá trị n:

mℓ = -ℓ, -(ℓ-1),…0,…(ℓ-1), ℓ


19

Ý nghĩa của bộ số lượng tử….

24-Dec-15

19

1

2

3

Phân lớp: s

p

d

f

3

4….

Kí hiệu lớp: K

L

M

N….

24-Dec-15

20
20

 mℓ cho biết cách định hướng của obitan

 Giá trị của số ℓ tương ứng với ký hiệu phân lớp:

0

2

 Số lượng tử từ mℓ, mℓ = 0, ±1, ± 2,…, ±ℓ

 Số lượng tử xung lượng ℓ, ℓ = 0,1, 2,…, n-1

Giá trị ℓ:

1

 Mỗi phân lớp (ℓ) có (2ℓ+1) obitan có định hướng
khác nhau, nhưng có năng lượng bằng nhau

 Giá trị của số ℓ tuân theo giá trị của n:

Phân lớp: s

p

d

f

Số obitan: 1

3

5

7

Lớp n = 1 → ℓ = 0 → phân lớp: 1s
 Ý nghĩa bộ số lượng tử (n, ℓ, mℓ): mỗi bộ số lượng tử
này đại diện cho một obitan duy nhất trong ntử.

Lớp n = 2 → ℓ = 0, 1 → phân lớp: 2s, 2p
21
24-Dec-15

22

21

24-Dec-15



22

Cách khai triển một bộ số lượng tử để xác định
obitan tương ứng và ngược lại…

4py
n=4



ℓ=1

mℓ = 0

Câu hỏi: Từ một số lượng tử (n=2) ta có thể có
những bộ số lượng tử (n, ℓ, mℓ) nào?

 HD: từ n, suy ra các giá trị ℓ, sau đó từ mỗi giá
trị ℓ, suy ra các giá trị mℓ tương ứng. Kết hợp
đồng thời cả 3 giá trị n, ℓ, mℓ ta sẽ có các bộ số24
lượng tử theo yêu cầu.

23
24-Dec-15

23

24-Dec-15

Trang 9

24


24/12/2015

7.6. HÌNH DẠNG CÁC OBITAN


CẦN NHỚ CHƯƠNG 7

Obitan s:

1.

Cơng thức liên quan đến λ, f, E của một photon
hoặc 1 mol photon.



Obitan p:

2.

Cơng thức tính năng lượng của hạt e ở trên lớp
thứ n.



Obitan d:

3.

Cơng thức tính bước sóng phát ra khi 1e di
chuyển từ mức năng lượng cao về mức nl thấp



Obitan f: ………..

4.

25

24-Dec-15

25

Cách khai triển bộ các số lượng tử (n, l, ml).
24-Dec-15

26

BT chương 7
7, 11, 17, 25, 27, 33, 37, 55, 61, 65

Bài sau: Chương 8
CẤU HÌNH ELECTRON NGUN TỬ
VÀ TÍNH TUẦN HỒN HĨA HỌC
24-Dec-15

27

27

Trang 10

24-Dec-153

28

24/12/2015

Cấu hình electron ngun tử
-Tính tuần hồn hóa học

HĨA HỌC
ĐẠI CƯƠNG
GV: Lê Minh Thành

24-Dec-15

1

24-Dec-15

2

8.1. Spin electron


Khái niệm spin electron:



Số lượng tử spin: ms



Giá trị của ms = ±½



Bộ 4 số lượng tử (n, ℓ, mℓ, ms) mô tả trạng thái của



Tính thuận từ: là tính chất bị hút về từ trường của
các chất (n/tử hoặc ion tạo nên nó có e độc thân).



Tính nghịch từ: là tính chất bị đẩy bởi từ trường
của các chất (n/tử, ion tạo nên nó ko có e độc thân)



Ngun nhân tính thuận từ, nghịch từ: ……

một electron trong nguyên tử.


Ví dụ: bộ số lượng tử (3,2,-1,-½)
24-Dec-15

3

24-Dec-15

4

8.2. Nguyên lý ngoại trừ Pauly


Câu hỏi: Nguyên tử, ion nào sau đây thuận từ,
nghịch từ:



11Na

+,

17Cl, 8O, 26Fe



2+

Nội dung: trong một nguyên tử ko thể tồn tại đồng
thời 2 e có chung bộ bốn số lượng tử (n, ℓ, mℓ, ms).

HD:


Viết cấu hình obitan cho ntử, ion trên…



Nếu cấu hình đó có e độc thân → thuận từ,



Hệ quả:
 Cho biết số e tối đa có thể có ở mỗi obitan (mℓ ), mỗi
phân lớp (ℓ) và mỗi lớp (n).

cịn khơng có e độc thân → nghịch từ

• Mỗi obitan có tối đa số e là …
• Mỗi phân lớp có tối đa số e là …
• Mỗi lớp có tối đa số e là …

24-Dec-15

5

Trang 11

24-Dec-15

6


24/12/2015

8.3. Phân mức năng lượng trong ntử
Nội dung nguyên lý Aufbau (quy tắc (n+ℓ)):…



 Electron được xếp vào các phân lớp theo chiều
tăng dần của giá trị (n+ℓ).
 Trường hợp giá trị (n+ℓ) bằng nhau, thì ưu tiên
phân bố vào giá trị nào có n nhỏ hơn trước.
Hệ quả: đưa ra thứ tự năng lượng của các phân lớp



1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p….
24-Dec-15

7

 Thứ tự năng

24-Dec-15

8

8.4. Cấu hình electron

lượng của các
phân lớp phụ
thuộc vào 2 số



Khái niệm cấu hình electron:…



Biểu diễn cấu hình electron thường theo 2 cách:
 Cấu hình spdf, dùng bộ kí hiệu: nℓa.

lượng tử n và ℓ.

 Cấu hình obitan (ơ lượng tử), dùng các ơ vng, điền e

 Quy tắc

Để biểu diễn được cấu hình obitan → cần sử dụng quy tắc



Klescopski

Hund (quy tắc độ bội cực đại): các e điền vào một phân

minh họa nguyên

lớp sao cho tổng spin của chúng là cực đại.

lý Aufbau:



Hệ quả quy tắc Hund: đưa ra tính thuận
từ, nghịch từ của nguyên tử, ion, phân tử

24-Dec-15



9

24-Dec-15

10

 Câu hỏi: hãy viết cấu hình electron theo 2 cách

Chú ý quan trọng khi viết cấu hình electron:
 Viết theo năng lượng trước, sau đó đưa các phân
lớp về đúng vị trí của lớp.
 Trường hợp xuất hiện phân lớp d9, f13… →d10, f14

cho các nguyên tử sau: A (Z=15); B (Z=24)?
Hướng dẫn:
A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

→ hiện tượng giả bão hòa.
Còn nếu xuất hiện phân lớp d4, f6… →d5, f7 →hiện

B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

tượng giả nửa bão hòa.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2

 Cấu hình electron của ion + (hoặc ion -) = cấu

hình electron của nguyên tử, ta trừ đi (hoặc thêm
vào) cấu hình nguyên tử đó (khơng sử dụng cấu

B3+ biết: A (Z=16); B (Z=27)?

hình năng lượng để suy ra)
24-Dec-15

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
 Câu hỏi: hãy viết cấu hình electron của ion A2- và

11

Trang 12

24-Dec-15

12


24/12/2015

8.5. Bảng hệ thống tuần hoàn
a. Định luật tuần hoàn


Nội dung: Tính chất của các đơn
chất, thành phần và tính chất của
các hợp chất tương ứng của các
nguyên tố biến đổi tuần hoàn

theo chiều tăng của ĐTHN.



Hệ quả:.....

24-Dec-15 Mendeleev13
Dmitri Ivanovich

24-Dec-15



8.6. Các tính chất tuần hồn

14

Đặc điểm bán kính ion:
 Cation được hình thành do nguyên tử mất
electron, vì vậy bán kính cation < bán kính n.tử.

a. Bán kính nguyên tử và ion


 Anion được hình thành do nguyên tử nhận

BKNT là nửa khoảng cách giữa hai nguyên tử gần nhau

electron, vì vậy bán kính anion > bán kính n.tử.

nhất trong đơn chất.


BKNT cịn phụ thuộc kiểu lai hố, kiểu mạng tinh thể.



BK ion cũng tương tự BKNT, người ta coi tổng bán kính
cation và anion bằng khoảng cách gần nhất giữa cation
và anion trong tinh thể ion.
24-Dec-15

15

b. Năng lượng ion hóa


24-Dec-15

c. Ái lực electron

Khái niệm: là năng lượng cần thiết để tách một e ra khỏi



nguyên tử ở pha khí ở trạng thái cơ bản.


Kí hiệu: IE.



Chú ý:

16

Khái niệm: là năng lượng của quá trình nhận thêm một e
của nguyên tử ở pha khí ở trạng thái cơ bản.

Đơn vị đo......



Kí hiệu: EA.



Chú ý:

Đơn vị đo...

◦ Tính kim loại của nguyên tử càng lớn thì IE càng nhỏ.

◦ Khả năng hút e của n.tử càng lớn thì EA càng âm.

◦ Một nguyên tử trung hòa, tách lần lượt các e thứ 1, 2, 3

◦ Một nguyên tử trung hòa, nhận lần lượt e thứ 1, 2, 3 thì

thì giá trị năng lượng ion hóa là....

giá trị ái lực electron lần lượt là...

◦ Năng lượng tách e hóa trị nhỏ hơn rất nhiều so với e lõi.
24-Dec-15

17

Trang 13

24-Dec-15

18


24/12/2015

Câu hỏi:

d. Quy luật biến thiên các tính chất

So sánh ba ntố: 13Al, 15P và 9F theo các tính chất sau:

EA↑, IE↑

a)

Thứ tự tăng dần bán kính nguyên tử của chúng

b)

Nguyên tố nào có năng lượng ion hóa lớn nhất?

c)

Nguyên tố nào có ái lực electron âm hơn, Al hay F?

R↑

HD:
a. F < P < Al, tại vì….
b. Al < P < F, tại vì….

 Tham khảo thêm quy luật biến đổi ở hình 8.11; 8.12 (về

c. F âm hơn Al, tại vì….

bán kính); hình 8.13 (về IE); hình 8.14 (về EA).
24-Dec-15

19

24-Dec-15

Câu hỏi:
Sắp xếp các ion

20

BT chương 8

+
11Na ,

2+
2- theo
12Mg , 9F và 8O

3, 13, 17, 25, 27, 29, 31, 47, 51, 53..

chiều bán kính tăng dần? Chọn đáp án đúng?
a. O2- < F- < Na+ < Mg2+

Bài sau: Chương 9

b. F- < Mg2+ < O2- < Na+
c. Na+ < Mg2+ < F- < O2d. Mg2+ < Na+ < F- < O224-Dec-15

24-Dec-15

21

23

Trang 14

24-Dec-15

22

24/12/2015

HĨA HỌC

Chương 9
Liên kết và cấu tạo phân tử

ĐẠI CƯƠNG

1

24-Dec-15

2

• Kí hiệu Lewis cho các ngun tử:

9.1. Electron hóa trị

 kí hiệu nguyên tố = hạt nhân + các electron lõi.

• Khái niệm e hóa trị: là các e lớp ngồi cùng + số e phân lớp

 các electron hóa trị = dấu chấm đặt bốn phía xung quanh kí

sát ngồi cùng chưa bão hịa.

hiệu ngun tố.

• Khái niệm electron lõi: là các e cịn lại ngồi e hóa trị.

• Câu hỏi: Hãy xác định số e hóa trị cho mỗi ntử sau đây:
15A:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

28B:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

24-Dec-15

• Chú ý khi biểu diễn kí hiệu Lewis:
 Điền e lần lượt xung quanh theo 4 hướng sau đó tiếp tục…

3

24-Dec-15

9.2. Sự tạo thành liên kết hóa học

4

9.3. Liên kết ion
• Khái niệm: là liên kết hóa học có bản chất lực hút tĩnh điện
giữa hai ion mang điện tích trái dấu.

• Liên kết hóa học = là lực giữ cho các nguyên tử cùng nhau trong
các phân tử hay các tinh thể.

• Ví dụ sự tạo ra liên kết ion trong NaCl:

• Sự phân loại liên kết hóa học giữa các nguyên tử:

→ NaCl

– Theo lý thuyết cổ điển: 3 loại: ion, cộng hóa trị, kim loại.
– Theo lý thuyết hiện đại: 2 loại: xích ma, pi.
• Liên kết hóa học giữa phân tử. Ví dụ: liên kết hiđrô, liên kết phân
tán London, liên kết cảm ứng…
24-Dec-15

5

•Đặc điểm liên kết ion:
othường là liên kết giữa phi kim - kim loại.
ođiện tích ion càng lớn → liên kết càng bền vững.
okích thước ion càng lớn → liên kết càng kém bền.
24-Dec-15

Trang 15


24/12/2015

9.4. Liên kết cộng hóa trị

• Chú ý: so sánh các tính chất của hợp chất ion và cộng

• Khái niệm: là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử
bằng một hay nhiều cặp electron chung.

hóa trị về dạng tồn tại, tonc,, tos, tính tan, tính dẫn điện,
năng lượng phân hủy thì chúng tn theo quy luật là:

• Ví dụ về sự tạo liên kết cộng hóa trị ở Cl2 :

Cl + Cl

Cl Cl
CT e

Cl-Cl

o Hợp chất ion thường có tonc,, tos, tính tan, tính dẫn

Cl2

điện, Ephân hủy cao hơn so với h/c cộng hóa trị.

CTCT

o Hợp chất CHT, chất có độ phân cực liên kết càng

• Đặc điểm liên kết cộng hóa trị

lớn thì chất đó có tonc,, tos, tính tan trong nước

o Thường là liên kết phi kim – phi kim.

(dung môi phân cực) càng lớn.

o Số cặp e dùng chung → liên kết đơn, đơi, ba.
24-Dec-15

7

24-Dec-15

• Câu hỏi: Hãy so sánh nhiệt độ nóng chảy, tính tan trong

9.5. Cấu trúc chấm electron của Lewis cho ptử

nước của các chất sau đây và xếp theo chiều tăng dần các
tính chất đó: HCl, NaCl, CaCl2, Cl2, NH3.

• Cách vẽ cấu trúc Lewis cho 1 chất: (tr.419/T1)
1. Xác định tổng số electron hóa trị của phân tử, ion đó.

• HD:

2. Chọn nguyên tử trung tâm (thường là nguyên tử có độ âm
điện nhỏ nhất), các ngun tử cịn lại làm ntử xung quanh.

o Phân loại 4 chất trên xem chúng thuộc loại ion hay CHT.

3. Đặt 1 cặp electron vào giữa mỗi cặp nguyên tử. Sau đó đặt

o Cùng là h/c CHT thì xét xem độ phân cực các lk đó ntn.

các cặp electron cịn lại quanh các ngun tử xung quanh

o Cùng là h/c ion thì xem xét độ lớn điện tích ion, kích

để chúng có đủ 8e (trừ H).

thước ion để so sánh.

4. Chuyển một (hoặc một vài cặp e khơng liên kết) của
ngun tử ngồi vào để làm bát tử cho ntử trung tâm.

o Kết quả đúng là: …………….
24-Dec-15

8

Với các ntố halogen, coi như chúng không tạo lk đơi, lk 10ba.

9

24-Dec-15
24/12/2015

• Ví dụ: vẽ cấu trúc Lewis cho SO3

• Ví dụ: vẽ cấu trúc Lewis cho Cl2O

+ Tổng số electron hóa trị = 6 + 6*3 = 24 electron

+ Tổng số electron hóa trị = 7*2 + 6 = 20 electron
+ Bố trí nguyên tử trung tâm là O (có độ âm điện nhỏ hơn)

+ Phân phối các electron hóa trị cho các ntử xung quanh,

+ Bố trí ngun tử trung tâm là S (có độ âm điện nhỏ hơn)

+ Phân phối các electron hóa trị cho các ntử xung quanh,
nếu cịn thì phân phối cho ntử trung tâm. Chuyển cặp e

nếu cịn thì phân phối cho ntử trung tâm.

từ ntử ngoài vào để làm bát tử cho trung tâm.

24-Dec-15

24-Dec-15

Trang 16


24/12/2015

• Chú ý khi vẽ cấu trúc Lewis: ....

9.7. Hình học cặp e và hình học phân tử

o Một hợp chất có thể có 1 hoặc nhiều cấu trúc Lewis khác nhau.

• Sự phân bố các cặp e (đã lk + chưa lk) của ntử trung tâm
trong cấu trúc Lewis tạo nên hình học cặp electron.

o Các chất khác nhau, nhưng có cùng tổng số e hóa trị (các chất
đồng e) thì thường có cấu trúc Lewis giống nhau.

Số cặp e xung
quanh nttt
2

Hình học cặp
electron
Đường thẳng

Kiểu lai hóa của
nttt
sp

3

Tam giác phẳng

sp2

4

Tứ diện

sp3

5

Lưỡng tháp tam giác

6

Bát diện

o Các nguyên tử C, N, O, F luôn tuân theo quy tắc bát tử….
o Xem thêm “Chú ý 9.1” trang 423.
13

24-Dec-15

3 cặp e

24-Dec-15

14

4 cặp e

2 cặp e

• Thuyết sức đẩy cặp electron hóa trị (VSEPR): “cặp e
đã lk và cặp e chưa lk trong vỏ hóa trị của ntử ln
6 cặp e

5 cặp e

đẩy nhau và phân bố sao cho càng xa càng tốt”.
• Sự phân bố các nguyên tử xung quanh ntử trung tâm tạo
nên hình học phân tử.

24/12/2015
24-Dec-15

Hình học cặp e theo thuyết VSEPR

15

24-Dec-15

24-Dec-15

24-Dec-15

Trang 17

16


24/12/2015

20

24/12/2015
24-Dec-15

Cách xác định hình học cặp e, hình học phân tử :

9.8. Sự phân bố điện tích trong liên kết…
• Điện tích chính thức của n.tử trong p.tử = số e hóa trị của

1. Tính tổng số electron hóa trị của phân tử, ion… đó.

nguyên tử đó – số e chưa liên kết – ½ (số e đã liên kết).

3. Xác định hình học cặp e: dựa vào tổng số cặp e quanh
n.tử trung tâm, theo quy tắc VSEPR (chú ý các liên kết bội

-2 +1 +1

-1 +1







N
N O


(đôi, ba) cũng coi như 1 cặp e liên kết = lk đơn)

0


N
=N =O


0 +1

-1


N N O 



2. Vẽ cấu trúc Lewis cho ptử, ion… đó



•

19



24/12/2015
24-Dec-15

Phù hợp nhất

4. Xác định hình học phân tử: dựa vào hình học cặp e + số
n.tử xung quanh nguyên tử trung tâm (hoặc chỉ dựa vào

- Trường hợp có nhiều cơng thức Lewis, ví dụ: N2O,
BF3… thì cơng thức nào mà điện tích âm nằm trên ntử

độ âm điện lớn nhất sẽ là công thức phù hợp nhất.

cặp e liên kết).
24-Dec-15

21

24-Dec-15

• Sự phân bố điện tích trên nguyên tử theo hai quy tắc sau:
o Các electron sẽ phân bố theo cách nào đó sao cho điện tích trên

22

9.9. Sự phân cực phân tử
• Khái niệm: là trạng thái của phân tử trong đó có một đầu mang
điện tích âm, đầu cịn lại mang điện tích âm.

mọi nguyên tử trong phân tử gần giá trị 0 nhất.
•

Các bước để xác định độ phân cực phân tử:
1. Tính tổng e hóa trị.
2. Vẽ cấu trúc Lewis.

o Nếu có một điện tích âm xuất hiện, nó sẽ định vị trên ngun tử

3. Xác định hình học cặp e.

có độ âm điện lớn nhất.

4. Xác định hình học phân tử.
5. Xác định độ phân cực mỗi liên kết, biểu diễn mũi tên.
6. Dùng quy tắc hợp lực (tam giác, hình bình hành) xác định
23

độ phân cực phân tử.

24-Dec-15

24-Dec-15

Trang 18

24


24/12/2015

•

Sự phân cực phân tử thường được đo bằng mơ men

Độ phân cực liên kết

lưỡng cực ( μ ): là đại lượng đặc trưng cho mức độ phân
• Độ phân cực của liên kết được biểu diễn bằng mũi tên hướng

cực của phân tử

μ=ℓ×||

từ nguyên tử độ âm điện yếu sang nguyên tử độ âm điện mạnh.
(Debye, D)

ℓ: độ dài lưỡng cực (cm)
δ: độ lớn điện tích

ℓ

μ = 1,07D

1 D = 3,34 ì 10-30 C.m

ã

Mụ men lng cc cng ln, phân tử càng
phân cực
25

24-Dec-15

26

24-Dec-15

9.10. Các tính chất của liên kết dựa vào cấu trúc Lewis
• Bậc liên kết: là số cặp e dùng chung giữa 2 ntử trong 1 ptử.
Bậc liên kết

Số cặp e dùng chung liên kết X với Y
=

(9.2)

Số mối liên kết của X-Y
trong phân tử hoặc ion

• Độ dài liên kết: là khoảng cách giữa 2 hạt nhân của 2 ntử
tham gia lk.
→ Liên hệ: bậc liên kết càng lớn, thì độ dài liên kết tương ứng càng
nhỏ, liên kết đó càng bền.

• Năng lượng liên kết: là n/l cần để phá vỡ lk đó trong ptử.
→ Liên hệ: năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết đó càng bền 28

27

24-Dec-15

24-Dec-15

• Câu hỏi: Cho các phân tử và ion: N2O, NO2+, NO2- và NO3-.
a) Vẽ cấu trúc Lewis.
b) Tính bậc liên kết N-O.
c) So sánh độ bền liên kết N-O trong bốn chất trên.
d) So sánh độ dài liên kết N-O trong bốn chất trên.






N N O 

24-Dec-15

29

24-Dec-15

Trang 19


24/12/2015

HCl

24-Dec-15

24-Dec-15

CH4

PF3

.. .. ..
:..F P ..F:
:..F:

C

H

..

O

C C

..
O
: ..
..

O

_

..

C ..
O:

..

C O

:

H

H
CH3COO-

: :: :

H

CO2

:

H-Cl

H

H Cl

H

H + Cl

O

H

H2SO4
24-Dec-15
24/12/2015

33

34

24-Dec-15
24/12/2015

O3

24-Dec-15
24/12/2015

35

24-Dec-15
24/12/2015

Trang 20

36


24/12/2015

BeH2

CH4

PO43-

NH3

SO32-

BH3

CO2
CO32-

37

24-Dec-15
24/12/2015

38

24-Dec-15
24/12/2015

CẦN NHỚ CHƯƠNG 9

BT chương 9:
11, 13, 19, 21, 33, 35, 45, 47, 51, 53.

1. Nhận ra được một ptử có lk hóa học dạng ion hay CHT, để từ
đó so sánh các đặc điểm về độ tan, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nc...
2. Cách vẽ cấu trúc Lewis cho một ptử, ion đa nguyên tử… Từ đó

Bài sau: Chương 10

nắm được cách tính bậc lk, độ dài lk, độ bền lk.

Liên kết và cấu tạo phân tử:

3. Biết cách xác định hình học cặp e, hình học ptử.

Sự lai hóa obitan và obitan phân tử

4. Biết cách xác định độ phân cực ptử.
24-Dec-15

24-Dec-15
24/12/2015

24-Dec-15

41

Trang 21

40


24/12/2015

Chương 10

HÓA HỌC
ĐẠI CƯƠNG

GV: Lê Minh Thành
24-Dec-15

1

24-Dec-15

10.1. Obitan và các lý thuyết về liên kết


Khái niệm về obitan nguyên tử, obitan phân tử….



Phân loại obitan nguyên tử (AO): s, p, d, f …



Phân loại obitan phân tử (MO): π, σ…



Hai thuyết hiện đại giải thích liên kết hóa học trong

Sự lai hóa obitan và obitan phân tử
2

10.2. Thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB)


Luận điểm chính của thuyết VB: liên kết hóa học được
sinh ra do sự xen phủ các obitan nguyên tử.



Khái niệm xen phủ AO: sự đan xen hai hay nhiều
vùng obitan vào nhau tạo thành khu vực có mật độ
electron cao hơn giữa hai hay nhiều nguyên tử.

phân tử dựa trên obitan :



Các hình thức xen phủ:



thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB, valent bond)

 Xen

phủ trục: tạo liên kết xichma σ.



thuyết obitan phân tử (thuyết MO, molecular orbital

 Xen

phủ bên: tạo liên kết pi π hoặc liên kết delta δ

24-Dec-15

3

24-Dec-15

4

• Xen phủ trục: là sự xen phủ trong đó vùng xen phủ nằm trên

• Xen phủ bên: là sự xen phủ trong đó vùng xen phủ nằm 2

trục liên kết (đường nối tâm 2 nguyên tử tham gia liên kết).

bên trục liên kết, hoặc song song với trục liên kết.

• Các kiểu xen phủ trục:

• Các kiểu xen phủ bên:

s-s

s-p

p-p
p -d

p-p

d -d

d-d

 Xen phủ trục tạo ra liên kết xichma σ, là liên kết bền vững nhất, bởi
+ Xen phủ bên tạo ra liên kết pi π và liên kết delta δ, loại liên kết này kém

vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm giữa 2 hạt nhân của nguyên tử.

bền hơn so với liên kết xichma σ do vùng xen phủ xa hai hạt nhân hơn.

 Các liên kết đơn trong các phân tử đều là liên kết xichma

24-Dec-15

5

24-Dec-15

Trang 22

6


24/12/2015

• Cách giải thích liên kết hóa học theo thuyết VB:
1. Viết cấu hình e nguyên tử tham gia liên kết.
2. Xác định các obitan chứa e độc thân.
3. Tiến hành xen phủ các obitan để tạo liên kết.

VD: Giải thích ptử O2:

z

VD: Giải thích lk trong ptử H2 theo VB:
H

H

H

+

1H:

1s1

↑

VD: Giải thích ptử Cl2 :17Cl:
y

y

z

+

x

z
x

Cl-pz

Cl-Cl

Na-3s

7

↑↓ ↑↓ ↑

z

z

x

x

Cl-pz

24-Dec-15

Na-Cl

8

- Lai hóa sp: lai hố trong đó 1obitan-s tổ hợp tuyến tính

Khái niệm: lai hóa là sự trộn lẫn các orbital có hình dạng
khác nhau và năng lượng gần nhau, để tạo ra các orbital
đồng nhất tham gia vào liên kết hóa học.

với 1obitan-p, tạo ra 2obitan-sp.

Lai hoá là một khái niệm giả định được dùng để giải
thích các kết quả thực nghiệm.
 Chỉ xảy ra trong 1 nguyên tử.
 Các obitan hố trị tham gia lai hóa phải có năng lượng
gần nhau …
 Số obitan lai hoá thu được = tổng số các obitan tham
gia tổ hợp.
 Dạng hình học của obitan lai hố ln có 1 đầu nở rộng
và 1 đầu thu hẹp:


z

z

+

+

A O -p

AO-s

2AO-sp

- Lai hóa sp2: lai hố trong đó 1obitan-s tổ hợp tuyến tính
với 2 obitan-p tạo ra 3obitan-sp2.

t2
+

_

_

+

+

+

+

AO-s

9

y

+

24-Dec-15

di2

di1
_

Đặc điểm của q trình lai hóa:

x

2AO-p

24-Dec-15

t1

+

t3

3AO-sp2 10

- Lai hóa sp3: lai hố trong đó AO-s tổ hợp tuyến tính với

• Cách giải thích liên kết hóa học theo thuyết VB, có kết

3AO-p tạo ra 3AO-sp3 (4AO lai hóa).

hợp thuyết lai hóa:

te1

z

1. Viết cấu hình e ngun tử tham gia liên kết, xác định

+

+
_

_

+

+
+

AO-s

y

+

+
_



↑

↑↓

y

+

* Thuyết lai hóa:


O=O

O

z

z

z

x

x

y

x

Cl-pz

24-Dec-15

y

z

x

y

VD: Giải thích ptử NaCl: 11Na: 1s22s22p63s1
2
2
6
2
5
17Cl: 1s 2s 2p 3s 3p

↑↓ ↑↓ ↑

y

↑↓ ↑ ↑

z

O
↑↓

↑↓

y

x

H

1s22s22p63s23p5

1s22s22p4

+

x

1s

1s

8O:
y

y

te4

te2

+

obitan chứa e độc thân.

2. Vẽ cấu trúc Lewis cho phân tử đó.

x

3 A O -p

4AO-sp3 te3

3. Xác định hình học cặp e cho nguyên tử trung tâm.
4. Chỉ định kiểu lai hóa cho nguyên tử trung tâm mà

- Nếu kết hợp thêm các obitan d vào quá trình lai hóa, ta

phù hợp với hình học cặp e đó.

có thêm kiểu lai hóa như: sp3d, sp3d2….

5. Tiến hành xen phủ để tạo liên kết giữa các obitan
thuần khiết và obitan lai hóa.
24-Dec-15

11

24-Dec-15

Trang 23

12