HÓA VÔ CƠ TÀI LIỆU THAM KHẢO CHO GIÁO VIÊN VÀ SINH VIÊN HÓA HỌC

Giới thiệu các chun đề tham
khảo

HĨA VƠ CƠ
(Dành cho giáo viên và sinh viên chuyên
ngành hóa)

1


NỘI DUNG

1. Nước ót
2. Caolin và đất sét
3. Thuyết Axit-Baz cứng mềm và ứng dụng tạo phức chất
4. Quy luật biến đổi số oxi hóa của các ngun tố khơng chuyển
tiếp.
5. Các hợp chất của peroxit và superoxit
6. Hợp chất Thio và polithiovowis oxi
7. Giản đồ LATIMER
8. Dung dịch rắn
9. Cấu trúc lớp trong hóa vơ cơ
10. Cấu trúc mạch trong hợp chất vô cơ

2


NƯỚC ÓT
I)Khái niệm:

Nước ót là dung dịch có đïc do cô đặc nước biển,

trong đó NaCl chiếm dưới 50% các chất hoà tan, và ở
nhiệt độ 150C, nồng ä độ của nó phải từ 300 Bé trở
lên.

Độ Bômê(độ Bê) là nồng độ nước biển được đo
bằng Bômê kế biểu thị độ đặc loãng của nước
biển.Hiện nay tiêu chuẩn chia độ Bômê trên Bômê kế
không thống nhất ở các nước.Ở Việt Nam và một số
nước được chia độ theo tiêu chuẩn sau: lấy nồng độ nước
cất ở 150C là 00Bé, và lấy dung dịch H 2SO4 đậm đặc có
khối lượng riêng 1,8429 ở 150C là 660Bé.Mỗi độ Bômê của
Bômê kế này đo dươc xấp xỉ tương ứng vơi 1% hàm lượng
muối của dung dịch đem đo.Trong công nghiệp sử dụng nước
biển để tách chế các muối khoáng, nồng độ Bôme vẫn
được dùng để đánh giá về thành phần nước biển, nước
chạt, nước ót.
Nhưng trong nghiên cứu chính xác về thành phần nước
biển, nước chạt, nước ót lại ít sử dụng đến cách đánh giá
này vì nguyên lý chế tạo Bôme kế thực ra là căn cứ vào
khối lượng riêng của nước biển, nước chạt, nước ót. Số
độ Bômê tuy có phản ánh phần trăm các muối có trong
nước biển, nước chạt, nước ót, nhưng vẫn có sự chênh
lệch, thiếu chính xác do các muối có ảnh hưởng khác nhau
đến khối lượng riêng của nước biển, nước chạt, nước ót.
II)Một số tính chất của nước ót:
-Nhiệt dung:

Khối lượng riêng
1,2443
1,2790

1,2790

Nhiệt lượng( cal/gam)
0,724
0,668
0,661

Nhiệt độ(0C)
29,0
29,0
29,5

-Độ ph: độ ph của nước ót ở 30 0Bé la 7->7,4. Nồng đo càng
tăng độ ph của nó càng giảm.
-Độ nhớt động lực: độ nhớt động lực của nước ót ở 30 0C
là 4,7cm X 10-3Ns/m2.
-Sức căng bề mặt của nước ót ở 30 0Bé:
Nhiệt độ(0C)
Sức căng bề
mặt

20
68,53X10-5

30
67,80X10-5

40
66,97X10-5

-Nhiệt độ sôi:nhiệt độ sôi của nước ót ở 30 0Bé là 1120C
(đo bằng phương pháp trực tiếp trong sản xuất).
-Điện trở riêng và độ dẫn điện:

3


Nhiệt độ(0C)
Điện trở riêng(Om/cm)
Độ dẫn điện riêng(1/
(Om/cm))

20,5
7,581
0,1318

21,1
7,345
0,1361

22,0
7,121
0,1410

III)Thành phần các chất có trong nước ót:
1)Thành phần hoá học của nước ót:
Nguồn muối khoáng trong nước biển rất phong phú và đa dạng. Sau natri và clo,
Magie la nguyên tố có nhiều thứ ba trong nước biển. Ngồi ra cịn có các nguyên tố
khác như brom, kali, luu huỳnh, nhôm, sắt, canxi...Thành phần trung bình của các loại
muối chính trong nước biển các đại dương:

Thành phần
NaCl
MgCl2
MgSO4
CaSO4
K2SO4
CaCO4
MgSO4

Gam/1000g nước biển
27,231
3,217
1,685
1,280
0,863
0,123
0,076

% so với tổng số các loại muối
77,758
10,878
4,737
3,600
2,465
0,345
0,217

Trong thực tế thành phần nước ót thu được chẳng những phụ thuộc vào nhiệt độ
môi trường cô đặc, phương pháp cơ đặc mà cịn phụ thuộc vào điều kiện và thời gian dự
trữ chúng trước khi đem sử dụng. Ví dụ:

- So sánh thành phần nước ót thu được khi sản xuất
muối ăn theo phương pháp không tuần hoàn và theo phương
pháp có tuần hoàn sử dụng nước ót thấy là tuy nước ót
thu được có thể có nồng độ như nhau, nhưng nước ót thu
được khi sản xuất muối ăn theo phương pháp tuần hoàn sử
dụng nước ót có chứa ít natri clorua, nhiều các loại muối
khác (MgCl2, MgSO4, kCl…).
-Thành phần nước ót khi dự trữ:

4


Nồng độ
(oBé)
33,0

Nhiệt độ
(oC)
24,0

MgSO4

MgCl2

NaCl

KCl

Nước ót (sản
8,6

14,59
5,29
2,87
xuất tháng 9)
nước ót qua
30,5
7,0
4,41
15,62
5,25
3,12
dự trữ (tháng
3 năm sau)
2)Thành phần chính xác của nước ót:
Để đánh giá chính xác về thành phần nước ót
người ta dùng các tỷ số sau:
+tỷ số Na+/Mg2+ là tỷ số lượng ion Na+ và lượng ion
Mg2+ có trong nước ót, tỷ số này càng lớn thì hàm lượng
NaCl của nước ót càng lớn.
+Tỷ số MgCl2/MgSO4 là tỷ số giữa lượng MgCl 2 và lượng
MgSO4 có trong nước ót. Tỷ số tương tự như tỷ số biến tinh –
tỷ số giữa lượng ion Mg2+ trong MgCl2 và lượng ion Mg2+ trong
MgSO4 của nước ót.
+Tỷ số NaCl các loại muối khác la tỷ số giữa lượng
NaCl và lượng các loại muối khác có trong nước ót.
+Tỷ số Km là tỷ số giữa lượng MgSO 4 và lượng MgCl2
có trong nước ót. Giá trị của Km nghịch đảo bằng giá trị
tỷ số biến tinh.
Đối với nước ót thu được từ cô đặc nước biển,và
trong quá trình cô đặc đó không bị pha thêm một tạp chất

nào- tạm gọi là nươc ót mới – thì tỷ số đặc trưng của nước
ót ở các nồng độ khác nhau như sau:
Nồng
độ(oBe
ù)
3,50
7,10
11,50
14,00
16,75
20,06
22,00
25,00
26,25
27,00
28,50
30,20
32,40
35,00

Na+/Mg2+
8,75
8,75
8,75
8,75
8,75
8,75
8,75
8,75
8,73

5,05
2,74
1,96
1,28
0,923

NaCl/các
muối
khác
3,39
3,42
3,42
3,42
3,67
3,95
4,05
4,14
3,72
2,43
1,32
0,95
0,61
0,44

MgCl2/MgSO4

MgSO4/KCl

Km

1,34
1,34
1,34
1,34
1,34
1,34
1,34
1,34
1,34
1,33
1,33
1,33
1,34
1,71

4,65
4,65
4,65
4,65
4,65
4,65
4,65
4,65
4,64
4,64
4,56
4,03
4,48
3,45

0,7463
0,7463
0,7463
0,7463
0,7463
0,7463
0,7463
0,7463
0,7463
0,7519
0,7519
0,7519
0,7463
0,5848

IV)Sản xuất muối khoáng từ nước ót: sau khi tách NaCl ra
khỏi nước biển, số lượng muối khống cịn lại trong nước ót rất nhiều.Nhiều nước đã sử
dụng nước ót để sản xuất muối khống.
5


1)Khả năng sản xuất muối khoáng từ nước biển:
Từ năm 1885, con người đã sản xuất MgO từ nước ót.Năm 1964 thế giới khai
thác được 150.000 tấn magie từ nước biển.Một điều đặc biệt laø vật liệu chịu lửa sản
xuất từ MgO tách chế từ nước biển có độ bền nhiệt và các chỉ số vật lý tốt hơn vật liệu
chịu lửa sản xuất từ MgO tách chế từ quặng magie. Hiện nay nước biển trở thành nguồn
khai thác trên 70% tổng lượng brom của thế giới.Mó, Trung Quốc, Nhật Bản là 3 nước
sản xuất kali từ nước biển với quy mơ lớn nhất thế giới. ngồi những muối khống trên,
các muối khoáng khác như borat, muối các nguyên tố phóng xạ (muối của uran...) cũng
được khai thác từ nước biển tuy ở quy mô nhỏ hơn. Hiệu quả sản xuất từ các phương

pháp ở mỗi nước không giống nhau, các kết quả nêu ra cũng khác nhau.
- Ở Nhật Bản, khi sử dụng nước biển để sản xuất 100 phần muối ăn sẽ thu thêm :
Magie clorua
16,27 phần
Magie sunfat
8,26 phần
Canxi sunfat
4,62 phần
Kali clorua
2,83 phần
Magie bromua
0,89 phần
Canxi cacbonat
0,44 phần
- Theo A.D.Pensơ thì khi sử dụng nước biển để sản xuất 1000 nghìn tấn muối ăn,
sẽ thu được thêm :
Thạch cao
1730 tấn
Chất chịu lửa chứa magie
2000 tấn
Phân bón kali
730 tấn
Brom
20 tấn
- Ở Việt Nam, kết quả sản xuất ở quy mô nhỏ cho thấy là: cứ sử dụng 1m 3 nước
ót 300 Bé có thể thu được:
Kali clorua
10 kg
Natri clorua
25 kg

Magie sunfat
70 kg
Axit clohydric
119 kg
2)Kết qủa khi cô đặc nước biển:
+kết quả nghiên cứu của Vant Hoff va Meiergofes về quá trình cơ đặc nước biển
ở điều kiện đẳng nhiệt cho thấy thứ tứ các muối tách ra cùng NaCl như sau:
1) MgSO4.7H2O
2) MgSO4.6H2O
3) MgSO4.6H2O + KCl
4) MgSO4.5H2O + KCl.MgCl2.6H2O
5) MgSO4.4H2O + KCl.MgCl2.6H2O
6) MgSO4.4H2O + KCl.MgCl2.6H2O + MgCl3.6H2O
+Kết quả nghiên cứu cơ đặc nước ót của viện nghiên cưu sản xuất muối của
Trung Quốc cho thấy là khi cô đặc nước ót ở nhiệt độ thường, các giai đoạn tách muối
như sau:
Trước khi dung dịch cô đăc đạt nồng độ tới 33,97olà giai đoạn tách muối
ăn.
Ở khoảng nồng độ của dung dịch cô đặc la 33,97o—35,1oBé, magie
sunfat, tách ra theo NaCl.
Ở khoảng nồng độ của dung dịch cô đặc là 35,12 — 36,15oBé, chủ yếu
có magie sunfat, kali clorua(chừng 63% lượng KCl có trong nước ót tách ra ở
giai đoạn này) cùng với NaCl.
Ở giai đoạn nồng đọ dung dich cô đặc vượt quá 36,15oBé, các muối
magie sunfat, magie clorua và muối kali tách ra theo NaCl.
6


V)Quy trình sản xuất muối khoáng từ nước ót:
1)Dây chuyền sản xuất: Hiện nay nước ót được dùng để sản xuất

các sản phẩm nh kali clorua, brom, magie clorua,magie sunfat, magie cacbonat, natri
sunfat... Ở Nhật Bản ngày nay người ta sản xuất muối khống từ nước ót theo sơ đồ sau:
Cô đặc

Nước
biển

Muối
ăn

Làm lạnh
MgSO4

Nước
ót

MgS04
thô
(muối hổn
hợp )

Cô
đặc
Làm
nguội

Na2SO4

Làm
lạnh

NaCl

KCl.MgCl2.6H2O

MgCl2

Phân
giải

KCl

Nước ót
đặc
Khí Clo

Chưng
cất

Brom

Dung dịch
thải
Vôi
sống

Canxi
sunfat

Trung

hòa

Cô đặc

Dung dịch
thải
Vôi
sống
Đá
vôi

Hóa hợp

CaCl2

M
g
Mg0

Na2CO3

Nung

CO2

Cl2

Nung

Làm

ngưng

Mg(OH)2
Cacbonnat
hóa

Điện
phân

MgCl2

Magiecacbon
at
Nung

HCl

nung

7


MgO

2)Xử lý nươc ót : nươc ót được tách lấy một phần NaCl
và MgSO4 ở giai đoạn này. Nếu không qua xử lý nước ót ở
đây thì giai đoạn lắng giữ nhiệt, trong muối nhiệt độ thấp
vớt ra sẽ chứa khá nhiều KCl gây nên tổn thất KCl không
nhỏ. Mặt khác, nếu không qua xử lý ở giai đoạn này mà
đem nước ót cô đặc ngay thì NaCl, MgSO 4 sẽ tách ra ở dạng

tinh thể rất nhỏ, khó phân tách ra khỏi nước ót cô đặc,
và dễ kết cặn ở thiết bị cô đặc.Xử lý nước ót tách
càng nhiều NaCl, MgSO4 càng tốt.Để đạt tới mục đích ấy,
có thể dùng các phương pháp xử lý sau:
-Phơi lại nước ót ngoài trời: đem nước ót đi phơi trên
các ô phơi nâng nồng độ nước ót lên đên 32 oBé để tách
phần lớn NaCl, MgSO4 trong nước ót là phương pháp xử lý
nước ót kinh tế nhất tuy đòi hỏi diện tích ô phơi lớn, và bị
ảnh hưởng của thời tiết khi phơi lại nước ót.
-Làm lạnh nước ót: ở nhiệt độ thấp (dưới -4oC), NaCl
va MgSO4 trong nước ót sẽ tách ra một phần dưới dạng
MgSO4.7H2O và Na2SO4.10H2O. Nhưng muốn làm lạnh nước ót
như vậy, ở những vùng nhiệt đới như nước ta phải dùng
máy làm lạnh tốn kém rất nhiều (thường phải làm lạnh
dưới -4oC), thao tác và thiết bị phức tạp. Vì vậy phương pháp
này hiện nay không thích hợp với nước ta.
-Xử lý nhờ canxi clorua: Dùng một lượng thích đáng
canxi clorua cho vào nước ót là có thể tách ra hầu hết SO 42trong nước ót:
MgSO4 + CaCl2 + 2H2O = MgCl2 +
CaSO4.2H2O
Dưới tác dụng hiệu ứng ion tăng lên do tăng thêm
nồng độ Cl-, muối ăn cũng tách ra khỏi nước ót.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể thu được
thạch cao và muối ăn với chất lượng tương đối cao, tách
được nhiều NaCl và SO42- ra khỏi nước ót.Nhưng do hàm lượng
canxi sunfat trong nước ót tăng, khi cô đặc nước ót dễ kết
cặn ở thiết bị cô đặc mà không dễ khử đi.Thêm nữa,
nếu xử dụng canxi clorua thuần khiết lại không kinh tế.Bởi
vậy chỉ nên sử dụng phương pháp này ở những nơi có
nguồn nước thải chứa nhiều CaCl2 như nước thải của nhà

máy sản xuất natri cacbonat bằng phương pháp amoniac.
-Xử lý bằng phương pháp pha trộn: Pha nước ót ở
nồng độ thấp với nước ót ở nồng độ cao.Ưu điểm của
phương pháp này là dễ thao tác không cần phải cung cấp
thêm một hoà chất nào khác để xử lý nước ót.Nhưng
phương pháp này cũng có bất lợi là vận chuyển không
một lượng nước ót đặc nhất định, tốn nhiều công và
nhiên liệu.
-Xử lý theo phương pháp cô đặc phân đoạn: để tách các
muối tạp chất cho nước ót nguyên liệu, có thể bằng cách
cô đặc nước ót tới 116 oC, sau đó làm lạnh tới 70 oC rồi lọc
muối tạp chất ra.Dùng phương pháp này có thể loại NaCl
8


và MgSO4 tương đối triệt để, tuy vậy tốn nhiều công sức
và nhiên liệu hơn các phương pháp khác đã nêu trên.
Mỗi phương pháp trên đều có ưu điểm riêng tuỳ điều kiện
mà áp dụng cho thích hợp.Kinh nghiệm cho thấy là:
+Nên tận dụng mọi khả năng áp dụng phương pháp
phơi lại ngoài trời.
+Phương pháp xử lý nhờ canxi clorua nên áp dụng khi
cần có nước ót đặc với yêu cầu hàm lượng SO 42- (ví dụ
dùng để sản xuất Magiê cacbonat cung cấp cho công
nghiệp dược phẩm cao su ...),và kết hợp lấy can xi sunfat (cứ
một tấn nước ót 30oBé cần 58Kg CaCl2 và 200Kg nước thì
lấy được 90Kg CaSO4.2H2O).
+Trường hợp gần nguồn nguyên liệu, mặt khác lại
cần nhiều nước ót đặc để sản xuất brôm, magiê clorua,
magiê cacbonat… thì nên dùng phương pháp cô đặc phân

đoạn để xử lý nước ót.
+Trường hợp chí phí nhiên liệu chiếm tỷ lệ lớn trong
giá thành sản xuất KCl thì nên áp dụng phương pháp pha
trộn nước ót đặc để xử lý nước ót nguyên liệu.
Có thể sử dụng độc lập từng phương pháp, hay kết
hợp dùng các phương pháp khi xử lý nước ót.Ví dụ, thường
dùng kết hợp hai phương pháp pha trộn nước ót và cô đạc
phân đoạn.Khi dùng phương pháp xử lý nhờ canxi clorua thì
sau đó phải kết hợp dùng phương pháp cô đặc phân đoạn
để có cacnalit tách ra với chất lượng cao.
3)Cô đặc nước ót đã qua xử lý: các quá trình
sản xuất muôi khoáng từ nước ót đòi hỏi nước ót phải
đặc. Nước ót sau khi qua quá trình xử lý sẽ được đem đi cô
đặc. Mục đích của quá trình sản xuất nay là làm bay hơi
một phần nước ót đã qua xử lý để tiếp tục tách NaCl va
MgSO4 ra và nâng cao nông độ các muối khoáng có trong
nước ót.Nồng độ nước ót cô đặc có quan hệ hữu cơ với
nhiệt độ cô đặc cuối cùng của nước ót, quan hệ giữa
nhiệt độ cô đặc cuối cùng và nồng độ nước ót cô đặc
đến nhiệt độ đó rồi làm lạnh đến nhiệt độ thường được
thể hiện ở bảng sau:

9


Nhiệt độ 121
cô
đặc
cuối
cùng(oC)

Nồng độ 35,0
nước
ót 5
cô đặc đo
ở
nhiệt
độ thường
(oBé)

122

123

124

35,5
9

36,0 36,0
2

125

226

127

128

36,0

8

36,2
2

37,1
5

37,4
3

Nhiệt độ cô đặc còn có quan hệ với nhiệt độ lắng giữ
nhiệt, chất lượng nước ót đã qua xử lý ( tỷ lệ MgCl 2/KCl
của nước ót đã qua xử lý) như sau:
+Theo kinh nghiệm thực tế thì nhiệt độ đông đặc
cuối cùng tăng lên 1 oC thì nhiệt độ lắng giữ nhiệt phải
tăng lên 5oC và khi tỷ lệ MgCl2/KCl tăng lên 1 thì nhiệt độ
cô đặc cuối cùng phải tăng lên thêm 0,33o.
+Nhiệt độ đông đặc càng cao thì lượng muối khoáng
còn lại trong nước càng thấp. Quan hệ giữa nhiệt độ đông
đặc cuối cùng và nống độ các chất như sau:
Nhiệt
độ
cô
đặc
cuối
cùng(oC)
123
124
125

126
127

Thành phần hoá học nước
ót đặc
KCl
NaCl
MgCl2
MgSO4
10,44
6,01
4,56
3,82
2,70

6,87
5,65
5,43
__
__

389,71
420,33
431,93
434,00
467,35

38,50
33,31
28,71

242,4
17,43

Vì
vậy
mà
tuỳ vào độ khí quyển, chất lượng nước ót, tình hình thiết bị
cô đăc, loại muối khoáng cần tách ra… mà khống chế
nhiệt độ cô đặc cuối cùng cho thích đáng.
Sau đó nước ót cô đặc được lắng giữ nhiệt, làm lạnh
hoặc clo hoá…tuỳ vào quá trình đó là sản xuất loại muối
khoáng nào.Ví dụ như sản xuất kali clorua thì ta phải tiến
hành lăng giữ nhiệt sau khi làm sạch và cô đặc nước ót.
4) Ví dụ về một dây chuyền sản xuât muối khoáng
từ nước ót : dây chuyền sản xuất kali clorua từ nước ót:

Nước
ót

Muối
đắng

10


Xử lý nước ót
lấy NaCl

dùng để tách

Nước ót qua
xử lý
Cô đặc
Nước ót
cô đặc
Lắng giữ nhiệt
Dung dịch
trong
Làm lạnh kết tinh

sản

Muối nhiệt
độ cao

Muốinhiệt
độ thấp
Nước ót
đặc

Can
nalit
Phân giải, rủa
Ly tâm, phân cách

Dùngđể
lấy
MgS04,
NaS04

Nước

tách lấy Br,
MgCl2 hoặc
Pha trộn xử lý
Nước ót trong
xuất KCl

KCl thành
phẩm

VI)Kết luận:
Nước ót chứa nhiều loại muối khoáng có giá trị
cao. Vì vậy việc sản xuất các loại muối khoáng từ nước ót
có ý nghóa kinh tế-kó thuật rất rõ rệt:
-Trước hết là có thể sản xuất được nhiều loại
muối khoáng có công dụng rộng rãi trong các ngành kinh
tế quốc dân.Chúng ta chẳng những không nhập ngoại nữa
mà có thể tiến đến xuất khẩu các loại muối khoáng đó
với khối lượng lớn, giá trị thu được không nhỏ.
-Làm cho người sản xuất không lo lăng rằng nước
ót ( còn một lượng muối ăn trong nước ót) bị bỏ phí, từ
đó tự giác theo đúng quy trình sản xuất muối ăn, do vậy
nâng cao đươc chất lượng muối ăn, đỡ rất nhiều tổn phí gia
công muối ăn khi dùng nó trong các ngành công nghiệp
và dùng để ăn.
Nước ót là một nguồn cung cấp đáng kể các loại
muối khoáng chẳng những trong nước mà cả trên thế
giới.Tận dụng được nước ót sẽ tăng thêm nguồn thu nhập
cho từng người dân và cho cả quốc dân.

11


MỤC LỤC
trang
I

-

Khái

niệm

1

II - Một số tính chất của nước ót
1
III - Thành phần các chất có trong nước ót
1-Thành phần hoá học của nước ót
2
2-Thành phần chính xác của nước ót
2
IV - Sản xuất muối khoáng từ nước ót
1- Khả năng sản xuất muối khoáng từ nước
biển
3
2- kết quả khi cô đặc nước biển
4
V – Quy trình sản xuất muối khoáng từ nước biển
1- Dây chuyền sản xuất

4
2- Xử lý nước ót
6
3- Cô đặc nước ót qua xử lý
7

4- Ví dụ về một dây chuyền sản xuât muối
khoáng từ nước ót
8
VI – Kết luận

9

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Kó thuật sản xuất muối khoáng từ nước biển
Vũ
Bội
Tuyến

12


CAOLIN VÀ ĐẤT SÉT
Như ta biết nguyên liệu chính để sản xuất gốm sứ
là Caolin và đất sét chịu lửa.
Theo Chiêmiasinski : “đất sét là lọai quặng dạng đất
hoặc theo thuật ngữ của nham thạch học thì đất sét là lọai
nham thạch vụn dạng đất, có thể trộn với nước thành bùn,
sau khi khô vẫn giữ nguyên hình dạng, khi nung thì cứng lại
như đá”.

Sau dây chúng ta sẽ nghiên cứu nguồn gốc tạo
thành Caolin và đất sét, các thành phần khóang chủ yếu
và tính chất kỹ thuật của chúng.
I. NGUỒN GỐC TẠO THÀNH CAOLIN VÀ ĐẤT SÉT :
Caolin và đất sét là sản phẩm phong hóa tàn dư
của các lọai đá gốc chứa trường thạch như Pegmatic, Gapro,
Bazan, Ryolit hoặc các cụi sỏi thềm biển đệ tứ. Ngòaisự
hình thành kiểu phong hóa tàn dư còn có sự hình thành do
quá trình biến chất trao đổi các đá gốc cộng sinh nhiệt
dịch Quaphophia chính là Quarzit thứ sinh.
Kiểu phong hóa tàn dư và biến chất trao đổi hình
thành các mỏ Caolin tại mỏ đá gốc là Caolin nguyên sinh.
Nếu sản phẩm phong hóa tàn dư bị cuốn đi và lắng đọng
tại chỗ trũng hình thành nên các mỏ Caolin hay đất sét thì
gọi là Caolin thứ sinh.
Sự hình thành các mỏ Caolin và đất sét, ngòai yếu
tố cơ bản là có đá gốc chứa trường thạch phải kể đến
yếu tố địa mạo, cấu tạo nên vùng chứa đá gốc và yếu
tố môi trường ( độ ẩm và nhiệt độ)
Như vậy sự hình thành các mỏ Caolin và đất sét là
do chịu sự tác dụng tương hỗ của các quá trình hóa học, cơ
học (kể cả sinh vật học) bao gồm các hiện tượng phong
hóa, rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài.
II. CÁC KHÓANG CHÍNH CỦA CAOLIN VÀ ĐẤT SÉT :
Khóang vật sinh ra từ sự hủy họai hóa học. Những
lọai có ảnh hưởng nhiều đến chất năng của đất sét :
- Khóang loại Caolinit
- Khóang loại Mônmôrilônic
- Khóang loại thủy mica-thủy mica i ri
- Các hroxit của Silic, nhôm và sắt, quặng Gôêtit…

- Muối kim loại kìm thổ tan trong nước-canxit, đôlômit,
thạch cao…
- Chất hữu cơ
1. Khóang Caolinit :
Công thức : Al2O3.2SiO2.2H2O
Thành phần hóa học:
SiO2 : 46.6%
Al2O3 : 39.48%
H2O : 13.92%
13


Hệ tinh thể đơn tà. Tác dụng của các hạt Caoliniit
đối với ánh sáng phân cực không mạnh lắm.
Chiết suất: Ng=1.560 – 1.570, Nm=1.559, Np=1.553 –
1.563.
Lưỡng chiết yếu : Ng – Np =0.005 – 0.007.
Qua kính hiển vi phân cực có thể quan sát màu giao
thoa sám nhạt.
Tỷ trọng 2.57 – 2.61
Độ cứng 1 – 2.5
Có màu trắng, ánh ngọc trai
Các hạt Caolinit có dạng mảnh lục giác, nhưng đồng
thời cũng có những hạt hình lăng trụ do nhiều mãnh hợp
thành và còn thấy những hạt nham nhiều lỗ, cấu tạo bởi
những mảnh nhỏ (hình một). Kích cỡ hạt Caolinit như sau: dài
và rộng khoảng 0.1 – 1, dày 0.1 – 0.2, vì các hạt Caolinit
nhỏ đến mức độ như vậy cho nên rất khó nghiên cứu kết
cấu vi mô của nó.
Caolinit có dạng ô tinh thể thành lớp, không đối

xứng, khoảng cách giữa các nhóm ô cố định.

Theo hình 2 ta thấy, mỗi nhóm ô đều có 4 lớp: lớp
Silicoxit, lớp nhóm hroxyl, lớp nhôm, lớp nhóm gốc hro.
Đặc trưng của ô cơ bản của caolinic như sau: a =5.14 Ao, b
=8.93Ao, c =7.37Ao, =91.8o, =104.5o, =99o.
Tính chất cố định của các ô tinh thể Caolinit có
thể giải thích bằng hiện tượng xen kẽ nhau giữa các ion âm
và các io dương trong mỗi ô và sự tiếp xúc với nhau giữa
các nhóm ô kề nhau và các lớp khác tên.
Sau khi trộn với nước Caolinit sẽ biến thành bùn
nhão dẻ có dạng hồ.
2. Mônmôrilônit :
Công thức : Al2O3.4SiO2.H2O + nH2O
Thành phần hóa học của khóang này biến đổi trong
phạm vi khá rộng .
Mạng lươi tinh thể khóang này gồm ba lớp (hai tứ
diện SiO4 và một bát diện AlO6). So với Caolinit thì khóang
này có lực liên kết yếu hơn , ở đây các nhóm OH nằm
bên trong , ba lớp trên tạo thành gói kiểu kín.
14


Do có sự thay thế đồng hình nên monmoriloit thường
chứa các cation Fe2+ , Fe3+,Ca2+, Mg2+, với hàm lượng khá lớn.
Độ phân tán của khóang monmorilonit cao, hạt mịn, kích
thước khỏng 0.06m có thể chiếm 40%. Trong Caolin cỡ hạt
0.06m chỉ chiếm từ 0.5-1%. Vì vậy độ dẻo của monmoriloit
rất lớn.
Khối lượng riêng của monmoriloit từ 1.7-2.7 là một

trong những hkóang có độ dẻo cao , trong gốm sứ khóang
này có tên là bentoit. Monmoriloit là lọai khóng silicat ba lớp
nên khi có nước các phân tử nước có thể đi sâu vào và
phân bố giữa các lớp làm cho mạng lướa của nó trương
nở rất lớn , cũng do chính cấu trúc của bản thân nó nên
khóang này có khả năng hấp thụ trao đổi ion lớn và d0ạt
tới 150ml đương lượng gam đối với 100g hay hơn nữa.
3. Khóang lọai thủy mica- mica iri :
Các dạng mica ngâm nứơc thường gặp là:
K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O; biotit K2O.4Mg2O.Al2O3.6SiO2.H2O.
Về mặt cấu trúc các khóang này có mạng lưới
tinh thể như silicat ba lớp nên các tính chất của chúng rất
giông nhau: cói độ phân tán cao, độ trương nở trong nước
lớn, khả năng hấp thụ trao đổi ion cũng lớn.
III. Đặc tính của đất sét và Caolin khi có nước:
Như đã nói ở phần trên, Caolin và đất sét là tổ
hợp nhiều hạt mịn với kích thước hạt rất khác nhau, bề mặt
riêng của chúng lớn, hệ thống ống mao quản trong chúng
vừa lớn vừa phức tạp do đó có khả năng tự hút ẩm khi
để trong không khí. Trộn thêm nước vào đất sét hay caolin,
tùy thuộc hàm lượng nước thêm vào mà tính chất của
hỗn hợp sẽ lhác nhau (ít dẻo, rất dẻo, chảy dẻo và chảy
thành dòng liên tục). Đặc tính đó gọi là độ dẻo.
Độ dẻo của hỗn hợp đất sét và caolin khi trộn
nước là khả năng giữ nguyên hình dạng khi chịu tác dụng
của lực bên ngoài mà không bị nứt. Tính dẻo do các hiện
tượng chính sau đây gây nên:
- Khả năng trược lên nhau của các hạt sét có hình
dạng và kích thước khác nhau. Khả năng trược lên nhau
càng dễ khi các hạt sét hấp thụ đủ nước và các cation

hấp thụ trao đổi (ion lạ).
- Hiện tượng dính kết các hạt sét với nhau thành hạt
khối. Hiện tượng này càng mãnh liệt khi các hạt sét hấp
15


thụ các cation hay anion trao đổi, đặc biệt là lượng nước vừa
đủ để thực hiện quá trình hrat hóa hòan toàn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẻo :
- Độ lớn và đặc biệt là hình dạng các hạt sét :
đất sét càng mịn độ dẻo càng cao.
- Cấu trúc của khoáng sét đặc biệt là yếu tố
diện tích của các ion trung tâm và khả năng thay thế đồng
hình của các cation trong các lớp.
* Theo Hoffman: Khả năng trao đổi ion và ảnh hưởng
của nó đến các tính chất số liệu gốm sứ đã đúc kết
thành dãy sau:
H > Al > Ba > Sr > Ca > Mg > NH4 > K > Na > Li
Chiều dày lớp điện tích kép: tăng
Điện thế
: tăng
Chỉ số dẻo
: giảm (từ trái qua phải)
Độ nhớt
: giảm
Mật độ biểu kiến
: giảm
IV. Sự biến đổi của đất sét và caolin khi nung:
Mặc dù thành phần khoáng vật của đất sét và caolin rất
phức tạp, song khoáng chính và phổ biến nhất trong chúng

là caolinit. Khi bị nung nóng có thể xảy ra các hiện tượng
chính dưới đây:
- Biến đổi thể tích kèm theo mất nước hóa học.
- Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hóa
học, biến đổi cấu trúc tinh thể khoang cũ (kể cả biến
đổi thù hình).
- Các cấu tử phản ứng với nhau để tạo ra pha mới.
- Hiện tượng kết khối.
Tổng quát phản ứng hóa học xảy ra lúc nung caolinit có
thể viết:
500 – 600C
Al2O3.2SiO2.2H2O
Al2O3.2SiO2 + H2O
900 – 1000 C
Al2O3.2SiO2
Al2O3SiO2 + SiO2
1000 C
3Al2O3.SiO2
3Al2O3.2SiO2 + SiO2
V. Caolin vaø đất sét Việt Nam:
Caolin Việt Nam hình thành theo kiểu tàn dư, là caolin nguyên
sinh nên thành phần hạt thô, thành phần hóa học khá
thuần khiết.
Tính chất, thành phần hóa học trung bình của caolin và đất
sét Việt Nam như bảng dưới đây:

Thàn
h
phần
tính

chất

Yên
Bái

Sơn
Mãn
(Lào
Cai)

Qua
õng
Bìn
h

Đèo
Le
(Quã
ng
Nam)

Pre
n
(Đa
ø
Lạt
)

Só
c

Sơn
(Ha
ø
Nộ

Hươn
g
Châ
u
(Hà
Tónh)

Sơn
Dươn
g
(Lâ
m
Đồn

Eo
Gio
ù
(Đa
ø
Lạt
16


SiO2 %
Al2O3%

50.268.2
30.0
5
0.72

Fe2O3+
SiO2%
Mất
8.94
khi
nung%
Độ co 18.0
tổng
ở
1350oC
Cườn g độ
mộc
khi
sấykg
/cm2

50.5
7
33.0
2
0.67

58.
4

26.
6
1.5

73.54

63.
8
18.
14
0.9

10.8
5

-

2.45

15.
8

-

-

-

-

5-10

-

-

-

15.97
0.69

i)
5067
20.
27
1.1
2
9.8

6873
21.2

g)
66.9
8
21.9

)
49.
5

26.
4
5.6

1.24

1.5

-

8.4

14.
5

-

17.5

-

-

-

-

* Chất lượng một số caolin và đất sét của nước ta:
Loại

Caolin Minh
Tân

Caolin Hữu
Khánh

Tính chất
Nguồn gốc

Dã lọc
Đá mẹ là
keratophyr
phong hóa
tàn dư
Caolinit ít thủy
mica và thạch
anh
72.2
18.79
1.51

Dã lọc
Pegmatit, granit
phong hóa
tàn dư

39.9
47.7
16.44
1.96

82
12
6

Thành phần
khóang và
hóa chủ
yếu
SiO4
Al2O3
Fe2O3+TiO2
Thành phần
khóang hợp
lý %
T
Q
F
Các oxit

Caolinit điển
hình
52.28
32.29
0.6

Đất sét
trắng Trúc
Thôn
Trầm tích

Caolinit it
mica và
thạch anh
73.76
18.28
1.57

41.36
46.32
10.38
1.94
17


khác
Tính chất cơ
lý:
- Cường độ
mộc, kg/cm2
-Độ co sấy,
%
Độ chịu lửa,
o
C
Màu sắc sau
khi nung
Phạm vi sử
dụng

11.0
6.15

10.2
5.56

29.2
khỏang 8-10

1670

1730

1680

Màu vàng
nhạt
Sứ dân dụng
và cách điện

Màu rất
trắng
Sứ dân dụng
cao cấp, công
nghiệp giấy

Xám đến
vàng nhạt
Sứ dân
dụng và

cách điện

18


* Tài liệu tham khảo:
1. Kỹ thuật sản xuất gốm sứ (Pts.Pgs TÔ ĐĂNG HẢI)
2. Đồ sứ (vụ kỹ thuật – bộ công nghiệt nhẹ)
Mục lục
trang
I. Nguồn gốc tạo thành caolin và đất sét............................1
II. Các khóang chính của caolin và đất sét..........................1
1. khóang caolinit.......................................................................1
2. khóang monmoriloit...............................................................3
3. khóang lọai thủy mica – mica iri..........................................3
III.Đặc tính của caolin và đất sét khi có nước....................3
IV. Sự biến đổi của caolin và đất sét khi nung.....................4
V. Caolin và đất sét Việt Nam..................................................5

19


Thuyết Axit-Baz cứng mềm và ứng dụng tạo
phức chất
Thuyết Lewis:
a) Axit Lewis: là những tiểu phân có dư mật độ điện tích dương, trong phân tử
hoặc ion cịn có các obitan trống thích hợp cho việc tiếp nhận cặp electron từ baz
chuyển sang. Do đó, đa số các cation là axit Lewis ( Ag+, Co+, Cr+..), các
halogen của bo, nhôm, silic, thiếc, phosphor…các hydrua của bo, nhôm…đều là
các axit Lewis. Khác với axit Bronsted, bất kỳ tác nhân ái điên tử nào cũng có

thể là axit Lewis ( bao gồm cả H+)
b) Baz: là những tiểu phân có khả năng cho đi cặp electron. Chúng thường là: các
anion ( Cl-, Br-, F-, OH-…) các phân tử trung hòa hoặc ion trong thành phần có
các ngun tử cịn các cặp electron chưa liên kết như N, O..Một tác nhân ái nhân
là baz Lewis.
Vì vậy mà việc xác định cường độ của các axit-baz Lewis sẽ gắn liền với sự hình
thành liên kết cộng hóa trị phối trí. Mà liên kết cộng hóa trị phối trí phụ thuộc vào
cả axit lẫn baz tạo liên kết với axit đó, nên khơng thể kết luận chính xác về cường độ
của 1 axit Lewis vì điều này còn phụ thuộc vào baz tạo liên kết.
Thuyết liên kết hóa trị của Pauling: sự tạo phức là phản ứng giữa baz Lewis ( phối tử L)
và axit Lewis ( chất tạo phức M) với sự hình thành liên kết cộng hóa trị cho- nhận M-L.

Các cation kim loại ( có các obitan hóa trị cịn trống) có thể nhận các cặp electron của
các phân tử hoặc ion khác có tính chất baz Lewis để tạo liên kết cộng hóa trị. Phản ứng
này được gọi là phản ứng tạo phức, ion kim loại được gọi là ion trung tâm, baz tạo liên
kết với ion kim loại được gọi là phối tử, sản phẩm là phức chất.
Mn+ +

L

Mn+ L

K= (MLn+)/(Mn+)(L)
Các axit càng mạnh phản ứng với các baz càng mạnh sẽ tạo thành phức chất càng bền
với hằng số bền càng lớn.
Vì vậy để so sánh cường độ của các baz ta có thể so sánh độ bền của phức chầt tạo
thành của baz đó với 1 kim loại nào đó được chọn làm chuẩn. Ngựơc lại, có thể chọn 1
baz làm chuẩn để so sánh cường độ của các axit Mn+. Tuy nhiên, đối với cation kim loại
các kết quả không giống nhau khi sử dụng các baz Lewis khác nhau làm chuẩn do các
kích thứơc ion, yếu tố lập thể, khả năng hình thành các liên kết ∏ giữa Mn+ với các phối

tử khác nhau. Để giải thích những trường hợp phức tạp người ta bổ sung khái niệm về
axit-baz cứng mềm.
 Ralph Pearson giới thiệu quan điểm axit-baz cứng mềm vào những năm đầu của thập
niên 60 để cố gắng thống nhất phản ứng hóa học vô cơ và hữu cơ.
20


Quan điểm axit-baz cứng mềm:
 Axit cứng: là cation hoặc phân tử có kích thược nhỏ, có LUMO năng lượng
cao, mật độ điện tích cao, khó bị biến dạng, thường có cấu hình electron d0,
khơng có khả năng cho đi electron ( như H+, Ca2+, Al 3+…)
 Baz cứng: là phân tử hoặc anion có kích thước nhỏ, có HOMO năng lượng
thấp, mật độ điện tích cao, khó bị biến dạng, khơng có khả năng nhận electron
( như F-, Cl-, OH-, H2O, NH3..)
 Axit mềm: cation hoặc phân tử có kích thước lớn, có LUMO thấp, mật độ điện
tích nhỏ, dễ bị ph, thường có cấu hình electron d10 ( như Cu+, Ag+..)
 Baz mềm: là những phân tử hoặc anion có kích thước lớn, có HOMO cao, mật
độ điên tích nhỏ, dễ bị phân cực ( CN-, CO, ...)
 Ngồi ra cịn tồn tại các phân tử và ion có tính chất trung gian khơng cứng
khơng mềm.
Pearson's Hard Lewis Acids (from the Chemical Thesaurus):

Pearson's Borderline Lewis Acids:

Pearson's Soft Lewis Acids:

21


Pearson's Hard Lewis Bases (from The Chemical Thesaurus):

Pearson's Borderline Lewis Bases:

Pearson's Soft Lewis Bases:

Theo quan điểm axit-baz cứng mềm:
_Các axit cứng dễ phản ứng với baz cứng để tạo thành các hợp chất bền vững.
_Các axit mềm dễ phản ứng với các baz mềm để tạo thành các hợp chất bền vững.

CƠ SỞ MO CỦA QUAN ĐIỂM AXIT-BAZ CỨNG MỀM

22


o Tương tác Axit cứng- Baz cứng: khoảng cách HOMO-LUMO lớn, chủ yếu là
tương tác tĩnh điện.
o Tương tác Axit mềm-Baz mềm: khoảng cách HOMO-LUMO nhỏ, chủ yếu là
cộng hóa trị.
Sản phẩm cộng của Axit cứng-Baz mềm hay Axit mềm- Baz cứng kém bền do sự xen
phủ yếu và tương tác tĩnh điện yếu.
Một ví dụ về liên kết khá bền giữa cặp axit-baz không theo quan điểm là H2, được tạo
thạnh từ H+ (axit cứng) và H- (baz mềm). Quan điểm này không đề cập về các phức
được tạo thành từ cặp cứng-mềm.

Và như vậy sơ đồ phản ứng sẽ rất trống:

23


 Quan điểm đã đơn giản quá mức các phản ứng hóa học. Quan điểm này

chủ yếu căn cứ vào thực nghiệm, thiếu định nghĩa định lượng về độ cứng và
cũng khơng thể giải thích được sự biến đổi độ bền của liên kết hóa học. Trong
phát biểu, axit cứng “dễ” phản ứng với baz cứng, chỉ nêu lên 1 kết quả tương
đối. Nên quan điểm axit- baz cứng mềm được dùng để dự đoán, xem xét khả
năng phản ứng của các chất vô cơ và hữu cơ, độ bền của phức chất.

____________________
Tài liệu tham khảo:

/>Hóa vơ cơ_tập 2 _ Nguyễn Thị Tố Nga
Hóa vơ cơ _ Nguyễn Đình Soa
Nhan xet cua CBHD: Tot

24


Quy luật biến đổi độ bền số

oxi hóa của nguyên tố không
chuyển tiếp.
Các kí hiệu: số oxi hóa(soh),electron(e),
CÁC ĐỊNH NGHĨA;
SỐ OXI HÓA:SỐ OXI HÓA CỦA MỘT NGUYÊN
TỐ ĐƯC HIỂU LÀ DIện tích quy của nguyên
tố đó trong hợp chất,tính được nếu giả thiết
rằng hợp chất được cấu tạo từ các ion và
electron hóa trị hoàn toàn về phía nguyên tử
có độ âm điện mạnh .
Vd:H2SO4 (số oxi hóa của S:+6,O:-2;H:+1)
Các nguyên tố kim loại là nguyên tố có số

oxi hóa dương.
Các nguyên tố phi kim thường mang số oxi
hóa âm
Nguyên tố khong chuyển tiếp:là những
nguyên tố mang họ s và p.(1)
CÁC QUY LUẬT:
Mendeleev: MendeleEV ĐÃ RÚT RA quy tắc sau
đay vềsố oxi hóa của nguyên tố s và p:đối
với các nguyên tố thuộc phân nhóm chính
nhóm chẳn thì các hợp chấtvới số oxi hóa
lẻ lại ổn định hơn. Số oxi hóa cao nhất có
thể đạt đïc = thứ tự của nhóm.
Như vậy ,theo Mendeleev các nguyên tố phân
nhóm chinh nhóm chẳn sẽ có tập hợp số oxi
hóa chẵn,còn các nguyên tố phân nhóm lẻ
có một tâp hợp số oxi hóa lẻ.
Vd: phân nhóm 7A :-1;0;+1;+3;+5;+7.
phân nhóm 6A:-2;0;+2;+4;+6.
Quy luật này hoàn toàn phù hợp với quan
điểm hóa trị của thuyết VB về khả năng kích
thích electron len các obitan có năng lượng cao
hơn,về độ bền của cấu hình 8 electron và
trạng thái kém bền nếu trên nguyên tử còn
độc thân.
Các hợp chất với số oxi hóa không phù hợp
với quy tắc Mendeleev không ổn định và
thường là hợp chất hỗn tạp của các nguyên
tố đó ở trạng thái oxi hóa trên và dưới.
25