Giáo Trình Hóa Vô Cơ (242 Trang)

Page 1

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

CHƢƠNG 1

Ơ

N

MỘT SỐ KIẾN THỨC MỞ ĐẦU

N

H

1.1 Cấu tạo nguyên tử theo cơ học lƣợng tử

Y

1.1.1 Những cơ sở của cơ học lƣợng tử

TP

tính chất sóng. Thuyết này dựa trên bốn quan đểm.

N

G

h mc

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com



Đến năm 1924, Louis De Broglie đƣa ra giả thuyết: không chỉ có ánh sáng

TR ẦN

mới có tinh chất song hạt mà tất cả những hạt vi mô đều có bản chất sóng – hạt đối với chúng hệ thức sau đây phải thỏa mãn:

h mv

10 00

B



A

Bản chất sóng - hạt của vật vi mô đƣa đến hệ quả quan trọng về sự chuyển

Ó

động của nó, thể hiện trong nguyên tắc do Heisenberg đƣa ra vào năm 1927:

-H

không thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí lẫn tốc độ của hạt vi mô.

ÁN

-L

Ý

Nguyên tắc này đƣợc biểu diễn dƣới dạng toán học nhƣ sau: x.v 

h m

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Trong đó:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Phƣơng trình thể hiện bản chất sóng – hạt của ánh sáng:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Bắt nguồn từ quan điểm ánh sáng vừa có tính chất sóng và tính chất hạt.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

U

Cơ học lƣợng tử quan niệm rằng các vật vi mô có đều có tính chất hạt và

Bất định Heisenberg cho thấy đối với hạt vi mô khi biết chính xác tốc độ

chuyển động của chúng ta không thể nói đến đƣờng đi chính xác của nó, mà chỉ có thể nó đến xác suất có mặt của nó ở chỗ nào đó trong không gian.

Trang 1

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

. Phƣơng trình sóng Schrodinger đƣợc xem là những định luật cơ học lƣợng tử về sự chuyển động của các hạt vi mô tƣơng tự nhƣ các định luật của Newton

N

trong cơ học cổ điển.

U

Y

H là toán tử Hamilton của hệ nghiên cứu và E là năng lƣợng toàn phần của

N

H

Ơ

Phƣơng trình trên có thể viết lại dƣới dạng rút gọn hơn:

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TP

sở của cơ học lƣợng tử

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

 2   2   2  8 2m E  V   0    x 2 y 2 z 2 h2

TR ẦN

Trong đó:

E: năng lƣợng toàn phần của electron

B

V: thế năng của electron phụ thuộc vào tọa độ x, y, z.

10 00

 : hàm sóng đối với các biến số x, y, z.

A

Hàm số sóng  có thể có giá trị dƣơng hay âm, nhƣng đại lƣợng  2 lại luôn

-H

Ó

luôn dƣơng và đặc biệt nó biểu diễn mật độ xác suất có mặt của electron trong

Ý

nguyên tử. Điều này có nghĩa là khi giá trị  2 càng lớn trong vùng không gian nào

-L

đó thì ở đấy electron sẽ càng xuất hiện thƣờng xuyên hơn.Đại lƣơng  2 dv sẽ cho

ÁN

xác xuất có mặt cũa hạt vi mô trong thể tích dv có tâm điểm tƣơng ứng với tọa độ

TO

x,y,z

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

trong nguyên tử:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Phƣơng trình sóng Schrodinger cơ bản đối với chuyển động của một eletron

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

. Phƣơng trình sóng Schrodinger đƣợc xem là cơ

hệ trong đó

Nguyên tử kiểu H là nguyên tử (hoặc ion) gồm 1 điện tử khối lƣợng m chuyển

động trong trƣờng hạt nhân điện tích +Ze khối lƣợng M ở khoảng cách r. Khi đó thế năng của điện tử:

D

IỄ N

Đ

ÀN

1.1.2 Phƣơng trình Schrodinger áp dụng cho nguyên tử kiểu H

Trang 2

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

. Phƣơng trình Schrodinger trong trƣờng hợp này là:

Ơ

N

δ2 ψ δ2 ψ δ2 ψ 8π 2 m  e2  + + + E+   ψ=0 Để giải phƣơng trình trên một cách đơn δx 2 δy 2 δz 2 h2  4πε o r 

TR ẦN

Trong đó R(r ) gọi là phần xuyên tâm phụ thuộc vào r . R 2 (r ) cho biết mật độ xác xuất có mặt của electron trong khoảng r cách xa nhân.

B

Đại lƣợng Θ(θ)f(ψ) gọi là hàm góc của hàm  giá trị 2 ( ) 2 ( ) có cho

10 00

biết mật độ xác xuất có mặt của electron trong khối cầu bán kính r. Kết quả giải phƣơng trình này cho thấy R(r )  f1 (n, l ); ( )  f 2 (n, ml ); ( )  f3 (ml ) hàm sóng

Ó

A

 của electorn luôn chứa 3 thông số gọi là những số lƣợng tử n,l ml

-H

Phần xuyên tâm của hàm sóng đƣợc biểu diễn dƣới dạng các đƣờng cong

N

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

phụ thuộc vào hàm xuyên tâm R(r )  f1 (n, l )

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

2 2 2 2 xác định bằng biểu thức  (r, , )  R (r ) ( ) ( )

G

Từ đây xác suất có mặt của electron trong không gian tọa độ cầu sẽ đƣợc

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Ψ (r,θ,ψ)=R(r)Θ(θ)f(ψ)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Phƣơng trình sóng sau khi chuyển sang hệ tọa độ cầu có dạng

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

tâm của của nguyên tử. Biểu thức liên hệ các biến số của tọa độ Decart và tọa độ cầu là:

H

giản ngƣời ta chuyển nó sang hệ trục tọa độ cầu, Điểm O trong hệ tọa độ là trọng

Trang 3

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

10 00

B

lƣợng tử n, l, ml

Số lƣợng tử chính n và các mức năng lƣợng Số lƣợng tử chính

-L

Ý

-H

Ó

A

Chấp nhận các số nguyên: 1,2,3,…, có biểu thức năng lƣợng xác định các mức năng lƣợng của nguyên tử kiểu H:

ÁN

Số lƣợng tử orbitan l và hình dạng các đám mây electron Số lƣợng tử phụ, l: nhận các giá trị nguyên tử 0 đến n-1 tức:

TO

.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nhƣ vậy,, trạng thái electron trong nguyên tử đƣợc hoàn toàn xác định bằng 4 số

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TR ẦN

Các hàm sóng biểu diển theo đồ thị theo nhiều cách khác nhau

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

Với l=0 gọi là điện tử s, l=1 gọi là điện tử p, với l=2 gọi là điện tử d và với l=3 gọi

D

IỄ N

Đ

là điện tử f. Số lƣợng tử orbitan l:

1

2

3

4

5

6

Ký hiệu phân lớp lƣợng tử:

s

p

d

f

g

h

Trang 4

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Số lƣợng tử từ ml và các orbitan nguyên tử

Ơ H N https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Hình dạng và tên các AO p

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

. Hình dạng và tên các AO d

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

đối xứng của các AO tƣơng ứng.  Với n = 3, l = 0 ta có: AO 3s, l = 1 ta có AO 3px, 3py, 3pz, l = 2 ta có 5 AO

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

Mỗi AO có tên gọi theo các số lƣợng tử n và l cũng nhƣ theo hình dáng của nó:  Với n = 1 và l = 0: AO đƣợc gọi là 1s: số 1 là giá trị của chữ n và chữ s tƣơng ứng với l=0.  Với n = 2 và l = 0: AO đƣợc gọi là 2s, l = 1 AO: đƣợc gọi là 2p. Vì với l = 1, ta có giá trị ml = -1, 0 và 1 nên 3 AO đƣợc ký hiệu 2px, 2py và 2pz (x,y, z) là trục

N

Nhận giá trị nguyên từ -l đến +l tức: Với l = 0 thì ml = 0, với l = 1 thì ml = -1,0, +1 tức là 3 giá trị. Tổng quát với một giá trị của l ta có (2l+1) giá trị của ml

Trang 5

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Số lƣợng tử spin ms Số lƣợng tử spin ms xác định trạng thái riêng của electron mà thƣờng đƣợc quan

N

niệm là đặc trƣng cho sự tự quay của electron chung quay trục của mình. Do đó

N

G

chúng ta thấy trạng thái electron trong nguyên tử đƣợc hoàn toàn xác định bằng 4

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

số lƣợng tử n, l, ml và ms. 1.3.1.1 Phƣơng pháp gần đúng Slater

TR ẦN

1.1.3 Nguyên tử nhiều điện tử và cấu hình electron nguyên tử Đối với nguyên tử nhiều điện tử ngoài lực hút giữa hạt nhân và elctron còn

10 00

B

còn có lực đẩy giữa các điện tử. Vì thế Slater đã khắc phục đƣợc khó khan đó bằng cách giải gần đúng: giải bài toán cho tƣng điện tử I chuyển động trong

Ó

A

trƣờng gây ra bởi hạt nhân và các điện tử khác, xem hệ thống đó nhƣ một hạt

-H

nhân có điện tích hiệu dụng bằng Z*, tức là

, ỏ đây

là hằng số chắn

-L

Ý

đối với điện tử đang nghiên cứu.

TO

ÁN

Năng lƣợng toàn phần của Z điện tử trong nguyên tử là:

H N https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

lại

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

mình theo chiều thuận và chiều nghịch với chiều quay kim đồng hồ. Tóm

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

chất của electron nhƣ điện tích và khối lƣợng. h Ms   ms 2 1 1 ms chỉ có thể nhận hai giá trị là  và  . 2 2 Những giá trị này đặc trƣng cho các hƣớng quay của elctron quanh trục của

Ơ

sinh ra momen động lƣợng spin MS. Đây cũng là một đại lƣợng đặc trƣng tính

D

IỄ N

Đ

ÀN

Qui tắc Slater Qui tắc này cho phép tính hằng số chắn của mỗi điện tử trong nguyên tử khi

biết các số lƣợng tử của nó. Các điện tử đƣợc phân thành các nhóm i: (1s) (2s, 2p)

(3s, 3p) (3d) (4s, 4p), (4d), (4f) (5s, 5p) (5d) (5f)…

Trang 6

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

của điện tử thuộc nhóm I của lớp n (n: số

lƣợng tử chính). Sự đóng góp của các điện tử còn lại vào

nhƣ sau:

N

Ví dụ cần tính hằng số chắn

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Nếu AO đang xét là AO s hoặc p thì mỗi điện tử trên lớp AO phía trong

Nếu AO đang xét là AO d hay f thì mối điện tử thuộc nhóm bên trong (ngay

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

cả khi cùng lớp n) sẽ có số hạng đóng góp hằng số chắn là 1,0.

B

2s2 2p6 0,85

3s2 3p3 0,35

10 00

1s2 1

TR ẦN

Cấu hình điện tử của P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

H Ư

Ví dụ: sử dụng qui tắc Slater để xác định Z* đối với điện tử 3p trong P:

A

= 15 – (1x2+ 8*0,85 + 0,35x4) = 4,8

-H

Ó

1.1.3.2 Các qui tắc xây dựng cấu hình electron nguyên tử nhiều điện tự Các qui tắc đó ta có thể viết cấu hình điện tử của bất kỳ nguyên tử của nguyên tố

-L

Ý

hóa học nào trong bảng hệ thống tuần hoán. Đó là qui tắc xây dựng bảng hệ

ÁN

thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nó bao gồm 3 nguyên lý sau:

TO

a. Nguyên lý loại trừ Pauli: Trong một nguyên tử không thể có hai điện tử có cùng bốn số lƣợng tử.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

n-1) sẽ đóng góp hằng số chắn là 1,0

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

(n’=n-1) sẽ đóng góp hằng số chắn 0,85, mối điện tử nằm ở lớp AO sâu hơn (n’ <

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

cùng nhóm với AO đang xét (0,30 đối với các điện tử cùng nhóm 1s).

N

hiệu ứng chắn đối với AO này, hằng số chắn bằng 0. 0,35: đối với các điện tử

Ơ

Những điện tử thuộc nhóm các AO nằm phía ngoài AO đang xét không có

ÀN

Hệ quả: Giả sử rằng trong nguyên tử có 2 điện tử có chung 3 số lƣợng tử (n,

D

IỄ N

Đ

l, ml). Trạng thái của hai điện tử này đƣợc biểu diễn trên sơ đồ năng lƣợng bởi một ô gọi là ô lƣợng tử, . Theo nguyên lý Pauli số lƣợng tử thứ tƣ, ms phải khác nhau tức là

. Hai điện tử này đƣợc biểu diễn bằng hai mũi tên ngƣợc chiều

Trang 7

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nhau:

, từ đó ta thấy mỗi ô lƣợng tử chỉ có thể tối đa hai điện tử và ta tính số

điện tử tối đa có thể có trong một phân lớp (ứng với số lƣợng tử phụ, l) và một lớp

Ơ

N

ứng với số lƣợng tử chính, n.

TR ẦN

Ví dụ: Cấu hình 2p3 : Viết cấu hình điện tử

Orbitan

ml

-H

l

ms

1s

0

2s

-L

0

Số electron

0

+1/2, -1/2

2

+1/2, -1/2

2

0

1

2p

-1, 0, +1

+1/2, -1/2

6

0

3s

0

+1/2, -1/2

2

3

1

3p

-1, 0, +1

+1/2, -1/2

6

2

3d

-2, -1, 0, +1, +2

+1/2, -1/2

10

0

4s

0

+1/2, -1/2

2

D

Đ

ÀN

2

TO

ÁN

1

Số orbitan

tối đa

Ý

n

Ó

A

10 00

B

Ta có thể viết dƣới dạng chữ hoặc dạng ô hoặc cả hai tùy yêu cầu phải nêu tính chất nào. Thƣờng dạng ô chỉ viết với lớp vỏ ngoài cùng đang thiếu điện tử đang áp dụng qui tắc Hund. Ví dụ cấu hình điện tử của 10 nguyên tố đầu (Z = 110) trong bảng hệ thống tuần hoàn nhƣ sau: Bảng 2.2. Các số lƣợng tử n, l, ml và ms

4

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

N

G

Ở trạng thái cơ bản các điện tử trong một phân mức năng lƣợng đƣợc phân bố sau cho số tổng số spin là cực đại

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Qui tắc Hund:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

Đ ẠO

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p

IỄ N

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

U

Y

Khi xây dựng (Aufbau, building up) nguyên tử từ hạt nhân và các điện tử, các điện tử sẽ lần lƣợt điền đầy các phân mức năng lƣợng thấp rồi đến các phân mức năng lƣợng cao theo qui tắc Klescovski (hình 2.16):

N

H

b. Nguyên lý vững bền

Trang 8

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

n

l

Orbitan

ml

Số orbitan

ms

Số electron

6

2

4d

-2, -1, 0, +1, +2

+1/2, -1/2

10

3

4f

-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 +1/2, -1/2

14

Ơ

+1/2, -1/2

H

-1, 0, +1

N

4p

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Đối với nguyên tử nhiều electron cũng đƣợc xác định bằng 4 số lƣợng tử n,

TP

l, ml và ms. trong trƣờng hợp này trạng thái năng lƣợng của electron phụ thuộc

1.2.1. Phát biểu định luật tuần hoàn

N

TR ẦN

1.2 Định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

electron với nhau tạo ra hiệu ứng chắn và hiệu ứng xâm nhập.

Đinh luật tuần hoàn của nhà bác học ngƣời nga Mendeleyev phát biểu năm

B

1869 nhƣ sau, “Tính chất của các đơn chất cũng nhƣ dạng và tính chất các hợp

10 00

chất của những nguyên tố hóa học phụ thuộc một cách tuần hoàn vào khối lƣợng nguyên tử của các nguyên tố”. Cùng với sự phát triển của khoa học, ngƣởi ta tìm

Ó

A

hiễu đƣợc cấu tạo của nguyên tử, mối liên hệ giữa khối lƣợng nguyên tử và điện

-H

tích hạt nhân Z. Ngày nay, định luật tuần hoàn đƣợc phát biểu nhƣ sau: “Tính chất

Ý

của các đơn chất cũng nhƣ dạng và tính chất các hợp chất của những nguyên tố

-L

hóa học phụ thuộc một cách tuần hoàn vào điện tích của các nguyên tử”

TO

tử

ÁN

1.2.2 Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học và cấu trúc electron nguyên

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

electron ngoài tƣơng tác giữa electron với hạt nhân còn có tƣơng tác giữa các

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

không những vào số lƣợng tử chính n mà còn vào cả số lƣợng tử phụ l, các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

1

N

tối đa

ÀN

Bảng hệ thống tuần hoàn của các nguyên tố đƣợc xây dựng trên nguyên

D

IỄ N

Đ

ta14t: các nguyên tố hóa học đƣợc sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân Z, ngƣời ta thấy sự hình thành các lớp electron xảy ra một cách tuần hoàn, cứ sau một số nguyên tố lại bắt đầu hình thành một lớp electron mới, nghĩa là một chu kỳ mới.

Trang 9

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Chu kỳ: những nguyên tố có số lớp vỏ electron giống nhau đƣợc xếp một hay nhiều hàng. Số thứ tự chu kỳ cho biết số lớp vỏ electron của các nguyên tố trong

N

chu kỳ đó.

Ơ

 Chu kỳ 1: có hai nguyên tố H (Z = 1) và He (Z = 2)

Y

 Chu kỳ 3: cũng gồm 8 nguyên tố, bắt đầu từ Na (Z = 11) cho đến Ar

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

 Chu kỳ 4: có tất cả 18 nguyên tố, từ K (Z = 19) đến Kr (Z = 36)

 Chu kỳ 5: có tất cả 18 nguyên tố, từ Rb (Z = 37) đến Xe (Z = 54)

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

 Chu kỳ 7: chƣa hoàn thảnh

H Ư

Số nguyên tố trong các chu kỳ không giống nhau và có giá trị 2n2 với n là

TR ẦN

số tự nhiên. Việc sắp xếp các electron vào trong các obital nguyên tủ tuân theo các nguyên lý bề vững, nguyên lý Pauli, quy tắc Hund đƣợc thực hiện theo trật tự:

Chu kỳ 1

3s<3p /

chu kỳ 2 chu kỳ 3 chu ky 4

chu kỳ 6

<7s<5f<6d<7p chu kỳ 7

-H

Ó

A

<5s<4d<5p / <6s<4f<5d<6p / Chu kỳ 5

<4s<3d<4p

B

2s<2p /

10 00

1s / <

Qua việc phân tích cấu trúc các nguyên tố 3 chu kỳ đầu, hai nguyên

-L

Ý

Trừ chu kỳ 1 có 2 nguyên tố, các chu kỳ sau giống nhau từng cặp hai chu kỳ. Bắt đầu chu kỳ là bắt đầu xây dựng phân lớp s của lớp vỏ ngoài cùng, kết thúc là

ÁN

hoàn thành phân lớp p của lớp vỏ ngoài cùng. Vì vậy, đầu chu kỳ là 1 kim loại

IỄ N

Đ

ÀN

kỳ.

TO

điển hình, kết thúc là khí hiếm với cấu hình ns2np6, trong đó n là số thứ tự của chu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

= 86).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

 Chu kỳ 6: số nguyên tố lên đến 32, bắt đầu từ Cs (Z = 55) đến Rn (Z

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

(Z = 18)

D

N

H

 Chu kỳ 2; gồm 8 nguyên tố bắt đầu Li (Z = 3) cho đến Ne (Z = 10)

 Ở các nguyên tố chu kỳ 2,3, sau sự xây dựng phân lớp ns là xây dựng ngay phân lớp np  Ở chu kì 4, 5, sau khi xây dựng phân lớp ns lại xây dựng phân lớp (n1)d ( tức là phân lớp d của lớp vỏ thứ hai kể từ ngoài vào )

Trang 10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

 Ở chu kì 6,7, sau ns, xây dựng phân lớp (n-1)d rồi (n-2)f, sau đó mới tiếp tục xây dựng phân lớp np

N

Do đó, ở các chu kì ngắn, khoảng cách từ kim loại điển hình đế khí hiếm

Ơ

ngắn : chỉ có 6 nguyên tố . Ở chu kỳ 4,5 khoảng cách đó là 16 nguyên tố, còn ở

Y

Ở chu kì 1 và 2: kết thúc chu kỳ cũng đồng thời với việc hoàn thành xây

N

H

chu kỳ 6,7, khoảng cách đó lên tới 30 nguyên tố.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ngoài cùng vẫn chƣa hoàn thành, do đó, ở các nguyên tố thuộc các chu kỳ này

N

G

chất khá đặc biệt của các nguyên tố thuộc chu kì 1 và 2 so với các chu kỳ còn lại

H Ư

cũng nhƣ sự khác nhau về quy luật biến thiên tính chất trong các chu kỳ.

TR ẦN

Các họ nguyên tố:

Dựa vào việc electron đang đƣợc xây dựng ở phân lớp vỏ nào, ngƣời ta phân loại các nguyên tố.

B

 Các nguyên tố s: electron đang xây dựng ở phân lớp s

10 00

 Các nguyên tố p: electron đang xây dựng ở phân lớp p  Các nguyên tố d: electron đang xây dựng ở phân lớp d

Ó

A

 Các nguyên tố f: electron đang xây dựng ở phân lớp f

-H

Các nguyên tố d và f của cùng một chu kỳ đƣợc xếp thành một họ.

Ý

 Các nguyên tố từ Sc đến Zn: họ các nguyên tố 3d (dãy chuyển tiếp

-L

thứ nhất).

ÁN

 Các nguyên tố từ Y đến Cd: họ các nguyên tố 4d (dãy chuyển tiếp thứ

TO

hai).

IỄ N

Đ

ÀN

 Các nguyên tố từ La đến Hg: họ các nguyên tố 5d (dãy chuyển tiếp

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Chính những điều đã trình bày ở trên là nguyên nhân dẫn đến những tính

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

Đ ẠO

cùng chƣa bị chiếm.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

luôn luôn tồn tại các trạng thái ứng với năng lƣợng cao (nd) của lớp vỏ ngoài

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

dựng lớp vỏ ngoài cùng, còn ở các khu kỳ khác thì kết thúc chu kỳ , nhƣng lớp vỏ

thứ ba).  Các nguyên tố từ Ce đến Lu: họ các nguyên tố 4f (họ Lantanid).  Các nguyên tố từ Th đến Lr: họ các nguyên tố 5f ( họ Actinid).

Nhóm và các phân nhóm:

Trang 11

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phân nhóm chính gồm: các nguyên tố s và p, số thứ tự của nhóm bằng tổng số electron trên các phân lớp s và p của lớp vỏ ngoài cùng.

Ơ H N

TP

 Các nguyên tố có số electron hóa trị giống nhau đƣợc xếp vào cùng

N

G

 Các nguyên tố d: electron hóa trị là electron thuộc phân lớp (n-1)d và

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

ns. vào nhóm có phức tạp hơn.

TR ẦN

 Vì tổng số electron của (n-1) d và ns có thể lên tới 12 do đó việc xếp  Khi tổng số electron hóa trị < 8: số thứ tự của nhóm bằng số electron.

B

 Khi tổng số electron hóa trị > 8 các nguyên tố có tổng số electron hóa

10 00

trị là 8, 9, 10 vào cùng một nhóm là nhóm 8.  Khi tổng số electron hóa trị là 11, 12, cấu hình electron sẽ là: các

A

nguyên tố lại đƣợc xếp một cách tƣơng ứng vào các nhóm 1 và 2.

-H

Ó

Nhƣ vậy, các nguyên tố có cùng số thứ tự của nhóm thƣờng có số electro hóa trị giống nhau.

ÁN

-L

Ý

Ví dụ : Cr 3d5 4s1 nhóm 6

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Nhóm I II III IV V VI VII

S 3s2 3p4 nhóm 6

Nguyên tố s và p ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5

Nguyên tố d (n - 1)d10ns1 (n - 1)d10ns2 (n - 1)d1ns2 (n - 1)d2ns2 (n - 1)d3ns2 (n - 1)d4ns2 (n - 1)d5ns2

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

bằng tổng số electron hóa trị.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

một nhóm ( trừ một số trƣờng hợp đặc biệt ). Số thứ tự của nhóm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Vì số electron ở lớp vỏ ngoài cùng là 8, do đó chia thành 8 nhóm.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

D

U

Y

O :2s2 2p4 nhóm 6 Phân nhóm phụ gồm những nguyên tố mà nguyên tử của nó đang đƣợc điền vào phân lớp (n - 1)d hoặc (n - 2)f. Các nguyên tố d còn gọi là các nguyên tố chuyển tiếp.

N

Ví dụ : N: 2s2 2p3 nhóm 5

Trang 12

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

10 00

B

dụng bán kính nguyên tử có tính chất hiệu dụng đƣợc tính từ khoảng cách giữa các nguyên tử kề nhau trong một dạng đơn chất. Do đó ngƣời ta phân biệt: bán

A

kính nguyên tử kim loại, bán kính nguyên tử cộng hóa trị, bán kính Van der

Ó

Waals, tùy thuộc vào bản chất liên kết của trạng thái chất đƣợc sử dụng để xác

Ý

Ơ

ÀN

TO

ÁN

-L

Van der Waals.

-H

dịnh bán kính nguyên tử là liên kết kim loại, liên kết cộng hóa trị hay liên kết

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Bán kính nguyên tử và ion: là một khái niệm có tính chất quy ƣớc, việc sử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

1.2.3 Tính chất nguyên tử và các quy luật biến đổi.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

Nhƣ vậy dựa vào cấu hình điện tử của nguyên tố, ngƣời ta có thể xác định đƣợc vị trí của nguyên tố đó trong bảng phân loại tuần hoàn và ngƣợc lại. Ngoài ra ngƣời ta có thể dự đoán đƣợc một số tính chất hóa học đặc trƣng của nguyên tố đó.

N

Nguyên tố d (n - 1)d6,7,8ns2

H

Nguyên tố s và p ns2np6

N

Nhóm VIII

Trong một chu kỳ bán kính nguyên tử giảm dần theo chiều tăng dần của điện

D

IỄ N

Đ

tích hạt nhân. Trong chu kỳ nhỏ chỉ có các nguyên tố s, p bán kính giảm một cách rõ ràng và điều đặn, trong các chu kỳ dài do đi qua các nguyên tố d và f điện tích hạt nhân vẫn tang lên nhƣng do electron đƣợc xây dựng vào các phân lớp (n-1)d

Trang 13

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

và (n-2)f là nhƣng phân lớp bên trong tạo ra hiệu ứng chắn làm giảm sự tƣơng

sự tăng dần số lớp electron. Trong phân nhóm phụ, từ trên xuống bán kính thay

B

đổi không nhiều do ảnh hƣởng đồng thời của hiện tƣợng cod d và co f và tăng số

10 00

lớp electron

Tuy nhiên chúng ta cần lƣu ý về giá trị tuyệt đối thì so với nguyên tử, ion lớn hơn

-L

Ý

Năng lƣợng ion hóa

-H

Ó

A

dƣơng bao giờ cũng có bán kính nhỏ hơn trái lại ion âm bao giờ cũng có bán kính

Năng lƣợng ion hóa (I) là năng lƣợng cần thiết để bứt electron ra khỏi

ÁN

nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Đối với những nguyên tử có nhiều electron, ngoài

TO

năng lƣợng ion hóa lần thứ nhất (I1), ngƣời ta còn có năng lƣợng ion lần thứ hai

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

Trong phân nhóm chính bán kính nguyên tử tăng dần từ trên xuống dƣới do

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Sự phụ thuộc của bán kính nguyên tử vào điện tích hạt nhân.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

tác giữa hạt nhân và eletron ở lớp ngoài cùnG. Hiện tƣợng này gọi là co d và co f.

ÀN

(I2), lần thứ ba (I3)… In. Năng lƣợng ion hóa đƣợc tính theo đơn vị kJ.mol hay eV:

D

IỄ N

Đ

1eV = 1,6.10-19 J

Trang 14

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

TR ẦN

tuy nhiên sự biến thiên này là không đơn điệu. Những nguyên tử có cấu hình ns2np6 (khí trơ) là bền vững nhất, năng lƣợng ion hóa của chúng rất lớn. Các cấu hình s2 ( nhƣ Be, Mg..) và p3 (N, P) là cấu hình tƣơng đối bền nên năng lƣợng ion

10 00

B

hóa khá lớn

Trong các phân nhóm chính theo chiều tăng điện tích hạt nhân năng lƣợng

A

ion hóa giảm song song với sự tăng của bán kinh, sự thay đổi này khá phức tạp do

-H

Ó

ảnh hƣởng đồng thời của việc tăng số lớp eclectron, điện tích hạt nhân, hiệu ứng chắn. Đối với chu kỳ lớn, I giảm khá chậm, thậm chí có trƣờng hợp tăng, nguyên

-L

Ý

nhân là do ảnh hƣởng khá lớn của hiện tƣỡng co d và co f.

ÁN

Trong phân nhóm phụ, đi từ trên xuống năng lƣợng ion hóa tăng dần, điều

TO

này có thể giải thích do tác dụng của hiệu ứng xâm nhập cao của electron ns, sự

ÀN

tăng điện tích hạt nhân (chu kỳ 5 và chu kỳ 6), bán kính thì ít thay đổi

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

Trong một chu kỳ khi đi từ trái sang phải, năng lƣợng ion hóa (I1) tăng dần

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Sự phụ thuộc của năng lượng ion hóa vào điện tích hạt nhân

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

D

IỄ N

Đ

Ái lực electron Ái lực electron (F) là năng lƣợng phát ra hay thu vào khi kết hợp một

electron vào nguyên tử trung hòa để, biến nó thành ion âm. X 0 + e-

X-  F

Trang 15

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ái lực electron là một quá trình ngƣợc với quá trình ion hóa do đó cũng có đơn vị là eV. Ái lực electron của nguyên tử X có trị số bằng với năng lƣợng ion

N

hóa của ion X- nhƣng ngƣợc dấu. Ái lực electron (F) có giá trị càng dƣơng thì

Ơ

nguyên tử có khả năng nhận điện tử càng lớn do đó tính phi kim và tính oxy hóa

N

H

của nguyên tố càng mạnh. Halogen là những nguyên tố có ái lực electron lớn nhất

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Trong một chu kỳ sự biến đổi ái lực electron nhìn chung là phức tạp. Ở đây

TP

ta nhận thấy rằng các nguyên tố có cấu hình electron bền vững đã bão hòa s2 (Be),

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Độ âm điện là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng của một nguyên tử trong

H Ư

phân tử hút electron liên kết về phía mình.Từ đây rõ ràng độ âm điện có liên quan

TR ẦN

đến năng lƣợng ion hóa và ái lực electron của nguyên tử.

Theo Pauling, hiệu độ âm điện của hai nguyên tố A và B đƣợc xác định bằng biểu thức:

B

 A  B  k 

10 00

  E A B  E A A  EBB

Ó

A

Trong đó:  A : độ âm điện của nguyên tố A

-H

 B : độ âm điện của nguyên tố B

-L

Ý

EA-B, EA-A, EB-B: năng lƣợng phân ly của các phân tử AB, A2 và B2.

ÁN

k: hệ số tỷ lệ (0,208 kcal/mol hoặc 0,102 kJ/mol)

TO

. Độ âm điện của một số nguyên tố theo thang Pauling

Nguyên tử

Be

B

C

N

O

F

0,98

1,57

2,04

2,55

3,04

3,44

3,98

Nguyên tử

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

0,93

1,31

1,61

1,90

2,19

2,58

3,16

D

IỄ N

Đ

ÀN

Li

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Độ âm điện

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

s2p6 (Ne) hoặc nữa bão hòa s2p3 (N) có ái lực elctron thấp, thậm chí âm.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

vì những ion đƣợc tạo thành có cấu hình điện tử bền vững.

Trang 16

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

K

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br

0,82

1,00

1,81

2,01

2,18

2,55

2,96

Nguyên tử

Rb

Sr

In

Sn

Sb

Te

I

0,80

0,95

1,70

1,90

2,00

2,10

2,66

U

Y

N

H

Ơ

N

Nguyên tử

TP

còn trong mỗi nhóm khi đi từ trên xuống dƣới độ âm điện lại giảm xuống. Tóm lại

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

điện nhỏ nhất (  = 0,7) và nguyên tố F có độ âm điện lớn nhất (  = 3,98).

H Ư

1.3 Các loại liên kết

TR ẦN

Liên kết hóa học là tƣơng tác giữa các nguyên tử trong phân tử, từ các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc từ các nguyên tử của của các nguyên tố

B

khác nhau tƣơng tác tạo thành các chất có tính chất rất đa dạng. Mục đích liên kết

10 00

giữ các nguyên tử làm giảm năng lƣợng bên trong do sự tƣơng tác các điện tích dƣơng và điện tích âm, giữa các điện tích dƣơng hoặc giữa điện tích dƣơng và

Ó

A

điện tích âm trong các nguyên tử tạo thành hợp chất mới bền có năng lƣợng thấp

-H

hơn.Tính chất hóa học của một chất xác định dựa trên sự tƣơng tác đó. Để giải

Ý

thích cơ chế tạo thành các hợp chất, có thể phân chia làm các loại liên kết sau.

-L

1.3.1 Liên kết ion

ÁN

Liên kết giữa các ion mang điện tích trái dấu và hút nhau bằng lực hút tĩnh

TO

điện, trong đó nguyên tử cho một hoặc nhiều electron hóa trị sẽ mang điện tích

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

VIIA có độ âm điện lớn nhất. Nhƣ vậy theo thang Pauling, nguyên tố Cs có độ âm

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

các nguyên tố s nhóm IA có độ âm điện nhỏ nhất, còn các nguyên tố p nhóm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Trong mỗi chu kỳ theo chiều tăng điện tích hạt nhân độ âm điện tăng lên,

Ví dụ sự hình thành phân tử ion NaCl:

D

IỄ N

Đ

ÀN

dƣơng, nguyên tử nhận các electron hóa trị sẽ mang điện tích âm

Kết quả cho và nhận electron, Na cho 1 electron hóa trị để có cấu hình bền của khí hiếm Ne, clo nhận 1 elctron hóa trị để có cấu hình bền của agon, [Ne]

Trang 17

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

3s23p6. Trong tinh thể natri clorua, các cation và anion hút lẫn nhau ion Na+

TR ẦN

n gọi là hệ số đẫy born, phụ thuộc vào cấu hình electron của ion. Khả năng tạo liên kết ion của các nguyên tố: dựa vào khả năng tạo ion của

B

chúng cụ thể là năng lƣợng ion hóa và ái lực electron. Các nguyên tố có năng

10 00

lƣợng ion hóa nhỏ dễ tạo thành cation và các nguyên tố có ái lực electron lớn dễ tạo thành anion.Thƣờng thì điều kiện để có liên kết ion là   2.

Ó

A

Thực tế cho thấy hợp chất có liên kết ion thƣờng đƣợc tạo thành giữa các nguyên

-H

tố có tính chất chất nguyên tử khác nhau thƣờng liên kết hình thành giữa các

-L

Ý

nguyên tố nhóm 1A, 2A và nhóm nguyên tố 6A,7A.

ÁN

Trong liên kết ion bao giờ cũng có một phần liên kết cộng hóa trị, không có

TO

liên kết ion thuần túy. Nguyên nhân do điện trƣờng của các ion trái dấu tạo ra khi các tƣơng tác với nhau tạo ra dẫn đến do sự phân cực lẫn giữa các ion làm dịch

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

e2  1  1   r  n

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

U  Uh  Uđ  

G

năng lƣợng tƣơng tác tĩnh điện giữa 2 ion gồm có:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Nhà bác học BORN đƣa ra biểu thức tính năng lƣợng của liên kết ion là

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

đƣợc bao quanh bởi sáu ion Cl-, và ngƣợc lại hình thành phân tử ion NaCl:

ÀN

chuyển đám mây điện tử. Ion phân cực là ion có điện trƣờng tác dụng làm dịch

D

IỄ N

Đ

chuyển đám mây điện tử . ion có đám mây điện tử bị dịch chuyển do điện trƣờng của ion khác tạo ra gọi là ion bị phân cực. Sự phân cực phụ thuộc vào điện tích, kích thước và cấu hình electron của chúng. Sự phân cực ảnh hƣởng rõ nét đến tính chất của các hợp chất ion. Độ phân cực càng lớn thì tính ion của phân tử càng

Trang 18

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

rõ nét. Chính do những tính chất cơ bản trên mà các phân tử có độ ion cao thƣờng

tích trái dấu. vì vậy trong các hợp chất ion không có sự tồn tại của các cặp ion

B

riêng lẽ mà tồn tại một hễ đồng nhất đƣợc xây dựng từ nhiều cation và anion

10 00

1.3.2 Liên kết kim loại

A

Liên kết kim loại đƣợc tạo thành bởi các ion dƣơng và các electron hóa trị bị

Ó

bứt ra (các electron tự do) chuyển động hỗn loạn trong toàn bộ tinh thể kim loại.

-H

Việc các electron hóa trị tách ra, kết hợp và chuyển động xảy ra liên tục và đồng

-L

Ý

thời trong toàn bộ mạng tinh thể làm cho trong mạng luôn luôn có một cân bằng

Mạng tinh thể kim loại

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

động của các electron tự do.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

kết ion có tính chất tĩnh điện nên 1 ion có thể tƣơng tác với nhiều ion mang điện

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Tính chất của liên kết ion: Tính không định hƣớng và không bão hòa do liên

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

có xu hƣớng kết hợp với nhau mạnh mẽ để tạo thành tinh thể ở thể rắn

Trang 19

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Hầu hết các kim loại kết tinh trong cấu trúc chặt chẽ. Khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt của kim loại là phải là kết quả của quá trình tƣơng tác mạnh của các

N

elctron trong nguyên tử với 8 đến 12 nguyên tử xung quanh nó .

H

.Q

tinh thể kim loại sẽ hình thành những miền năng lƣợng s, p, d, f.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

tử xa hơn. Tƣơng ứng với các trạng thái năng lƣợng s, p, d, f của nguyên tử trong

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

tƣơng ứng với N trạng thái năng lƣợng khác nhau tạo thành 1 dãy gần nhƣ liên

H Ư

tục gọi là miền năng lƣợng.

TR ẦN

Ví dụ nguyên tử Na có 1 electron hóa trị (3s) trong 1 mol nguyên tử Na có N nguyên tử nên sẽ có N eclectron hóa tri vì vậy sẽ có N obital đƣợc điền điện tử

B

vào, mỗi obital chứa tối đa 2 elctron nên chỉ có ½ obital đƣợc điền đầy đủ theo

10 00

mức năng lƣợng từ thấp đến cao (hình). Các obitan 3p trỗng của các nguyên tử Na cũng tƣơng tác với nhau tạo thành một dải rộng N obitan với mức năng lƣợng

Ó

A

gần nhƣ liên tục.

-H

Các obitan nguyên tử 3s và 3p khá gần năng lƣợng, vì vậy các dải quỹ đạo

Ý

phân tử bị chồng chéo lên nhau. Kết quả là có 4N obital nhƣng chỉ có N điện tử

-L

hóa trị vì vậy chỉ có N/2 obital chứa đầy đủ điền tử và 7N/8 obitan còn trống.

ÁN

Vùng năng lƣợng chứa obital chứa điện tử hóa trị gọi là vùng hóa trị, vùng năng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

chứa obitan mà không có điện tử gọi là vùng dẫn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

obitan nguyên tử tạo ra 6.022? 1023 obitan phân tử N obital phân tử

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

6.022.1023

Đ ẠO

Trong một tinh thể kim loại chứa một mol chất , thì sự tƣơng tác của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

phản liên kết) trong đó ác nguyên tử ở gần nhau tƣơng tác mạnh hơn các nguyên

N

ta sự xen phũ với nhau sẽ tao ra N obitan phân tử bao gồm liên kết và phản kết và

Ơ

Theo thuyết MO, khi N obitan của nguyên tử trong kim loại tƣơng tác sẽ xãy

Trang 20

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sơ đồ tách trạng thái năng lượng nguyên tử thành các trạng thái năng lươn

TP

g phân tử

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

thể che phủ thì các electron hóa trị có thể di chuyển từ vùng hóa trị sang vùng dẫn

H Ư

và di chuyển tự do trong toàn bộ mạng tinh thể, lúc này tinh thể sẽ dẫn điện.

TR ẦN

Trong trƣờng hợp không thể xen phủ giữa chúng xuất hiện vùng cấm với năng lƣợng E. Tùy thuộc vào giá trị E mà chất có thể là kim loại, chất bán dẫn hay

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

chất cách điện

-L

Vị trí tương hỗ của các miền trong tinh thể kim loại

ÁN

Kim loại dễ uốn và dẻo . Một tinh thể kim loại dễ bị biến dạng khi một ứng

TO

suất cơ học đƣợc tác dụng cho nó. Tất cả các ion kim loại đều ổn định ở các nút

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

miền năng lƣợng có thể che phủ một phần hoặc không che phủ . nếu các miền có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Tùy thuộc vào cấu trúc nguyên tử và tính đối xứng của mạng tinh thể mà các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

mạng, và "khí electron" thay đổi chuyển lên mức năng lƣợng cao hơn. Khi các

D

IỄ N

Đ

liên kết bị phá vỡ, các liên kết mới dễ dàng hình thànhvới các ion kim loại liền kề. Các tính năng cũng nhƣ sắp xếp không thay đổi trƣớc và khi biến dạng xảy ra Khi kim loại bị bóp méo (ví dụ, cuộn thành tấm hoặc rút ra thành dây), môi trƣờng xung quanh các nguyên tử kim loại về bản chất không thay đổi, và không

Trang 21

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

các lực đẩy mới xảy ra. Điều này giải thích tại sao các tấm kim loại và dây điện vẫn còn nguyên vẹn. (b) Ngƣợc lại, khi một tinh thể ion bị buộc phải làm cho nó

N

trƣợt dọc theo mặt phẳng, tăng lực đẩy giữa các ion tích điện khiến cho tinh thể

Dựa trên cơ sở của hóa lƣợng tử, có hai thuyết cơ bản để giải thích sự hình thành liên kết cộng hóa trị đƣợc phổ biến rộng rãi là: phƣơng pháp cộng hóa trị

10 00

B

(valence bonds) hay còn gọi là phƣơng pháp VB và phƣơng pháp orbital phân tử (molecular orbitals) hay phƣơng pháp MO.

Ó

A

1.3.3.1 Liên kết cộng hóa trị theo VB

-H

Năm 1927 hai nhà bác học Heitler - London đã giải bài toán tính năng

Ý

lƣợng liên kết trong phân tử hydro nhƣ sau: Khi chúng tiến đến gần nhau điện tử

-L

của nguyên tử này bị bị hút bởi hạt nhân của nguyên tử kia, đồng thời hai điện tử

ÁN

và hai hạt nhân đẩy nhau. Ban đầu lực hút thắng lực đẩy, nên khoảng cách giữa

TO

chúng giảm dần, thế năng của hệ giảm dần (trở thành âm). Đến khoảng cách nào

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

1.3.3 Liên kết cộng hóa trị

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

H Ư

Tính đàn hồi và dát mỏng của kim loại

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

vỡ ra.

ÀN

đó ở (H2 là 0,74 pm) thế năng đạt cực tiểu. Hệ hai nguyên tử H lúc đó là hệ bền

D

IỄ N

Đ

nhất. Ở khoảng cách đó sự xen phủ 2 orbital 1s của 2 nguyên tử làm tăng mật độ điện tích âm trong khoảng không gian giữa hai hạt nhân. Nếu hai nguyên tử tiếp tục tiến lại gần nhau hơn nữa, lực đẩy sẽ thắng lực hút và thế năng sẽ tăng lên, hệ kém bền dần. Nhƣ vậy phân tử H2 đƣợc tạo thành sẽ giải phóng năng lƣợng, thực

Trang 22

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nghiệm cho thấy khi phân hủy phân tử H2 thành nguyên tử H2 phải tiêu tốn năng

-H

Liên kết cộng hóa trị đƣợc hình thành từ sự ghép đôi electron có spin ngƣợc

Ý

nhau. Khi đó mật độ electron ở khoảng không gian giữa hai hạt nhân tăng lên, hút

-L

hai hạt nhân lại gần nhau làm cho năng lƣợng hệ giảm xuống.

ÁN

Sự xen phủ của hai đám mây electron tham gia liên kết càng mạnh thì liên

TO

kết càng bền.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

A

Ó

Nội dung của thuyết VB

10 00

B

thuyết cộng hóa trị (VB)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Giải thích sự tạo thành phân tử H2 theo

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

lƣợng là 436 kJ.mol-1.

ÀN

Liên kết đƣợc hình thành theo phƣơng để cho có sự xen phủ của các đám

D

IỄ N

Đ

mây electron là lớn nhất. Có hai loại xen phủ orbitan nguyên tử: xen phủ dọc trục liên kết và xen phủ

hai bên trục liên kết. Tùy theo sự xen phủ mà hình thành hai loại liên kết khác nhau:

Trang 23

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

N

H

Ơ

N

Liên kết  là sự xen phủ của các AO theo trục liên kết.

Y

Sự xen phủ tạo thành liên kết 

Ý

Một trong những tính chất quan trọng của của thuyết VB là tính định hƣớng

-L

giải thích các cấu hình không gian và các giá trị góc tạo thành giữa các liên kết

ÁN

của một số phân tử. Tuy nhiên, thuyết này có nhƣợc điểm không đƣợc giải thích

TO

đƣợc một số cấu hình không gian của các phân tử và một số đặc trƣng của các liên

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-H

Sự hình liên kết trong phân tử N2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Sự xen phủ tạo thành liên kết 

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Liên kết  là sự xen phủ của các AO theo hai bên trục liên kết.

ÀN

kết cộng hóa trị nhƣ năng lƣợng liên kết, độ dài liên kết...vi thế Pauling và Slater

D

IỄ N

Đ

đƣa ra một khái niệm mới để giải thích sự hình thành các loại liên kết hóa học Lai hóa là sự tổ hợp n orbitan (AO) nguyên tử khác nhau về hình

dạng, kích thƣớc hoặc năng lƣợng của cùng một nguyên tử thành n orbitan (AO) có cùng hình dáng và năng lƣợng. Có bao nhiêu orbitan cơ bản tham gia vào quá

Trang 24

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

trình lai hóa thì có bấy nhiêu orbitan lai hóa đƣợc hình thành và chúng đƣợc phân bố đối xứng nhau

N

Điều kiện để có sự lai hóa các orbitan tham gia lai hóa phải có năng lƣợng xấp xỉ

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

tạo các liên kết hóa học bền.

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Các kiểu lai hóa thƣờng gặp là sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2

Sự lai hóa sp3

A

Ví dụ 1: Trong nguyên tử C cấu hình electron ở trạng thái căn bản 1s22s22p2

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

nhƣng khi chuyển sang trạng thái kích thích thì đổi thành 1s22s12p3.

TO

Ba orbitan 2p sẽ xen phủ với một orbitan 2s của nguyên tử C tạo ra bốn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

hoặc xảy ra không hoàn toàn.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nếu các điều kiện trên không đƣợc thỏa mãn thì sự lai hóa sẽ không xảy ra

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

các orbitan lai hóa với các orbitan hóa trị của các nguyên tử khác phải đủ lớn để

N

Cuối cùng có thể nói trạng thái lai hóa càng bền khi mức độ xen phủ của

H

Ơ

nhau và lai mật độ electron phải lớn.

ÀN

orbitan lai hóa sp3. Liên kết C - H đƣợc tạo thành do sự xen phủ của ba orbitan lai

D

IỄ N

Đ

hóa sp3 với ba orbitan 1s của ba nguyên tử H. Kết quả là góc liên kết trong phân tử CH4 là 109028’. Điều này hoàn toàn phù hợp với những giá trị thực nghiệm là

bốn liên kết C - H hoàn toàn giống nhau về mặt năng lƣợng liên kết, độ bền, độ dài và cách định hƣớng đối xứng nhau trong không gian, góc hóa trị đúng bằng

Trang 25

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

T= số liên kết  + số cặp electron hóa trị tự do

H Ư

 Số liên kết : số liên kết của nguyên tử trung tâm với các phối tử

TR ẦN

 Số cặp e hóa trị tự do

 X: tổng số e hóa trị của các nguyên tử trong phân tử

B

 Y: tổng số e bão hòa của các phối tử (8e cho mỗi nguyên tử nói chung; 2e

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

cho H).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Dự đoán kiểu lai hóa và cấu hình hình học của phân tử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Đ ẠO

Sự lai hóa sp3 của phân tử CH4

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

109028’.

Trang 26

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

A

thành từ một electron chứ không phải từ một cặp electron. Không giải thích đƣợc

-H

Ó

tính chất thuận từ của một số phân tử . Tất cả những nhƣợc điểm này của phƣơng pháp VB sẽ đƣợc giải quyết bằng phƣơng pháp hiện đại hơn, đó là phƣơng pháp

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

orbitan phân tử hay còn gọi là phƣơng pháp MO.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

thích đƣợc sự hình thành các phân tử ion nhƣ H2+ là phân tử hai tâm đƣợc hình

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

10 00

B

Tuy nhiên, phƣơng pháp này còn một số hạn chế nhƣ không giải

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Trang 27

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Cũng nhƣ trong nguyên tử, trong phân tử các điện tử ở trạng thái dừng đƣợc mô tả bởi hàm sóng

Hàm này là nghiệm của phƣơng trình Schrodinger

Ơ

N

cho phân tử: H là toán tử Haminton của toàn bộ hệ phân tử, E là năng lƣợng riêng.

N

Y

Các AO chỉ liên quan đến một nguyên tử, còn các MO liên quan đến cả phân

H

Các MO cũng nhƣ các các AO chỉ chứa tối đa 2 điện tử.

Lý luận của phƣơng pháp này nhƣ sau: Khi hai điện tử ở gần hạt nhân 1, ảnh

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

hƣởng của hạt nhân 2 có thể bỏ qua và điện tử đƣợc mô tả bởi hàm sóng AO của nguyên tử 1 (

TR ẦN

chính là 1s của nguyên tử 1). Tƣơng tự nhƣ vậy khi điện tử ở

gần nguyên tử 2, nó đƣợc mô tả gần nhƣ là hàm AO

(

là AO 1s của nguyên

10 00

B

tử 2). Từ đó đƣa đến một giả thiết làm cơ sở cho thuyết Orbital phân tử MO: điện tử đƣợc mô ta trong các trƣờng hợp giới hạn trên hoặc

, ta sẽ xem hàm

nhƣ là tổ hợp tuyến tính của các orbital nguyên tử (AO):

Ý

-H

Ó

A

sóng MO

hoặc

và

ÁN

-L

Các hệ số a1 và a2 là phần đóng góp có tính chất thống kê của

vào

. Vì phân tử có hạt nhân giống nhau nên ta suy ra a12 = a22 tức là

TO

hàm sóng

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

1.3.3.2 Phƣơng pháp MO

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

gần đúng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

tử. Do đó bài toán phƣơng trình Schrodinger cho phân tử sử dụng một số phép

. Nhƣ vậy tổ hợp tuyến tính

IỄ N

Đ

ÀN

.

có hai nghiệm là:

D

và Trong đó

và

là hai hàm sóng AO của 2 nguyên tử 1 và 2:

Trang 28

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

và

nhờ phƣơng trình sóng Schrodinger ta tính

-H

là MO liên kết tƣơng ứng với năng lƣợng E+,

-L

Ý

là MO phản liên kết tƣơng ứng với năng lƣợng

ÁN

Cả hai MO đều nhận trục nối 2 hạt nhân làm trục đối xứng nên ngƣời ta

TO

gọi các MO này là liên kết kiểu . Chúng đƣợc xây dựng từ AO 1s nên đƣợc ký đối với MO liên kết và

đối với MO phản liên kết.

Sơ đồ năng lƣợng và hình dáng các MO của phân tử H2+

D

IỄ N

Đ

ÀN

hiệu là

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ó

A

Năng lượng, E+ và E- phụ thuộc vào r

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

đƣợc E+ và E- Các giá trị E này phụ thuộc vào khoảng cách 2 hạt nhân.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

và

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Từ biểu thức của

U

Y

N

H

Ơ

N

Vậy ta có biếu thức cho 2 MO:

Trang 29

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

N TR ẌN

H ĆŻ

http://daykemquynhon.ucoz.com

MO hĂŹnh thĂ nh.

10 00

B

đ?œŽ1đ?‘

(1s+1s)

và MO phản liên kết

Ă“

A

. HĂŹnh dĂĄng cĂĄc MO liĂŞn káşżt

∗ đ?œŽ1đ?‘

-H

Qui tắc Ä‘iáť n Ä‘iᝇn táť­ vĂ o cĂĄc MO cĹŠng giáť‘ng nhĆŁ cĂĄc AO, tuân thᝧ theo 3

-L

Ă?

nguyĂŞn lĂ˝ vĂ qui tắc: nguyĂŞn lĂ˝ loấi trᝍ, nguyĂŞn lĂ˝ vᝯng báť n vĂ qui tắc Hund. Ä?áť‘i váť›i cĂĄc ngyĂŞn táť‘ chu káťł 2 cᝧa bảng hᝇ tháť‘ng tuần hoĂ n,báşąng phĆŁĆĄng

Ă N

phĂĄp tĆŁĆĄng táťą nhĆŁ trĂŞn, tᝍ 2 AO giáť‘ng nhau cᝧa hai nguyĂŞn táť­ 1 vĂ 2, ta thu Ä‘ƣᝣc

TO

2 MO, máť™t MO liĂŞn káşżt vĂ máť™t MO phản liĂŞn káşżt:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

lƣᝣng nhĆŁ hĂŹnh 4.26, trong Ä‘Ăł chᝉ rĂľ mᝊc năng lƣᝣng cĂĄc AO xuẼt phĂĄt vĂ cĂĄc

Dáş Y KĂˆM QUY NHĆ N OFFICIAL ST&GT : Ä?/C 1000B TRẌN HĆŻNG Ä?áş O TP.QUY NHĆ N

Hai MO nĂ y cĂł mᝊc năng lƣᝣng khĂĄc nhau. NgĆŁáť?i ta thĆŁáť?ng váş˝ sĆĄ Ä‘áť“ năng

MáťŒI YĂŠU CẌU GᝏI Vᝀ Háť˜P MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ä? áş O

SĆĄ Ä‘áť“ mᝊc năng lưᝣng trong phân táť­ H2+

TP

NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła Quy NhĆĄn 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

.Q

U

Y

N

H

Ć

N

HoĂĄ VĂ´ CĆĄ

Ä?

Ă€N

CĂĄc MO tấo thĂ nh do sáťą xen phᝧ theo tr᝼c vĂ cĂł Ä‘áť‘i xᝊng tr᝼c Ä‘ƣᝣc gáť?i lĂ

D

Iáť„ N

liĂŞn káşżt CĂĄc MO tấo thĂ nh do sáťą xen phᝧ bĂŞn vĂ Ä‘áť‘i xᝊng tr᝼c gáť?i lĂ liᝇn káşżt .

Trang 30

Ä?Ăłng gĂłp PDF báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

B

 Từ Li2 đến N2: thứ tự các mức năng lƣợng các MO từ thấp đến cao

10 00

là:

A

 Từ O2 đến Ne2: thứ tự các mức năng lƣợng các MO từ thấp đến cao

-H

Ó

là:

-L

Ý

Nguyên nhân là: trong nguyên tử các nguyên tố đầu chu kỳ chêch lệch mức

ÁN

năng lƣợng 2s và 2p bé nên có sự đẩy giữa các mức năng lƣợng

TO

nhƣ vậy từ Li2 đến N2 năng lƣợng các MO:

ÀN

Ne2 thì ngƣợc lại:

và

,

còn từ O2 đên

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

Ta thấy có 2 kiểu phân bố năng lƣợng các MO hơi khác nhau:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

. Sự xen phủ các AO 2p để hình thành các MO liên kết và phản liên kết.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

.

D

IỄ N

Đ

Ví dụ: Giản đồ năng lƣợng MO của O2, nguyên tử cuối chu kỳ 2

Trang 31

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Giản đồ các mức năng lượng của các MO

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Ví dụ: Giản đồ năng lƣợng MO của N2, nguyên tử đầu chu kỳ 2

IỄ N D

N

trong phân tử O2

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Giản đồ các mức năng lượng củacác MO

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

trong phân tử N2

b. Bậc liên kết Trong thuyết MO bậc liên kết đƣợc tính bằng biểu thức:

Trang 32

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ơ

N

n: Tổng số điện tử trên MO liên kết

H

Tổng số điện tử trên MO phản liên kết

Y

N

c. Màu sắc của các chất

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

cũng nhƣ màu sắc của các chất: điện tử trong các MO hấp thu các photon của ánh

G

d. Từ tính của các chất

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Nếu trong phân tử một chất có điện tử độc thân thì moment từ của chúng không bị triệt tiêu, chất đó gọi là chất thuận từ. Các đơn chất còn lại của chu kỳ 2

TR ẦN

là nghịch từ. Hình 4.33, cho thấy tính thuận từ của O2 lỏng. Ta thấy tính chất từ của O2 không thể giải thích bằng thuyết Lewis và thuyết VB, thì ở đây nó đƣợc

B

giải thích bằng thuyết MO.

10 00

Phân tử dị nguyên tử

A

Trong phần này ta xét giới hạn các trƣờng hợp đơn giản nhất: phân tử hai

Ó

nguyên tử, trong đó có một nguyên tử H và một nguyên tố chu kỳ 2, ta xét 3

-H

trƣờng hợp điển hình: một là X có độ âm điện hơn H, một trƣờng hợp ngƣợc lại

-L

Ý

và cuối cùng là trƣờng hợp liên kết ion.

ÁN

a. Phân tử HF

TO

Orbital của H là 1s và của F là 2s và 2p, F có độ âm điện hơn H nên các AO hóa trị của nó sẽ thấp hơn AO 1s của H. Trục z là trục hai hạt nhân nên chỉ có sự

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

chuyển ánh sáng sang trạng thái kích thích và sau đó phát xạ lại dƣới dạng nhiệt

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

sáng mặt trời có năng lƣợng tƣơng ứng với chênh lệch năng lƣợng của 2 MO để

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Thuyết MO cho phép giải thích quang phổ quang điện tử của các phân tử

ÀN

xen phủ của AO 1s và 2pz của F, còn px và py không tham gia nên chúng là các

lƣợng nhƣ năng lƣợng của AO xuất phát.

D

IỄ N

Đ

MO không liên kết và ký hiệu là nx và ny. Trong phân tử, chúng có mức năng

Trang 33

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ta cũng nhận thấy tƣơng tác của giữa 1s của H và 2s của F là không đáng kể có thể bỏ qua vì sự chêch lệch năng lƣợng quá lớn.. Vì thế AO 2s của F có thể

. Chỉ

-L

Ý

trị (7 của F) và (1 của H) sẽ điền vào 4 mức thấp nhất

ÁN

có một MO liên kết duy nhất là . Cặp điện tử liên kết tạo thành

gần F hơn là

TO

H. Điều đó phù hợp với sự phân cực của HF. Ba cặp điện tử tự do:

,

,

:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ó

, có năng lƣợng cao hơn năng lƣợng của 2 AO tƣơng ứng. Tám điện tử hóa

-H

kết

có năng lƣợng thấp hơn của 2 AO tƣơng ứng và một MO phản liên

A

MO liên kết

10 00

B

Nhƣ vậy còn lại tƣơng tác giứa 2pz (F) và 1s (H). Tƣơng tác này cho ta một

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Giản đồ năng lượng MO của phân tử H-F

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

xem là AO không liên kết, ký hiệu ns.

ÀN

đều tập trung trên F.

D

IỄ N

Đ

b. Phân tử Li-H Các AO hóa trị là 1s của H và 2s, 2p của Li, nhƣng trong trƣờng hợp này có

H âm điện hơn Li có nghĩa là 1s của H thấp hơn 2s và 2p của Li. Trục z là trục hai hạt nhân, AO px, py của Li không tham gia tƣơng tác gì với 1s của H nên chúng là

Trang 34

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com HoĂĄ VĂ´ CĆĄ

cĂĄc MO khĂ´ng iĂŞn káşżt. 1s cᝧa H tĆŁĆĄng tĂĄc váť›i 2s cᝧa Li sinh ra MO liĂŞn káşżt

, pz cĂł tĆŁĆĄng tĂĄc nháşš váť›i 1s cᝧa H nhĆŁng khĂ´ng lĂ m thay Ä‘áť•i

N

MO phản liên kết

vĂ

Y N

TR ẌN

H ĆŻ

http://daykemquynhon.ucoz.com

đ?œŽ

LiH

1.3.4 Cåc dấng liên kết yếu

A

1.3.4.1 LiĂŞn káşżt hydro

10 00

B

Giản Ä‘áť“ năng lưᝣng MO cᝧa phân táť­ LiH

-H

Ă“

LiĂŞn káşżt hydro lĂ liĂŞn káşżt Ä‘ƣᝣc tấo thĂ nh giᝯa nguyĂŞn táť­ hydro áť&#x; trong hᝣp chẼt váť›i máť™t nguyĂŞn táť­ khĂĄc cĂł Ä‘áť™ âm Ä‘iᝇn láť›n hĆĄn. LiĂŞn káşżt hydro thĆŁáť?ng kĂŠm

-L

Ă?

báť n hĆĄn nhiáť u so váť›i liĂŞn káşżt cáť™ng hĂła tráť‹ bĂŹnh thĆŁáť?ng cᝧa nguyĂŞn táť­ hydro.

Ă N

Liên kết Hydro liên phân t᝭.

D

Iáť„ N

Ä?

Ă€N

TO

LiĂŞn káşżt Hydro náť™i phân táť­

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

2s (Li)

MáťŒI YĂŠU CẌU GᝏI Vᝀ Háť˜P MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ä? áş O

TP

.Q

U

đ?œŽâˆ—

2p (Li)

NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła Quy NhĆĄn 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

đ?œ‹đ?‘Ś

Dáş Y KĂˆM QUY NHĆ N OFFICIAL ST&GT : Ä?/C 1000B TRẌN HĆŻNG Ä?áş O TP.QUY NHĆ N

đ?œ‹đ?‘Ľ

N

H

Ć

Ä‘ĂĄng káťƒ sĆĄ Ä‘áť“ năng lƣᝣng.

Trang 35

Ä?Ăłng gĂłp PDF báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Bản chất của liên kết hydro là liên kết cộng hóa trị dựa trên tƣơng tác tĩnh

N

điện và cơ chế cho nhận.

H

.Q

Độ bền của liên kết hydro phụ thuộc vào độ âm điện và kích thƣớc của nguyên tử chính mà nó tham gia tạo thành liên kết. Nếu nguyên tử này có độ âm

10 00

B

điện càng lớn và kích thƣớc càng nhỏ thì liên kết hydro càng bền. Ví dụ, xét dãy các nguyên tử sau từ trái qua phải F, O, N thì khả năng tạo thành liên kết với

A

hydro giảm dần vì độ âm điện của chúng giảm dần. Độ âm điện của nguyên tử

-H

Ó

càng lớn thì liên kết hydro càng bền.

Ý

Ảnh hƣởng của liên kết hydro đến tính chất hóa học của các chất

-L

Liên kết hydro khá phổ biến và có nhiều tác dụng lên tính chất hóa học và lý

ÁN

học của các hợp chất nhƣ:

TO

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi…vì làm tăng khối lƣợng phân tử của các

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

mạch dích dắc.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ở trạng thái lỏng và rắn các phân tử HF liên hợp với nhau thành những

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

liên kết hydro.

N

bằng một liên kết cộng hóa trị, thứ hai liên kết với F của phân tử HF thứ hai bằng

Ơ

Ví dụ trong phân tử HF, nguyên tử H có hai liên kết: thứ nhất liên kết với F

ÀN

hợp chất. Ví dụ nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của NH3, H2O, HF cao bất

D

IỄ N

Đ

thƣờng so với các hợp chất khác của hydro với các nguyên tố nhóm V, VI, VII khác là do liên kết hydro gây ra. Làm giảm độ điện ly của axit. Làm thay đổi đến độ hòa tan. Ví dụ rƣợu và nƣớc hòa tan vô hạn vào nhau.

Trang 36

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

1.3.4.2 Liên kết Van Der Waals Để đánh giá độ phân cực của phân tử ngƣời ta dùng momen lƣỡng cực .

N

Mỗi một liên kết hóa học đều có phân cực nhiều hay ít. Độ có cực của liên kết

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Liên kết Van Der Waals là liên kết tạo thành do sự tƣơng tác giữa các phân

TP

tử gọi là liên kết Van Der Waals và lực tƣơng tác xảy ra giữa các phân tử gọi là

H Ư

giữa các phân tử, nhƣng có những đặc điểm khác so với các liên kết đã biết. Ví dụ

TR ẦN

nhƣ năng lƣợng liên kết tƣơng đối nhỏ, có tính không chọn lọc và bão hòa, tính phổ dụng và cộng tính.

B

Lực liên kết Van Der Waals tùy theo loại tƣơng tác mà có những loại lực 

10 00

nhƣ sau:

Tƣơng tác định hƣớng là tƣơng tác xảy ra giữa các phân tử có cực. Đây

Ó

A

là tƣơng tác lƣỡng cực - lƣỡng cực làm cho cực dƣơng của lƣỡng cực

-H

này hƣớng về cực âm của lƣỡng cực kia do đó rất có lợi về mặt năng

Ý

lƣợng. Tƣơng tác này tăng khi momen lƣỡng cực tăng và nhiệt độ trong

-L

hệ giảm xuống. Tƣơng tác cảm ứng là tƣơng tác giữa một phân tử có cực và một phân tử

ÁN

TO

không cực. Tƣơng tác này rất nhỏ.

ÀN Đ IỄ N

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Về bản chất của liên kết Van Der Waals cũng là tƣơng tác tĩnh điện xảy ra

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

tan, ngƣng tụ, và dãn nở khí…

D

Đ ẠO

lực Van Der Waals. Lực này đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ, hòa

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

bằng tổng vectơ momen lƣỡng cực của từng liên kết.

N

Trƣờng hợp phân tử có nhiều nguyên tử thì momen lƣỡng cực của toàn phân tử

Ơ

phụ thuộc vào độ âm điện và kích thƣớc của các nguyên tử tham gia liên kết.

Tƣơng tác khuếch tán xuất hiện là nhờ lƣỡng cực nhất thời của các phân tử. Nhƣ vậy tƣơng tác lƣỡng cực nhất thời - lƣỡng cực nhất thời có thể tạo thành giữa các phân tử bất kỳ, không cực hoặc có cực.

1.4. Các thuyết axit –baz

Trang 37

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Axit và baz lần đầu tiên đƣợc nhận ra bởi các tính chất đơn giản, chẳng hạn nhƣ axit có vị chua, cay đắng…hoặc làm thay đổi màu sắc của giấy quỳ,

N

phenolphthalein. Ví dụ Axit thay đổi giấy quỳ tím từ màu vàng sang đỏ và baz

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

động, nhƣ magie và kẽm, để giải phóng hydro.

TP

1.4.1 Thuyết axit –baz theo Arrhenus

N

nƣớc tạo thành ion OH-.

TR ẦN

Ví dụ: HCl = H+ + Cl- ; NaOH = Na+ + OH-

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

nƣớc. Axit là chất phân ly trong nƣớc tạo thành ion H+, Baz là chất phân ly trong

Nhƣng một số trƣờng hợp thuyết Arrhenus không giải thích đƣợc nhƣ

B

phản ứng xảy ra giữa hydrogen chloride và ammonia hòa tan dung môi là

10 00

benzene sản phẩm lại là NH4Cl kết tủa theo phƣơng trình HCl (benzene)+ NH3 (benzene) = NH4Cl(s) hay HCl(k) + NH3(k) = NH4Cl(s) NH3 vẫn thể hiện tính baz

-H

cho ra H+ hoặc OH-

Ó

A

còn HCl vẫn thể hiện tính axit (đổi màu chất chỉ thị ) mặc dù chúng không phân ly

Ý

Thuyết Arrhenius có nhiều đểm hạn chế: chỉ áp dụng đúng cho dung dịch

-L

nƣớc và những chất có thành phần H+ hoặc OH- . Có những hợp chất không phân

ÁN

ly cho ra H+ hoặc OH- vẩn thể hiện tính axit hoặc baz. Ví dụ nhƣ amoniac, amin

TO

và nhiều muối yếu axit, chẳng hạn nhƣ NaP.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

niệm axit và bazơ. Ông đã xác định các axit và bazơ hiệu quả trong dung môi

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Nhà hóa học Thụy Điển Svante Arrhenius là ngƣời đầu tiên đƣa ra khái

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

ứng với nhau để tạo ra ion chất gọi là muối. Axit phản ứng với các kim loại hoạt

N

từ không màu sang màu hồng. Trong quá trình trung hoà, các axit và bazơ phản

Ơ

thay đổi giấy quỳ từ màu vàng mang mầu xanh hay làm phenolphthalein chuyển

ÀN

Mặc dù nƣớc là dung môi khá phổ biến khi hòa tan các hợp chất vô cơ

D

IỄ N

Đ

nhƣng chọn lựa nƣớc là cơ sở cho sự phân loại axit hoặc baz không mang một ý nghĩa tổng quát 1.4.2 Thuyết axit –baz theo Bronted-Lowry

Trang 38

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Axit là các tiểu phân có thể cho proton H+ và Baz là tiểu phân có khả năng nhận H+ trong các phản ứng hóa học

N

HCl là một axit vì có thể cho proton H+ còn Cl- là một baz

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Với quan điểm này axit có thể là các phân tử trung hòa HCl, H2SO4…các

Baz có thể là phân tử trung hòa nhƣ NH3 hoặc các anion nhƣ, CO32-; F-,

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

OH-

H Ư

Các tiểu phân vừa có khả năng vừa cho vừa nhận proton H+ gọi là các chất

TR ẦN

lƣỡng tính nhƣ HSO4-

Các tiểu phân thể hiện tính axit khi có một tiểu phân các nhận proton của nó, và

B

ngƣợc lại tiểu phân chỉ thể hiện tính baz khi có một tiểu phân khác nhƣờng proton

10 00

H+ vì H+ không thể tồn tại ở trạng thái tự do

Ví dụ: trong dung dịch nƣớc CH3COOH là một axit nhƣng khi hòa tan CH3COOH

Ó

A

trong axit H2SO4 thì nó không phải là axit.

-H

Từ quan điểm Bronsted-Lowry, yêu cầu duy nhất cho axit là cho ptoton H+

Ý

và có một chất khác nhận proton đó trong dung dịch. Phản ứng axit-bazơ là quá

-L

trình cho và nhận proton H+. Axit sau khi cho proton gọi baz liên hợp của aixt đó

ÁN

và baz sau khi nhận pron trở thành axit liên hợp của baz đó. Một cách tổng quát

TO

phản ứng axit-baz là phản ứng giữa các cặp axit baz liên hợp với nhau theo

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

dịch nƣớc bị hydrat hóa nhƣ [Al(H2O)6]3+

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

anion và cation có chứa nguyên tử hydro nhƣ NH4+…hoặc các cation trong dung

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

và mỗi baz tƣơng ứng sẽ có axit liên hợp.

N

liên hệ với nhau bằng phƣơng trình: axit = H+ + baz gọi là cặp axit baz liên hợp

Ơ

Ví dụ: HCl = H+ + Cl- . Trong trƣờng hợp tổng quát một cặp axit và baz

Axit1 + baz2 = baz1 + axit2

D

IỄ N

Đ

ÀN

phƣơng trình:

Trang 39

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

10 00

H2O là axit của cặp axit baz liên hợp H2O/OH-; NH3 là baz của cặp axit baz liên hợp NH4+/NH3

Ó

A

Từ hai phản ứng trên cho thấy H2O là dung môi lƣỡng tính mở rộng ra là

-H

những hợp chất có chứa nguyên tử hydro luôn là chất lƣỡng tính, khi phản ứng

-L

Ý

với chất có khả năng cho proton mạnh hơn nó đóng vai trò là baz nhận proton

ÁN

ngƣợc lại khi phản ứng với chất cho proton yếu hơn nó sẽ đóng vai trò là axit để

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

cho proton.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

liên hợp HF/F-

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

H2O là baz của cặp axit baz liên hợp H3O+ /H2O; HF là axit của cặp axit baz

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Trang 40

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

phẩm axit yếu hơn và baz yếu hơn. Khi hòa tan một axit vào trong nƣớc lúc này yếu mà tạo ra sản phẩm khác nhau.

TR ẦN

sẽ có một sự cạnh tranh nhậ proton giữa hai baz, tùy theo cƣờng độ axit mạnh hay Ví dụ hòa tan HNO3 vào nƣớc,HNO3 là một axit mạnh sẽ cho một proton

Ó

A

nó là H3O+ theo phƣơng trình

10 00

B

và baz liên hợp của nó là NO3- và H2O là baz sẽ nhận proton và axit liên hợp của

-H

Tính axit của HNO3 là mạnh hơn H3O+ và tính baz của H2O mạnh hơn

-L

Ý

NO3- nên cân bằng sẽ dịch chuyển hoàn toàn về bên phải

ÁN

Nếu cho axit yếu HF hòa tan vào trong nƣớc thì tính axit của HF sẽ yếu

TO

hơn H3O+ và tính baz của H2O sẽ yếu hơn F- vì vậy cân bằng sẽ dịch chuyển một

Tóm lại khi cho một axit HA vào trong nƣớc HA + H2O

H3 O + + A -

D

IỄ N

Đ

ÀN

phần về phía bên trái, lúc này trong dung dịch chỉ có một phần HF cho proton

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Phàn ứng axit- baz là phản ứng giữa một axit mạnh và baz mạnh tạo ra sản

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Cƣờng độ của axit-baz

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Trang 41

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nếu HA là một axit mạnh hơn H3O+, cân bằng dịch chuyển hoàn toàn về bên phải, nếu HA có tính axit mạnh hơn nƣớc nhƣng yếu hơn H3O+ sẽ là cân bằng

N

thuận nghịch

N

nếu tính baz của B mạnh hơn tính baz của nƣớc nó sẽ nhận proton của nƣớc cân

H

Ơ

A + OH-

Tƣơng tự khi hòa tan một baz vào nƣớc, B + H2O

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

nhƣng yếu hơn OH- cân bằng sẽ dịch chuyển về phái bên trái

TP

Tóm lại khi cho một chất tan vào trong nƣớc (dung môi) tính axit hoặc baz

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

tan trong dung môi. Tính axit mạnh hay yếu tùy thuộc vào khả năng cho proton

H Ư

của axit và tính baz của dung môi mà quá trình trao đổi proton với dung môi sẽ

TR ẦN

dịch chuyển theo chiều thuận hay nghịch ở mức độ khác nhau. Tƣơng tự cƣờng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

độ baz cũng thế.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Cƣờng độ của axit phụ thuộc vào hằng số cân bằng của phản ứng khi cho axit hòa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

của nó sẽ tùy thuộc vào bản chất của chất tan và bản chất của dung môi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

bằng sẽ dịch chuyển hoàn toàn về bên phải. Nếu tính baz của B mạnh hơn nƣớc

Trang 42

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Tuy nhiên để đánh giá định lƣợng cƣờng độ một axit hay baz ngƣời ta dựa trên hằng số cân bằng quá quá trình trao đổi proton của nó với dung môi

N

[H3O + ][A - ] [HA][H 2O]

N

H

[H3O + ][A - ] [HA]

Y

K HA =

H 3O + + A - ; K=

Ơ

HA + H 2 O

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

cho nƣớc. KHA càng lớn thì khả năng cho proton cho dung môi càng lớn tính axit

G

và bản chất của dung môi

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Các axit đa bậc thì hằng số điện ly giảm dần theo trật tự: K1 > K2 > K3…Hằng số điện ly chung K của một chất điện ly đa bậc là:

TR ẦN

K = K1.K2.K3…Kn

10 00

B + H2 O

B

Tƣơng tự nhƣ axit cƣờng độ của baz cũng đƣợc đánh giá vào chỉ số baz A + OH[ A ].[ OH  ] [B]

A

Chỉ số bazơ: K b  K  [H2O] 

-H

Ó

Kb gọi là chỉ số baz KB càng nhỏ baz càng yếu

Ý

Mối liên hệ cƣờng độ axit và cƣờng độ baz liên hợp của nó: Một axit HA

-L

cóchỉ số axit là Ka thì baz kiên hợp của nó là A- có chỉ số baz là Kb và Ka. Kb

ÁN

=10-14 nếu sử dụng dung môi nƣớc. Điều đó có nghĩa độ mạnh của một axit có

TO

liên quan đến độ mạnh của một baz liên hợp của nó, axit càng mạnh càng dễ cho

ÀN

pront thì baz liên hợp của nó càng yếu.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

axit càng yếu. Vì vậy nó đặc trƣng cho độ mạnh của axit phụ thuộc vào nhiệt độ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

càng mạnh, KHA càng nhỏ thì khả năng cho proton cho dung môi càng nhỏ tính

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

KHA gọi là chỉ số axit của HA đặc trƣng cho mức độ nhƣờng proton của axit

D

IỄ N

Đ

Hạn chế của thuyết Chỉ đúng với những phản ứng axit –baz trong đó axit phải có khả năng cho

pronton và baz nhận proton. Tuy nhiên rất nhiều chất thể hiện tính axit hoặc baz nhƣng không có nguyên tử Hydro trong phân tử hoặc có nhƣng không có khả năng cho pronton nhƣ BCl3 hay HPO3-

Trang 43

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

1.4.3 Thuyết axit –baz theo Lewis Năm 1923, Giáo sƣ G. N. Lewis (1875–1946) trình bày toàn diện nhất về

N

lý thuyết cơ sở axit cổ điển. Các định nghĩa của Lewis theo sau.

H

.Q

-H

Ó

Axit: những tiểu phân có dƣ mật độ điện tích dƣơng hoặc trong phân tử, ion còn có các abital trống thích hợp cho việc tiếp nhận đôi điện tử từ baz chuyển

-L

Ý

sang. Ví dụ các cation Ag+, Co3+, Cr3+.Các halogen của Al, Bo, Si.., hợp chất tồn

ÁN

tại liên kết cầu, các hợp chất liên kết kép trong điều kiện thích hợp…

TO

Baz: là những tiểu phân cho đôi điện tử thƣờng là các anion Cl-, Br- các phân tử trung hòa có đôi điên tử tự do chƣa tham gia liên kết.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Ví dụ:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

sự tạo thành liên kết công hóa trị theo kiểu cho nhận.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

các hợp chất dựa trên cấu tạo để xác định tính axit hoặc baz. Phản ứng axit-baz là

N

để tạo thành liên kết hóa học. Với quan điểm này, khái niệm axit đƣợc mở rộng,

Ơ

Baz là chất có khả năng cho đôi điện tử, Axit là chất có khả năng nhận đôi điện tử

ÀN

Hạn chế của thuyết này là không giải quyết độ mạnh yếu của axit và baz nhƣ

D

IỄ N

Đ

hai thuyết trên 1.5.Trạng thái tinh thể chất rắn Một chất bất kỳ có thể tồn tại ở các trạng thái rắn lỏng và khí gọi là các trạng thái tập hợp của vật chất, ở những điều kiện thích hợp đƣợc xây dựng từ ion,

Trang 44

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

phân tử hoặc nguyên tử mặc dù liên kết giữa chúng có thể không giống nhau về

TR ẦN

Tính chất của sự chuyển động tƣơng đối của các tiểu phân còn gọi là thế năng.

B

Tính chất của chuyển động nhiệt của các tiểu phân gọi là động năng.

10 00

Nếu thế năng của các tiểu phân lớn hơn rất nhiều lần so với động năng, vật chất sẽ tồn tại ở trạng thái rắn, nếu ngƣợc lại vật chất sẽ tồn tại ở trạng thái khí. Trạng

Ó

A

thái lỏng là trạng thái trung gian giữa trạng thái rắn và trạng thái lỏng, khi đó thế

-H

năng gần bằng động năng của hệ.

Ý

Vật chất sẽ tồn tại ở trạng thái nào tùy thuộc vào áp suất bên ngoài và nhiệt

-L

độ, ở điều kiện thích hợp một chất có thể trạng thái tập hợp này sang trạng thái tập

ÁN

hợp khác. Qúa trình chuyển trạng thái tập hợp này đƣợc gọi là quá trình chuyển

TO

pha. Sự hóa hơi, hóa lỏng, hóa rắn, nóng chảy và thăng hoa gọi là quá trình

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

chính:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Sự tồn tại của một chất ở các trạng thái khác nhau đƣợc tạo ra bởi 2 yếu tố

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Sự biến đổi 3 trạng thái rắn lỏng khí

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

bản chất lẫn cƣờng độ.

ÀN

chuyển pha.

D

IỄ N

Đ

1.5.1 Trạng thái rắn: Thế năng trung bình của các tiểu phân lớn hơn động năng trung bình của

chúng. Khoảng cách giửa các tiểu phân nhỏ, có giá trị gần với kích thƣớc của các

Trang 45

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

tiểu phân Chuyển động của các phân tử hạn chế, thƣờng chỉ dao động xung quanh một vị trí cân bằng nào đó.

N

Do những đặc điểm trên mà chất rắn có một số tính chất nhƣ có hình dạng Ở trạng thái rắn có hai trƣờng hợp: chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

trúc có trật tự đƣợc xác định rõ ràng trong không gian ba chiều. Các tiểu phân sắp

TP

xếp trật tự theo những quy luật lập đi lập lại nghiêm ngoặc trong toàn bộ tinh thể.

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Ví dụ: Natri clorua (muối ăn) và sucrose (đƣờng ăn) là những ví dụ về các tinh

H Ư

thể.

TR ẦN

Chất vô định hình có một cấu trúc mất trật tự; nó thiếu sự sắp xếp các đơn vị cơ bản (nguyên tử, phân tử, hoặc ion) đƣợc tìm thấy trong tinh thể. Tính chất

B

của trạng thái vô định hình: không có nhiệt độ nóng chảy xác định, không tự kết

10 00

tinh thành tinh thể có hình dạng riêng, tính đẳng hƣớng ví dụ: Thủy tinh là một chất vô định hình thu đƣợc bằng cách làm lạnh một chất

Ó

A

lỏng đủ nhanh để các đơn vị cơ bản của nó "đông lạnh" ở các vị trí ngẫu nhiên

-H

trƣớc khi họ có thể giả định một sắp xếp tinh thể sắp đặt.

Ý

Tuy nhiên giữa trạng thái tinh thể và trạng thái vô định hình không có ranh

-L

giới chặt chẽ. Bằng các phƣơng pháp phân tính hóa lý hiện đại chúng ta mới xác

ÁN

định chính xác chất rắn tồn tại ở dạng nào

TO

1.5.2 Tính chất của tinh thể -hệ tinh thể

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ánh sáng khác nhau của tinh thể. Nhiệt độ nóng chảy xác định, có tính dị hƣớng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Ở chỗ bề mặt đập vỡ xuất hiện nhiều cạnh nhỏ, bề mặt lấp lánh, phản chiếu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Chất rắn tinh thể gồm có một hoặc nhiều tinh thể; mỗi pha có một cấu

N

H

Ơ

cố định, có thể tích riêng và có độ cản lớn đối với sự chuyển dịch.

ÀN

Nghiên cứu hình dạng của các tinh thể cho thấy hình dạng các tinh thể của

D

IỄ N

Đ

một chất khi kết tinh có thể không giống nhau do điều kiện kết tinh, hình dạng tinh thể khác nhau là do sự khác nhau về hình dạng của các đơn vị cấu trúc. Dựa trên kết quả khảo sát hình dạng tinh thể ngƣời ta sắp xếp các tinh thể thành nhiều hệ tinh thể khác nhau.

Trang 46

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Cơ sở để phân biệt các hệ tinh thể là những đặc điểm đối xứng của tinh thể nhƣ: tâm đối xứng, mặt phẳng đối xứng và hệ đối xứng

N

 Tâm đối xứng: là điểm giữa tất cả các đoạn thẳng nối từ bất kỳ đểm nào

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

 Trục đối xứng: là đƣờng thẳng mà khi quay tinh thể xung quanh nó 360o thì tinh thể trùng với hình n lần, n gọi là bậc của trục

H Ư

tạo thành giữa chúng là những đại lƣợng đặc trƣng cho tính đối xứng của hệ tinh

TR ẦN

thể

Toán học đã chứng minh có 32 tổ hợp yếu tố đối xứng quy về 7 hệ tinh

B

thể: Hệ tam tà

Hệ đơn tà

Hệ tà phƣơng

Hệ tam phƣơng

Hệ tứ phƣơng hệ lục phƣơng

Hệ lập phƣơng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Nếu hình dung tinh thể nhƣ một hình hộp thì chiều dài cạnh trục hoặc góc

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

nhiều trục đối xứng bậc cao, tính đối xứng của nó càng cao.

Đ ẠO

Hình đạng tinh thể là tập hợp các yếu tố đối xứng của tinh thể. Tinh thể có

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

này là ảnh của phần kia trong gƣơng

N

 Mặt phẳng đối xứng: mặt phẳng chia tinh thể ra làm hai phần mà phần

H

Ơ

trên bề mặt này sang bề mặt kia của tinh thể và đi qua nó

Trang 47

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

-H

Trong chất rắn dạng tinh thể, các tiểu phân (nguyên tử, ion, phân tử,…)

-L

Ý

đƣợc sắp xếp một cách đều đặn thành một mạng lƣới theo 3 hƣớng trong không

ÁN

gian. Nếu xét theo một mặt phẳng thì các tiểu phân sẽ phân bố ở các giao điểm của các đƣờng thẳng song song vẽ theo những phƣơng khác nhau. Toàn bộ mặt

TO

phẳng chứa các đƣờng thẳng song song và giao nhau cùng với các tiễu phân tại

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ó

A

1.5.2 Mạng tinh thể-các kiểu mạng tinh thể

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Hình dạng 7 hệ tinh thể

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

giao điễm tạo thành một mạng lƣới gọi là mặt mạng. Tập hợp các mặt mạng này

D

IỄ N

Đ

gọi là mạng tinh thể. Giao điểm trên các mặt mạng gọi là nút mạng. Trong lƣới tinh thể một phần có thể tích nhỏ nhất dạng khối bình hành có đặc tính đối xứng của toàn bộ mạng lƣới gọi là ô mạng cơ sở, một ô mạng cơ sở đƣợc xác định 3

Trang 48

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

cạnh (a,b,c), 3 góc (α,β µ) tạo bởi 3 cạnh này. Độ dài các cạnh a, b,c gọi thông số

sắp xếp phân bố của các tiểu phân trong không gian và khoảng cách giữa chúng.

TR ẦN

Tƣơng ứng với một kiểu mạng tinh thể có thể có nhiều cấu trúc khác nhau. Ví dụ mạng kim loại có các kiểu cấu trúc lục phƣơng, lập phƣơng tâm diện, lập phƣơng

10 00

B

tâm khối..

Dựa vào đặc điểm khoảng cách giữa các tiểu phân ngƣởi ta phân chia

A

thành 4 kiểu cấu trúc chính:

-H

Ó

Mạng nguyên tử (mạng tinh thể cộng hóa trị): tại các nút mạng là những nguyên tử trung hòa điện đƣợc liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Cấu

-L

Ý

trúc tinh thể phụ thuộc đặc đểm liên kết giữa các nguyên tử, quy lực phân bố các

ÁN

nguyên tử đƣợc quyết định bởi kiểu lai hóa orbital nguyên tử.

TO

Năng lƣợng mạng tinh thể nguyên tử lớn, liên kết cộng hóa trị giữa các

D

IỄ N

Đ

ÀN

nguyên tử càng bền năng lƣợng càng lớn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Cấu trúc tinh thể của mỗi chất đƣợc xây dựng từ các ô mạng cơ sở và cách

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

Đại điện một ô mạng cơ sở

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

mạng.

Trang 49

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

khác các nguyên tử theo hƣớng tứ diện để đƣa ra một mạng cộng hóa trị ba chiều Bạn có thể mô tả liên kết bằng cách giả định rằng mọi nguyên tử cacbon

TR ẦN

làsp3 lai. Mỗi liên kết C-C tạo thành bởi sự chồng chéo của một quỹ đạo lai sp3 trên một nguyên tử cacbon có quỹ đạo lai sp3 trên nguyên tử khác

10 00

B

Mạng phân tử: tại các nút mạng là những phân tử. Mặc dù các liên kết trong các phân tử là cộng hóa trị và mạnh mẽ, nhƣng lực liên kết giữa các phân tử

A

yếu hơn nhiều nên các phân tử có thể dễ dàng di chuyển. Vì vậy, chất rắn mạng

-H

Ó

phân tử thƣờng là các chất mềm có điểm nóng chảy thấp. Các electron không di chuyển từ phân tử này sang phân tử khác trong điều kiện bình thƣờng nên nó là

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

chất dẫn điện kém và chất cách điện tốt.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

nguyên tố, trong đó mỗi nguyên tử cacbon liên kết cộng hóa trị với bốn carbon

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Kim cƣơng là một ví dụ đơn giản. Nó là một dạng đồng hình của cacbon

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Cấu trúc mạng tinh thể của (a) carbon dioxide, CO2; (b) benzen, C6H6 có mạng phân tử

Trang 50

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Các phân tử cộng hóa trị khi sắp xếp trong một tinh thể phụ thuộc vào hình dạng và lực tƣơng tác tĩnh điện giữa các phân tử sao cho năng lƣợng của hệ

N

đạt cực tiểu

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

ion có số phối trí cao, mỗi ion đƣợc bao quanh bởi nhiều ion ngƣợc dấu. Các ion

Hầu hết các muối kết tinh có mạng tinh thể ion. Ví dụ là các halogen của

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

liti, magie, kali, natri , các oxit oxit và sulfua nhƣ MgO, CaO, CaS và MnO.

A

Biễu diễn cấu trúc tinh thể ion của NaCl.

-H

Ó

(a) Một ô mạng cơ sở của cấu trúc tinh thể của natri clorua

Ý

(b) Kích thước tương đối của các ion trong một ô mạng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

(c) Mặt cắt ngang của cấu trúc NaCl,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

ion dẫn điện và nhiệt kém

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

trong tinh thể có thể dao động trong vị trí cố định tại các nút mạng, vì vậy chất rắn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

vì. Đặc điểm của liên kết ion là không bão hòa và không định hƣớng nên mạng

N

phân bố liên tục đều đặn, không thể tách rời và hút nhau bằng tƣơng tác tĩnh điện

Ơ

Mạng ion: tại các nút mạng là các ion dƣơng và âm nằm luân phiên nhau

Trang 51

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Cấu trúc tinh thể của một số hợp chất ion thuộc loại MX. (a) Cấu trúc của CsCl, (b) NaCl, (c) ZnS,

N

Mạng kim loại: tại các nút mạng là các ion dƣơng và liên kết giữa chúng mạng tinh thể. Số electron tham gia liên kết càng lớn liên kết càng bền

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

định hƣớng) là lục phƣơng (hcp), lập phƣơng tâm diện (fcc) và lập phƣơng tâm

TP

thể (bcc hoặcccp).

Một số phản ứng trong hợp chất vô cơ

Ý

1.6

-H

Mạng tinh thể kim của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn.

-L

Phản ứng kết hợp:

C + O2

 CO2

ÁN

Phản ứng phân hủy: CaCO3  CaO + CO2

TO

Phản ứng thế:

Fe + CuSO4 

FeSO4 + Cu

kim

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

ánh

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Các chất rắn có mạng tinh thể kim loại có tính chất dẩn điện dẫn nhiệt tốt có

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Trong mạng các nguyên tử đƣợc sắp xếp sao cho đặc khít nhất (không có tính

N

H

Ơ

là liên kết kim loại, còn các electron hóa trị sẽ chuyễn động tự do trong toàn bộ

ÀN

Phản ứng trao đổi: AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3

D

IỄ N

Đ

Phản ứng tỏa nhiệt: H2 + Cl2 

2HCl H = - 2,3kJ

Phản ứng thu nhiệt: N2 + O2  2NO H = + 90,4kJ Phản ứng một chiều: 2KClO3 

2KCl + 3O2

Phản ứng hai chiều: N2 + 3H2 ↔

2NH3

Trang 52

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phản ứng oxy hóa khử: 2FeCl3 + SnCl2  FeCl2 + SnCl4 Bài Tập chƣơng 1

N

Câu 1: cho các hợp chất sau:

H

Ơ

a. KF, KCl, KBr, KI

N

b. HNO3, NaNO3; AgNO3

N

nguyên tử phụ thuộc vào yếu tố nào ?

TR ẦN

Câu 3: Ion R3+ có phân lớp ngoài cùng là 3p63d2.

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

kết cộng hóa trị ? Độ bền của liên kết cộng hóa trị là gì ? Độ bền liên kết giữa hai

Viết cấu hình electron của R và R+3.

b.

Xác định Z, chu kỳ, nhóm, phân nhóm của R.

c.

Viết công thức oxy hóa cao nhất của R.

d.

Nêu các giá trị có thể có của 4 số lƣợng tử ứng với electron 3d 2 của ion

10 00

B

a.

Ó

A

R3+.

-H

Câu 4: Xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm, từ đó dự đoán hình

Ý

dạng của các phân tử và ion sau: CO2, NH3, SF4; NO2; NO3-, ClO3-; SO42-

-L

Câu 5: Các phân tử CH4; NH3 và H2O có nguyên tử trung tâm đều lai hóa sp3

ÁN

nhƣng góc liên kết không bằng nhau: trong CH4 góc liên kết là 109o; NH3 là 107o;

TO

trong H2O là 105o. Giải thích ?

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Câu 2: theo quan đểm của thuyết VB khi nào giữa các nguyên tử hình thành liên

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

cộng hóa trị của liên kết thay đổi nhƣ thế nào trong mỗi dãy hợp chất

TP

Hãy cho biết đặc tính của liên kết hóa học trong các hợp chất trên và phần

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

AlF3, AlCl3, AlBr3, AlI3

d.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Y

c. NaF, MgF2; AlF3;SiF4

ÀN

Câu 6:Trong các phân tử sau, hãy cho biết những phân tử nào là phân cực, không

D

IỄ N

Đ

phân cực, có momen lƣỡng cực khác không hoặc bằng không: SO2, SO3, BeCl2, PH3, CCl4, O2, HCl. Giải thích. Câu 7: Sắp xếp các phân tử sau đây theo chiều momen lƣỡng cực tăng dần: BF 3; H2S, H2O

Trang 53

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Câu 8: Liên kết hydrogen có ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến tính chất của các chất? Trong các chất sau đây, chất nào liên kết hydro liên phân tử: H2S, CH3OH; C6H6;

N

CH3COOH

H

Ơ

Câu 9:

N

Cho các phân tử sau: O2, C2, Li2, N2. Theo thuyết MO hãy:

.Q TP

c. Xác định từ tính của các phân tử a. Viết cấu hình electron của chúng theo phƣơng pháp MO.

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

b. Tính bậc liên kết trong mỗi trƣờng hợp.

H Ư

c. So sánh độ bền liên kết và độ dài liên kết của chúng.

TR ẦN

d. Cho biết tính chất từ của chúng

Câu 11: Mô tả phân tử BeH2 theo phƣơng pháp MO

B

Câu 12: Thế nào là trạng thái tinh thể, trạng thái vô định hình ? giữa chất tinh thể

10 00

và chất vô định hình có tinh chất vật lý gì khác nhau? Tại sao? Câu 13: Trong dung dịch nƣớc CH3COOH là một axit bronsted yếu. Tính axit sẽ

Ó

A

thay đổi nhƣ thế nào khi dung môi hòa tan là NH3 lỏng.

-H

Câu 14: Cho các tiểu phân sau: F-; S2-; Ag+; Fe2+; BCl3; NH3; H2O. Tiểu phân nào

Ý

là axit, baz, lƣỡng tính theo thuyết Bronsted và Lewis

Trong các loại muối sau đây muối nào bị thủy phân mạnh nhất Na2CO3 ; Na2SO3 ; NaCN; NaCl. Cho hằng số điện ly

H2CO3 K1=3,5.10-7; K2=5,6.10-11H2SO3 K1=1,7.10-2; K2=6,2.10-8 HCN K= 2.10-4

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

b.

Sự thủy phân muối là gì ? Những loại muối nào bị thủy phân ?

ÁN

a.

-L

Câu 15:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

Câu 10: Có các phân tử và ion sau: O2, O2+, O2-, O22-.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

b. Xác định bậc liên kết của các phân tử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

a. Viết cấu hình electron của các phân tử

Trang 54

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

CHƢƠNG 2

N

CÁC ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA NHÓM CHÍNH

Ơ

2.1. Tính chất chung của nguyên tố phân nhóm chính

N

H

2.1.1. Giới Thiệu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

Phân nhóm chính gồm các nguyên tố s hoặc p có công thức electron lớp ngoài cùng tƣơng ứng là ns hoặc ns2np. Phân nhóm phụ gồm những nguyên tố mà nguyên tử của nó đang đƣợc điền vào phân lớp (n - 1)d hoặc (n - 2)f. Các nguyên tố d còn gọi là các nguyên tố chuyển tiếp. Nhóm Nguyên tố s và p Nguyên tố d 1 I ns (n - 1)d10ns1 II ns2 (n - 1)d10ns2 III ns2np1 (n - 1)d1ns2 IV ns2np2 (n - 1)d2ns2 V ns2np3 (n - 1)d3ns2 VI ns2np4 (n - 1)d4ns2 VII ns2np5 (n - 1)d5ns2 VIII ns2np6 (n - 1)d6,7,8ns2 Chính sự cấu tạo tuần hoàn của lớp vỏ electron của nguyên tử các nguyên tố dẫn đến sự tuần hoàn về tính chất hóa học của các nguyên tố, các đơn chất và các hợp chất trong bảng phân loại tuần hoàn. Theo định luật tuần hoàn nhƣ sau: “Tính chất các đơn chất cũng nhƣ tính chất và dạng các hợp chất của những nguyên tố biến thiên một cách tuần hoàn theo điện tích hạt nhân nguyên tử các nguyên tố”. Theo quan điểm trên nhóm gồm các nguyên tố có số electron ngoài cùng hoặc của những phân lớp ngoài cùng giống nhau và bằng số thứ tự của nhóm. Có hai loại nhóm: phân nhóm chính và phân nhóm phụ.

ÀN

2.1.2. Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử

D

IỄ N

Đ

2.1.2.1. Bán kính nguyên tử và ion Sự phụ thuộc của bán kính nguyên tử vào điện tích hạt nhân nguyên tử các nguyên tố có tính chất tuần hoàn rõ rệt. Thật vậy, trong một chu kỳ khi đi từ trái qua phải bán kính nguyên tử giảm dần. Nguyên tố đầu chu kỳ có bán kính lớn

Trang 55

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nhất còn cuối chu kỳ là các halogen có bán kính nhỏ nhất. Sự giảm xảy ra rõ rệt nhất ở các chu kỳ nhỏ nhƣng lại không rõ ràng ở chu kỳ lớn.

D

IỄ N

Ơ H N https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

Năng lƣợng ion hóa (I) là năng lƣợng cần thiết để bứt electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản. H(k) + 13,6eV H+ + e I = 13,6 eV Đối với những nguyên tử có nhiều electron, ngoài năng lƣợng ion hóa lần thứ nhất (I1), ngƣời ta còn có năng lƣợng ion lần thứ hai (I2), lần thứ ba (I3)…Trong đó: I1 < I2 < I3 < …< In. Li + 5,40eV Li+ + eI1 = 5,40 eV + 2+ Li + 75,64eV Li + e I2 = 75,64 eV 2+ 3+ Li + 122,45eV Li + e I3 = 122,45 eV Điều này thật dễ thấy vì tách một điện tử ra khỏi nguyên tử trung hòa thì dễ dàng hơn tách điện tử ra khỏi ion dƣơng. Năng lƣợng ion hóa đƣợc tính theo đơn vị kJ.mol hay eV: 1eV = 1,6.10-19 J Nhƣ vậy năng lƣợng ion hóa là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng nhƣờng electron của nguyên tử nghĩa là đặc trƣng cho tính kim loại của nguyên tố. Năng lƣợng ion hóa càng nhỏ thì nguyên tử càng dễ dàng nhƣờng electron do đó tính kim loại và tính khử của nguyên tố càng mạnh.

N

2.1.2.2. Năng lƣợng ion hóa

Hình 2.1: Năng lƣợng ion hóa của các nguyên tố trong phân nhóm chính Sự biến đổi tuần hoàn năng lƣợng ion hóa của các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn đƣợc thể hiện rõ trên đƣờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của năng

Trang 56

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ơ -H

Ó

A

10 00

B

Để hiểu rõ đặc điểm thay đổi năng lƣợng của các nguyên tố ta thử phân tích và giải thích sự thay đổi đó đối với các nguyên tố chu kỳ II và III. Nhìn chung trong một chu kỳ khi đi từ trái sang phải, năng lƣợng ion hóa (I1) tăng dần tuy nhiên sự biến thiên này là không đơn điệu. Những nguyên tử có cấu hình ns2np6 (khí trơ) là bền vững nhất, năng lƣợng ion hóa của chúng rất lớn. Các cấu hình s2 và p3 là cấu hình tƣơng đối bền nên năng lƣợng ion hóa khá lớn.

Li

Be

B

C

I (eV)

5,39

9,32

8,30

11,26

Nguyên tử

Na

Mg

Al

Si

I (eV)

5,14

7,64

5,98

8,15

Nguyên tử

K

Ca

Ga

Ge

As

Se

I (eV)

4,34

6,11

6,00

7,88

9,81

9,75

Nguyên tử

Rb

Sr

In

Sn

Sb

Te

I (eV)

4,18

5,69

5,79

7,34

8,64

9,01

IỄ N

Đ

ÀN

TO

-L

Nguyên tử

ÁN

Ý

Bảng 2.1. Năng lượng ion hóa thứ nhất của một vài nguyên tố N

O

F

Ne

14,53 13,62 17,42 21,56 P

S

Cl

Ar

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

Hình 2.2: Sự phụ thuộc năng lượng ion hóa I vào điện tích hạt nhân Z

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP Đ ẠO G N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Z

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Y

N

H

I (kJ/ mol) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

D

N

lƣợng ion hóa (I1) vào điện tích hạt nhân nguyên tử các nguyên tố (Hình 2.2). Từ hình 2.2 chúng ta thấy năng lƣợng ion hóa của các nguyên tố nói chung tăng dần từ đầu chu kỳ đến cuối chu kỳ, trong đó các nguyên tố s nhóm I có I 1 nhỏ nhất, còn các nguyên tố p nhóm VIII có I1 lớn nhất.

10,55 10,36 13,01 15,75 Br

Kr

11,84 14,00 I

Xe

10,45 12,13

Trang 57

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Thực vậy năng lƣợng ion hóa của Be và Mg lớn hơn năng lƣợng ion hóa của nguyên tố đứng sau nó là B và Al.

H

P (Z = 15): 1s2 2s22p6 3s23p3

S (Z = 16): 1s2 2s22p6 3s23p4

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

Độ âm điện là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron liên kết về phía mình. Nhƣ vậy độ âm điện cũng là một đại lƣợng đặc trƣng quan trọng cho tính chất của nguyên tố. Nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn sẽ hút electron về phía mình khi tƣơng tác với nguyên tử của nguyên tố khác có độ âm điện nhỏ hơn. Từ đây rõ ràng độ âm điện có liên quan đến năng lƣợng ion hóa và ái lực electron của nguyên tử. Milliken xác định độ âm điện của một nguyên tố bằng biểu thức: 

1 I  F 2

TO

ÁN

Trong đó:  : độ âm điện của nguyên tố

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

2.1.2.3. Độ âm điện

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Sự thay đổi năng lƣợng ion hóa trong các phân nhóm chính và phụ xảy ra khác nhau. Trong các phân nhóm chính theo chiều tăng điện tích hạt nhân năng lƣợng ion hóa giảm, ngƣợc lại trong các phân nhóm phụ sự biến đổi năng lƣợng không có qui luật chặt chẽ nhƣ trong phân nhóm chính.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

O (Z = 8): 1s2 2s22p4

TP

N (Z = 7): 1s2 2s22p3

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

U

Y

Tƣơng tự năng lƣợng ion hóa của N và P lớn hơn năng lƣợng ion hóa của O và S cũng đƣợc giải thích do cấu hình p3 là cấu hình bán bão hòa là cấu hình tƣơng đối bền.

Ơ

N

B (Z = 5): 1s2 2s22p1 Al (Z = 13): 1s2 2s22p6 3s23p1

N

Be (Z = 4): 1s2 2s2 Mg (Z = 12): 1s2 2s22p6 3s2

D

IỄ N

Đ

ÀN

I: năng lƣợng ion hóa thứ nhất của nguyên tố F: ái lực electron của nguyên tố Vì giá trị ái lực electron biết đƣợc còn ít nên cách xác định độ âm điện theo phƣơng pháp Milliken bị hạn chế. Pauling đã đề nghị một phƣơng pháp khác xác định độ âm điện. Theo Ông độ âm điện đƣợc xác định dựa trên năng lƣợng liên kết của các liên kết tƣơng ứng.

Trang 58

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Theo Pauling, hiệu độ âm điện của hai nguyên tố A và B đƣợc xác định bằng biểu thức:  A  B  k 

Ơ

N

  EA B  EA  A  EB B

H

Trong đó:

N

 A : độ âm điện của nguyên tố A

D

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

EA-B, EA-A, EB-B: năng lƣợng phân ly của các phân tử AB, A2 và B2. k: hệ số tỷ lệ (0,208 kcal/mol hoặc 0,102 kJ/mol) Trong mỗi chu kỳ theo chiều tăng điện tích hạt nhân độ âm điện tăng lên, còn trong mỗi nhóm khi đi từ trên xuống dƣới độ âm điện lại giảm xuống. Tóm lại các nguyên tố s nhóm IA có độ âm điện nhỏ nhất, còn các nguyên tố p nhóm VIIA có độ âm điện lớn nhất. Nhƣ vậy theo thang Pauling, nguyên tố Cs có độ âm điện nhỏ nhất (  = 0,7) và nguyên tố F có độ âm điện lớn nhất (  = 3,98).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

B : độ âm điện của nguyên tố B

Hình 2.3: Độ âm điện của các nguyên tố trong phân nhóm chính

Trang 59

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

0,98

1,57

2,04

2,55

3,04

3,44

3,98

Nguyên tử

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

0,93

1,31

1,61

1,90

2,19

2,58

3,16

Nguyên tử

K

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br

0,82

1,00

1,81

2,01

2,18

2,55

2,96

Nguyên tử

Rb

Sr

In

Sn

Sb

Te

I

0,80

0,95

1,70

1,90

2,00

2,10

2,66

Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng trong đó có sự chuyển electron hoàn toàn ( hoặc một phần) từ nguyên tử ( hay ion ) này sang nguyên tử (hay ion) khác. Kết

10 00

B

quả của quá trình đó là trong phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một hoặc vài nguyên tố Ví dụ:

A

Cu SO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

-H

Ó

Trong phản ứng Zn và Cu SO4 có sự trao đổi electron giữa nguyên tử Zn và

Ý

ion Cu2+: mỗi nguyên tử Zn cho đi 2 electron, còn mỗi ion Cu2+ nhận lấy 2

-L

electron.

ÁN

Nhƣ vậy mỗi phản ứng oxy hóa khử phải bao gồm:

TO

 Hai chất có mặt đồng thời

ÀN

- Chất cho electron đƣợc gọi là chất khử (hay là chất bị oxy hóa)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

2.1.3.1. Định nghĩa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.1.3. Phản ứng oxi hóa –khử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

F

Ơ

O

H

N

N

C

Y

B

U

Be

.Q

Li

TP

Nguyên tử

G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Bảng 2.2. Độ âm điện của một số nguyên tố theo thang Pauling

D

IỄ N

Đ

- Chất nhận electron đƣợc gọi là chất oxi hóa (chất bị khử)  Hai quá trình xảy ra đồng thời

- Quá trình cho electron gọi là quá trình oxi hóa - Quá trình nhận electron đƣợc gọi là quá trình khử

Trang 60

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhƣ vậy đối với ví dụ trên thì Zn – 2e = Zn2+ quá trình oxi hóa (Zn - chất khử)

N

Cu2+ + 2e = Cu quá trình khử (Cu2+ - chất oxi hóa)

H

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Và Kh1+ Ox2 ↔ Ox1 + Kh2

H Ư

Ox1, Kh1, Ox2, Kh2 – đƣợc gọi là các cặp oxy hóa khử của chất 1 và chất 2

TR ẦN

và thƣờng đƣợc biểu diễn dƣới dạng Ox1/ Kh1 và Ox2/ Kh2

Các phản ứng oxy hóa- khử có thể chia thành hai loại:

B

Các phản ứng không có môi trƣờng tham gia: tức là loại phản ứng gồm có

10 00

hai chất tham gia phản ứng là chất oxy hóa và chất khử. Ví dụ phản ứng giữa Zn và CuSO4

Ó

A

Các phản ứng có môi trƣờng tham gia- là loại phản ứng mà ngoài chất oxy

-H

hóa và chất khử còn có chất thứ ba tham gia để tạo môi trƣờng phản ứng (axit,

Ý

bazo hay trung tính). Chất thứ ba này đƣợc gọi là chất môi trƣờng và thực tế đó là

ÁN

Ví dụ:

-L

axit, bazo và nƣớc.

2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5KNO3 + 3H2O

TO

H2SO4 – đóng vai trò là môi trƣờng axit cho phản ứng

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ox2 +ne ↔ Kh2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Kh1↔Ox1 + ne

.Q

quá trình oxy hóa khử, cũng nhƣ là phản ứng oxy hóa khử dƣới dạng:

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Cu2+ chuyển thành dạng khử Cu. Một cách tổng quát thì ta có thể trình bày các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

là sau phản ứng dạng khử Zn chuyển thành dạng oxy hóa Zn2+, còn dạng oxy hóa

N

nói trên, Zn và Cu đƣợc gọi là dạng khử, còn Zn2+ và Cu2+ là dạng oxy hóa. Tức

Ơ

Qua ví dụ trên ta có thể thấy rằng, trong quá trình oxi hóa Zn và khử đồng

ÀN

Phân loại phản ứng oxi hóa khử.

D

IỄ N

Đ

-Phản ứng oxi hóa khử nội phân tử: chất oxi hóa, chất khử ở trong cùng một chất (chúng có thể là các nguyên tử, ion, nguyên tố khác nhau, hoặc cùng một nguyên tố) Ví dụ

Trang 61

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

KClO3 → KCl + O2 NH4NO3 → N2O + H2O

N

Phản ứng tự oxi hóa khử: chất oxi hóa và chất khử ở trong cùng một chất

H

Ơ

KClO3 → KCl + KClO4

N

Phản ứng phức tạp: có nhiều quá trình oxi hóa và khử

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Ví dụ:

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Cu + HNO3 (l) → Cu(NO3)2 + NO + H2O

TR ẦN

2.1.3.2. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử

H Ư

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Để cân bằng phƣơng trình phản ứng oxy hóa – khử chúng ta dựa vào nguyên

B

tắc: tổng số electron của chất khử cho đi phải bằng tổng số electron của chất oxy

10 00

hóa thu vào và tiến hành các bƣớc cụ thể sau: Dựa vào sự thay đổi số oxy hóa của các nguyên tố phản ứng, xác định chất

Ó

A

oxy hóa, chất khử.

-H

Thiết lập các phƣơng trình electron – ion dựa trên số electron trao đổi của

-L

phản ứng

Ý

chất oxy hóa và chất khử đối với quá trình oxy hóa cũng nhƣ quá trình khử của

ÁN

Viết phƣơng trình electron – ion và dựa vào nguyên tắc đã nêu thiết lập

TO

phƣơng trình ion của phản ứng

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

chất khử, hoặc chỉ đóng vai trò môi trƣờng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Phản ứng có sự tham gia của môi trƣờng: môi trƣờng có thể là chất oxi hóa,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ví dụ:

ÀN

Dựa vào phƣơng trình ion cân bằng hệ số hợp thức của các chất có mặt trong

D

IỄ N

Đ

phản ứng. Có 2 phƣơng pháp cân bằng phản ứng oxy hóa – khử Phƣơng pháp thăng bằng electron (phƣơng pháp nữa phản ứng)

Trang 62

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2.2. Hydro Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, nó chiếm 17% tổng nguyên

N

tử trong vỏ quả đất nghĩa là chiếm 1% về khối lƣợng. 2.2.1.1. Đặc tính nguyên tử của hydro

H Ư

H + e = H-

N

G

+ Kết hợp electron biến thành ion H- có kiến trúc electron của heli (1s2):

TR ẦN

+ Tạo nên cặp electron chung cho liên kết cộng hóa trị.

Các khả năng trên cho thấy H có một vị trí đặc biệt trong bảng tuần hoàn

B

các nguyên tố hóa học; nó vừa giống vừa khác các kim loại kiềm và các halogen.

10 00

Do cấu hình electron nguyên tử thì có thể xếp H ở nhóm IA của bảng tuần hoàn

Ó

2.2.1.2. Đồng vị của hydro

A

và lúc đó viếc H trong dấu ngoặc đơn ở nhóm VIIA.

-H

Hydro có 3 đồng vị: Protium (1H), Đeuterium (2H hay D) và Tritium (3H hay

Ý

T). Cả 1H và 2H đều có hạt nhân ổn định; 3H bị phân rã và có thời gian bán hủy

-L

12,35 năm. Hydro tự nhiên có 99,858% 1H và còn lại là 2H; Chỉ có vết tích phóng

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

xạ của 3H đƣợc tìm thấy trên trái đất.

Đồng vị

Bảng 2.3: Tính chất của Protium, Deuterium và Tritium Thành phần phần trăm (%)

Protium(1H)

99,98

Khối lƣợng nguyên tử 1,007825

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

Nhiệt độ sôi (oC)

13,96

20,30

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H – e- = H+

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

+ Mất electron hóa trị biến thành ion H+:

TP

Do có kiến trúc đặc bịêt, nguyên tử H có ba khả năng:

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

hạt nhân mang một đơn vị điện tích dƣơng gọi là proton.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Nguyên tử hiđro có cấu trúc đơn giản nhất (1s1), gồm một electron và một

N

H

Ơ

2.2.1. Một số tính chất đặc trƣng của hydro

Trang 63

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

0,015

2,014102

18,73

23,67

Tritium(3H)

~10-16

3,016049

20,62

25,04

N

Deuterium(2H)

H

Ơ

2.2.2. Đơn chất

N

2.2.2.1. Tính chất vật lý của hiđro.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

nguyên tử (H2).

Phân tử thuộc loại không cực, khối lƣợng nhỏ nên ít tan trong nƣớc và dung

TR ẦN

H Ư

2.2.2.2. Tính chất hóa học của hiđro + Hyđro phân tử

G N

http://daykemquynhon.ucoz.com

môi. Nhƣng lại tan trong kim loại Ni, Pd, Pt...

Phân tử hiđro rất bền vững nên ở nhiệt độ thƣờng hiđro kém hoạt động. Khi

B

đốt nóng, hoạt tính của hidrogen tăng lên rỏ rệt.

10 00

Tính khử

Là hoạt tính quan trọng nhất của hiđro khi phản ứng với các phi kim, với các

Ó

A

hợp chất có tính oxi hóa, hiđro sẽ thể hiện tính chất này.

Ý

-H

Ở nhiệt độ thƣờng chỉ phản ứng đƣợc flor F2 + H2 → 2HF

-L

Khi có ánh sáng hoặc đốt nóng có xúc tác hiđro phản ứng với nhiều phi kim

TO

ÁN

khác nhƣ Cl2, Br2, I2, O2, N2, S… 2H2 + O2 →2H2O

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

nhỏ dẫn đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

- Khí Hydro nhẹ, độ linh động lớn, độ phân cực bé, lực liên kết phân cực

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

- Hydro là chất khí, không màu, không mùi, không vị, có phân tử gồm 2

D

IỄ N

Đ

ÀN

Ở nhiệt độ cao hiđro khử đƣợc oxit các kim lọai kém hoạt động. PbO + H2 → Pb + H2O

Trong dung dịch tính khử H2 rất yếu 2H+ + 2e- → H2 Tính oxi hóa

Trang 64

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Chỉ khi phản ứng với các kim loại họat động, hiđro mới thể hiện tính oxi hóa và chuyển về trạng thái oxi hóa (-1).

N

Na + H2 → 2NaH

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

+ Hyđro nguyên tử

H Ư

nhiều hợp chất ở điều kiện thƣờng trong dung dịch.

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

thƣờng hydro nguyên tử có thể kết hợp với N2, S, P, As và có khả năng khử đƣợc

TR ẦN

Ví dụ: Khử MnO4- về Mn(+2); Cr2O72- về Cr(+3) 2KMnO4 + 10[H] + 3H2SO4 =

B

2.2.3. Hợp chất

2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

10 00

2.2.3.1. Hydrua a. Hyđrua ion

Ó

A

hyđrua ion kém bền, ở nhiệt độ cao chúng phân hủy cho các đơn chất

Ý

-H

LiH và NaH phân hủy ở nhiệt độ khỏang 350-6000C NaH → Na + 1/2H2↑

-L

Các hiđrua ion có tính bazơ nên chúng phản ứng với các hiđrua axit (trong

TO

ÁN

các dung môi không nƣớc) để tạo thành các phức hiđrua. LiH + AlH3 → Li[AlH4]

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Hyđro nguyên tử có hoạt tính cao hơn phân tử nhiều. Ngay ở điều kiện

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

hyđro phân tử bằng cách phóng điện trong điều kiện áp suất thấp.

TP

Chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn khi vừa đƣợc điều chế hoặc khi phân hủy

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ni, Pt). Khi đó xảy ra sự phân hủy của phân tử H2 thành nguyên tử.

N

Hiđro có đặc tính tan đƣợc trong các kim lọai kém hoạt động (đặc biệt Pb,

H

Ơ

Ca + H2 = CaH2

H2 + 2e- → 2H-

b. Hyđrua cộng hóa trị

D

IỄ N

Đ

ÀN

H- rất dể mất electron, các hiđrua ion là chất khử mạnh nhất đƣợc biết.

Trang 65

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Là hợp chất giữa hiđro và nguyên tố kém âm điện hơn nó nhƣng không có khả năng hình thành hiđrua ion. Liên kết trong các hợp chất này có bản chất cộng

N

hóa trị hoặc ion cộng hóa trị.

H

Ơ

Hóa học của hiđrua cộng hóa trị phụ thuộc mạnh vào bản chất nguyên tử

N

liên kết với hiđro.

.Q

điện kém thuộc phân nhóm IVA và VA của bảng hệ thống tuần hoàn.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đƣợc tạo thành giữa hiđro với các kim loại hoặc một số phi kim có độ âm

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Không bền (kém bền hơn so với hiđrua ion ), nhiều hiđrua bị phân hủy ngay

H Ư

khi vừa đƣợc hình thành .

TR ẦN

Bị thủy phân mạnh giải phóng ra H2

Có tính khử mạnh, nhiều chất tự bốc cháy khi tiếp xúc với oxigen không khí

B

2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O

10 00

Các hiđrua cộng hoá trị khó bay hơi

Đƣợc tạo thành giữa hiđro với các kim loại hoặc một số phi kim thuộc phân

Ó

A

nhóm IIA và IIIA của bảng hệ thống tuần hoàn.

-H

Các hiđrua kim loại này độ bền lớn hơn so với loại hiđrua dể bay hơi.

Ý

Các hiđrua loại có tính chất lƣỡng tính. Trong dung môi không nƣớc chúng

ÁN

-L

phản ứng đƣợc với các hiđrua ion và hiđrua cộng hóa trị. BeH2 + 2NaH → Na2[BeH4]

TO

Các hiđrua kiểu kim loại

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

hiđro ion.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Các hiđrua kim loại này có bản chất axit, nó cũng có các tính chất giống các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Các hiđrua cộng hóa trị dể bay hơi

ÀN

Nhiều kim loại chuyển tiếp hấp thụ khí hiđro tạo nên những chất rắn có

hơn kim loại ban đầu, bị thủy phân bởi nƣớc hoặc axit để giải phóng ra hirogen.

D

IỄ N

Đ

thành phần xác định. Hiđrua kim loại có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhƣng kém

Trang 66

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2.2.3.2. Hợp chất ở số oxi hóa (+1) Đây là hợp chất của hiđro với các không kim loại phân nhóm VIA và VIIA

N

và một phần của nhóm VA. Liên kết giữa hyđro và nguyên tố khác trong những này rất phổ biến.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

kim càng nhỏ và độ âm điện càng lớn, do đó liên kết càng bền vững khi chuyển từ

So với các hiđrua hợp chất hiđro ở số oxi hóa +1 có độ bền lớn hơn. Đa số

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

tồn tại ở trạng thái khí dƣới điều kiện bình thừơng. Một số hợp chất của các

H Ư

nguyên tố âm điện mạnh nhất (F, O, N) có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi bất

TR ẦN

thƣờng do sự hình thành liên kết hiđro.

Dung dịch nƣớc của các hợp chất thƣờng là các axit, một số ít là bazơ.

B

Dung dịch nƣớc của các hợp chất HnX

10 00

Cƣờng độ axit tăng dần khi đi từ trái qua phải của một chu kỳ. Trong một phân nhóm, cƣờng độ axit tăng dần khi đi từ trên xuống dƣới của

Ó

A

một phân nhóm.

-H

2.2.4. Phƣơng pháp điều chế Hydro

Ý

2.2.4.1. Phƣơng pháp điều chế Hydro trong phòng thí nghiệm

-L

Trong phòng thí nghiệm hyđro thƣờng đƣợc điều chế bằng cách cho kẽm hạt

TO

ÁN

tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng hoặc axit clohiric ở trong bình kíp. Zn + H2SO4 = ZnSO4 +

H2

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

dƣới trong một phân nhóm.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

trái qua phải trong một chu kỳ và càng kém bền vững khi chuyển từ trên xuống

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Liên kết trong phân tử càng bền vững khi bán kính nguyên tử của các phi

N

H

Ơ

hợp chất này là liên kết cộng hóa trị. Các hợp chất hyđro tƣơng ứng ở số oxi hóa

ÀN

Trong trƣờng hợp dùng kẽm tinh khiết, phản ứng xảy ra rất chậm, cần cho

thể điều chế bằng phƣơng pháp điện phân dung dịch KOH).

D

IỄ N

Đ

thêm một ít muối đồng vào để phản ứng xảy ra nhanh hơn (Hyđro rất tinh khiết có

Trang 67

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

nghiệp

H Ư

Trong công nghiệp, hiđro chủ yếu đƣợc điều chế từ các khí tự nhiên. Khi đốt

TR ẦN

nóng hỗn hợp khí tự nhiên, không khí và hơi nƣớc ở hiệt độ cao sẽ xảy ra các phản ứng sau đây:

CH4 + H2O → CO + 3H2

10 00

B

CH4 +O2 → 2CO + 4H2

∆H0298= 206kj

∆H0298 = -71kj

Phản ứng trên thu nhiệt nhƣng đƣợc bù lại bằng nhiệt lƣợng sinh ra ở phản

A

ứng dƣới. Hỗn hợp CO + H2 đƣợc gọi là khí than ƣớt.

-H

Ó

Tiếp tục oxit hóa CO bằng hơi nƣớc với chất xúc tác là Fe2O3 ( đƣợc hoạt

-L

Ý

hóa bằng Cr2O3, Al2O3, K2O…) CO + H2O → CO2 + H2

ÁN

CO2 tạo thành đƣợc tách ra khỏi sản phẩm điều chế bằng cách cho hổn hợp

TO

khí đi qua nƣớc dƣới áp suất cao (khoảng 20 atm) và cuối cùng qua dung dịch

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

2.2.4.1. Phƣơng pháp điều chế Hydro trong phòng thí nghiệm trong công

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm điều chế Hyđro trong phòng thí nghiệm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

NaOH hoặc huyền phù Ca(OH)2.

D

IỄ N

Đ

Nếu không có khí tự nhiên cũng có thể điều chế khí than ƣớt bằng cách cho

hơi nƣớc và không khí qua C đốt nóng đỏ: ∆H0298 = -221kj

2C + O2 → 2CO

∆H0298 = 131kj

CO + H2O → CO2 + H2

Trang 68

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Quá trình còn lại đƣợc thực hiiện giống nhƣ trên. Hyđro có độ tinh khiết cao hơn đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp điện phân

N

nƣớc có thêm NaOH, KOH (nồng độ khoảng 30%) hoặc H2SO4 (khoảng 10%) để

H N

anot bằng nickel.

.Q

2.3.1. Đặc trƣng nguyên tử các nguyên tố IA

TP

Kali và Natri lần đầu tiên đƣợc Davy điều chế vào năm 1807 dƣới dạng các

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Davy cũng điều chế đƣợc lithium bằng điện phân Li2O nóng chảy. Cesium và

H Ư

rubidium đƣợc phát hiện với sự trợ giúp của quang phổ vào năm 1860 và 1861,

TR ẦN

tƣơng ứng; Chúng đƣợc đặt tên theo màu sắc của các đƣờng phát thải nổi bật nhất (Latin, cesius, "bầu trời xanh", rubidus, "sâu đỏ"). Franxi đã không đƣợc xác định

B

cho đến năm 1939 nhƣ một đồng vị phóng xạ ngắn ngủi từ sự phân rã của phân tử

10 00

actinium.

Các kim loại kiềm có màu trắng bạc và ánh kim rất mạnh, ngoại trừ cesium,

-H

với không khí.

Ó

A

có bề ngoài vàng. Ánh kim đó biến mất nhanh chóng khi kim loại kiềm tiếp xúc

Ý

Chúng thƣờng đƣợc bảo quản dƣới dầu để tránh quá trình oxy hóa. Các kim loại

-L

kiềm mềm có thể cắt bằng dao hoặc que. Điểm tan chảy của chúng giảm xuống

ÁN

khi số nguyên tử tăng lên vì liên kết kim loại giữa các nguyên tử trở nên yếu hơn

TO

khi tăng kích thƣớc nguyên tử.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

công nhận sự tƣơng đồng giữa các hợp chất của lithium, natri và kali. Năm sau,

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

sản phẩm của điện phân của KOH nóng chảy và NaOH. Năm 1817, Arfvedson

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

2.3. Phân nhóm IA Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

tăng độ dẫn điện. Các điện cực sử dụng trong quá trình điện phân: catot bằng sắt,

ÀN

Các kim loại kiềm có hoạt tính cao nên chúng không tồn tại dạng tự do trong

D

IỄ N

Đ

tự nhiên mà chỉ tồn tại dạng hợp chất Na và K tƣơng đối phổ biến chiếm tỷ lệ tƣơng ứng trong vỏ trái đất là 1.32%

và 1.5% còn Li 0.11%, Rb 0.002% và Cs chiếm 0.0015%. Riêng Fr chiếm lƣợng vô cùng nhỏ.

Trang 69

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Li chứa trong các khoáng vật alumosilicat nhƣng rất hiếm gặp, Na và K còn chứa trong nƣớc biển, mỏ muối (NaCl, KCl), Na2SO4.10H2O, xinvinit

N

(NaCl.KCl), cacnalit (KCl.MgCl2.6H2O). Rb và Cs rất phân tán chúng lẫn trong

.Q

TP

thiên nhiên mà phong hóa tạo thành đất sét.

Các kim loại kiềm đều nhẹ, mềm, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt hóa hơi thấp,

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Các tính chất này đều giảm dần khi đi từ trên xuống

H Ư

dƣới. Tất cả các kim loại kiềm dễ tan trong thủy ngân tạo thành hỗn hống. Khi tan

TR ẦN

tỏa ra nhiều nhiệt.

Các tính chất vật lý của kim loại kiềm đƣợc tóm tắt trong Bảng 2.4.

10 00

Ó

-H

Ý -L

Độ âm điện 0,91 0,87 0,73 0,71 0,66 0,7

Nhiệt độ nóng chảy (oC) 180,5 97,8 63,2 39,0 28,5 27

Nhiệt độ sôi (oC) 1347 881 766 688 705

ÁN

Li Na K Rb Cs Fr

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 520 496 419 403 376 400

A

Nguyên tố

B

Bảng 2.4: Tính chất vật lý của kim loại kiềm

TO

2.3.3. Tính chất hoá học

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

2.3.2. Tính chất vật lý

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Chính các tràng thạch này theo thời gian dƣới tác động của thời tiết, các yếu tố

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

khoáng alumosilicat có tên là tràng thạch (feldspat) natri và tràng thạch kali.

N

Franxi chứa trong các quặng uran. Ngoài ra Na và K còn chứa trong các

H

Ơ

các khoáng chứa Li và K.

ÀN

Các kim loại kiềm có tính chất hóa học rất giống nhau, chúng có thể mất

D

IỄ N

Đ

một điện tử (các kim loại kiềm có năng lƣợng ion hoá thấp nhất của tất cả các nguyên tố) và đạt đƣợc cấu hình khí hiếm. Tất cả đều là các chất khử mạnh. Các kim loại phản ứng mạnh với nƣớc để tạo thành hydro; ví dụ, 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

Trang 70

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phản ứng này tỏa nhiệt, và hydro hình thành có thể bốc cháy trong không khí, đôi khi bùng nổ. Các phản ứng này tăng khi đi từ trên xuống dƣới trong nhóm

N

kim loại kiềm. Cần phải có các biện pháp phòng ngừa đặc biệt để tránh những

.Q TP

N

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.3.4. Phƣơng pháp điều chế

Phƣơng pháp thƣờng dùng điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy

10 00

B

muối clorua hay hydroxit tƣơng ứng trong điều kiện không cho các sản phẩm tiếp xúc với không khí.

Ó

A

Điều chế Na bằng cách điện phân NaCl, NaOH nóng chảy.

-H

Điều chế K bằng cách dùng Fe khử KOH ở nhiệt độ cao.

Ý

2.4. Phân nhóm IIA (Kim loại kiềm thổ)

-L

2.4.1. Đặc trƣng nguyên tử các nguyên tố IIA

ÁN

Gồm Berili (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba), rađi (Ra) có

TO

trong thiên nhiên, trong đó rađi là một nguyên tố hiếm phóng xạ.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

KO2 RbO2 CsO2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Superoxit

G

Sản phẩm đốt cháy (Sản phẩm phụ) Nguyên tố Oxit peroxit Li Li2O (Li2O2) Na (Na2O) Na2O2 K Rb Cs

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Bảng 2. 5: Sản phẩm đốt cháy của kim loại kiềm với oxi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

tùy thuộc vào kim loại. Đốt trong không khí tạo ra các sản phẩm sau:

N

Các kim loại kiềm phản ứng với oxy tạo thành các oxit, peroxit và superoxit,

H

Ơ

kim loại này tiếp xúc với nƣớc.

ÀN

Các kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại trong thiên nhiên ở dạng hợp chất Ca và

số nguyên tử ở trong vỏ Trái Đất. Sr và Ba là nguyên tố tƣơng đối hiếm, mỗi nguyên tố chiếm 0,001%, còn Ra rất hiếm.

D

IỄ N

Đ

Mg thuộc loại nguyên tố phổ biến nhất. Ca chiếm khoảng 1,5% và Mg 1,7% tổng

Trang 71

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Các nguyên tố thuộc phân nhóm chính nhóm II là những nguyên tố s có eclectron lớp ngoài cùng là ns2. Vì thế chúng chỉ có khuynh hƣớng cho đi 2

N

eclectron hóa trị để tạo thành ion X2+, thể hiện tính khử kim loại.

H

Ơ

Từ Be đến Ra tính kim loại tăng dần làm cho các nguyên tố này hình thành 3

N

nhóm:

TP

những kim loại kế tiếp trong nhóm.

N

G

nhóm IIA

H Ư

2.4.2. Tính chất vật lý

TR ẦN

Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc. Trong không khí Be và Mg vẫn còn ánh kim còn các kim loại khác mất ánh kim nhanh chóng do tạo thành sản

B

phẩm của sự tƣơng tác với không khí.

10 00

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, độ cứng không cao lắm. Trừ Be do vị trí đặc biệt của nó nên có nhiệt độ nóng chảy và độ cứng cao hẳn.

Ó

A

Các kim loại kiềm thổ và các hợp chất của nó làm nhuộm màu ngọn lửa: Ca

-H

màu đỏ cam, Sr đỏ son, ba lục hơ vàng. Tính chất này thƣờng đƣợc sử dụng trong

Ý

hóa học phân tích để định lƣợng và xác định lƣợng của nguyên tố.

ÁN

-L

Bảng 2.6: Tính chất vật lý của kim loại kiềm thổ

TO

Nguyên tố

IỄ N

Đ

ÀN

Be Mg Ca Sr Ba Ra

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 899 738 590 549 503 509

Độ âm điện 1.58 1.29 1.03 0.96 0.88 0.9

Nhiệt độ nóng chảy (oC) 1287 649 839 768 727 700

Nhiệt độ sôi (oC)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

nhau đƣợc gọi là các kim loại kiềm thổ và đƣợc xem là kim loại điển hình của

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

- Ca, Sr, Ba là những kim loại hoạt động rất mạnh, có tính chất rất giống

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

- Mg là kim loại hoạt động khá mạnh nhƣng có nhiều tính chất không giống

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

- Be là nguyên tố lƣỡng tính giống nhôm.

2500 1105 1494 1381 1850 1700

Trang 72

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2.4.3. Tính chất hóa học. Là chất khử mạnh, các kim loại kiềm thổ phản ứng trực tiếp với nhiều phi

N

kim. đều tỏa nhiệt lƣợng khá lớn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

carbon), Be và Mg kém hoạt động hơn nên các phản ứng đồi hỏi nhiệt độ cao hơn,

TP

chúng không phản ứng với hiđro. Khi phản ứng với oxigen, tùy thuộc vào kích

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

BaO, SrO2 và có thể tạo thành cả superoxit nhƣng superoxit kém bền).

H Ư

Trừ Berili không phản ứng với nƣớc do có màng oxit bảo vệ, Mg phản ứng

TR ẦN

chậm với nƣớc nóng, các kim loại còn lại phản ứng mạnh với nƣớc. (Do đó để bảo quản các kim loại này ngƣời ta thƣờng ngâm chúng trong dầu hỏa).

B

Mg và Be phản ứng với các axit có tính oxi hóa hoặc không có tính oxi hóa.

10 00

Be tan đƣợc trong kiềm.

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2↑

Ó

A

2.5. Nguyên tố IIIA

-H

2.5.1. Đặc điểm nguyên tử các nguyên tố IIIA

Ý

Gồm Bo (B), Nhôm (Al), Gali (Ga), Inđi (In), Tali (Tl). Bo và nhôm đã

-L

đƣợc nghiên cứu và sử dụng trong nhiều lĩnh vực.

ÁN

Cấu hình điện tử: ns2np1 với cấu hình electron của các nguyên tử, các

TO

nguyên tố trong nhóm IIIA không giống với nhau nhiều nhƣ các nguyên tố trong

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

superoxit hoặc hỗn hợp của chúng (Be và Mg tạo oxít, Ca tạo CaO 2; Sr, Ba tạo

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

thƣớt của nguyên tử, các kim loại kìêm thổ sẽ tạo thành oxít, peroxit hoặc

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Khi đốt nóng chúng phản ứng với phi kim kém hoạt động nhƣ (nitrơ, hiđro,

N

H

Ơ

Ngay ở nhiệt độ thƣờng Ca, Ba, Sr phản ứng với O2, S, Hal2, các phản ứng

D

IỄ N

Đ

ÀN

nhóm kim lọai kiềm và kiềm thổ. Vì có 3 điện tử lớp ngoài cùng nên các nguyên tố này có thể nhƣờng tối đa 3

điện tử. Chúng đều là kim loại ngoại trừ B. Tính kim loại tăng dần theo chiều từ trên xuống trong phân nhóm.

Trang 73

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Boron có hai đồng vị ổn định, 11B (80,4% phong phú) và 10B (19,6%). 10B là chất hấp thụ neutron tốt. Đặt tính này đã đƣợc sử dụng trong điều trị các khối u

N

ung thƣ trong một quá trình đƣợc gọi là liệu pháp bắt nơron boron (BNCT). Các

H

.Q

TP

trong khi tránh các mô khỏe mạnh là một thách thức.

Các nguyên tố trong nhóm này là kim loại trừ Bo là một phi kim. Tính chất

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

vật lý của các nguyên tố này đƣợc trình bày trong Bảng 2.7.

TR ẦN

Nhiệt độ nóng chảy (oC) 2180 660 29,8 157 304

2,05 1,61 1,76 1,66 1,79

Nhiệt độ sôi (oC) 3650 2467 2403 2080 1457

-H

Ó

A

B Al Ga In Tl

Độ âm điện

B

Nguyên tố

10 00

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 801 578 579 558 589

H Ư

Bảng 2.7: Tính chất vật lý của các nguyên tố nhóm IIIA

Số oxi hóa: B có các số oxi hóa: -3, -1, 0, +3.

-L

Ý

Al có các số oxi hóa: 0, +3.

Trong đó +3 bền Trong đó +3 bền

In có các số oxi hóa: 0, +1, +3.

Trong đó +1 bền

TO

ÁN

Ga, In có các số oxi hóa: 0, +1, +3. Trong đó +3 bền

2.5.3. Bo

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

2.5.2. Tính chất vật lý

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

các thuốc thử có chứa boron có thể đƣợc tập trung có chọn lọc trong mô ung thƣ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

và 42He (các hạt alpha), có thể giết chết tia độc hại bên cạnh ung thƣ. Sự phát triển

N

các chùm neutron. Phân rã hạt nhân tiếp theo phát ra các hạt năng lƣợng cao, 73Li

Ơ

hợp chất có chứa boron có ƣu tiên thu hút các vị trí khối u, có thể bị chiếu xạ với

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.5.3.1. Đơn chất Hoá học của Boron rất khác so với các nguyên tố khác trong nhóm này vì

vậy nó đƣợc thảo luận riêng rẽ. Về mặt khoa học, boron là một phi kim; Trong xu hƣớng hình thành các liên kết cộng hoá trị, nó có nhiều điểm tƣơng đồng với cacbon và silicon so với nhôm và các nguyên tố khác trong Nhóm 13. Giống nhƣ

Trang 74

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

cacbon, boron tạo thành nhiều hydrua; Giống nhƣ silic, nó tạo thành các khoáng chất chứa oxy với cấu trúc phức tạp (borat). Các hợp chất của boron đã đƣợc sử

N

dụng từ thời cổ đại trong việc điều chế thủy tinh và thủy tinh borosilicate, nhƣng a. Tính chất vật lý

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

vô định hình có màu nâu, là chất nghịch từ. B dạng tinh thể là chất rắn rất cứng,

TP

giòn, màu đen xám, khó nóng chảy, là chất bán dẫn, ở điều kiện thƣờng là chất

G N

http://daykemquynhon.ucoz.com

b. Tính chất hóa học

H Ư

B là chất khử mạnh và oxi hóa yếu.

TR ẦN

Ở điều kiện thƣờng: Tồn tại ở dạng phân tử gồm 12 nguyên tử nên là chất khử yếu.

B + F2 = BF3

B

Ở nhiệt độ cao: chất khử mạnh và oxi hóa yếu (mạnh bằng Si)

10 00

- Tính khử mạnh:

Phản ứng đƣợc với đơn chất oxi hóa mạnh và yếu:

Ó

A

4B + 3O2 = 2B2O3 ( t0=7000C)

-H

2B + 3Cl2 = 2BCl3 ( t0=5000C)

3P2O5  10B

t OC

6P  5B2O3

ÁN

-L

Ý

Phản ứng với hợp chất oxi hóa mạnh, oxi hóa yếu và oxit bền:

TO

- Tính oxi hóa yếu: chỉ tác dụng với khử mạnh là các kim loại mạnh phân nhóm IA, IIA.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

dẫn là 1,55eV).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

dẫn điện điện tử, ở nhiệt độ cao và chiếu sáng là chất dẫn điện (chiều dày vùng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

B là nguyên tố độc nhất trong phân nhóm. B dạng nguyên tố ở dạng thù hình

N

H

Ơ

nguyên tố này rất khó loại bỏ để làm sạch.

ÀN

Tính chất kim loại của các nguyên tố trong Nhóm 13 càng giảm khi đi từ

D

IỄ N

Đ

trên xuống trong nhóm. Nhôm, galium, indi, và tali. Chúng có số oxi hóa +3 bằng cách mất điện tử hóa trị. Tali cũng cũng có số oxi hóa +1 + bằng cách mất điện nên p và giữ lại hai điện khó. Đây là hiệu ứng cặp trơ, trong đó kim loại có trạng

Trang 75

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

thái oxy hóa ít hơn hai lần so với dự kiến trên cơ sở cấu chuyển điện khó của nguyên nên. Ví dụ, Pb chức thành đoàn và ion 2 + 4 +.

N

2.5.3.2. Hợp chất Boron

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H3BO3 → HBO2 → B2O3

TP

Giai đoạn trung gian tạo thành axit metaboric HBO2

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

B2O3 Hút ẩm mạnh, dễ tan trong nƣớc tạo thành axit orthoboric.

H Ư

Axit orthoboric thƣờng gọi là axit boric đƣợc điều chế bằng cách axit hóa

TR ẦN

dung dịch borac:

B4O72- + 2H+ + 5H2O ↔ 4H3BO3

B

b. Axit boric

10 00

Axit boric là chất tinh thể màu trắng, tan ít trong nƣớc lạnh, tan nhiều trong nƣớc nóng, nên nó đƣợc tách ra dể dàng từ dung dịch.

Ó

A

Khi thêm kiềm vào dung dịch thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch và

-H

ta thu đƣợc muối tetrborat B4O72-.

Ý

Axit orthoboric là đơn axit yếu:

-L

H3BO3 + HOH  B(OH)4- + H+;

Ka= 5,6.10-10

ÁN

Muối của axit boric thƣờng dùng là borat Na2B4O7.10H2O. đó là chất rắn

TO

tinh thể, không màu, tan nhiều trong nƣớc nóng, tan ít trong nƣớc lạnh, nên dễ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

nhớt nhƣ thũy tinh ở trạng nóng chảy nó có thể hòa tan một số oxit kim loại.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

B2O3 là chất rắn không màu, khi đun nóng nó mềm ra rồi tạo thành khối

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

phân axit orthoboric:

N

Bo oxit hay anhiđrit borit B2O3 dạng thủy tinh đƣợc đều chế bằng cách nhiệt

H

Ơ

a. Các hợp chất Bo oxit

ÀN

tinh chế bằng nƣớc. Dung dịch natri têtraborat có phản ứng kiềm khá mạnh và có

D

IỄ N

Đ

thể chuẩn độ bằng dung dịch axit clohiđric. c. Muối Borat Là muối của axit boric, các borat kim loại kiềm tan đƣợc trong nƣớc còn các borat khác đều khó tan

Trang 76

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Tác dụng với nƣớc tạo thành hydrat peoxyborat có thành phần NaBO3. 4H2O. Chất này khi tan trong nƣớc giải phóng H2O2

Ơ

N

Na2B4O7.10H2O

chất đầu trong khi chuẩn độ axit và để pha những dung dịch đệm. Borat khan

TR ẦN

nóng chảy có khả năng hòa tan oxit của các kim loại tạo thành muối borat ở dạng thủy tinh và có màu đặc trƣng

B

2.5.4. Nhôm

10 00

2.5.4.1. Đơn chất a. Tính chất vật lý

Ó

A

Nhôm Kim loại màu trắng bạc ở cả dạng thanh lẫn dạng bột, dẫn nhiệt và

-H

điện tốt. Nhôm bền và không bị gỉ trong không khí, nhẹ, dễ dát mỏng và kéo sợi.

-L

Ý

Có mạng tinh thể lập phƣơng tâm diện. Nóng chảy ở 660oC, sôi ở 2500oC.

ÁN

b. Tính chất hoá học

TO

Tính khử mạnh Ở nhiệt độ thƣờng: cũng có tính khử mạnh nhƣng đều bị thụ động do lớp sản

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

chất chỉ thị là MO. Trong hóa học phân tích ngƣời ta dung borat tinh khiết đẻ làm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

Tính chất hóa học: phản ứng với kiềm mạnh và có thể chuẩn bằng HCl với

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Dung dịch borat có khả năng hấp thụ mạnh khí CO2

TP

+ 7H2O ↔ 4H3BO3 + 2NaOH

Na2B4O7

.Q

U

phân trong nƣớc : Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

Y

không màu. ít tan trong nƣớc lạnh nhƣng tan nhiều trong nƣớc nóng. borat bị thủy

H

Tính chất vật lí: là chất rắn dạng tinh thể thuộc hệ tà phƣơng trong suốt

D

IỄ N

Đ

ÀN

phẩm tạo thành bao phủ. Dạng bột có hoạt tính mạnh hơn dạng thanh. Ở nhiệt độ cao: khử mạnh. Tác dụng với đơn chất oxi hóa mạnh và oxi hóa yếu: O2, N2, S... Tác dụng với hợp chất oxi hóa mạnh hơn Al (+3): Fe3O4, SiO2, H2O, kiềm mạnh …

Trang 77

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhôm không tác dụng trực tiếp với Hydro. 2.5.4.2. Các hợp chất nhôm

N

a. Nhôm oxit

H

Ơ

Nhôm oxit tồn tại hai dạng chính, thƣờng gọi là Al2O3- ít bền và Al2O3-

N

bền hơn.

Al2O3- rất trơ về phƣơng diện hóa học, ở nhiệt độ thƣờng nó không tan

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2

Al2O3- hoạt động hóa học hơn, nó tan trong dung dịch axit và kiềm

TR ẦN

Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4) + 3H2O Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

B

Nhôm hiđroxit tồn tại dƣới hai dạng Al(OH)3 và AlO(OH). Khi thêm dung

10 00

dịch amoniac vào dung dịch sôi của muối Al3+ sẽ tạo ra AlO(OH).

A

Các nhôm hiđroxit thể hiện tính lƣỡng tính rõ ràng, tan trong dung dịch axit

Ó

và kiềm tạo thành các muối tƣơng ứng.

Ý

-H

b. Nhôm sunfat và phèn nhôm

-L

Al2(SO4)3 : chất bột màu trắng, phân hủy ở nhiệt độ cao, khi kết tinh từ dung

ÁN

dịch cho dạng Al2(SO4)3.18H2O (là những tinh thể những tinh thể hình kim không

IỄ N

Đ

ÀN

TO

màu , dễ tan trong nƣớc, ích tan trong rƣợu). quá trình biến đổi bởi nhiệt nhƣ sau: 34Al2(SO4).18H2O

→

Al2(SO4)3.16H2O

→

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

hiđrosunfat và đisunfat kim loại kiềm.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

trong axit và kiềm. Ở nhiệt độ cao nó phản ứng đƣợc với hiđroxit, cacbonat,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

.Q

nung trên 10000C sẽ thu đƣợc Al2O3-.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

D

U

Y

Al2O3- thu dƣợc khi nhiệt phân nhôm hiđroxit Al(OH)3 ở 500-6000C, nếu

Al2(SO4)3

Trong công nghiệp, điều chế nhôm sunfat bằng cách đun nóng oxit nhôm

với axit H2SO4 đặc: Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

Trang 78

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Lọc lấy dung dịch, cô cạn trong môi trƣờng trung tính sẽ đƣợc nhôm sunfat ngậm nƣớc Al2(SO4)3.18H2O

N

dùng để điều chế nhôm sunfat khan, đánh trong nƣớc, điều chế phèn nhôm,

Y

Khi dùng Al2(SO4)3 đánh trong nƣớc, thì một phần nhôm sunfat tác dụng với

TR ẦN

thu đƣợc những tinh thể hình 8 mặt đều, không màu có công thức: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hoặc KAl(SO4)2.12H2O

10 00

B

Đó là phèn nhôm kali, cũng gọi là phèn kali hay phèn thƣờng. Phèn kali tan trong nƣớc thu nhiệt và độ tan tăng nhanh khi tăng nhiệt độ. Ngƣời ta dùng phèn

Ó

A

kali thay thế cho nhôm sunfat trong các ứng dụng.

-H

2.5.5. Phƣơng pháp điều chế

Ý

2.5.5.1. Phƣơng pháp điều chế Bo

-L

Trong thiên nhiên Bo tồn tại dƣới dạng khóang borac Na2B4O7.10H2O. từ

ÁN

khóang này ngƣới ta điều chế Bo và các hợp chất của nó. Bo tinh khiết điều chế

TO

rất khó khăn vì nhiệt độ nóng chảy cao của nó và tính ăn mòn của Bo ở trạng thái

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Khi kết tinh một dung dịch đồng phân tử hai sunfat Al2(SO4)3 va K2SO4 thì

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

G

Keo Al(OH)3 mang điện tích dƣơng đông tụ dần, lắng xuống kéo theo các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Đ ẠO

Còn một phần cho phản ứng thủy phân tạo ra keo Al(OH)3.

TP

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6H2O

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

canxi hidrocacbonat, cacbonat magie có trong nƣớc:

hạt đất và các chất hữu cơ làm cho nƣớc trong.

N

H

Ơ

thuộc da và điều chế các muối nhôm khác.

ÀN

lỏng. Ngƣời ta thƣờng điều chế Bo không tinh (Attention) khiết bằng cách dùng

D

IỄ N

Đ

magiê khử Bo oxit: B2O3 + 3Mg → 2B + 3MgO Bo cũng đƣợc điều chế bằng cách khử bo halogenua, ví dụ BBr3, trên dây tantali ở khoảng 10000C, hoặc nhiệt phân boran.

Trang 79

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2.5.5.2. Phƣơng pháp điều chế Nhôm Trong thiên nhiên nhôm tồn tại dƣới dạng aluminosilicat trong fenspat,

N

mica,… cũng nhƣ sản phẩm phân hủy của chúng nhƣ đất sét, cao lanh, v.v. trong

boxit.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

trong đó o < x <1, với một lƣơng biến đổi SiO2, các sắt oxit và titan oxit. Từ boxit

2.6. Phân nhóm IVA

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

2.6.1. Đặc điểm nguyên tử các nguyên tố IVA

H Ư

Phân nhóm chính nhóm IVA gồm: C (Carbon), Si (Silic), Ge (Germanium),

TR ẦN

Sn (Thiếc), Pb (Chì).

Có cấu hình điện tử lớp ngoài cùng là: ns2np2. Có 4 electron lớp ngoài cùng

B

nên có khuynh hƣớng nhận thêm 4 electron nhằm bão hòa phân lớp ngoài cùng

10 00

biểu hiện tính phi kim nhƣng cũng có thể nhƣờng 4 electron nhằm bão hòa lớp ngoài cùng biểu hiện tính chất kim loại. Khuynh hƣớng nhƣờng hay nhận electron

Ó

A

sẽ do độ âm điện và bán kính nguyên tử quyết định.

-H

Phân nhóm vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Tính không kim loại

Ý

giảm dần từ C đến Pb.

ÁN

-L

Bảng 2.8: Tính chất vật lý của các nguyên tố nhóm IVA

TO

Nguyên tố

Độ âm điện 2,54 1,92 1,99 1,82 1,85

Nhiệt độ nóng chảy (oC) 4100 1420 945 232 327

Nhiệt độ sôi (oC) 3280 2850 2623 1751

D

IỄ N

Đ

ÀN

C Si Ge Sn Pb

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 1086 786 762 709 716

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

criolit nóng chảy ở khoảng 9600C.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

đƣợc chế hóa thành Al2O3, sau đó dùng phƣơng pháp điên phân nhôm oxit trong

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Boxit đƣợc dùng nhiều nhất để sản xuất nhôm có thành phần AlOx(OH) 3-2x,

N

H

Ơ

thiên cũng tồn tại dƣới dạng Al2O3 (corunđum, đá nhám…), criolit Na3AlF6, các

Trang 80

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Cacbon không phải là nguyên tố phổ biến nhất, chỉ chiếm 0,14% tổng số nguyên tử, nhƣng có vai trò đặc biệt lớn lao vì hợp chất cacbon là cơ sở của mọi

N

sinh vật.

H

TP

2.6.2.1. Đơn chất

C đƣợc hình thành trong khí quyển từ nitơ bởi các neutron từ các tia vũ trụ.

TR ẦN

Mặc dù 14C đƣợc hình thành với số lƣợng tƣơng đối nhỏ (khoảng 1,2*10-10 phần trăm atmo-Carbon hình cầu), nó đƣợc kết hợp vào mô thực vật và động vật bằng

B

các quá trình sinh học. Khi một cây hoặc động vật chết, quá trình trao đổi carbon

10 00

với môi trƣờng bằng hô hấp và các quá trình sinh học khác chấm dứt, và 14C trong hệ thống của nó có hiệu quả bị giữ lại. Tuy nhiên,

14

C bị phân rã bởi sự bức xạ

C, ngƣời ta có thể xác định mức độ đồng vị này Đã bị phân rã, và lần lƣợt là thời

-H

14

Ó

A

beta, với thời gian bán hủy là 5730 năm. Vì thế, bằng cách đo lƣợng còn lại của

Ý

gian trôi qua kể từ cái chết.

-L

Kim cƣơng và graphite

ÁN

Năm 1985 Carbon đƣợc tìm thấy chủ yếu trong hai hợp chất, kim cƣơng và

TO

graphite. Tinh thể kim cƣơng thuộc hệ lập phƣơng. Trong tinh thể, mỗi nguyên tử

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

14

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

tuần hoàn, hai đồng vị khác là 13C và 14C cũng quan trọng.

G

cho đơn vị khối lƣợng nguyên tử (amu) và do đó khối lƣợng nguyên tử trong bảng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Carbon chủ yếu xuất hiện là đồng vị 12C, có khối lƣợng nguyên tử làm cơ sở

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

2.6.2. Carbon Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Y

giới hữu cơ thì silic cũng có vai trò tƣơng tự nhƣ vậy đối với thế giới vô cơ.

N

16,7% tổng số nguyên tử ở Trái Đất. Nếu cacbon là nguyên tố chủ chốt của thế

Ơ

Silic là nguyên tố phổ biến đứng hang thứ ba sau oxi và hiđro, nó chiếm

ÀN

cacbon ở trạng thái lai hóa sp3 liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử cacbon

D

IỄ N

Đ

khác bao quanh kiểu hình tứ diện. Kim cƣơng có tỉ khối lớn (3,51) và cứng nhất trong tất cả các chất. Tinh thể kim cƣơng hoàn toàn trong suốt, không màu, có chỉ

số khúc xạ ánh sáng rất lớn nên trông lấp lánh và đẹp.

Trang 81

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Than chì có kiến trúc lớp, trong đó mỗi nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa sp2 liên kết cộng hóa trị với ba nguyên tử cacbon bao quanh cùng nằm trong

N

một lớp tạo thành vòng sáu cạnh, những vòng này liến kết với nhau thành một lớp

Bảng 2.9: Tính chất vật lý của kim cƣơng và than chì

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Hình 2.6: Kiến trúc tinh thể của than chì lục phƣơng và than chì mặt thoi

Tỉ trọng (gcm-3) Điện trở suất (Ωm) Entropy tiêu chuẩn(Jmol1 -1 K ) Độ dài lk C-C (pm)

Kim cƣơng

Than chì

3,513 1011 2,38

2,260 1,37x10-5 5,74

154,4

141.5 (335,4)

H https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Hình 2.5: cấu tạo của lớp than chì và Kiến trúc tinh thể của kim cƣơng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

điện.

N

thể: lục phƣơng và mặt thôi. Than chì có màu xám, có ánh kim, dẫn nhiệt và dẫn

Ơ

vô tận. Tùy theo cách sắp xếp của các lớp đối với nhau, than chì có hai dạng tinh

Trang 82

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2.6.2.2. Hợp chất của Cacbon Carbon liên kết với bốn hoặc ít hơn 4 nguyên tử trong phần lớn các hợp chất

Ơ

N

của nó, nhiều ví dụ đƣợc biết đến, trong đó carbon có 5, 6 liên kết hoặc cao hơn.

N

H

Carbon thƣờng phối hợp, với methyl và các nhóm khác thƣờng xuyên tạo thành

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

Hình 2.7: Hợp chất nhôm cầu Các ví dụ về các nguyên tử cacbon có số phối hợp 5, 6, 7 và 8 trong các cụm nhƣ vậy đƣợc biểu diễn trong hình 8.25.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

cầu giữa hai nguyên tử kim loại, nhƣ trong Al2(CH3)6 (Hình 2.7).

Hình 2.8: Số phối trí cao Carbon (Rh8C(CO)19, [Co8C(CO)18]2- )

Trang 83

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

a. Hợp chất cacbon oxit Chất khí không màu, không mùi, rất độc, ít tan trong nƣớc, không thủy phân

Ơ

N

trong nƣớc.

Y

Ở nhiệt độ cao, do có C ở số oxi hóa (+2) nên thể hiện tính khử tạo ra C(+4).

N

H

Phân tử CO rất bền vững, ở nhiệt độ thƣờng trơ về phƣơng diện hóa học.

TP

Oxit phi kim.

G

PdCl2 + CO + H2O  Pd + 2HCl + CO2

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Khi đốt nóng bột của các kim loại chuyển tiếp trong CO ở áp suất cao, phản ứng tạo các phức carbonil kim loại. b. Cacbon đioxit, axit carbonic:

TR ẦN

Ni + 4CO  Ni(CO)4

10 00

B

Là chất khí không màu, không mùi, không duy trì sự sống và sự cháy, phân tử CO2 rất bền. Chỉ những chất có ái lực điện tử rất lớn với Oxi nhƣ K, Mg, Al,

Ó

A

Zn mới cháy đƣợc trong khí quyển CO2.

-H

4Al + 3CO2 = 2Al2O3 + 3C

Ý

Phân tử CO2 có cấu trúc thẳng hàng, có độ tan không lớn trong nƣớc. Khi

ÁN

H2CO3.

-L

tan trong nƣớc, một phần sẽ phản ứng với nƣớc tạo acid yếu phân ly 2 nấc là

TO

H2CO3 chỉ tồn tại trong dung dịch, rất kém bền, bị phân hủy thành H2O và CO2.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

CO có thể khử chúng ngay trong dung dịch ở điều kiện thƣờng:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Với các muối của kim loại chuyển tiếp kém hoạt động nhƣ Au, Pt, Pd… khí

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

U

Khi đốt nóng, CO phản ứng với S, Halogen, nhiều Oxit kim loại và một số

ÀN

c. Cacbonat

D

IỄ N

Đ

Carbonat kim loại hầu hết ít tan trong nƣớc, trừ carbonat kim loại kiềm.

Hidrocarbonat lại dễ tan. Độ bền của các muối giảm dần khi tăng khả năng phân

cực hóa cation kim loại. Carbonat kim loại kiềm tƣơng đối bền. Carbonat của các kim loại khác phân hủy khi đun nóng. CO2 và H2CO3 có tính acid yếu. 2.6.3. Silic

Trang 84

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2.6.3.1. Đơn chất a. Tính chất vật lý

N

Silic thù hình bền nhất của Si có cấu trúc giống kim cƣơng. màu tím xẫm,

.Q

TP

nóng chảy.

+

F2

SiF4

H Ư

Ở nhiệt độ cao:

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

Si

G

Trơ về phƣơng diện hóa học ở nhiệt độ thƣờng, nhƣng phản ứng với Flo.

TR ẦN

- Tính khử, Si thƣờng bị oxi hóa đến số oxi hóa (+4): Si phản ứng với O2, Halogen, S, N2 ở nhiệt độ cao:

H = -203kcal/mol.

B

Si + O2  SiO2

10 00

Si bị thụ động trong những acid có tính oxi hóa, chỉ tan trong hỗn hợp HF và HNO3.

Ó

A

- Tính oxi hóa của Si rất yếu, chỉ thể hiện khi tác dụng với các kim loại

-H

mạnh ở nhiệt độ cao: Si bị khử về số oxi hóa (-4)

-L

ÁN

kim loại:

Ý

Ví dụ: Si tác dụng với Li, Be, Mg, Cr Sr, Ba, Mo, Fe, Mn… tạo các silicur Si + 4Li 

Li4Si

TO

2.6.3.2. Hợp chất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

b. Tính chất hóa học

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Silic không tan trong hầu hết các dung môi, chỉ tan trong một số kim loại

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

phân tán cao.

N

Silic có thù hình vô định hình, thực tế chúng là dạng tinh thể ở trạng thái

H

Ơ

ánh kim, cứng, dòn, có nhiệt độ nóng chảy cao, có tính bán dẫn.

D

IỄ N

Đ

ÀN

a. Hợp chất silan Silan là dãy hợp chất hiđro silixua có cấu tạo phân tử tƣơng tự nhƣ hiđro

cacbua dãy metan. Chúng có công thức chung SinH2n+2. Tất cả các silan đều không có màu, có mùi đặc trƣng và rất độc. Chúng không tan trong nƣớc nhƣng tan trong dung môi hữu cơ.

Trang 85

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Các silan tự bốc cháy và gây nổ trong không khí SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O

N

Silan không tan trong nƣớc và axit. Silan bị thủy phân tạo thành SiO2 và H2.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

b. Hợp chất silic oxit

TP

SiO2 có nhiều dạng thù hình, trong tự nhiên, thƣờng gặp ở dạng thạch anh

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

1713oC, sôi ở 2450oC. Tridimit bền ở nhiệt độ 870oC – 1470oC, còn cristobalit

H Ư

bền ở nhiệt độ cao hơn 1470oC.

TR ẦN

Một đặc điểm quan trọng là SiO2 dễ chuyển sang trạng thái thủy tinh SiO2 rất bền về mặt hóa học, chỉ phản ứng với HF (HF phải ở thể khí hay

B

trong dung dịch) và với Flo.

10 00

- SiO2 tác dụng với kiềm vì nó là oxit acid. Ví du: SiO2 tan trong kiềm hoặc carbonat kiềm nóng chảy cho muối silicat:

Ó

A

SiO2 + 2NaOH  Na2SiO3 + H2O

-H

- Ở điều kiện thƣờng, SiO2 không tan trong nƣớc, nhƣng nó tan một ít trong

Ý

nƣớc nóng.

-L

- Nếu nung hỗn hợp SiO2 và than cốc theo tỉ lệ xác định trong lò điện ở

TO

ÁN

khoảng 2000-25000C ta thu đƣợc cacborun SiC: SiO2 + 3C  SiC + 2CO↑

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

phƣơng). Thạch anh là một hợp chất tinh thể rất cứng, không màu, nóng chảy ở

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

(cấu trúc lục phƣơng) hay cristobalit (cấu trúc lập phƣơng), tridimit (cấu trúc lục

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

H2O.

N

Silan là chất khử mạnh. Những chất oxi hóa chuyển silan thành SiO2 và

H

Ơ

Si2H6 + (4+2n)H2O = 2SiO2.nH2O + 7H2

ÀN

- Do SiO2 không tan nên acid silicic phải điều chế gián tiếp bằng cách thủy

D

IỄ N

Đ

phân halogenur, sunfur của Silic, cho acid mạnh tác dụng với dung dịch silicat. Tùy theo số phân tử H2O kết hợp mà có một dãy acid silicic có công thức xSiO2.yH2O. Ví dụ nhƣ acid metasilicic H2SiO3 (x = 1, y = 1), acid dimetasilicic

H2Si2O5 (x = 2, y = 1) và octosilicic H4SiO4 (x = 1, y =2). Khi mới điều chế có

Trang 86

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

dạng octhor, sau đó chuyển thành các dạng poliacid ít nƣớc kèm theo chuyển thành dạng kết tủa keo và có thể chuyển thành gel hay tách ra dƣới dạng kết tủa

N

bông.

H

Ơ

2.7. Phân nhóm VA

Y

N

2.7.1. Đặc trƣng nguyên tử các nguyên tố nhóm VA

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

(Antimon), Bi (Bismut).

G

bão hòa phân lớp ngoài cùng biểu hiện tính phi kim nhƣng cũng có thể nhƣờng 5

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

electron nhằm bão hòa lớp ngoài cùng biểu hiện tính chất kim loại. Vậy đây là phân nhóm vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Tính phi electron của lớp ngoài cùng giảm đi.

TR ẦN

kim giảm dần từ N đến Bi vì số lớp electron tăng dần làm cho khuynh hƣớng nhận

B

Nitơ là thành phần phong phú nhất trong bầu khí quyển Trái đất (78,1% thể

10 00

tích). Tuy nhiên, nguyên tố này không bị phân lập (tách ra) cho đến năm 1772,

A

khi Rutherford, Cavendish và Scheele loại bỏ oxy và carbon dioxide khỏi không

Ó

khí. Phốt pho lần đầu tiên đƣợc phân lập từ nƣớc tiểu bởi Brandt vào năm 1669.

-H

Bởi vì phần tử này phát sáng trong bóng tối khi tiếp xúc với không khí, nó đƣợc

-L

Ý

đặt tên theo tiếng Hy Lạp là "ánh sáng" và phoros "đem lại". Ba nguyên tố nặng

ÁN

nhất nhóm 15 đã đƣợc phân lập trƣớc nitơ và phốt pho. Ngày phát hiện ra arsenic,

TO

antimony, và bismuth chƣa đƣợc biết đến, nhƣng các nhà giả kim học đã nghiên cứu những nguyên tố này trƣớc thế kỷ mƣời lăm. Nhóm 15 nguyên tố trải rộng từ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Có 5 electron lớp ngoài cùng nên có khuynh hƣớng nhận thêm 3 electron nhằm

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Thuộc phân nhóm VA nên đều có cấu hình điện tử lớp ngoài cùng là: ns2np3.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Phân nhóm chính nhóm VA gồm: N (Nitơ), P (Photpho), As (Arsen), Sb

ÀN

hoạt động phi kim loại (nitơ và photpho) đến kim loại (bismuth), với các yếu tố

D

IỄ N

Đ

nằm giữa (asen và antimon) có tính chất trung gian.

2.7.2. Tính chất vật lý Từ N đến Bi bán kính nguyên tử tăng dần, năng lƣợng ion hóa giảm dần, do đó tính phi kim giảm dần.

Trang 87

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Độ âm điện giảm dần từ N đến Bi cho phép dự đoán một phần tính chất liên kết của các hợp chất của nhóm VA.

N

Tất cả các nguyên tố trong phân nhóm đều có số oxi hóa là (-3) và số oxi

.Q

1587 1564

2.7.3.1. Đơn chất

Ó

A

a. Tính chất vật lý

-H

Phân tử N rất bền ở điều kiện thƣờng. Nhiệt độ sôi (-195,8oC) và nhiệt độ

-L

Ý

nóng chảy (-209,9oC) thấp. Nitơ ít tan trong nƣớc lẫn trong các dung môi hữu cơ. b. Tính chất hóa học

ÁN

Ở nhiệt độ thƣờng: N2 tồn tại ở dạng nhị phân nên ở nhiệt độ thƣờng kém

Đ

ÀN

TO

hoạt động. N2 hầu nhƣ trơ ở nhiệt độ thuờng. Chỉ thể hiện tính oxi hóa với Li:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

631 271

-195,8 280,5

10 00

2.7.3. Nitơ

IỄ N D

N

3,07 2,05 2,21 1,98 2,01

Nhiệt độ sôi (oC)

B

N P As Sb Bi

Độ âm điện

TR ẦN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nguyên tố

Nhiệt độ nóng chảy (oC) -210 44

H Ư

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 1402 1012 947 834 703

Đ ẠO

Bảng 2.10: Tính chất vật lý của các nguyên tố nhóm VA

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

hóa dƣơng cao không tồn tại.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

vẫn còn khá cao nên khả năng tạo các cation vẫn còn khó và các cation có số oxi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

số oxi hóa dƣơng tăng dần từ N đến Bi nhƣng vì năng lƣợng ion hóa của cả nhóm

N

Các nguyên tố trong phân nhóm đều tồn tại số oxi hóa dƣơng. Khả năng tạo

H

Ơ

hóa (-3) kém bền dần từ N đến Bi.

Li + N2  Li3N

Ở nhiệt độ cao: Vì N2 ở chu kỳ 2, phân nhóm VA nên nó có khuynh hƣớng

nhận thêm 3 điện tử thể hiện tính oxi hóa, N2 chỉ thể hiện tính khử với chất oxi hóa rất mạnh là F2, O2.

Trang 88

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

N2 + H2  NH3 (nhiệt độ 1000oC)

Tính oxi hóa:

N2 + F2  NF3 (phản ứng gián tiếp qua kim loại mạnh)

N

2.7.3.2. Hợp chất

U

Y

163oC) và khó hoá lỏng (nhiệt độ sôi là -150oC). Nó ít tan trong nƣớc.

TP

.Q

Nitơ oxit khá bền nhiệt, ở 530oC nó chƣa phân hủy rõ rệt.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

NO là một khí không có màu, rất độc khó hoá rắn (nhiệt độ nóng chảy là -

H

Ơ

a. Nitơ oxit

NO vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử:

H Ư

2NO + O2 = 2NO2

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

- Tính khử: Nitơ oxit kết hợp dễ dàng với oxi tạo thành NO2:

TR ẦN

Những chất oxi hoá mạnh nhƣ :KMnO4, HOCl, CrO3 oxi hoá NO đến HNO3 Khí NO có thể tổng hợp từ trực tiếp từ nguyên tố ở nhiệt độ cao:

B

N2 + O2 ↔ NO

10 00

b. Nitơ đioxit (NO2) và dinitơ tetraoxit (N2O4) Khí NO2 có màu nâu đỏ, nặng hơn không khí, có mùi khó chịu và độc.

Ó

A

Khác với NO2, phân tử N2O4 không có màu.

-H

Ở trạng thái rắn, oxit tồn tại hoàn toàn dƣới dạng phân tử N 2O4; ở trạng thái

Ý

lỏng phân N2O4 phân ly một phần: nhiệt độ nóng chảy (-11,2oC) chất lỏng chứa

-L

0,01% NO2 và là màu vàng nhạt, ở nhiệt độ sôi (21,15oC ) chất lỏng chứa 0,1%

ÁN

NO2 và có màu nâu đỏ. Ở 100oC có chứa đến 90% NO2, và đến 1400C N2O4 phân

TO

li hoàn toàn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

đến N2, khí SO2 khử NO đến N2O.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

- Tính oxi hoá: Hổn hợp NO và H2 gây nổ khi đun nóng. Khí H2S khử NO

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Tính khử:

D

IỄ N

Đ

ÀN

Ở 1500C khí NO2 đã phân hủy rõ rệt theo phản ứng: 2NO2 = 2NO + O2

Các oxit NO2 và N2O4 tƣơng tác với nƣớc tạo thành axit nitrơ và axit nitric. Cho nên nó tƣơng tác với dung dịch kiềm tạo thành muối nitrit và muối

nitrat:

Trang 89

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O Khí NO2 vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.

N

- Tính oxi hoá:

H

Ơ

Nó có thể tƣơng tác với một số nguyên tố phi kim, hiđro và kim loại.

N

7H2 +2NO2 = 2NH3 + 4 H2O

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

- Tính khử: thể hiện khi phản ứng với các chất oxi hóa mạnh

KCl + N2O4 = KNO3 + NOCl

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

c. Đinitơ pentaoxit (N2O5)

H Ư

Ở điều kiện thƣờng N2O5 là chất ở dạng tinh thể trong suốt, không màu, dễ

TR ẦN

cháy rữa trong không khí. Nó nóng chảy ở 300C và sôi ở 450C (có phân hủy). Nó kém bền phân hủy chậm thành NO2 và O2 ở nhiệt độ thƣờng :

B

2N2O5 = 4NO2 + O2

10 00

N2O5 có tính acid : tan trong nƣớc, kiềm cho acid và muối tƣơng ứng: N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O

Ó

A

N2O5 là chất oxi hóa mạnh. Nhiều phản ứng N2O5 ở trong pha khí phụ thuộc

Ý

d. Axít nitric

-H

vào sự phân hủy nó thành NO2 và NO3.

-L

- Tính chất vật lý

ÁN

HNO3 nguyên chất là chất lỏng không màu, nhiệt độ nóng chảy –43,3oC,

TO

nhiệt độ sôi 86oC. HNO3 có thể trộn lẫn với nƣớc theo bất kỳ tỷ lệ nào. Dung dịch

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

loại, muối clorua, clorat:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

N2O4 lỏng có khả năng hòa tan một số chất. Nó tƣơng tác với một số kim

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Nó oxi hóa CO thành CO2, SO2 thành SO3

ÀN

HNO3 là axit mạnh và phản ứng tạo nitrat. Dung dịch HNO3 có nồng độ cao (đậm

D

IỄ N

Đ

đặc 65%) thƣờng có màu vàng do quá trình phân hủy tạo NO2 màu nâu. Càng đun

nóng càng phân hủy mạnh. Phân hủy:

4HNO3 = 4NO2 + 2H2O + O2

- Tính chất hóa học

Trang 90

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Thủy phân: HNO3 phân ly, còn tất cả nitrat tan trong nƣớc. Acid mạnh:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O

N

Oxi hóa rất mạnh: dung dịch càng loãng thì tính acid càng yếu nhƣng tính

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ứng với kim loại mạnh (kim loại có thế điện cực khá nhỏ hơn thế điện cực của

TP

hiđro).

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Cu + 4HNO3đđ = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

H Ư

Hỗn hợp 1 HNO3 và 3HCl gọi là nƣớc cƣờng thủy:

TR ẦN

Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + H2O 3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3PtCl4 + 4NO + 8H2O

B

e. Muối Amoniac và muối amoni

10 00

- Tính chất vật lý

Amoniac là chất khí không màu có mùi khai, nhiệt độ sôi (ts = - 33,35oC) và

Ó

A

nhiệt độ nóng chảy (tnc = - 77,75oC) thấp, nhẹ hơn không khí (d = 0,596g/cm3),

-H

tan nhiều trong nƣớc (1lít H2O ở 0oC tan đƣợc 1176 lít NH3 và ở 20oC tan đƣợc

Ý

762 lít NH3) phát ra nhiều nhiệt và dung dịch nhẹ hơn H2O (dung dịch đậm đặc

-L

NH3 thƣờng có nồng độ 25% và d = 0,91g/cm3). Đun nóng dung dịch NH3 tới

ÁN

100oC thì NH3 bay hơi hết.

TO

- Tính chất hóa học

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

kim cho acid tƣơng ứng ở số oxi hóa cao nhất.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

HNO3 phản ứng với kim loại cho muối ở số oxi hóa cao nhất còn với phi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

cho NO, ngoài ra HNO3 rất loãng hoặc loãng cho NH4NO3, N2O hay N2 khi phản

N

bao gồm nhiều chất khí nhƣng nếu đậm đặc thì chủ yếu là NO2, loãng thì chủ yếu

Ơ

oxi hóa càng tăng. HNO3 khi phản ứng thể hiện tính oxi hóa thƣờng cho hỗn hợp

D

IỄ N

Đ

ÀN

NH3 là hợp chất cộng hóa trị.

Tính tan của các muối amoni rất giống của các muối tƣơng ứng của kim loại

kiềm. Tuy nhiên, nó có những điểm khác cơ bản đƣợc gây bởi tính bazơ yếu và

kém bền của NH4OH. Các muối amoni đều bị thủy phân một phần trong dung dịch nƣớc.

NH4+ + H2O ↔ NH3 + H2O

Trang 91

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Chúng đều kém bền và dễ bị phân hủy khi đốt nóng đến nhiệt độ khỏang 300oC. Muối với acid có tính oxi hóa thì phân hủy cho N2 (hay N2O), muối với

N

các acid không có tính oxi hóa hoặc có tính oxi hóa yếu thì cho NH3.

H

Ơ

Khi tan trong nƣớc, amoniac kết hợp với ion H+ của nƣớc tạo thành ion

N

NH4+ và dung dịch trở nên có tính bazơ:

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Khí NH3 kết hợp dễ dàng với khí HCl tạo nên muối NH4Cl ở dạng khói

TP

trắng.

H Ư

Amoniac có tầm quan trọng to lớn trong công nghiệp. Hơn 80 phần trăm

TR ẦN

ammonia

Sản xuất đƣợc sử dụng trong phân bón, với việc sử dụng bổ sung bao gồm tổng

B

hợp các chất nổ, sợi tổng hợp - chẳng hạn nhƣ rayon, nylon và polyurethane - và

10 00

nhiều loại sợi tổng hợp khác nhau. Amoniac lỏng đƣợc sử dụng nhƣ một dung môi ion hoá chứa nƣớc

Ó

A

Trên cơ sở tiêu thụ năng lƣợng toàn cầu cao cần thiết để sản xuất NH3, có

-H

Sự quan tâm lớn của việc tổng hợp NH3 từ các nguyên tố gốc trong các điều kiện

Ý

dễ hơn. Sản xuất Amoniac N2 từ phức chất của sắt, một chất khử kali và H2, Do

-L

Hà Lan báo cáo vào năm 2011, là một thành tựu nổi trội.

ÁN

Ngoài ammonia, nitơ tạo thành hydrides N2H4 (hydrazine), N2H2 (diazene

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

hoặc Diimit), và HN3 (axit hydrazoic) (Hình 2.9)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

4NH3 + 5H2S2O7 = 10SO2 + 4NO + 11H2O

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

đơn chất và hợp chất có tính oxi hóa của F2, O2, Cl2, N2, S...

Đ ẠO

NH3 có tính khử mạnh: nó có thể tác dụng với oxi hóa mạnh hơn nhƣ các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

NH3 (dd) + H2O ↔ NH4+ + OH-

Trang 92

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

B

tên lửa.

10 00

2.7.4. Photpho 2.7.4.1. Tính chất vật lý

Ó

A

Photpho có 3 dạng thù hình là photpho trắng, photpho đỏ và photpho đen.

-H

Phân tử P trắng (cấu tạo từ 4 nguyên tử P trong 1 phân tử xếp theo hình tứ diện

-L

Ý

đều), photpho trắng dễ nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy 440C), dễ bay hơi (nhiệt độ sôi 2570C). Phân tử P đỏ do nhiều phân tử P trắng liên kết với nhau ở các đỉnh mà

ÁN

thành. phân tử P đen là dạng polime bao gồm vô số nguyên tử P liên kết với nhau.

TO

Vì cấu tạo phân tử nhƣ thế nên P trắng không bền, P đỏ bền hơn, P đen bền nhất.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Việc sử dụng chính hydrazine và dẫn xuất metyl của nó là trong nhiên liệu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TR ẦN

Oxy hóa của hydrazin là rất tỏa nhiệt:

H Ư

Hình 2.9: Một số hợp chất của nitơ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

Vì vậy nên P trắng sẽ có hoạt tính cao nhất.

D

IỄ N

Đ

2.7.4.2. Tính chất hóa học So với Nitơ thì photpho có hoạt tính mạnh hơn vì phân tử P4 không bền còn

phân tử N2 thì rất bền. Nhƣng về tính oxi hóa thì N2 là chu kỳ 2 nên mạnh hơn P. P thể hiện cả tính oxi hóa lẫn khử, trong đó, tính khử trội hơn.

Trang 93

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

- Ở nhiệt độ thƣờng: tính khử yếu P4 + 10F2 = 4PF5

N

- Ở nhiệt độ cao: Tính khử mạnh:

H

Ơ

4P + 5O2 = 2P2O5 (P2O3 nếu thiếu O2)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

- Hidro không tác dụng trực tiếp đƣợc với Photpho

2.8. Phân nhóm VIA

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

2.8.1. Đặc điểm nguyên tử các nguyên tố VIA

H Ư

Phân nhóm VIA gồm các nguyên tố oxy (O), lƣu huỳnh (S), selen (Se), telu

TR ẦN

(Te) và poloni (Po).

Các nguyên tố phân nhóm VIA có công thức electron ở ngoài cùng là

B

ns2np4. Do chỉ còn thiếu hai electron nữa là các nguyên tố có lớp vỏ electron

10 00

ngoài cùng bảo hòa, nên xu hƣớng chung đặc trƣng cho cả nhóm là nhận thêm hai electron để tạo nên anion X2-, thể hiện tính oxi hóa : X + 2e- = X2-

Ó

A

Đặc tính phi kim giảm dần trong dãy các nguyên tố O-S-Se-Te-Po. Oxigen

-H

là phi kim điển hình còn Po là một kim loại.

Ý

Do có cấu hình 6 electron nên S, Se, Te có khuynh hƣớng tạo các hợp chất

ÁN

đến Te(-2).

-L

trong đó chúng có số oxi hoá (-2). Số oxi hóa (-2) kém bền dần khi đi từ S(-2)

TO

Các nguyên tố có số oxi hóa dƣơng tuântheo quy luật Medeleev +2, +4, +6

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

tính mạnh hơn Photpho đen.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

- Photpho trắng có hoạt tính mạnh hơn photpho đỏ và phopho đỏ có hoạt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

2P + 3Mg = Mg3P2

N

- Tính oxi hóa yếu: tác dụng với kim loại mạnh phân nhóm IA, IIA, IIIA.

ÀN

nhƣng số oxi hóa +2 rất kém bền, bền nhất ở Po, còn độ bền của số oxi hóa +6

D

IỄ N

Đ

giảm dần từ S→Se→Te→Po theo quy luật tuần hoàn thứ cấp. Số oxi hóa dƣơng thƣờng gặp ở S là +4, +6, Se là +4 (bền), +6 và ở Te là +4 (bền), +6. 2.8.2. Tính chất vật lý các nguyên tố nhóm VIA

Trang 94

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhóm 16 hoặc chalcogens, trải dài từ các hoạt động phi kim loại (oxygen, sulfur, và selen) đến kim loại (polonium), với tellurium có mối quan hệ trung

N

gian. Các tính chất vật lý đƣợc trình bày trong Bảng 2.11.

Y

cacbonic (lƣợng biến đổi).

Hai nguyên tố đầu tiên của nhóm 16 là O2, loại khí không màu chứa khoảng

10 00

B

21% khí quyển của trái đất, và lƣu huỳnh, một chất rắn màu vàng là phi kim. Nguyên tố thứ ba, selen, Mặc dù selen chủ yếu là chất độc, nhƣng lƣợng vết cần

Ó

A

thiết cho cuộc sống. Tellurium đƣợc sử dụng với số lƣợng nhỏ trong các hợp kim,

-H

pha màu của kính và chất xúc tác trong ngành cao su. Tất cả các đồng vị của

Ý

poloni đều phóng xạ. Sự phân rã phóng xạ nhiệt độ cao của nó đã làm cho nó trở

ÁN

-L

thành nguồn năng lƣợng cho vệ tinh.

TO

2.8.3. Đơn chất oxy và ozon 2.8.3.1. Oxy

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

TR ẦN

(78,03% thể tích), oxi (20,93%), các khí hiếm (tỉ lệ rất bé), hơi nƣớc và khí

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

http://daykemquynhon.ucoz.com

Oxi tự do tập trung hết trong khí quyển. Không khí của khí quyển chứa nitơ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

.Q

TP

3,61 2,59 2,42 2,16 2,19

N

O S Se Te Po

Độ âm điện

Nhiệt độ nóng chảy (oC) -183,0 444,7 685 990 962

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Nguyên tố

Nhiệt độ nóng chảy (oC) -218,8 112,8 217 452 250

G

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 1314 1000 941 869 812

N

H

Ơ

Bảng 2.11: Tính chất vật lý của các nguyên tố nhóm VIA

D

IỄ N

Đ

ÀN

a. Tính chất vật lý Phân tử O2 khá bền, chỉ bắt đầu phân hủy thành nguyên tử ở nhiệt độ

20000C. Oxi có nhiệt độ nóng chảy (-218,90C) và nhiệt độ sôi (-1830C) rất thấp. Ở điều kiện thƣờng, oxi là một khí không màu, không mùi và không vị. Nó hơi nặng

Trang 95

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

hơn không khí. Ở trạng thái lỏng, oxi có màu xanh lam và nặng hơn nƣớc. Oxi rắn có tinh thể giống với tuyết nhƣng có màu xanh lam.

N

Khí O2 ít tan trong nƣớc nhƣng tan nhiều hơn trong một số dung môi hữu

H

Ơ

cơ. Khí oxi cũng có thể tan trong một số kim loại nóng chảy và độ tan trong đó

N

cũng giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Oxigen là một trong những phi kim hoạt động nhất, khả năng phản ứng

TP

oxigen tăng rất mạnh khi có xúc tác và ở nhiệt độ cao.

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

3O2 + 4Al = 2Al2O3

H Ư

Ở nhiệt độ cao, oxigen phản ứng hầu hết với các đơn chất (trừ các halogen,

TR ẦN

các kim loại quý nhƣ Au, Ag, Pt và các khí trơ) để tạo thành oxit. Phản ứng với nhiều hợp chất nhiều phản ứng tỏa nhiệt lƣợng lớn và phát sáng, thƣờng đƣợc gọi

B

là sự cháy.

10 00

O2 + 2Ba = 2BaO ( t0 > 8000C). 2.8.3.1. Ozon

Ó

A

a. Tính chất vật lý

-H

Ozon cũng có thể đƣợc coi là dẫn suất oxigen trong đó một nguyên tử

Ý

oxigen có số oxi hóa (+4) và 2 nguyên tử còn lại có số oxi hóa (-2).

-L

Ozon có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn oxigen nhiêt độ nóng

ÁN

chảy (-1930C); nhiệt độ sôi (-1100C). Ở điều kiện thƣờng, đó là một chất khí màu

TO

lam, có mùi tanh, rất độc và phá hủy đƣờng hô hấp. Ở tất cả các trạng thái tập hợp

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

và hợp chất gây ra các hiện tƣợng thƣờng đƣợc gọi là sự oxi hoá và sự rỉ.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Ngay ở nhiệt độ thƣờng, oxigen đã có khả năng phản ứng với nhiều đơn chất

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

b. Tính chất hóa học

ÀN

ozon có thể bị nổ khi va chạm mạnh. Độ tan trong nƣớc lớn hơn nhiều so với

D

IỄ N

Đ

oxigen. b. Tính chất hóa học Không bền, dễ bị phân hủy. 2O3 → 3O2

∆H= 656Kj

Trang 96

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Do dễ bị phân hủy cho oxigen nguyên tử nên ozon hoạt động mạnh hơn oxigen nhiều. Trong các phản ứng nó sẽ giải phóng ra O2. Ví dụ

N

Ngay ở nhiệt độ thƣờng, ozon có thể oxi hóa đƣợc nhiều hợp chất và nhiều 8Ag + 2O3 → 4Ag2O + O2

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

cháy khi tiếp xúc với ozon).

Ozon phản ứng với các kim loại kiềm tạo thành các ozonur:

G N

http://daykemquynhon.ucoz.com

K + O3 → KO3

H Ư

2.8.4. Lƣu huỳnh

TR ẦN

2.8.4.1. Đơn chất - Tính chất vật lý

10 00

B

Lƣu huỳnh thƣờng tồn tại ở một số dạng thù hình. Ở nhiệt độ thƣờng, nó tồn tại ở dạng lƣu huỳnh hình thoi (  - lƣu huỳnh). Dạng ß lƣu huỳnh với mạng tinh thể đơn tà cũng là dạng thù hình bền của lƣu huỳnh. Lƣu huỳnh bền ở nhiệt độ

Ó

A

>95,4C cho tới khi nóng chảy. Ở nhiệt độ thƣờng dần dần chuyển thành  lƣu

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

huỳnh.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

oxigen.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Có thể thấy rõ tính khử của ozon khi so sánh thế oxi hóa khử của nó với

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Nhiều chất hữu cơ phản ứng mảnh liệt với ozon (bông eter, dầu thông …bốc

N

H

Ơ

đơn chất có hoạt tính rất kém.

Hình 2. 10: Tinh thể lƣu huỳnh tà phƣơng và đơn tà

Trang 97

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Lƣu huỳnh có nhiệt độ nóng chảy thấp (119,30C), nhiệt đọ sôi: 449,60C, không dẫn nhiệt, không tan trong nƣớc, dễ tan trong các dung môi hữu cơ (dung

hai khuynh hƣớng: tính oxi hoá và tính khử, trong đó tính khử quan trong hơn.

10 00

B

Tính oxi hoá

S, Se, Te là những chất oxi hoá yếu. Chúng chỉ đóng vai trò chất oxi hoá khi

A

phản ứng với các kim loại và một số phi kim kém âm điện hơn. Thƣờng các phản

-H

Ó

ứng chỉ xảy ra khi đốt nóng và càng trở nên khó khăn khi chuyển từ S đến Te. S + H 2 → H2 S

(3500C)

Ý

Ví dụ :

-L

Nhiệt hình thành trong dãy các hợp chất H2Te Giảm dần từ H2O đến H2Te

ÁN

Tính khử

TO

Khi phản ứng với các phi kim có độ âm điện lớn, với các hợp chất có tính

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Trong khi oxigen chủ yếu chỉ thể hiện tính oxi hoá thì S, Se, Te thể hiện cả

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TR ẦN

- Tính chất hoá học

N

(c) a-S8

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Hình 2. 11: Các cấu trúc của Dạng thù hình phổ biến của lƣu huỳnh. (a) S6 (b) S7

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

môi tốt nhất của lƣu huỳnh là CS2).

ÀN

oxi hoá, S ,Se, Te sẽ thể hiện tính khử. Tính khử tăng dần từ S đến Po. nhƣ H2SO4 đặc, HNO3 thì Te có thể bị oxi hoá bởi nƣớc nóng. S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO

D

IỄ N

Đ

Ví dụ: Trong khi lƣu huỳnh chỉ bị oxi hoá bởi các axit có tính oxi hoá mảnh

Trang 98

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Còn Po phản ứng với các axit không có tính oxi hoá nhƣ một kim loại điển hình.

N

Po + 2HCl → PoCl2 + H2

H

Ơ

Khi Po phản ứng với các axít có tính oxi hoá

N

Po + 8HNO3 → Po(NO3)4 + 4NO2 + 4H2O

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Tính phi kim của S, Se, Te kém hơn của các halogen do đó phản ứng dị phân

TP

khó xảy ra hơn. Lƣu huỳnh bị dị phân một phần trong nƣớc nóng, phản ứng xảy ra

H Ư

a. Đihiđro sunfua (H2S)

TR ẦN

a. Đihiđro sunfua (H2S)

Ở điều kiện thƣờng, đihiđro sunfua là một khí có nhiệt độ nóng chảy –

B

85,6oC và nhiệt độ sôi -60,75oC. Nó không có màu, có mùi trứng thối và rất độc.

10 00

Ở trạng thái lỏng, nó cũng tự phân ly giống nhƣ nƣớc nhƣng với mức độ kém hơn nhiều :

Ó

A

H2S + H2S ↔ H3O+ + HS-

-H

Khí H2S ít tan trong nƣớc (1l nƣớc ở 20oC hoà tan 2,67l khí H2S) nhƣng tan

Ý

nhiều hơn trong dung môi hữu cơ (1l rƣợu êtylic ở 20oC hoà tan gần 10l khí H2S).

-L

Trong dung dịch nƣớc, đihiđro sunfur là một axit hai nấc và rất yếu, hơi yếu

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

hơn axit cacbonic :

H2S + H2O ↔ H3O+ + HS-

K1=1.10-7

HS- + H2O

K1=1.10-14

↔ H3O+ + S-

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

2.8.4.2. Hợp chất

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

dung dịch kìêm.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

Đ ẠO

mạnh hơn trong dung dịch kìêm nóng. Se, Te củng bị dị phân khi đun nóng với

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Phản ứng dị phân

Nó tạo nên hai loại muối : muối hiđrosunfua chứa ion HS- và muối sunfua

chứa anion S2So với H2O, phân tử H2S kém bền nhiệt hơn, bắt đầu phân huỷ ở 400oC và phân hủy hoàn toàn ở 1700oC. bởi vậy tính chất hoá học đặc trƣng của đihiđro

Trang 99

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

sunfua là khử rất mạnh. Nó có thể cháy trong không khí cho ngọn lửa màu lam nhạt, khi cho dƣ oxi nó biến thành sunfu đioxit :

N

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O 2H2S + O2 = 2S + 2H2O

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

dàng ở nhiệt độ thƣờng giải phóng lƣu huỳnh tự do. I2 + H2S = S + 2HI

G

TR ẦN

b. Natri sunfua (Na2S)

N

Quá trình đó thực hiện ở trong bình kíp.

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

chế bằng tƣơng tác của axít loảng với sắt sunfua.

Natri sunfua là một chất dạng tinh thể không màu, nóng chảy ở 1180oC và

10 00

phân mạnh cho môi trƣờng kiềm.

B

bắt đầu bay hơi rõ rệt ở 1300oC. Nó tan trong nƣớc. Trong nƣớc Na2S bị thuỷ Để trong không khí, natri sunfua bị oxi hóa mạnh thành tiosunfua:

Ó

A

2Na2S + 2O2 + H2O = Na2S2O3 + 2NaOH

-H

Nó cũng bị nhiều chất oxi hóa khác oxi hóa nửa.

Ý

Ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch, natri sunfua hoà tan lƣu huỳnh tạo

ÁN

-L

thành hỗn hợp natri polisunfua Na2Sn (n=1 đến 7) Na2S + (n-1)S = Na2Sn

TO

Natri sunfua đƣợc dùng làm chất khử khi điều chế các phẩm nhuộm. Trong

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

khí thiên nhiên. Đihiđro sunfua là một hóa chất thông dụng và thƣờng đƣợc điều

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Trong công nghiệp H2S là sản phẩm phụ của quá trình tinh chế dầu mỏ và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Với halogen, kali pemanganat, kali đicromat, đihiđro sunfua tƣơng tác dể

N

H

Ơ

và khi thiếu oxi, nó giải phóng lƣu huỳnh tự do :

D

IỄ N

Đ

ÀN

công nghiệp thuộc da, natri sunfua đƣợc dùng làm cho các động vật rụng lông. Trong công nghiệp, natri sunfua đƣợc điều chế bằng cách dùng than khử

natri sunfat ở 1000oC. Hoặc có thể dùng khí CO hay khí H2 để khử natri sunfat c. H2SO4: acid orthosulfuric

Trang 100

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

- Tính chất vật lý Là chất lỏng không màu, không mùi, sánh nhƣ dầu, nhiệt độ nóng chảy thấp

N

(tnc = 10,4oC), nặng hơn nƣớc (dung dịch 98% có d = 1,84g/cm3), dạng đậm đặc

H

.Q

TP

càng loãng càng dẫn điện tốt H2SO4 = SO3 + H2O

N

H+, càng loãng càng phân ly mạnh (Ka2= 2.10-2)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Phân ly: acid nguyên chất không phân ly, chỉ phân ly trong dung dịch cho

TR ẦN

Acid mạnh: Tính acid càng mạnh khi dung dịch càng loãng. H2SO4 + NaCl = NaHSO4 + HCl (nhiệt độ thƣờng)

B

Chất oxi hóa mạnh: tính oxi hóa càng tăng khi dung dịch càng đậm đặc.

10 00

+ Tính oxi hóa yếu do H+ thể hiện khi dung dịch loãng (<50%): Chỉ phản ứng với kim loại mạnh trƣớc H2.

Ó

A

H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2

-H

H2SO4 + Pb = PbSO4 + H2

Ý

+ Tính oxi hóa mạnh do S (+6) thể hiện trong dung dịch đậm đặc (>50%):

-L

phản ứng với những đơn và hợp chất có tính khử mạnh hơn S.

ÁN

H2SO4 đặc nguội thụ động Al, Fe, Cr.

TO

2.9. Phân nhóm VIIA

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Phân hủy:

Đ ẠO

- Tính chất hóa học

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Acid H2SO4 rất háo nƣớc, dạng nguyên chất không dẫn điện nhƣng dung dịch

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

lạnh H2SO4 thu đƣợc các tinh thể hidrat H2SO4.H2O, H2SO4.2H2O, H2SO4.4H2O.

N

hoàn toàn cho SO3 và H2O nhƣng để nguội lại kết hợp với nhau trở lại. Khi làm

Ơ

có 98% H2SO4, ở nhiệt độ thƣờng không bay hơi, đun nóng đến 450oC bị phân ly

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.9.1. Đặc điểm nguyên tử các nguyên tố VIIA Nhóm VIIA của bản tuần hoàn gồm các nguyên tố flo (F), clo (Cl), brom

(Br), iod (I)và atatin (At), đƣợc gọi chung là halogen. Một số đặc điểm của nguyên tử halogen đƣợc trình bày ơ trong bảng sau.

Trang 101

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Các nguyên tử halogen X chỉ còn thiếu một electron ở lớp ngoài cùng là có đƣợc vỏ electron bền của khí hiếm, nên dể dàng kết hợp thêm một electron tạo

N

thành ion X- mang một điện tích âm hoặc để tạo nên liên kết cộng hoá trị –X. Do

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Trong hợp chất với hầu hết các nguyên tố, các halogen có số oxi hoá -1. Flo

TP

không có số oxi hoá dƣơng, còn các halogen khác có số oxi hoá dƣơng +1 đến +7

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

đƣợc tổng hợp nhân tạo và lƣợng điều chế đƣợc cũng rất bé cho nên chƣa đƣợc

H Ư

nghiên cứu nhiều về tinh chất.

TR ẦN

2.9.2. Tính chất vật lý

Các hợp chất có chứa halogen (Hy Lạp, halos + gen, "muối cũ") đã đƣợc sử

B

dụng từ cổ xƣa, với việc sử dụng đầu tiên có thể là đá hoặc muối biển (chủ yếu là

10 00

NaCl) nhƣ một chất bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên, sự phân tách và đặc trƣng của các nguyên tố đã thực hiện gần đây

Ó

A

Bảng 2.12: Tính chất vật lý của các halogen

-H

Năng lƣợng ion hóa (kj mol-1) 1681 1251 1140 1008 930

Độ âm điện

ÁN

4,19 2,87 2,68 2,36 2,39

Nhiệt độ sôi (oC) -188,1 -34,0 59,5 185,2

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

F Cl Br I At

-L

Ý

Nguyên tố

Nhiệt độ nóng chảy (oC) -218,6 -101,0 -7,25 113,6 302

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Trong các halogen, atatin là nguyên tố không có ở trong thiên nhiên, nó vừa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

ở trong các hợp chất với những nguyên tố âm điện hơn nhƣ F, O và N.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

khá đều đặn ở trong nhóm. Tuy nhiên giữa flo và clo có sự khác biệt.

N

halogen cũng nhƣ của các hợp chất của chúng giống với nhau nhiều và biến đổi

Ơ

đó halogen là những nguyên tố phi kim rất điển hình. Tính chất của bản thân

Trạng thái khí, lỏng, rắn của các halogen đều đƣợc xây dựng nên từ các

phân tử 2 nguyên tử Hal2 Liên kết bền nhất trong phân tử : Cl2 và giảm dần theo cả hai phía.

Trang 102

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy, màu sắc, tính tan của các halogen phù hợp với quy luật biến đổi của lực tƣơng tác VanDerwalls, và khả năng phân cực của

N

phân tử. dễ tan trong dung môi hữu cơ hơn.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

làm cho nó có màu xanh.

TP

- Các halogen đều rất độc vì có tác dụng oxy hoá mạnh, phá huỷ đƣờng hô

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

a. Tính chất của Flor

H Ư

Flor có bán kính nhỏ, độ âm điện lớn, năng lƣợng phân ly phân tử nhỏ nên

TR ẦN

hoạt tính hóa học của nó rất lớn. Flor là chất oxi hóa mạnh nhất. F2 + 2e  2F-

Thế oxy hóa khử:

Eo = 2,85 V

B

Flor có thể tác dụng với hầu hết các đơn chất và hợp chất. Các nguyên tố

10 00

thƣờng đƣợc oxi hóa đến các số oxy hóa dƣơng cao. - Phản ứng với các kim loại

Ó

A

Flo phản ứng với các kim loại ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Khi nhiệt

-H

độ thấp, phản ứng bị hạn chế do các sản phẩm tạo thành thƣờng là các chất rắn

Ý

nên ngăn cản phản ứng tiếp tục. Đặc biệt Ni, Cu tạo màng NiF2 , CuF2 bảo vệ nên

-L

các dụng cụ làm việc với F2 thƣờng làm bằng Ni hoặc các hợp kim của Ni.

ÁN

- Phản ứng với các phi kim

TO

Phản ứng rất mãnh liệt và không bị hạn chế vì sản phẩm tạo thành là các

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

2.9.3. Hợp chất

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

hấp. Khi sử dụng ở dạng dung dịch nồng độ nhỏ chúng có tác dụng sát trùng.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

- Riêng I2 có tính chất đặc biệt là đƣợc hấp thụ trên bề mặt của tinh bột và

N

H

Ơ

Các phân tử Hal2 không phân cực nên các halogen ít tan trong nƣớc. Chúng

D

IỄ N

Đ

ÀN

chất lỏng hoặc các chất khí. Ví dụ: 2P + 5F2 = 2PF5

Ho298 = -3186 kJ

Phản ứng nổ với hydro ngay ở nhiệt độ thấp và không có ánh sáng. H2 + F2 = 2HF Flo oxi hóa đƣợc cả một số khí trơ trừ He , Ax.

Trang 103

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Flo chỉ không phản ứng trực tiếp với oxy, N2 , kim cƣơng. - Với hợp chất

N

Các hợp chất bền nhƣ thủy tinh, nƣớc cũng bị phá hủy bởi Flo.

H

Ơ

H2O + 2F2 = 4HF + O2

N

Gỗ , cao su, các chất hữu cơ bốc cháy trong khí quyển flo.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

- Tính oxy hóa

Hal2 + 2e  2Hal

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Với kim loại: Cl2, Br2, I2 phản ứng hầu hết các kim loại để tạo thành các

H Ư

Clorua, Bromua và Iodua. Clo khi phản ứng với lƣợng dƣ thƣờng oxi hóa dƣơng

TR ẦN

cao, bền còn Iod thƣờng chỉ oxi hóa đến các số oxi hóa thấp hơn. Với phi kim: Clo oxi hóa hầu hết các phi kim trừ O2, N2 và các khí trơ.

B

Brom, Iod phản ứng chọn lọc hơn. Ví dụ: Phản ứng với H2 :

10 00

E2 + H2 = 2HE

- Đối với Cl2 : phản ứng nổ khi có ánh sáng ở điều kiện nhiệt độ thƣờng.

Ó

A

- Đối với Br2 : phản ứng xảy ra khi đốt nóng.

-H

- Đối với I2 : phản ứng khi đốt nóng mạnh và có tính chất thuận nghịch.

Ý

Với hợp chất: Clo, Brom, Iod oxi hóa đƣợc nhiều hợp chất, thƣờng Clo oxi

TO

ÁN

-L

hóa đến số oxi hóa cao hơn. Na2S2O3 + 5H2O = 8HCl + 2NaHSO4 2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O6

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

chủ yếu. Tính oxi hóa giảm dần khi đi từ Cl2 đến I2.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Clo, Brom, Iod thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử nhƣng tính oxi hóa là

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

b. Hoá tính của Clor, Brom, Iod

ÀN

Tùy thuộc vào bản chất của chất oxi hóa sẽ oxi hóa đến các số oxi hóa +1,

D

IỄ N

Đ

+3, +5.

- Tính khử Tính khử tăng dần từ Cl2 đến I2: Clo chỉ thể hiện tính khử khi phản ứng với

Flo và trong phản ứng dị phân (tự oxi hóa, tự khử)

Trang 104

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Br2, I2 thể hiện tính khử trong các phản ứng với các halogen hoạt động hơn và cả trong phản ứng với các chất oxi hóa mạnh khác.

N

Br2 + F2 = 2BrF (hoặc BrF3, BrF5 khi dƣ F2) - Tính chất vật lý của các HX

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

năng lƣợng khuyếch tán. Riêng HF có liên kết H ngọai phânt ử nên có nhiệt độ sôi

TP

cao hơn hẳn. Các hợp chất HX tan tốt trong nƣớc (1 thể tích nƣớc hòa tan 500 thể

H Ư

Ở trạng thái lỏng, khả năng tự ion hóa của chúng không lớn. Dung gịch

TR ẦN

nƣớc có tính axit mạnh. Cƣờng độ axit tăng dần từ HF đến HI phù với sự giảm dần năng lƣợng liên kết H-X. Riêng HF có tính axit yếu hơn hẳn do có sự hình

B

thành liên kết hydro:

10 00

Tính khử

Tính khử tăng dần từ HF đến HI

Ó

A

HF không bị oxi hóa bởi chất oxi hoá nào trừ dòng điện.

-H

HCl chỉ thể hiện tính khử khi dung dịch có nồng độ cao. Và chỉ bị các chất

Ý

oxi hóa mạnh nhƣ: MnO2, KMnO4 oxi hoá. HCl khí bị oxi hóa khi xúc tác

ÁN

-L

(CuCl2).

HCl(k) + O2 = 2H2O(k) + Cl2

IỄ N

Đ

ÀN

TO

HBr và HI bị oxi hoá bởi oxi không khí ngay ở điều kiện thƣờng.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

Tính axit

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

- Tính chất hóa học của các HX

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

Đ ẠO

tích HCl). Dung dịch đậm đặc của chúng bốc khói mạnh trong không khí ẩm.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần từ Flo đến Iod do có sự gia tăng

N

H

Ơ

2.9.3.1. Tính chất vật lý và hóa học của các HX

2HI + O2 = I2 + H2O 2HBr + O2 = Br2 + H2O

Dung dịch nƣớc của các hidro halogenua là những axit và gọi là những axit

halogenhiđric:

HX + H2O ↔ H3O+ + X-

So sánh tính bền, axit/bazơ, tính khử của các HX

Trang 105

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Bảng 13: Tính chất của các HX HF

HCl

HBr

HI

Năng lƣợng liên kết H-X, kj/mol

565

431

364

297

Độ dài liên kết H-X, (10-10m)

0,92

1,27

1,41

1,60

Nhiệt độ nóng chảy, 0C

-83

-114,2

-88

-50,8

+19,5

-84,9

-66,7

-35,8

Ơ H N Y

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

của HF gây nên chủ yếu bởi năng lƣợng liên kết H-F rất lớn :

với K = 7.10-4

H Ư

HX + H2O ↔ H3O+ + F-

TR ẦN

Còn thêm quá trình kết hợp của ion F- với phân tử HF: F- + HF ↔ HF2-

với K = 5

B

Theo chiều giảm độ bền mhiệt của phân tử, tính khử của các hiđro

10 00

halogenua tăng lên: HF hoàn tòan không thể hiện tính khử, HCl chỉ thể hiện tính khử khi tác dụng với những chất oxi hóa mạnh, còn HBr và nhất là HI có tính khử

Ó

A

mạnh. Axit sunfuric đặc bị HBr khử đến SO2 và bị HI khử đến H2S:

-H

8HBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + H2O

-L

Ý

8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O

2.9.3.2. Các hợp chất halogen (+1)

ÁN

Thể hiện trong các hợp chất ClO-, BrO- , IO-

TO

Muối ClO- đƣợc gọi là hypoclorit. Chúng cũng co tính oxy hóa mảnh liệt

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

những axit mạnh nhất. Riêng HF là một axit yếu vì ngoài quá trình phân ly kém

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Nhƣ đã thấy qua độ phân ly trong dung dịch 0,1N, HCl, HBr, HI đều thuộc

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Nhiệt độ sôi, 0C

N

Tính chất

ÀN

nhƣ axit của mình. Trong chúng có ứng dụng thực tế quan trọng nhất là nƣớc

D

IỄ N

Đ

javen và clorua vôi. Nƣớc javen là một chất lỏng không màu không mùi, có phản ứng kiềm, có tính oxi hóa mảnh liệt. Do đó nƣớc javen đƣợc dùng để tẩy màu, khử độc…

Trang 106

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nƣớc javen thực chất là dung dịch nƣớc chứa các ion ClO- (hypoclorit) và Cl- (clorua) thu đƣợc khi cho dung dịch clo tác dụng với dung dịch kiềm:

N

Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O

H

Ơ

Muối NaClO bị nhiệt phân ( ngay cả trong dung dịch) theo các phản ứng :

N

2NaClO = 2NaCl + O2 (nhiệt độ và xúc tác )

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Clorua vôi là hổn hợp của hai muối clorua và hypoclorit với tỉ lệ mol 1:1.

Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Do vậy clorua vôi cũng đƣợc dùng chất diệt trùng, tẩy uế tẩy trắng, chất oxi

H Ư

hóa rẽ tiền. Đôi khi ngƣời ta cũng dùng clorua vôi để điều chế oxy và clo. tính chất, nhƣng có mức độ kém hơn.

B

2.9.3.3. Các hợp chất halogen (+3)

TR ẦN

Các muối BrO-, IO-, chúng giống các hợp chất tƣơng ứng clo về điều chế và

10 00

Đặc trƣng là hợp chất MClO2 (clorit), muối Clorit phân hủy nổ khi đun nóng họăc khi bị va đập mạnh. Muối Clorit cũng có tính oxi hóa

NaClO2 = NaCl + O2

Ý

Điều chế

-H

Ó

A

3 NaClO2 = NaCl + 2NaClO3

ÁN

-L

Natri clorit đƣợc điều chế bằng tác dụng của ClO2 với natri peoxit: 2ClO2 + Na2O2 = 2NaClO2 + O2

TO

( Bari clorit đƣợc điều chế bằng cách tƣơng tự nhƣ natri clorit)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

nhờ khí CO2 giải phóng HClO:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Đó là chất bột màu trắng mùi hắc, có tính oxi hóa mạnh mà nguyên nhân cũng là

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

3NaClO = NaClO3 + 2NaCl

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.9.3.4. Các hợp chất halogen (+5) Muối halogenat bền hơn axit nhiều, chúng đều kết tinh ở dạng tinh thể . Trong môi trƣờng trung tính, muối halogenat có tính oxi hóa yếu hơn axit BrO3 + 6H+ + 5Br- = 3Br2 + 3H2O

Trang 107

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Khi đun nóng, tất cả các muối halogenat đều bị phân hủy giải phóng oxi (Quá trình phân hủy hết sức phức tạp)

N

2NH4ClO3 = N2 + O2 + Cl2 + 4H2O

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Kali clorat (KClO3) là chất ở dạng tinh thể hình vẩy không có màu, nóng

TP

chảy ở 3560C. Nó ít tan trong nƣớc lạnh nhƣng tan nhiều trong nƣớc nóng cho

H Ư

Ơ nhiệt độ cao hơn nữa kali peclorat phân hủy clorua và oxi

TR ẦN

2KClO3 = 2KCl + O2

(Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn khi có chất xúc tác MnO 2 hay

B

Fe2O3 và thƣờng đƣợc dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm)

10 00

-Ở trạng thái rắn, kali clorat là chất oxi hóa mạnh. 2.9.3.5. Các hợp chất halogen (+7)

Ó

A

a. Hợp chất có số oxi hóa (+7) của clo

-H

Đa số các muối peclorat tan nhiều trong nƣớc (Chỉ peclorat của K+, Rb+ và

Ý

Cs+ tƣơng đối ít tan trong nƣớc lạnh nhƣng tan nhiều trong nƣớc nóng. Magiê

-L

peclorat khan hút ẩm rất mạnh tạo thành hyrat, là một trong những chất làm khô

ÁN

mạnh nhất và có tên gọi kỹ thuật là anhiđron), không màu. Ở trạng thái nóng chảy

TO

chúng có tính oxi hóa (trong dung dịch nƣớc muối peclorat không có tính oxi

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

4KClO3 = 3KClO4 + KCl

G

Khi đun nóng đến gần 4000C kali clorat phân hủy thành peclorat và clorua:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

nên nó rất dễ kết tinh lại trong nƣớc. Nó không tan trong rƣợu tuyệt đối.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

muối kali clorat

N

giảm dần từ clorat đến iođat. Trong các muối của halogenat quan trọng hơn hết là

Ơ

Ở trạng thái rắn các halogenat đều có tính oxi hóa mạnh và khả năng đó

ÀN

hóa). Khi đun nóng, muối peclorat rắn phân hủy thành clo với oxi.

D

IỄ N

Đ

Trong chúng có ý nghĩa thực tế nhất là KClO4. KClO4 Phân hủy ở trên 4000C. Điều chế Các peclorat đƣợc điều chế bằng cách phân hủy nhiệt không có xúc tác muối clorat.

4KClO3 → 3KClO4 + KCl

Trang 108

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Chúng cũng có thể đƣợc điều chế bằng cách điện phân dung dịch các muối clorat hoặc clorua.

N

ClO3- - 2e + H2O = ClO4 + 2H+ b. Hợp chất có số oxi hóa (+7) của brom

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

dƣới dạng perbromat BrO4- . Đầu tiên tổng hợp đƣợc khi điều chế brom trong các

TP

phản ứng hạt nhân và sau đó bằng phản ứng hóa học :

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

NaBrO3 + F2 + 2NaOH = NaBrO4 + 2NaF + H2O

H Ư

Hợp chất này không bền, không tách ra đƣợc ở trạng thái tự do nhƣng lại

TR ẦN

khá bền trong dung dịch nƣớc. c. Hợp chất có số oxi hóa (+7) của iot

B

Hầu hết các peiođat đều ít tan trong nƣớc. Ngƣời ta đã biết đƣợc một số

10 00

dạng của muối peiođat nhƣng thông thƣờng nhất là muối của axit paraiođic nhƣ: NaH4IO6, Na2H3IO6, Na3H2IO6, Ag5IO6.

Ó

A

Đặc điểm chủ yếu của peiođat là tính oxi hóa mạnh, mạnh hơn muối iođat.

-H

Các phản ứng oxi hóa thƣờng xảy ra mảnh liệt va nhanh chóng nên thƣờng đƣợc

Ý

dùng trong hóa học phân tích chẳng hạn chuyển ion Mn2+ đến MnO4-.

-L

Điều chế

ÁN

Các muối peiođat thƣờng đƣợc tạo nên khi cho khí clo tác dụng với ion

Hoặc

NaIO3 + 3NaOH + Cl2 = Na2H3IO6 + 2NaCl 5Ba(IO3)2 + Ba5(IO6)2 + 4I2 + 9O2

2.9.4. Phƣơng pháp điều chế

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

iođat trong môi trƣờng kiềm.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Hiện nay muối BrO4- đƣợc điều chế theo phản ứng :

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

2NaBrO3 + XeF4 + 2H2O = 2NaBrO4 + 4HF + Xe

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Hợp chất tƣơng ứng với số oxi hóa +7 của brom mới đƣợc phát hiện gần đây

N

H

Ơ

Cl- - 8e + H2O = ClO4 + 8H+

Trang 109

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Flo: đƣợc điều chế bằng điện phân muối nóng chảy. Thƣờng dùng hỗn hợp ơtecti của 3KH + KF nóng chảy ở 700C. Điện phân hỗn hợp này với cực âm bằng

N

niken, điện cực dƣơng bằng grafit, có màng ngăn để tránh nổ.

H

Ơ

Anot (+) : 2F- - 2e- → F2

Ý

có màng ngăn.

-L

Anot (+) :

ÁN

Catot (-) :

2Cl- - 2e- → Cl2 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-

TO

Trong phòng thí nghiệm, Cl2 đƣợc điều chế bằng tác dụng của axit HCl với

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-H

Clo: Trong công nghiệp, Cl2 đƣợc điều chế bằng điện phân dung dịch NaCl

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Ó

A

Hình 2. 12: Sơ đồ điện phân muối điều chế flo

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

Catot (-) : 2H+ + 2e- → H2

D

IỄ N

Đ

ÀN

những chất oxy hoá mạnh nhƣ KMnO4, MnO2, CaOCl2 ... 2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O MnO2 + 4HCl

→ MnCl2 + Cl2 + 2H2 O

Clo đƣợc ứng dụng để sản xuất nƣớc Javen, tẩy trắng vải sợi, bột giấy, sát trùng nƣớc uống, tổng hợp HCl, chế tạo chất dẻo, cao

Trang 110

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Brôm: Brôm đƣợc điều chế từ nƣớc biển, nƣớc thải trong sản xuất muối, những loại nƣớc này có chứa muối brôm (chủ yếu là NaBr) và dùng Cl2 đẩy brôm

N

ra khỏi muối :

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Iôt: đƣợc sản xuất từ rong biển và nƣớc lỗ khoan dầu khí (iot chiếm

TP

0,0060,4%): Rong biển khô đƣợc đốt cháy, hoà tan tro, lấy nƣớc lọc cô cạn để

H Ư

phẩm, dung dịch rƣợu iot 4% để sát trùng (I2 trong C2H5OH).

TR ẦN

Điều chế các HX

Ngƣời ta thƣờng sử dụng các phƣơng pháp sau đây để điều chế các axit

B

hiđro halogenua.

10 00

Tổng hợp trực tiếp từ các đơn chất: trong thực tế phƣơng pháp này chỉ sử dụng để điều chế HCl.

Ó

A

Hiện nay ngƣời ta còn điều chế HCl nhƣ sau:

Ý

Cl2 + H2O + C = CO + 2HCl +12Kcal

-L

hidro không nổ.

-H

Cho hơi nƣớc và khí clo qua than đốt nóng. Lúc đó clo sẽ phản ứng với

Cl2 + H2O + CO = CO2 + 2HCl +52Kcal

ÁN

Dùng axit mạnh đẩy HX ra khỏi muối. Để điều chế HF hoặc HCl ngƣời ta

IỄ N

Đ

ÀN

TO

dùng H2SO4 đặc.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

Iôt đƣợc dùng để tổng hợp dƣợc phẩm, sản xuất muối trộn iot làm thực

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

đẩy iot ra khỏi muối.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

Đ ẠO

kết tinh muối clorua, muối sunfat. Dung dịch còn lại có chứa iodua, dùng Cl2 để

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

giấy ảnh.

N

Brôm đƣợc dùng để tổng hợp dƣợc phẩm, sản xuất AgBr dùng cho phim,

H

Ơ

Cl2 + 2NaBr → Br2 + 2NaCl.

H2SO4 đặc + NaCl = HCl + NaHSO4

Còn để điều chế HBr và HI ngƣời ta dùng H3PO4 Thủy phân các hợp chất phospho halogenua: PhaI3 + H2O = H2HPO4 + HHal

Điều chế Kali clorat

Trang 111

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Trong công nghiệp, kali clorat đƣợc điều chế bằng cách cho khí clo đi qua nƣớc vôi đun nóng rồi lấy dung dịch nóng đó trộn với KCl và để nguội để cho

N

KClO3 kết tinh : Ca(ClO3)2 + 2KCl = 2 KClO3 + CaCl2

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

nhiệt độ 70-750C.

TP

Điều chế nƣớc javen-clorua vôi

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Trong công nghiệp nƣớc javen đƣợc điều chế bằng cách điện phân dung

H Ư

dịch muối ăn loãng (15-20%) ở trong thùng điện phân không có màng ngăn với

TR ẦN

cực âm bằng sắt cực dƣơng bằng than chì.

Clorua vôi đƣợc điều chế bằng cách cho khí clo sục qua sữa vôi đặc trong

B

nƣớc ở nhiệt độ 300C theo phản ứng:

10 00

Cl2 + 2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O Bài Tập chƣơng 2

Ó

A

Câu 1: Anh (Chị) hãy trình bày đặc trƣng nguyên tử của hydro và các

-H

nguyên tố nhóm IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA trong bảng hệ thống tuần

Ý

hoàn các nguyên tố hóa học?

-L

Câu 2: Anh (Chị) hãy trình bày tính chất vật lý, tính chất hóa học của hydro

ÁN

và các đơn chất và hợp chất của các nguyên tố nhóm IA, IIA, IIIA, IVA, VA,

TO

VIA, VIIA? (Cho phƣơng trình phản ứng minh họa)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

-Nƣớc javen đƣợc điều chế bằng cách cho clo tác dụng với dung dịch kiềm:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Kali clorat còn đƣợc điều chế bằng cách điện phân dung dịch KCl 25% ở

N

H

Ơ

6Cl2 + 6Ca(OH)2 = Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O

ÀN

Câu 3: Anh (Chị) hãy trình bày tính chất vật lý, tính chất hóa học của axit

D

IỄ N

Đ

sulfuric (H2SO4), axit nitric (HNO3)? (Cho phƣơng trình phản ứng minh họa) Câu 4: Anh (Chị) hãy trình bày phƣơng pháp điều chế một số đơn chất

Hydro, Bo, nhôm, Photpho, nitơ, oxi, lƣu huỳnh, flo, clo, brom?,

Trang 112

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Câu 5: Anh (Chị) hãy trình bày phƣơng pháp điều chế một số hợp chất của H2S, H2SO4, HNO3, kali clorat, nƣớc javen, natri peroxit?

H2SO4(l)

d. KNO2 +

H2SO4(l)

+

+

N

→

Ơ

KMnO4

H

→

→

K2Cr2O7

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO G N

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

+

K2Cr2O7

N

HNO3(loãng, nóng) →

c. NaCl(r)

+

Y

b. Fe

+

H2SO4(l)

U

+

.Q

a. Na2SO3

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Câu 6: Hoàn thành các phƣơng trình phản ứng sau:

Trang 113

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

CHƢƠNG 3

N

PHỨC CHẤT

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

phức của Sắt (II) với vòng porphyrin. Các khoáng sản là các phức chất của kim

TP

loại. Một số lƣợng lớn các loại thuốc có chứa phức chất của kim loại đóng vai trò

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

hóa học ngƣời Thụy sỹ là ngƣời đã đặt nền móng cho lý thuyết về phức chất. Vào Khái niệm phức chất

TR ẦN

3.1.

H Ư

năm 1913 ông đã vinh dự nhận đƣợc giải Nobel vì những đóng góp của mình. Nhƣ ta đã biết, những nguyên tố riêng biệt kết hợp với nhau tạo thành những

B

chất đơn giản (NaCl, CuO, CuCl2). Những chất đơn giản lại có thể kết hợp với

10 00

nhau tạo thành các hợp chất bậc cao hay những hợp chất phân tử (HgI2.2KI, AgCl.2NH3..). Vậy vấn đề đặt ra là những hợp chất phân tử nào đƣợc gọi là phức

Ó

A

chất.??

-H

Theo Werner, tác giả của thuyết phối trí cho rằng “Phức chất – là những

Ý

hợp chất phân tử nào bền trong dung dịch nước không bị phân hủy hoặc chỉ

-L

phân hủy rất ít ra các hợp phần tạo thành hợp chất đó”.

ÁN

Tuy nhiên cùng với sự phát triển của hóa học phức chất thì cũng đã có rất

TO

nhiều định nghĩa khác nhau về phức chất. Phần lớn tác giả của những định ngĩa

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

của Coban. Có thể xem rằng các hợp chất của kim loại là phức chất. Werner, nhà

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

là các hoạt chất dƣợc lý. Ví dụ nhƣ insulin – phức của kẽm, Vitamin B12 – phức

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

lục) – là phức chất của magie và porphyrin, hemoglobin (sắc tố máu) – có chứa

N

rộng rãi trong sản xuất, khoa học và y tế. Ví dụ nhƣ chlorophyll (chất màu diệp

Ơ

Các hợp chất phức thƣờng gặp trong giới vô cơ và hữu cơ, đƣợc ứng dụng

ÀN

này thƣờng thiên về việc nhấn mạnh tính chất này hay tính chất khác của phức

D

IỄ N

Đ

chất, hay là dựa trên các dấu hiệu về thành phần hoặc bản chất về lực tạo phức. Sỡ dĩ chƣa có đƣợc định nghĩa nào thỏa đáng về khái niệm phức chất vì trong nhiều trƣờng hợp không có ranh giới rõ rệt giữa hợp chất đơn giản và phức chất. Một chất tùy điều kiện nhiệt động có thể coi là hợp chất đơn giản, khi lại đƣợc coi

Trang 114

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

là phức chất. Ví dụ nhƣ Natri clorua (NaCl), ở trạng thái hơi thì natri clorua gồm các đơn phân tử, còn ở trạng thái tinh thể thì nó là phức chất cao phân tử (NaCl)6.

N

Để có thể phân rõ ranh giới tồn tại của phức chất Grinbe đã đƣa ra định nghĩa

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

trường hợp riêng, điện tích của ion phức tạp đó có thể bằng không .

Theo K.B. Iaximirxki thì «phức chất là những hợp chất tạo được các

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

nhóm riêng biệt từ các nguyên tử, ion hoặc phân tử với những đặc trưng sau:

H Ư

1- có mặt sự phối trí; 2- không phân ly hoàn toàn trong dung dịch; 3- có thành

TR ẦN

phần phức tạp (số phối trí và số hóa trị không trùng nhau)». Trong ba dấu hiệu này thì tác giả nhấn mạnh sự phối trí, nghĩa là sự phân bố hình học các nguyên tử

H2[SiF6], Na[Zn(C2H5)3]…

A

Thành phần cấu tạo của phức chất

Ó

3.2.

[Ni(CO)4], [Cu(NH2CH2CH2NH2)2]SO4,

10 00

Một số ví dụ của phức chất:

B

hoặc các nhóm nguyên tử quanh nguyên tử của một nguyên tố khác.

-H

 Cầu nội phức chất. Cầu ngoại phức chất.

Ý

Theo thuyết phối trí của Werner phân tử phức chất thƣờng gồm hai phần:

-L

cầu nội và cầu ngoại.

ÁN

Cầu phối trí nội đƣợc viết trong dấu móc vuông ([ ]), bao gồm chất tạo phức

TO

(ion trung tâm và các phối tử.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

chất.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Tuy nhiên cho đến gần đây ngƣời ta vẫn còn bàn luận về khái niệm phức

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

âm, có khả năng tồn tại ở dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch. Trong

N

các hợp phần của chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay

Ơ

phức chất nhƣ sau: Phức chất – là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp

ÀN

Điện tích của cầu nội đƣợc xác định bằng tổng số điện tích của ion trong cầu

D

IỄ N

Đ

nội.

Dựa vào dấu điện tích mà ngƣời ta chia cầu nội của phức chất thành các

dạng sau: - Cầu nội cation: ví dụ [Al(H2O)6]Cl3, [Co(NH3)6]Cl3

Trang 115

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

- Cầu nội anion: ví dụ H2[SiF6], K2[Zn(OH)4] - Cầu nội trung hòa: ví dụ [Co(NH3)3Cl3, [Ni(Co)4]

N

Cầu ngoại phức chất là những ion nằm ngoài, mang điện tích trái dấu với 3.2.1. Chất tạo phức (ion trung tâm) và số phối trí

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

nhiên khả năng tạo phức mạnh nhất vẫn là các nguyên tố nhóm d-, f-

Ion trung tâm đƣợc đặc trƣng:

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

- Số oxi hóa.

H Ư

Ví dụ: K4[Fe2+(CN)6], К3[Fe+3(CN)6], [Fe0(CO)5]0 , [N3-H4]Cl, K[B3+F4]

TR ẦN

- Số phối trí

Werner gọi hiện tƣợng nguyên tử (ion) trung tâm hút các nguyên tử (ion)

B

hoặc nhóm nguyên tử bao quanh nó là sự phối trí. Còn số các nguyên tử hoặc các

10 00

nhóm nguyên tử (phối tử) liên kết trực tiếp với nguyên tử trung tâm gọi là số phối trí của nguyên tử (ion) trung tâm (s.p.t).

Ó

A

Nếu liên kết ion trung tâm – phối tử là liên kết hai tâm thì số phối trí bằng số

-H

liên kết σ tạo bởi ion trung tâm, tức là bằng số nguyên tử cho liên kết trực tiếp

Ý

với nó.

-L

Số phối trí (s.p.t) có thể cao hoặc thấp và có giá trị từ 2÷12 (s.p.t = 12 đối

ÁN

với các phức chất của đất hiếm, ion đất hiếm). Các số phối trí thƣờng gặp là 2,4

TO

và 6. Chúng tƣơng ứng với các cấu trúc hình học có tính đối xứng cao nhất của

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

hiếm gặp đối với nguyên tố nhóm s-.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

(K4[Fe(CN)6], [Fe(CO)5]..), yếu đối với nguyên tố nhóm p- (K[BF4], [NH4]Cl..),

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ion trung tâm có thể là nguyên tố bất kì trong bảng hệ thống tuần hoàn. Tuy

N

H

Ơ

cầu nội và nằm xa ion trung tâm.

Số phối trí

D

IỄ N

Đ

ÀN

phức chất: bát diện (6), tứ diện (hình vuông) (4) và đƣờng thẳng (2) (bảng số 1).

2

Bảng số 1: Cấu trúc phối trí Công thức hợp chất Cấu trúc không gian phức ML ([Ag(NH3)2]Cl

Trang 116

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

4

ML4

10 00

B

kiện hình thành phức (nhƣ là nhiệt độ, nồng độ) và các yếu tố khác. Ví dụ về phụ thuộc vào số oxi hóa chất tạo phức

A

Mối tƣơng quan giữa số oxi hóa của nguyên tử trung tâm và số phối trí của

-H

Ó

nó tạo nên sự đa dạng của hơp chất phức. Số oxi hóa của nguyên tử trung tâm càng cao thì số phối trí càng cao. Một cách gần đúng, cho phép thiết lập một quy

-L

Ý

luật « số phối trí = 2* số điện tích của chất tạo phức »

ÁN

Số oxi hóa

+2

+3

+4

2

4,6

6,4

6,8

TO

Số phối trí

+1

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

của nguyên tử trung tâm, tỷ lệ bán kính của nguyên tử trung tâm và phối tử, điều

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Số phối trí phụ thuộc vào số oxi hóa của chất tạo phức, cấu hình electron

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ML6 [Co(H2О)6]Cl3

Y

6

U

ML4 [Zn(NH3)4]SO4

.Q

4

N

H

Ơ

N

K2[Ni(CN)4]

D

IỄ N

Đ

ÀN

Một số ví dụ: [Ag(CN)2]- (s.p.t= 2) [Cu(NH3)4]2+ (s.p.t = 4) [Co(H2O)6]3+ (s.p.t = 6) H2[SnCl6] (s.p.t. = 6) Ví dụ về sự phụ thuộc vào cấu hình electron của nguyên tử trung tâm

Trang 117

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

[Zn(NH3)4]2+ có s.p.t là 4 , có cấu trúc tứ diện Cấu hình electron của Zn2+ 1s22s22p63s23p64s03d104p0

N

Nhƣ vậy ion Zn2+ có các obitan trống trên phân lớp 4s, 4p và có thể nhận

[Co(NH3)6]3+ có s.p.t. là 6, cấu hình bát diện

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Cấu hình electron của Co3+ (4s03d64p0)

H Ư

Quá trình hình thành hợp chất phức diễn ra nhƣ sau. Đầu tiên các electron

TR ẦN

độc thân của phân lớp 3d cặp đôi với nhau để tạo thành 2 orbital trống. Sau đó các phân tử NH3 tƣơng tác với các orbital trống của phân lớp 3d, 4s và 4p để hình

B

thành 6 liên kết trong phức Co(NH3)6 (hình vẽ). Các obitan trống của ion Co(III)

10 00

3d6 ↑

→

↑↓ ↑↓ ↑↓

A

↑

-H

Ó

↑↓ ↑ ↑

3d6

↑↓

4s ↑↓

NH3 NH3

↑↓ NH3

4p ↑↓

↑↓

↑↓

NH3 NH3 NH3

Ý

Ví dụ về sự phụ thuộc nhiệt độ: khi đun nóng hexamine coban(II) cao hơn

-L

1500C thì tạo thành diammin, đồng thời số phối trí của Co(II) chuyển từ 6 xuống

ÁN

4.

TO

[Co(NH3)6]Cl2 ↔ [Co(NH3)2Cl2] + 4NH3 (>150oC)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

NH3 NH3 NH3

có trạng thái lai hóa d2sp3:

H

U ↑↓

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

NH3

↑↓

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

↑↓

TP

↑↓

.Q

4p

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

4s

Y

Zn có trạng thái lai hóa sp3 (hình vẽ).

N

đƣợc điền vào các obitan trống của ion kẽm (II). Khi đó các obitan trống của ion

Ơ

các cặp electron của phối tử NH3. Khi tạo liên kết các electron tự do của NH3 sẽ

ÀN

Ví dụ về tỷ lệ bán kính của nguyên tử trung tâm và phối tử: Na[BF4] s.p.t = 4

Na[AlCl4] có s.p.t = 4

Na3[AlF6] s.p.t = 6

(rF- < rCl-)

(rB3+< rAl3+).

D

IỄ N

Đ

Na3[AlF6] có số s.p.t = 6,

Trang 118

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhƣ vậy số phối trí tăng cùng với sự tăng bán kính chất tạo phức và sự

N

giảm bán kính của phối tử.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ion trung tâm.

TP

Trong cầu nội phối trí mỗi phối tử có dung lƣợng phối trí của nó. Dung

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

d.l.p.t là 1( Cl-,F-,Br-, các phân tử trung hòa: H2O,NH3, C2H5OH…). Còn phối tử

H Ư

liên kết với ion trung tâm qua hai hay một số liên kết thì phối tử đó chiếm hai

TR ẦN

hoặc nhiều hơn vị trí phối trí và được gọi là phối trí hai, phối trí 3 hay đa phối trí (hoặc còn gọi là phối tử hai càng, ba càng, đa càng).

-H

Ó

A

10 00

B

Ví dụ: [Cо(NH3)4CO3]Cl (trong đó CO32- - phối tử hai càng)

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

Tƣơng tự cho trƣờng hợp phối tử hai càng là anion của axit oxalic.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

cầu nội. Các phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm bằng một liên kết thì có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

lượng phối trí(d.l.p.t) của một phối tử là số phối trí mà nó chiếm được trong

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

NH3, CO) hoặc các hợp chất hữu cơ (C2H4, pyridin) và đƣợc sắp xếp xung quanh

N

Phối tử có thể là anion (CO32-, OH-, Cl-, SO42-..), phân tử trung hòa (H2O,

H

Ơ

3.2.2. Phối tử. Dung lƣợng phối trí của phối tử

Trang 119

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phân tử của các phối tử đa phối trí liên kết với ion trung tâm trong cầu nội qua một số nguyên tử, tạo thành các vòng và những phức chất chứa phối tử tạo

N

vòng đƣợc gọi là phức chất vòng (phức chất vòng càng, hợp chất chelat).

H

.Q

TP

phức mạnh hơn so với ion carbonat (tạo vòng 4 Một ví dụ về phối tử có khả năng chiếm

G N

etilendiamintetraaxetic. Trong phức chất qua 4 nguyên tử O và 2 nguyên tử N.

B

Tƣơng tự với phối tử 18crown -6

TR ẦN

NH4[Co(EDTA)], EDTA liên kết với Co(III)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

6 chỗ phối trí là anion của axit

10 00

18crown -6 là những hợp chất vòng lớn, đƣợc tạo nên từ 12 nhóm CH2 và 6 nguyên tử oxi.

Ó

A

Điều đặc biệt của hợp chất này là tạo hợp chất

-H

phức dạng «chủ – khách » với các ion kim loại,

Ý

anion và các phân tử hữu cơ. 18crown6 sẽ đóng vai trò là –chủ, còn ion kim loại –

-L

khách. Trong trƣờng hợp này, để tạo đƣợc phức bền các ion kim loại (khách) phải

ÁN

có bán kính tƣơng ứng với kích thƣớc với các khoang của vòng macro.

TO

Ngoài các ví dụ nêu trên, có những trƣờng hợp rất khó xác định số d.l.p.t

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

cạnh).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

học phức chất. Có thể thấy rằng ion oxalat tạo vòng 5 cạnh nên có xu hƣớng tạo

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

hơn, còn vòng 3 cạnh không bền. Những điều này cũng áp dụng vào lĩnh vực hóa

N

những vòng bền nhất, có năng lƣợng tự do nhỏ nhất. Những vòng 4 cạnh kém bền

Ơ

Trong hóa học hữu cơ ngƣời ta biết rằng những vòng 5 hay 6 cạnh là

ÀN

của phối tử.

D

IỄ N

Đ

Ví dụ muối K[Pt(C2H4)Cl3]

Trang 120

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nếu nhƣ cho rằng platin tạo liên kết với nguyên tử cacbon thì d.l.p.t sẽ là 2, còn nếu

N

xem hợp chất phức đƣợc hình thành bằng sự

H

Ơ

thế phân tử etylen bằng ion nguyên tử clo thì

TP

Thông thƣờng ion trung tâm là cation kim loại, còn phối tử (ligand) – các

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Liên kết kim loại – phối tử thƣờng là liên kết cho – nhận. Phối tử có các

H Ư

cặp electron không sử dụng sẽ đóng vai trò là chất cho, còn kim loại có các obitan

TR ẦN

trống sẽ đóng vai trò chất nhận.

Ví dụ [M-X] → M+ (chất nhận) + :X- (chất cho)

B

[Zn(NH3)4]SO4

10 00

Zn2+ có cấu hình electron là 1s22s22p63s23p64s03d104p0 :NH3

Ó

A

4p ↑↓ ↑↓ NH3 NH3 hình electron ở lớp vỏ ngoài cùng là 4s03d104p0 có các

-L

Ý

-H

4s ↑↓ ↑↓ NH3 NH3 2+ Ion Zn có cấu

ÁN

orbitan trống ở phân lớp 4s và 4p, còn trong phân tử ammoniac NH 3 , nguyên tử

TO

Nito còn 1 cặp electron chƣa ghép đôi. Khi tạo liên kết cặp electron của phân tử NH3 sẽ điền vào các obitan lai hóa trống sp3 của Ion Zn2+ . Phức tetra ammin kẽm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

với nhau và đẩy nhau, hoặc kết hợp với nhau nhờ lực hút (liên kết Hidro).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

ion hoặc phân tử vô cơ, hữu cơ, hay nguyên tố . Các phối tử hoặc không tƣơng tác

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Bản chất của liên kết ion trung tâm và phối tử

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

3.3.

U

Y

N

d.l.p.t. sẽ là 1.

ÀN

có cấu hình tứ diện. 4 phân tử NH3 sẽ đƣợc phân bố ở 4 đỉnh của tứ diện có tâm là

D

IỄ N

Đ

ion kẽm (II). Trong hóa học các hợp chất cơ kim, các phối tử phối trí qua nguyên tử cacbon thƣờng là các gốc (.CH3) và tƣơng tác của chúng với kim loại là liên kết cộng hóa trị nhờ sự ghép đôi các electron.

Trang 121

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phối tử ngoài vai trò cho electron σ, còn có thể đồng thời đóng vai trò là chất cho hoặc chất nhận các electron π (CO,NO,CN-).

N

4. Cách gọi tên các phức chất. 1. Đầu tiên gọi tên cation, sau đó đến anion

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

bromo…), trừ phối tử là các gốc (metyl-, phenyl-…). Tên gọi các phối tử trung

N

G

mono, đi, tri, tetra v.v… Nếu có các phân tử hữu cơ phức tạp phối trí thì thêm

H Ư

các tiếp đầu bis, tris, tetrakis… để chỉ số lƣợng của chúng. Chữ mono thƣờng

TR ẦN

đƣợc bỏ.

4. Để gọi tên ion phức, đầu tiên gọi tên các phối tử anion, sau đến các phối tử

B

trung hòa, sau đến các phối tử cation, cuối cùng là tên gọi của anion trung tâm.

10 00

Hóa trị của ion trung tâm đƣợc ký hiệu bằng chữ số La Mã để trong dấu móc ngoặc đơn sau tên ion trung tâm( nếu gọi tên cation phức hay phức chất không

Ó

A

điện ly) hoặc sau đuôi «at» (nếu hợp chất chứa anion phức).

-H

Nếu một nhóm liên kết với hai nguyên tử kim loại (nhóm cầu), thì gọi tên nó

Ý

sau tên tất cả các phối tử, trƣớc tên gọi nó để chữ µ (miu); nhóm cầu OH- đƣợc

-L

gọi là nhóm ol hoặc hidroxo.

ÁN

Bảng danh pháp một số phối tử

TO

Phối tử (anion)

F-

floro

H2 O

Aqua

Br-

bromo

CO

Carbonyl

CN-

xiano

NH3

ammin

SCN-

tiaxianato

NO

nitrozin

OH-

hydroxo

Phối tử (hợp chất hữu cơ)

ÀN Đ IỄ N

Phối tử (phân tử trung hòa)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

3. Số các nhóm phối trí cùng loại đƣợc chỉ rõ bằng các tiếp đầu chữ Hy Lạp:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

nƣớc đƣợc gọi là aqua.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

hòa không có đuôi gì đặc trƣng. Phối tử ammoniac đƣợc gọi là ammin, phối tử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

2. Tên gọi của các phối tử là anion đều tận cùng bằng chữ «о» (cloro,

N

H

Ơ

Theo danh pháp IUPAC tên gọi chính thức của các phức chất nhƣ sau

Trang 122

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

sulfato

C2H4

etylen

CO32-

Carbonato

C2H5N

Pyridin

H-

hidrito

CH3-NH2

metylamin

H

Ơ

N

SO42-

N

Các đồng phân hình học đƣợc ký hiệu bằng chữ đầu cis- hoặc trans-.

H[AuCl4] axit tetracloroauric (III)

G N

http://daykemquynhon.ucoz.com

[{(Cr(C2O4)}2(µ-OH)2]4- - ion tetraoxalato

Những luận điểm cơ bản:

TR ẦN

3.3.1. Thuyết trƣờng tinh thể:

H Ư

– đi -µ -ol dicromat (III)

B

- Sự tạo thành phức là kết quả của sự tƣơng tác tĩnh điện giữa chất tạo phức

10 00

và phối tử.

-Chỉ xét vị trí của các orbitan d (hoặc f) trong không gian của nguyên tử

Ó

A

trung tâm.

-H

- Không chú ý tới kích thƣớc hay cấu tạo của phối tử mà coi phối tử là

Ý

những điện tích điểm.

-L

-Xem xét ảnh hƣởng trƣờng điện tích của phối tử lên các orbitan d của

ÁN

nguyên tử trung tâm.

TO

-Các phối tử nằm xung quanh ion trung tâm ở trên các đỉnh của một hình đa

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

K4[Fe(CN)6] kali hexaxianoferat (III)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

[Cu(NH2CH2CH2NH2)2]SO4 – bisetylendiamin đồng (II) sunfat

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

[Co(NH3)3Cl3] – triclorotriammincoban (III)

.Q

U

Y

Ví dụ gọi tên một số phức chất:

D

IỄ N

Đ

ÀN

diện, tạo nên những phức chất có đối xứng nhất định Sự tách năng lƣợng của các orbitan d trong phức chất

Để có khái niệm về thông số tách, ta xét các orbitan d của ion trung tâm ở

trạng thái tự do và sau khi tạo phức

Trang 123

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Khi M(kim loại) ở trong môi trƣờng phối tử có trƣờng điện âm đối xứng cầu thì xảy ra tƣơng tác tĩnh điện giữa trƣờng điện âm này với các electron d trong

N

nguyên tử trung tâm làm cho các orbitan d tăng lên, rồi sau đó tách thành 2 mức Phức bát diện:

10 00

ở gần phối tử hơn nên chịu lực đẩy của phổi tử nhiều hơn và có mức năng lƣợng cao (eg) hơn, còn các orbitan dxy,dxz, dyz – nằm trên các đƣờng phân giác của

-H

thấp hơn (t2g).

Ó

A

trục x,y, z và xa phối tử nên ít bị tác dụng đẩy của phối tử nên có mức năng lƣợng

-L

Ý

Nhƣ vậy trong trƣờng tinh thể phức bát diện 5 orbitan d sẽ phân tách thành 2

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

mức năng lƣợng (Hình vẽ).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

B

Các orbitan d của ion trung tâm Trong phức bát diện, các orbitan dx2-y2, dz2 nằm trên trục x, y và trục z và

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

(dxy,dxz, dyz, dx2-y2, dz2) có mức năng lƣợng nhƣ nhau và đƣợc gọi là suy biến.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ở trạng thái ion tự do hoặc ion tự do của kim loại chuyển tiếp, 5 orbitatn d

N

H

Ơ

tùy theo trƣờng bát diện hay tứ diện

Trang 124

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

Et2g = 10 Dq và t2g bằng 0 thì ta có hệ phƣơng trình

10 00

Eeg – Et2g = Δo

(1)

B

2Eeg + 3 Et2g = 0

TR ẦN

Nếu xem năng lƣợng trung bình của 5 d-AO nằm ở khoảng giữa 2 mức eg

(2)

Giải hệ phƣơng trình (1) và (2), suy ra Et2g = -0,4 Δo và Eeg = 0,6 Δo

Ó

A

Đơn vị đo năng lƣợng tách: kcal/mol; kj/mol; cm-1

Ý

Phức tứ diện

-H

1eV = 8068 cm-1 = 23,60 kcal/mol ; 1cal = 4,184 j

-L

Orbitan (dz2, dx2-

ÁN

y2) phân bố xa hơn với

TO

các phối tử cùng nằm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

“thấp” đƣợc kí hiệu là Δ hay 10Dq – gọi là thông số tách năng lƣợng. Δo = Eeg –

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Hiệu năng lƣợng của orbitan “cao” (Eeg ) và năng lƣợng của orbitan d

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Trƣờng tinh thể

TP

Ion tự do Trƣờng đối xứng cầu

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

trên các trục tƣơng ứng

D

IỄ N

Đ

có năng lƣợng thấp dx2-y2

(t2g)

dxy

Orbitan (dxy, dxz, dyz) nằm trên đƣờng phân giác của các trục x,y,z và ở gần phối tử nên có năng lƣợng cao (eg).

Trang 125

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhƣ vậy, sự tách

mức

d

Ơ

Y

orbitan

H

các

N

của

N

năng lƣợng

.Q

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

ΔT – Năng lƣợng tách các orbitan d trong trƣờng tứ diện

TR ẦN

ΔT có giá trị nhỏ hơn Δo, ΔT = 4/9 Δo

Các yếu tố ảnh hƣởng đến thông số tách năng lƣợng Điện tích của ion trung tâm: - Ion có điện tích càng lớn thì thông số tách

10 00

B

năng (Δ) lƣợng càng lớn ΔO (cm-1)

M3+

ΔO (cm-1)

[Co(H2O)6]2+

9.300

[Co(H2O)6]3+

18.200

10.100

[Co(NH3)6]3+

22.900

[Cr(H2O)6]2+

14.000

[Cr(H2O)6]3+

17.400

[Fe(H2O)6]2+

8.500

[Fe(H2O)6]3+

14.300

[Mn(H2O)6]2+

8.500

[Mn(H2O)6]3+

21.000

-H

Ó

A

M2+

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

[Co(NH3)6]2+

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

orbitan dz2, dx2-y2 ở mức năng lƣợng thấp eg với độ giảm là 0,6 ΔT

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

dxz, dyz sẽ bị đẩy lên mức năng lƣợng cao t2g với độ tăng là 0,4ΔT, còn 2

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

trong phức Trƣờng đối Trƣờng tinh thể tứ diện sẽ xứng cầu ngƣợc với sự tách mức năng lƣợng trong phức bát diện. Tức là 3 orbitan dxy, Ion tự do

Đ

Vị trí của ion trung tâm trong bảng hệ thống tuần hoàn: Những ion trung tâm

D

IỄ N

thuộc các dãy kim loại chuyển tiếp thứ 2 và thứ 3 luôn có Δ lớn hơn so với dãy

kim loại chuyển tiếp thứ nhất. M3+

ΔO (cm-1)

Trang 126

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

[Fe(H2O)6]3+

14.300

[Co(H2O)6]3+

21.000

[Rh(H2O)6]3+

27.000

Ơ

17.400

H

[Cr(H2O)6]3+

N

18.200

Y

[Co(H2O)6]3+

N

Hoá Vô Cơ

TP

-Bản chất của phối tử: Ligan cóa điện tích âm càng lớn và kích thƣớc càng

G

Ví dụ: ion F- bé hơn ion Cl-, Br-,I- nên tác dụng tách các orbitan ở kim loại

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

chuyển tiếp đối với F- là mạnh hơn

TR ẦN

- Sự định hƣớng ligan: Sự tách mạnh nhất khi ligan định hƣớng thẳng điện tích âm của mình vào orbitan của ion kim loại. Khả năng định hƣớng này của ligan có 1 cặp electron tự do lớn hơn của ligan có nhiều cặp electron tự do

10 00

B

Ví dụ: NH3 và F-, trong đó NH3 gây ra sự tách năng lƣợng mạnh hơn so với ion F-

A

-Ảnh hƣởng của liên kết π

-H

Ó

Ảnh hƣởng của phối tử đƣợc xếp đƣợc xếp theo chiều tăng của trƣờng lực

-L

pháp quang phổ)

Ý

tác dụng (tức tăng Δ), gọi là dãy phổ hóa học (vì Δ đƣợc xác định bằng phƣơng

ÀN

TO

ÁN

CO > CN- >phenaltrolein (phen) > NO2-> NH3> NCS-> H2O> F-> RCO2- >OH-> Cl- >Br-> ITrƣờng mạnh Trung bình yếu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

sự tách orbitan xảy ra càng mạnh (Δ càng lớn).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

nhỏ thì tƣơng tác đẩy giữa electron của ion kim loại và các ligan tăng lên, dẫn đến

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Phối tử:

D

IỄ N

Đ

Sự sắp xếp electron vào các orbitan trên các mức năng lƣợng tách trong

trƣờng tinh thể Các electron d của ion trung tâm dƣới ảnh hƣởng của trƣờng phối tử sẽ sắp xếp lại trên các orbitan d sao có có lợi về năng lƣợng theo 2 cách:

Trang 127

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

-Xếp tất cả các electron d lên các orbitan ở mức năng lƣợng thấp, theo nguyên lý vững bền

N

-Phân bố đều lên tất cả các orbitan d tƣơng ứng với quy tắc Hund.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

-Ion trung tâm có số electron d lớn hơn số orbitan ở mức năng lƣợng thấp thì

+Nếu Δ<P thì xếp các electron phân bố đều lên các orbitan

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

+ Nếu Δ>P thì xếp các electron cặp đôi vào các orbitan ở mức năng lƣợng

H Ư

thấp.

TR ẦN

Nhƣ vậy, với trƣờng phối tử yếu, gây ra giá trị thông số tách không lớn, tức là Δ<P thì electron d phân bố đồng đều lên các orbitan ở 2 mức năng lƣợng, tạo ra

B

phức thuận từ, spin cao. Với trƣờng phối tử mạnh gây ra năng lƣợng tách lớn,

10 00

Δ>P thì electron d đƣợc ghép đôi và phân bố tối da vào orbitan ở mức năng lƣợng thấp, tức là có lợi về mặt năng lƣợng

A

Ví dụ: Ion phức [Cr(NH3)6]3+

-H

Ó

deg

Ý

ÁN

↑ ↑ ↑

3+

dt2g

TO

Ion Cr

ÀN

So sánh ion phức [CoF6]3- và [Co(NH3)6]3+

↑

IỄ N

Đ

Ion phức [CoF6]3-

D

Δ o o o o

-L

↑ ↑ ↑

↑↓ ↑

↑

↑

↑

d

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

trình ghép đôi electron

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

phải xét sự tƣơng quan giữa năng lƣợng tách và năng lƣợng P tiêu tốn trong quá

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

lƣợng thấp thì phân bố đều các electron trên các orbitan đó.

N

-Ion trung tâm có số electron d bé hơn hoặc bằng số orbitan ở mức năng

H

Ơ

Hai cách này còn tuy thuộc vào cấu hình electron d của ion trung tâm:

eg

Δo

↑

↑↓ ↑

↑

d

t2g

3+

Ion Co

Trang 128

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

d

eg

Ơ

↑

↑

H

↑

↑↓

↑↓

↑↓

t2g

TP

Nhận xét: Phân tử NH3 tạo nên trƣờng phối tử mạnh, nên sự sắp xếp

TR ẦN

-Giải thích tốt đƣợc màu sắc của các phức chất kim loại chuyển tiếp Nhƣợc điểm:

Vì coi liên kết kim loại – phối tử là liên kết ion và chỉ chú ý đến orbitan

10 00

B

nguyên tử của kim loại mà bỏ qua orbitan nguyên tử của phối tử nên có những hạn chế:

Không giải thích đƣợc phổ dịch chuyển điện tích

-

Không mô tả đƣợc liên kết kép, nghĩa là có mặt đồng thời liên kết σ và liên

-H

Ó

A

-

-L

phối tử.

Ý

kết π , vì khả năng tạo thành liên kết π phụ thuộc vào cấu tạo electron của

ÁN

3.3.2. Thuyết liên kết hóa trị VB

TO

Các luận điểm cơ sở:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

Ƣu điểm:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ƣu và nhƣợc điểm của thuyết trƣờng tinh thể

G

lần lƣợt điền hết vào 3 orbitan dt2g có mức năng lƣợng thấp.

Đ ẠO

electron trên các orbitan d tuân theo nguyên lý vững bền, tức là các electron sẽ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Ion Co Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

d

U

3+

N

↑

Δo

Y

↑↓

N

Ion phức [Co(NH3)6]3+

ÀN

- Chỉ những electron ở lớp vỏ ngoài cùng (electron hóa trị) mới tham gia tạo

D

IỄ N

Đ

liên kết

- Liên kết hóa học giữa 2 nguyên tử đƣợc tạo bởi 2 electron hóa trị có spin đối song. Trong trƣờng hợp này xảy ra sự xen phủ electron giữa của 2AO và liên kết tạo thành là liên kết 2 tâm.

Trang 129

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

- Liên kết hóa học tồn tại theo hƣớng mà ở đó thỏa mãn sự xen phủ AO là lớn nhaas

N

- Xen phủ càng lớn thì độ bền liên kết càng cao

H N

nên phân tử vẫn đƣợc bảo toàn.

hƣớng về các đỉnh của hình vuông. Nhƣ vậy, trong trƣờng hợp lai hóa dsp2 các

N

G

phân tử (ion) sẽ có cấu trúc hình vuông phẳng.

H Ư

Lai hóa d2sp3: Là lai hóa trong đó 1 AO – s tổ hợp

TR ẦN

tuyến tính với 3 AO – p và 2 AO –d tạo thành 6 AO lai hóa d2sp3. Những orbiatan này hƣớng về các

B

đỉnh của hình bát diện. Nhƣ vậy, trong trƣờng hợp

10 00

lai hóa d2sp3 các phân tử (ion) sẽ có cấu trúc hình bát diện.

-H

Ion [Ag(NH3)2]+

Ó

A

Một số ví dụ về sự tạo thành phức theo quan điểm thuyết VB

Ý

Ag(I) – Ion trung tâm (Chất tạo phức)

-L

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của Ag : 4d105s1

↑↓

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Cấu hình electron của Ag+ : 4d10

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓ 5s

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

thành 4 AO lai hóa dsp2. Những orbiatan này

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

tổ hợp tuyến tính với 2 AO – p và 1 AO –d tạo

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

.Q

Lai hóa dsp2: Là lai hóa trong đó 1 AO – s

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Lai hóa có sự tham gia của các d-AO Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

- Khi tạo thành phân tử, cấu tạo electron và liên kết của mỗi nguyên tử tạo

5p

4d

H

NH3 – phối tử

..

1

Hs 1

2

2

3

N 1s 2s 2p 7

H :

N : .. H

Trang 130

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

N

Nhƣ vậy: Ion Ag+ có orbitan trống 5s và 5p , chúng có khả năng nhận cặp

H

Y

N

sp.

Ơ

electron chƣa sử dụng của phối tử NH3 . Những orbitan này tạo nên 2 AO lai hóa

B

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của Co: 3d74s2

↑

↑

Ý

-H

Ó

A

↑↓ ↑

10 00

Cấu hình electron của Co3+ : 3d6

↑ 4s

3d

4p

-L

Theo quy tắc Hund, ở trạng thái tự do ion Co3+ có 4 electron chƣa ghép đôi trên

ÁN

orbitan 3d. Để tạo đƣợc với phối tử những liên kết bền thì trên orbitan 3d của ion

TO

Co3+ phải diễn ra sự ghép đôi của các

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Co(III) – Ion trung tâm (Chất tạo phức)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TR ẦN

Ion [Co(NH3)6]3+

H Ư

Phức [Ag(NH3)2]+ có cấu trúc là đƣờng thẳng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Khi tạo phức: Ag+ + 2NH3 →[Ag(NH3)2]+

ÀN

electron độc thân.

D

IỄ N

Đ

Khi tạo phức: Co3+ + 6NH3 →[Co(NH3)6]3+

Trang 131

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhƣ vậy 2 orbitan 3d tổ hợp với 1 orbitan 4s và 3 orbitan 4p tạo đƣợc 6AO lai hóa d2sp3 (lai hóa trong) , hƣớng về

N

các đỉnh của hình bát diện.

Y

N

H

Ơ

Phức kation [Co(NH3)6]3+ có cấu trúc hình bát diện

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ƣu điểm:

G

nhận của liên kết.

N H Ư

-

Phƣơng pháp chỉ hạn chế ở cách giải thích định tính

-

Không giải thích đƣợc và tiên đoán các tính chất của phức chất ( cộng

TR ẦN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nhƣợc điểm:

hƣởng thuận từ…)

B

Không đề cập đến liên kết π mặc dù có liên kết đó trong nhiều phức chất

10 00

-

(ví dụ phức chất với CO, anken, ankin, xiclopentadien..) Không giải thích đƣợc phổ hấp phụ của phức chất.

A

-

-H

Ó

3.3.3 Một số tính chất của phức chất 3.3.3.1. Tính axit và baz

-L

Ý

Độ mạnh – yếu của axit – baz của hợp chất phối trí phụ thuộc vào điện

ÁN

tích, kích thuộc, độ phân cực của ion trung tâm, đặc điểm của phối tử (ligand),

TO

ngoài ra còn phụ thuộc vào độ bền của hợp chất phối trí trong dung dịch, cấu trúc của phức.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

phức chất dựa trên khái niệm về sự lai hóa các orbitan nguyên tử, tính chất cho –

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Rõ ràng, dễ hiểu, cho phép giải thích cấu hình không gian khác nhau của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Ƣu và nhƣợc điểm của thuyết liên kết VB

ÀN

Nhƣ ta biết H2O – là chất điện ly yếu, có tính lƣỡng tính. Khi điện ly nƣớc

D

IỄ N

Đ

tạo thành các hydrat ion H+ và OH- có nồng độ nhƣ nhau. Khi phối trí phân tử nƣớc với các ion kim loại, sự điện ly của nƣớc sẽ tăng lên, khi này sẽ diễn ra sự bứt các ion H+ ra khỏi cầu phối trí của phức aqua, và tạo thành các phức hydroxo, và dung dịch sẽ mang tính axit (do sự tăng lên của ion H+)

Trang 132

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ví dụ: [Cr(H2O)6]3+ + H2O ↔ [[Cr(H2O)5OH]2+ + H3O+

N

[Al(H2O)6]3+ + H2O ↔ [Al(H2O)5OH]2+ + H3O+

H Ư

[Pt(NH3)6]4- + H2O ↔ [Pt(NH3)5NH2]3+ + H3O+

TR ẦN

Ngoài ra, trong hợp chất phối trí đƣợc tạo thành theo kiểu liên kết cho – nhận. Một phần điện tích của phối tử sẽ chuyển dịch về phía ion trung tâm cho

B

nên trong nội bộ của phối tử sẽ xảy ra sự phân bố lại điện mật độ điện tích

10 00

electron. Nếu phối tử nhiều nguyên tử Hydro, thì Hydro sẽ trội điện tích dƣơng và trở nên axit hơn. Nên H2O trong cầu nội phức chất so với H2O trong dung dịch sẽ

Ó

A

thể hiện tính axit mạnh hơn, đặc biệt khi tác dụng với ion trung tâm có điện tích

-H

càng lớn (tức bán kính càng nhỏ).

Ý

Bảng số liệu giá trị Ka phân ly của một số ion phức

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ion phức [Ca(H2O)6]2+ [Mg(H2O)6]2+ [Pt(NH3)4]4+ [Al(H2O)6]3+ [Co(NH3)2(H2O)4]3+ [Cr(H2O)6]3+ [Pt(NH3)5H2O]4+ [Fe(H2O)6]3+ [Co(NH3)5H2O]2+

Ka 2,5.10-13 4.10-12 1,2.10-8 1,5.10-5 4.10-4 1,2.10-4 ~ 10-4 6,3.10-3 2,04.10-6

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

xảy ra sự điện ly theo cân bằng sau:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Khi tạo hợp chất phối trí vơi ion kim loại thì một lƣợng nhỏ của phức sẽ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

NH3.H2O + H2O ↔ NH4+ + OH- + H2O

TP

NH3 trong dung dịch thể hiện tính baz yếu

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

.Q

Hay ví dụ khác với phức amonicat. Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

U

Y

với sự tạo thành baz yếu.

N

phối trí thực ra là cân bằng của phản ứng thủy phân của muối kim loại, kết quả

Ơ

Nhƣ vậy quá trình phân ly của phức chất theo quan điểm hóa học hợp chất

Trang 133

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

[Co(NH3)3H2O]3+

4.10-5

Qua bảng số liệu trên có thể nhận thấy rằng:

Ơ

N

[Al(H2O)6]3+ là axit có độ mạnh tƣơng đƣơng với axit CH3COOH (Ka =

-

N

Điện tích của ion trung tâm càng cao thì tính axit của phức càng lớn,

Y

-

H

1,8.10-5).

TP

Điện tích của ion phức càng lớn, càng tăng lực tƣơng tác đẩy H+, tức là axit

càng

mạnh

(ngƣợc

lại

tính

baz

dụ

Ka

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.3.3.2. Tính oxi hóa –khử

Ví

G

([[Co(NH3)3H2O]3+> Ka ([Co(NH3)5H2O]2+).

yếu).

Sự tạo phức có ảnh hƣởng quan trọng đến thế điện cực của kim loại chuyển

TR ẦN

tiếp.

Ví dụ: Fe3+ + e → Fe2+ Ψ0 (Fe3+/Fe2+ ) = 0,77V

10 00

B

Nếu khi thêm vào hệ một phối tử có khả năng tạo phức với cả hai dạng oxi hóa và dạng khử nhƣ anion xiano (CN-) theo phƣơng trình phản ứng sau:

A

[Fe(CN)6]3- + e → [Fe(CN)6]4- thì giá trị Ψ0 ([Fe(CN)6]3- /[Fe(CN)6]4- ) =

-H

Ó

0,36V do ion phức [Fe(CN)6]3- bền hơn [Fe(CN)6]4Tuy nhiên nếu thêm vào hệ phối tử orthophenantrolin (phen) có khả năng tạo

-L

Ý

phức đƣợc với cả Fe3+ và Fe2+ theo phƣơng trình phản ứng

ÁN

[Fe(phen)3]3+ + e → [Fe(phen)3]2+ thì Ψ0 ([Fe(phen)3]3+ /[Fe(phen)3]2+) = 1,12V.

TO

Điều này cho thấy rằng phức dạng [Fe(phen)3]2+ bền hơn ion phức dạng

ÀN

[Fe(phen)3]3+.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

tính

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

-

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

[Mg(H2O)6]2+).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

ngƣợc lại tính baz yếu. Ví dụ (Ka[Cr(H2O)6]3+ > Ka ([Ca(H2O)6]2+,

Vậy có thể kết luận rằng, sự tăng giảm thế của cặp oxi hóa khử của hợp

D

IỄ N

Đ

chất phối trí phụ thuộc vào bản chất của phối tử. 3.3.3.3. Từ tính Nhƣ ta đã biết, từ tính của các phức chất đƣợc xác định bởi sự có mặt của các electron không cặp đôi (electron độc thân). Trên cơ sở ứng dụng thuyết

Trang 134

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

trƣờng tinh thể, ra sẽ xét ảnh hƣởng của sự tách năng lƣợng của các obitan đến sự sắp xếp electron trên các mức năng lƣơng eg và t2g, tức là số electron không cặp

N

đôi (từ tính của phức chất).

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

obitan thuộc phân mức năng lƣợng thấp (t2g) và có cấu hình electron tƣơng ứng

TP

nhƣ sau: t2g1, t2g2, t2g3 và các electron độc thân cũng tƣơng ứng là 1, 2 và 3.

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

có mức năng lƣợng cao eg và có cấu hình electron tƣơng ứng là: t2g6eg2 (d8);

H Ư

t2g6eg3(d9).

TR ẦN

Đối với cấu hình electron d4 đến d7 có thể sắp xếp electron theo 2 cách: Trƣớc hết 3 electron đầu tiên sẽ chiếm 3 obitan có mức năng lƣợng thấp t2g. Với

B

electron thứ 4 thì có 2 trƣờng hợp xảy ra. Có thể electron này sẽ ghép đôi với một

10 00

electron ở phân mức năng lƣợng t2g, lúc này nó sẽ chịu một lực đẩy lẫn nhau giữa các electron (lực đẩy này kí hiệu là P).

Ó

A

+ Nếu lực đẩy P <Δ (thông số tách năng lƣợng), tức là lực đẩy giữa các

-H

electron không đủ mạnh để đƣa electron độc thân lên chiếm các obitan eg, thì nó

Ý

nằm lại ở obitan có mức năng lƣợng thấp t2g, và cấu hình electron tƣơng ứng là

-L

t2g4 với 2 electron độc thaan

ÁN

+ Nếu lực đẩy P>Δ, thì chúng sẽ đẩy electron lên chiếm các obitan eg ở

TO

mức năng lƣợng cao và cấu hình electron sẽ là t2g3eg1 với 4 electron độc thân.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

lƣợng thấp t2g luôn chứa đủ 6 electron, 2 và 3 electron còn lại sẽ chiếm các obitan

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Tƣơng tự với cấu hình electron d8 và d9, thì 3 obitan ở phân mức năng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

quy tắc Hund, có nghĩa là electron lần lƣợt chiếm các vị trí từ 1 đến 3 của các

N

với các cấu hình electron d1 đến d 3 thì chỉ có duy nhất một cách sắp xếp thỏa mãn

Ơ

Ví dụ khi xét sự sắp xếp electron vào các obitan của phức bát diện, thì đối

ÀN

Nhƣ vậy có thể thấy rằng trạng thái electron của hệ phụ thuộc vào mối quan hệ về

D

IỄ N

Đ

độ lớn giữa P và Δ. Trƣờng hợp Δ<P xét cho các trƣờng hợp là trƣờng yếu, còn trƣờng hợp Δ>P xét các trƣờng hợp trƣờng mạnh. Bảng 1. Sự sắp xếp electron của các cấu hình d4 – d7 trong các trƣờng hợp trƣờng yếu và trƣờng mạnh

Trang 135

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

t2g4eg0 t2g5eg0 t2g6eg0 t2g6eg1

2 1 0 1

N

Số e độc thân

Ơ

t2g3eg1 t2g3eg2 t2g4eg2 t2g5eg2

Trƣờng mạnh

H

Số electron độc thân 4 5 4 3

N

Trƣờng yếu

Y

Cấu hình electron d4 d5 d6 d7

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

xếp electron tuân theo quy tắc Hund, số electron là cực đại, tức momen từ có giá

G

momen từ có giá trị bé nhất. Chính vì vậy, phứ chất trƣờng phối tử yếu đƣợc gọi

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

là phức chất spin cao, còn các phức chất trƣờng phối tử mạnh đƣợc gọi là phức chất spin thấp (bảng 2).

6H20 6H20 6H20 6H20 6H2O CNFNH3 6H2O

10 00

B

Cr2+ Mn3+ Mn2+ Fe3+ Fe2+

Ý

-H

d6

Phối tử

A

d5

Ion trung tâm

Ó

Cấu hình electron d4

ÁN

-L

Co3+ Co2+

Trạng thái spin Dự đoán Quan sát Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Thấp Thấp Cao Cao Thấp Thấp Cao Cao

TO

d7

TR ẦN

Bảng 2. Trạng thái spin của một số phức chất với cấu hình từ d4 đến d7

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

tối đa (nguyên lý vững bền về năng lƣợng), số lectron độc thân là tối thiểu,

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

trị lớn nhất. Ngƣợc lại, trong trƣờng hợp trƣờng mạnh, các electron cặp đôi ở mức

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Dựa vào bảng số liệu có thể thấy rằng, trong trƣờng hợp trƣờng yếu, sự sắp

ÀN

Nhƣ vậy, từ bảng số liệu trên có thể thấy rằng, trạng thái spin của hợp chất

D

IỄ N

Đ

phối trí theo dự đoán (tính toán lý thuyết theo thuyết trƣờng tinh thể) hoàn toàn phù hợp với kết quả thực nghiệm, hay nói cách khác, lý thuyết trƣờng tinh thể cho phép giải thích thỏa đáng từ tính của các hợp chất phối trí. 3.3.3.4. Màu sắc của hợp chất phối trí.

Trang 136

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhƣ ta đã biết, một đặc trƣng quan trọng của các kim loại chuyển tiếp họ d là nhiều hợp chất của chúng có màu. Có thể nói rằng, một hợp chất có màu khi nó

N

hấp thụ chọn lọc ánh sáng trong vùng trông thấy (ánh sáng vùng khả kiến), do đó

H

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

trong vùng trông thấy và vùng tử ngoại nên các phổ này còn đƣợc gọi là phổ UVVIS.

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

thụ đƣợc trình bày ở hình 1.

ÁN

-L

Hình 1. Phổ hấp thụ electron của phức [Ti(H2O)6]3+

TO

Phổ có dải hấp thụ với bƣớc sóng cực đại ở λmax= 500nm (~20.300 cm-1). Đặc trƣng này của phổ đƣợc giải thích nhƣ sau: dƣới ảnh hƣởng của trƣờng phối

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ở phân lớp d (cấu hình d1). Ví dụ tiêu biểu là ion phức [Ti(H2O)6]3+ với phổ hấp

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Xét trƣờng hợp đơn giản nhất, trong đó ion kim loại (M) chỉ chứa 1 electron

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

electron (hay phổ chuyển d-d), và các chuyển mức d-d thƣờng hấp thụ ánh sáng

N

thực hiện sự chuyển mức giữa các obitan d nên còn đƣợc gọi là phổ hấp thụ

Ơ

nó có phổ hấp thụ đặc trƣng. Năng lƣợng của các tia sáng bị hấp thụ đƣợc dùng để

D

IỄ N

Đ

ÀN

tử, electron duy nhất sẽ chiếm một trong các obitan t2g. Khi chiếu một chùm tia sáng trắng (đa sắc) qua dung dịch phức chất, tia

sáng có tần số ν thỏa mãn điều kiện h ν = Δ0 sẽ bị hấp thụ để chuyển electron từ mức t2g (trạng thái cơ bản) lên mức eg ( trạng thái kích thích), hay có thể viết cấu hình nhƣ sau: t2g1eg0 → t2g0eg1.

Trang 137

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

d

eg

E = Δo = hν d

N

t2g

H

↑

Ơ

N

↑ 3+

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Do chỉ có duy nhất một sự chuyển mức nên chỉ có một tia sáng với ν = Δ0/h bị hấp thụ, cho nên phổ hấp thụ của ion phức [Ti(H2O)6]3+ chỉ có một dải

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Ngoài ra, từ hệ thức hν = Δ0, khi xác định đƣợc ν ứng với cực đại của dải

TR ẦN

Δ0 . Ví dụ với trƣờng hợp đang xét

H Ư

hấp thụ trên phổ ngƣời ta tính đƣợc thông số tách năng lƣợng của trƣờng phối tử Δ0(H2O) = hν = hc/λ = hcν’ (ν’ – là số sóng của tia sáng bị hấp thụ)

B

Δ – đƣợc biễu diễn bằng đơn vị Kj/mol. Thực tế thì hc là một hằng số nên ngƣời

10 00

ta quy ƣớc lấy Δ = ν’ và biểu diễn qua đơn vị cm-1 1Kj/mol = 83,54 cm-1 Từ đó tính đƣợc Δ0(H2O) = 20.300/83,54 = 243 Kj/mol

Ó

A

Những phức chất, mà trong đó các d- orbitan của ion trung tâm hoặc là

-H

hoàn đƣợc điền hết các electron ( bão hòa) hoặc là hoàn toàn còn trống thì gọi là

Ý

những phức chất không màu ( ví dụ Phức chất Zn2+, Sc3+).

TO

ÁN

-L

3.4. Các phƣơng pháp điều chế phức chất 3.4.1. Phƣơng pháp thế phối tử Phản ứng thế phối tử là những phản ứng trong dung dịch kiểu:

ÀN

MXn + Y ↔ MXn-1Y + X

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

xanh sẽ đi qua. Nên màu của phức Ti3+ có màu tím.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

duy nhất. Và trong trƣờng hợp này, ánh sáng vàng đƣợc hấp phụ và ánh sáng đỏ-

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ion Ti

Đ

Trong đó phối tử Y đƣợc thay thế cho một phối tử X trong cầu nội của

D

IỄ N

phức chất MXn để tạo thành phức chất hỗn hợp phối tử MXn-1Y. Thực chất thì

phản ứng có thể thực hiện đến cùng, tức là tất cả phối tử X bị thay thế bởi Y để tạo thành phức chất mới MYn. Đây có thể xem là loại phản ứng phổ biến trong hóa học phức chất. Thực tế thì mọi phản ứng tổng hợp phức trong dung dịch nƣớc

Trang 138

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

là những phản ứng thế phối tử, vì ion kim loại trong dung dịch nƣớc tồn tại ở dạng ion hydrat (phức aqua) Ví dụ nhƣ tổng hợp phức Hexaammincrom(III):

N

[Сr(H2O)6]3+ + 6NH3 = [Cr(NH3)6]3+ + 6H2O; hay trong dung môi không phải

N

G

[Cr(NH3)6]3+ - trơ động học nhƣng kém bền nhiệt động học. Trong nghiên cứu về

H Ư

động học của phản ứng thế phối tử, ngƣời ta thƣờng sử dụng các phức trơ vì có

TR ẦN

thể phân laaph và tách các sản phẩm phản ứng dƣới dạng hợp chất tinh khiết để xác định các đặc trƣng của chúng. Các phức chất trơ là những phức có năng lƣợng

B

bền hóa bởi trƣờng phối tử cao, ví dụ điển hình là phức của Cr (III), Co(III), Pt

10 00

(II).

Qua các nghiên cứu tổng hợp đƣợc, nhận thấy rằng phản ứng thế có thể

Ó

A

xảy ra theo một trong hai cơ chế sau: Cơ chế phân ly (D) và cơ chế tập hợp (A)

-H

Đối với phức bát diện MX6:

ÁN

-L

ly phức chất đầu

Ý

+ Theo cơ chế phân ly D phản ứng thế xảy ra trƣớc hết qua giai đoạn phân MX6 ↔ MX5 + X (1)

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Sau đó phần tử trung gian tạo thành MX5 mới kết hợp với phối tử đến Y

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

chất. Ví dụ [Cr(H2O)6]3+ - phức bền nhiệt động, nhƣng dễ linh động, còn =

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Cần phải phân biệt tính trơ động học với tính bền nhiệt động học của phức

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

.Q

các phản ứng, sự phối tử xảy ra chậm đƣợc gọi là phức chất trơ.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ứng xảy ra nhanh đƣợc gọi là phức linh động, ngƣợc lại phức khó tham gia vào

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

gọi là phối tử đến. Những phức chất dễ dàng tham gia vào các phản ứng thế, phản

N

Phối tử bị thay thế X đƣợc gọi là phối tử đi, còn phối tử thay thế X đƣợc

H

Ơ

nƣớc : [Al(H2O)6]3+(s) + 6NH3(ж) = [Al(NH3)6]3+(s) + 6H2O(s).

MX5 + Y → MX5Y (2)

Giai đoạn (1) là quá trình cân bằng xảy ra chậm, còn giai đoạn (2) xảy ra

nhanh. + Theo cơ chế tập hợp (A), ở giai đoạn đầu xảy ra sự kết hợp Y vào phức chất MX6 để tạo thành phần tử trung gian với số phối trí cao hơn

Trang 139

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

MX6 + Y ↔ MX6Y (1) Sau đó phần tử trung gian này sẽ phân hủy theo phản ứng:

N

MX6Y → MX5Y + X (2) giai đoạn (2) xảy ra nhanh.

.Q

Tốc độ của phản ứng thế chỉ thay đổi không đáng kể khi thay đổi phối tử Sự giảm điện tích âm của ion phức hay sự tăng điện tích dƣơng của nó làm

G N

-

Sự dồn nén phối tử ở phức chất đầu làm tăng khả năng phân ly phối tử, do

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

giảm hằng số tốc độ của phản ứng thế;

TR ẦN

đó làm tăng tốc độ phản ứng.

Đối với phức vuông – phẳng thì chủ yếu xảy ra theo cơ chế tập hợp A. Ví

B

dụ điển hình Ni2+ và Pt2+.

10 00

Năm 1926, khi nghiên cứu phức vuông – phẳng của Pt(II) Chernyeaev đã phát hiện một hiện tƣợng lý thú đƣợc gọi là hiệu ứng trans: sự thay thế phối tử

-H

đƣợc giải thích nhƣ sau:

Ó

A

chịu ảnh hƣởng mạnh của phối tử nằm ở vị trí trans đối với nó. Hiệu ứng này

ÁN

-L

Ý

L T Pt X L Khi tạo thành phức chất vuông – phẳng Pt(II) sử dụng các obitan 5dx2-y2, 6s,

TO

6px và 6py để tạo thành 4 obitan lai hóa dsp2 và liên kết với 4 phối tử (hình vẽ).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-

Đ ẠO

đến Y;

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

-

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

vƣợt trội hơn cơ chế tập hợp A dựa trên:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Thực tế nghiên cứu chỉ ra rằng, đối với phức bát diện thì cơ chế phân ly (D)

N

H

Ơ

Với giai đoạn (1) xảy ra chậm (giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng) và

ÀN

Trong đó X- phối tử bị thay thế, 2 phối tử L không ảnh hƣởng rõ rệt đến sự thế X

D

IỄ N

Đ

nên đƣợc gọi là các phối tử ngoài cuộc. Nếu xét riêng T-Pt-X thì thấy rằng, khi T là phối tử có khả năng tạo liên kết σ bền vững với Pt(II) thì liên kết Pt-X sẽ yếu đi vì cả hai liên kết đều sử dụng một obitan p và obitan dx2-y2. Mặt khác, nếu T có khả năng tạo cả liên kết π thì ảnh hƣởng cũng tƣơng tự. Dẫn đến X sẽ dễ linh

Trang 140

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

động và dễ bị thế bởi phối tử Y. Điều này phù hợp với các phối tử hoặc có khả năng tạo liên kết σ mạnh (H-, CH3-…) hoặc là có khả năng tạo thành liên kết π

N

mạnh (CO, CN-…) hoặc là có cả hai khả năng (bipyridin, SC(NH2)2…)

H N

ảnh hƣởng trans giảm theo dãy sau:

.Q

>py,NH3~OH-~H2O

TP

Ƣu điểm của hiệu ứng trans là dựa vào đó ngƣời ta có thể tổng hợp định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

– platin)

TR ẦN

H Ư

Cl NH3 Cl NH3 Cl Cl Pt Cl → Cl Pt Cl → Cl Pt NH3 Cl NH3 NH3 Ở giai đoạn đầu, khi thế một phân tử NH3 vào PtCl4, một trong 4 phối tử Cl-

B

sẽ bị thay thế một cách ngẫu nhiên, nhƣng ở giai đoạn thứ 2 chỉ có một ion Cl-

10 00

nằm ở vị trí trans với Cl mới bị thế tiếp vì Cl- có ảnh hƣởng trans mạnh hơn NH3. 3.4.2. Phƣơng pháp oxi hóa- khử

Ó

A

Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng có sự trao đổi electron giữa các phần tử

-H

tham gia vào phản ứng. Sự trao đổi electron có thể xảy ra bằng cách chuyển

-L

Ý

electron trực tiếp nhƣ trong một số nguồn điện hóa học, hay bằng cách chuyển

ÁN

nguyên tử. Còn đối với phức chất, sự trao đổi electron xảy ra giữa các nguyên tử kim loại nằm trong cầu nội, bị bao quanh bởi các phối tử, do đó chúng không thể

TO

tiếp xúc trực tiếp với nhau để thực hiện sự chuyển electron. Có 2 cơ chế thực hiện

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

diammindicloroplatin (II)( cis- [Pt(NH3)2Cl2] (một loại thuốc chống ung thƣ – cis

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

hƣớng các phức chất có thành phần mong muốn. Ví dụ điều chế Cis –

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

CO~CN-~C2H4>PR3~H->CH3-~SC(NH2)2>C6H5->NO2-~SCN-~I->Br->ClNơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

Khi sắp xếp các phối tử nằm ở vị trí trans đối với phối tử bị thế theo mức độ

D

IỄ N

Đ

ÀN

phản ứng oxi hóa – khử trong các phức chất: cơ chế cầu nội và cơ chế cầu ngoại. Cơ chế cầu nội: Cơ chế này đƣợc gợi xuất phát từ phản ứng giữa một phức chất trơ là [CoNH3)5Cl]2+ và một phức chất linh động là [Cr(H2O)6]2+ [CoNH3)5Cl]2+ + [Cr(H2O)6]2+ → [Co(NH3)5(H2O)]2+ + [CrCl(H2O)5]2+

Trang 141

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Là do ngƣời ta nhận thấy có phức của Co(II) và [CrCl(H2O)5]2+, ngoài ra còn một loạt các bằng chứng khác nhƣ sự thêm vào 36Cl- vào dung dịch không dẫn đến

N

sự xuất hiện phức Cr(III) chứa đồng vị này và tốc độ của phản ứng oxi hóa –khử

H

Ơ

lớn hơn nhiều tốc độ của phản ứng thế phối tử.

N

Điều này có thể đƣợc giải thích nhƣ sau:

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

[(NH3)5Co III – Cl – CrII (H2O)5]4+ (1)

[(NH3)5Co II – Cl – CrIII (H2O)5]4+ (2)

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Phức chất tạo thành ở giai đoạn 2 phân hủy thành các sản phẩm

H Ư

[(NH3)5Co II – Cl – CrIII (H2O)5]4+ + H2O → [Co(NH3)5(H2O)]2+ + [CrCl(H2O)5]2+

TR ẦN

Nhiều các nghiên cứu đã đƣợc thực hiện và đã khẳng định rằng vai trò của cầu nối nhƣ là tác nhân truyền dẫn electron từ chất khử sang chất oxi hóa. Các

B

phối tử cầu nối phải có một số electron tự do để có thể tạo liên kết đồng thời với

10 00

cả hai nguyên tử kim loại (ví dụ I-, Cl-, OH-…), ngoài ra những phối tử chứa liên kết π hay π liên hợp nhƣ NCS-, N3-, C2O42-, bipyridin (bipy).. đóng vài trò cầu nối

Ó

A

thì hằng số tốc độ của phản ứng oxi hóa – khử thƣờng cao hơn hàng trăm lần sơ

-H

với các phối tử thông thƣờng khác.

Ý

Nhƣ vậy, phản ứng theo cơ chế cầu nội thƣờng gồm 3 giai đoạn sau: Tạo thành phức chất theo cơ chế cầu nội giữa chất khử và chất oxi hóa

-

Trao đổi electron giữa các nguyên tử kim loại

-

Phân hủy phức chất cầu nối để tạo sản phẩm phức.

TO

ÁN

-L

-

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

Cl- để tạo thành phức chất mới

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

-Giai đoạn trao đổi electron giữa Cr(II) và Co(III) qua trung gian của cầu nối

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

-Giai đoạn tạo thành phức chất cầu nối

D

IỄ N

Đ

ÀN

Trong 3 giai đoạn này, giai đoạn nào chậm nhất sẽ quyết định tốc độ của phản ứng (thƣờng là giai đoạn trao đổi electron).

Cơ chế cầu ngoại Các phản ứng theo cơ chế cầu ngoại xảy ra giữa các phức chất không linh

động

Trang 142

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ví dụ: [Fe(phen)3]3+ +[FeCN)6]4- ↔ [Fe(phen)3]2+ + [Fe(CN)6]3Do các phức chất tham gia phản ứng đều trơ, nên không có sự phân ly của

N

các phối tử, do đó không thể tạo thành cầu nối trong khoảng thời gian rất ngắn

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

cơ chế cầu ngoại). Phần lớn phản ứng mà tốc độ oxi hóa – khử lớn hơn tốc độ trao

TP

đổi phối tử đề là phản ứng theo cơ chế cầu ngoại.

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

gần đúng Born- Oppenheimer sự sắp xếp lại electron trong hệ phân tử không ảnh

H Ư

hƣởng đến khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử trong phân tử. Ngoài ra, sự

TR ẦN

chuyển electron trong phân tử có xác suất lớn nhất khi trạng thái đầu và trạng thái cuối có cùng một mức năng lƣợng. Nhƣ vậy con đƣờng phản ứng phải đi qua giai

B

đoạn tạo thành phức chất trung gian, trong đó mức năng lƣợng của electron trong

10 00

chất khử và chất oxi hóa bằng nhau. Muốn vậy trƣớc hết trong hệ phải xảy ra sự sắp xếp lại cầu nội, cầu ngoại của các phức chất tham gia phản ứng, rồi sau đó các

Ó

A

phức chất đã sắp xếp lại này sẽ tƣơng tác với nhau để tạo thành phức chất trung Một số ứng dụng của hóa học phức chất

Ý

3.5.

-H

gian hoạt động. Toàn bộ quá trình này tạo thành giai đoạn hoạt hóa của phản ứng.

-L

3.5.1. Hóa sinh vô cơ

ÁN

Hóa sinh vô cơ đƣợc xem là cầu nối giữa Hóa sinh và Hóa học phức chất vì

TO

về cơ bản các kim loại có mặt trong cơ thể đều tồn tại dƣới dạng phức chất, nhƣ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

đúng Born- Oppenheimer và nguyên lý về xác suất chuyển electron. Theo phép

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Mô hình lý thuyết của phản ứng cầu ngoại đƣợc xây dựng dựa trên phép gần

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

đƣợc xem là xảy ra qua hiệu ứng đƣờng hầm (tunnel effect) (phản ứng xảy ra theo

N

theo cách khác với phản ứng cầu nội. Trong trƣờng hợp này sự trao đổi electron

Ơ

của phản ứng. Nên sự trao đổi electron giữa chất khử và chất oxi hóa phải xảy ra

ÀN

vậy về cơ bản có thể xem Hóa sinh vô cơ là Hóa học phức chất của các hệ sinh

D

IỄ N

Đ

học với nhiệm vụ chính là nghiên cứu cấu tạo của các phức chất sinh học và làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cấu tạo đó với các hoạt tính sinh học. Hóa sinh vô cơ đƣợc ra đời từ năm 1969, khi Rosenberg (Israel) phát hiện ra khả năng chống ung thu của cisplatin (phức cis – [Pt(NH3)2Cl2]. Từ đó đến nay

Trang 143

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực này đƣợc phát triển mạnh mẽ và thu đƣợc những thành tựu quan trọng.

N

Phức chất sinh học:

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

vai trò là những chất mang ion để vận chuyển ion kim loại qua màng tế bào. Sắt

TP

thƣờng tạo thành các phức chất kiểu này với các phối tử chelat. Các vi khuẩn,

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

hình là Sắt Pophyrin (hình vẽ)

ÁN

Fe – protopophyrin IX Sắt (II) popphyrin (hay còn gọi là hem) – là một trong những phức chất quan

TO

trọng. Trong phức này, sắt liên kết với 4 nguyên tử Nito của vòng Pophyrin. Do

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Loại phức chất trong đó có các ion kim loại liên kết với các phối tử đa vòng điển

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

nấm thƣờng dùng cách này để thu gom sắt trong quá trình sinh trƣởng của chúng.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

CO32-, HCO3-, PO43-…) hay các phân tử nhƣ NH3, H2O, amino axit.. Chúng đóng

N

đối thấp. Chúng đƣợc tạo thành giữa các ion kim loại và các anion đơn giản (Cl-,

Ơ

Nhiều phức đƣợc tìm thấy trong cơ thể sinh vật có khối lƣợng phân tử tƣơng

ÀN

sắt có số phối trí bằng 6 nên hai vị trí phối trí vuông góc với mặt phẳng của vòng

D

IỄ N

Đ

Pophyrin còn có thể tham gia phối trí. Trong hemoglobin một trong hai vị trí đó liên kết với protein qua nguyên tử N của gốc axit histidin, vị trí còn lại dùng để liên kết với phân tử Oxy.

Trang 144

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Do khả năng liên kết với Oxy quyết định chức năng sinh học của Hemoglobin – là chất vận chuyển oxy.

N

Clorophyl và vitamin B12 – cũng thuộc loại phức chất pophyrin, trong đó

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

sáng mặt trời thành năng lƣợng hóa học. Coban là ion kim loại trung tâm trong

-L

ÁN

Ngoài ra ngƣời ta đã phát hiện ra đƣợc nhiều mettaloprotein khác chứa các

TO

kim loại nhƣ moliphen, kẽm, đồng… và các phần tử này đóng vài trò then chốt trong quá trình sinh hóa quan trọng nhƣ cố định Nito, thủy phân, chuyển nhóm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Vitamin B12

Ý

Clorophyl

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

tham gia vào nhiều phản ứng enzim khác nhau.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

vitamin B12. Trong tế bào vitamin này chuyển thành coenzim B12, là phần tử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

đóng vai trò là “cổ máy cái” trong quá trình quang hợp, chuyển năng lƣợng ánh

N

Mg2+ là ion trung tâm trong Clorophyl, sắc tố màu lục trong lá cây. Clorophyl

Ơ

các nguyên tử kim loại cũng liên kết với 4 nguyên tử N của hệ đa vòng khép kín.

D

IỄ N

Đ

ÀN

nguyên tử, khử Nitrat và nhiều quá trình oxi – hóa khử khác. Trong những mettaloprotein có chứa đồng thời một số ion trung tâm kim

loại thì các nguyên tử kim loại này thƣờng tập hợp với nhau thành các cụm (cluster) ví dụ nhƣ feredoxin chứa các cụm sắt – lƣu huỳnh Fe2S2 hay Fe4S4;

Trang 145

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nitrogenaza, enzim xúc tác cho quá trình cố định nito khí quyển (trong nốt sần họ đậu), chứa các cụm Fe4S4 và MoFe-S8.

N

3.5.2. Y hóa học vô cơ

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

chúng có thể gây ảnh hƣởng bằng những cách khác nhau.

TP

Ngoài ra, hàm lƣợng của mỗi kim loại trong cơ thể chỉ đƣợc phép dao động

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Mg, 5g Fe, 3g Zn, 0,2g Cu, những kim loại còn lại <0,1g. Sự thiếu hụt hay dƣ

H Ư

thừa đều dẫn đến những rối loạn hoạt động của cơ thể, hay nói cách khác là dẫn

TR ẦN

đến bệnh tật, nặng hơn có thể dẫn đến sự chết. Chẳng hạn, thiết Sắt dẫn đến bệnh thiếu máu, thiếu Canxi dẫn đến bệnh loãng xƣơng, thiếu Magie dẫn đến sự phá vỡ

B

các riboxom…Ngƣợc lại dƣ thừa các kim loại cũng dẫn đến bệnh. Cụ thể, dƣ sắt –

10 00

bệnh chàm da, dƣ đồng – bệnh Uynson, thừa Canxi- sỏi thận.. Đối với những kim loại không thiết yếu, sự xâm nhập của chúng vào trong

Ó

A

cơ thể (Pb, Hg, Cd…) thƣờng gây những bệnh nguy hiểm. Cụ thể, Chì – đầu độc

-H

hệ thần kinh, thận, rối loại sự tổng hợp Hem; Cadimi – Đầu độc thận; Thủy ngân

Ý

– Gây rối loại tâm thần, đầu độc hệ thần kinh trung ƣơng.

-L

Chính vì vậy, một nhiệm vụ cần đặt ra là làm thế nào để điều chỉnh hàm

ÁN

lƣợng của các nguyên tố thiết yếu trong cơ thể và loại trự sự thâm nhập của các

TO

nguyên tố độc hại ra khỏi cơ thể. Để thực hiện điều này, trong Y học hiện đại

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

trung bình trong cơ thể một ngƣời nặng 70kg có 1700g Ca, 250g K, 70g Na, 42g

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

trong một giới hạn nhất định. Giới hạn đó đƣợc gọi là hàm lƣợng tối ƣu. Cụ thể,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

loại không có trong thành phần của cơ thể thuộc loại không thiết yếu, tuy nhiên

N

lớn là các kim loại. Những kim loại đó đƣợc gọi là kim loại thiết yếu, những kim

Ơ

Trong cơ thể con ngƣời có mặt khoảng 60 nguyên tố hóa học, trong đó phần

ÀN

ngƣời ta dùng các loại thuốc chứa những hoạt chất có khả năng tạo phức với các

D

IỄ N

Đ

kim loại. Những kim loại cần bổ sung thƣờng đƣợc đƣa vào cơ thể dƣới dạng phức chất với các phối tử không gây độc cho cơ thể, mà còn có tác dụng bổ ích nhƣ các amino axit, protein, đƣờng, vitamin… Cụ thể, Sắt (II) đƣợc đƣa vào cơ thể dƣới dạng phức chất với các axit nhƣ succinic, fumaric, ascorbic..

Trang 146

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Để loại trừ những kim loại dƣ, đặc biệt là các kim loại độc hại xâm nhập vào cơ thể, thƣờng thực hiện bằng cách sử dụng các loại thuốc nhƣ EDTA,

N

ethambutol, dimecaprol, D- penixillamin.. các loại thuốc này thực chất là các phối

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Vào năm 1960 một nhóm các nhà khoa học Israel đứng đầu là Barnett

TP

Rosenberg đã phát hiện khả năng ức chế các tế bào ung thƣ của Cis-

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

1979 đƣợc công nhận làm thuốc chống ung thƣ. Tên thƣơng mại của chế phẩm

H Ư

này là Cisplatin – chữa trị các bệnh ung thƣ nhƣ tinh hoàn, buồng trứng, bang

TR ẦN

quang và các khối u ở cổ và đầu. Tuy nhiên Cisplatin có độc tính cao với thận và chỉ có tác dụng với một số ít bệnh ung thƣ nên ngƣời ta mở rộng việc nghiên cứu

B

để tìm kiếm những chất mới ít độ hơn và có phổ chữa bệnh rộng hơn.

10 00

Sự phát hiện và sử dụng các thuốc chống ung thƣ trên cơ sở các phức chất của Paltin (Pt) đã thực sự mở ra một hƣớng mới trong việc tìm kiếm và sử dụng

Ó

A

phức chất làm thuốc chữa các bệnh khác. Bảng 2.5.2. giới thiệu một số ví dụ về

ÀN D

IỄ N

Đ

Fe

Co Zn

-L

Ý

Hợp chất có dƣợc tính Li2CO3 N2 O SnF2 MgO

ÁN

TO

Nguyên tố Li N F Mg

-H

các nguyên tố “vô cơ” có tiềm năng lớn đƣợc sử dụng trong Y học

Fe(II) fumarat, succinat Vitamin B12 ZnO

Tên thƣơng mại của sản phẩm Camcolit Khí cƣời Magnesia

Cobaltamin S Calamin Zn undecanoat

Vai trò Y học Chữa bệnh trầm cảm An thần Bảo vệ răng Chữa bệnh thừa axit trong dạ dày Bổ sung sắt

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

học. Năm 1972 chế phẩm này đƣợc thử nghiệm lâm sàng trên ngƣời và từ năm

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

[Pt(NH3)2Cl2]. Phát minh này đã mở ra một bƣớc ngoặt quan trọng trong lịch sử Y

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

đƣờng nƣớc tiểu.

N

các kim loại cần thải loại. Các phức chất này đƣợc thải ra ngoài thông qua con

Ơ

tử chelat. Khi đƣợc đƣa vào cơ thể các phối tử này sẽ tạo phức bền và dễ tan với

Bổ sung vitamin Thuốc bôi da Chống nấm da

Trang 147

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Triostam

I Ba

I2 BaSO4

Baridol

Gd

[Gd(DTPA)(H2O)]2-

Magnevist TM

Pt

Cis[Pt(NH3)2Cl2] [Pt(NH3)2(CBDCA)] Au(I)(Pet3) Axetyl thioglucozo K3[Bi(xitrat)2]

Cisplatin, Platinol Cacboplatin Auranolin

10 00

hiện tƣợng xúc tác. Các chất lạ đó, nếu chúng làm tăng tốc độ phản ứng đƣợc gọi là chất xúc tác.

Ó

A

Nếu chất xúc tác tồn tại trong một phaz riêng thì chúng ta có xúc tác dị thể.

-H

Trong trƣờng hợp đó chất xúc tác còn đƣợc gọi là tác nhân tiếp xúc. Còn nếu chất

-L

Ý

xúc tác tạo với chất phản ứng thành một phaz, thì gọi là xúc tác đồng thể. Muốn tăng tốc độ phản ứng, chất xúc tác phải tiếp xúc với các chất tham

ÁN

gia phản ứng và sự gia tăng tốc độ phản ứng phụ thuộc vào số lƣợng chất xúc

TO

tác.Số lƣợng càng lớn thì có nhiều phân tử chất phản ứng tiếp xúc với chất xúc

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

B

Hiện tƣợng tốc độ phản ứng bị thay đổi khi có mặt các chất lạ đƣợc gọi là

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

3.5.3. Khả năng xúc tác của hợp chất phối trí

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

.Q

TP

Đ ẠO

G De-Nol

TR ẦN

Bi

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

Au

N

NaSb (V) gluconat

Ơ

Sb

H

Technescan PYP

Thuốc an thần Trợ giúp chụp cắt lớp xƣơng Chống vi khuẩn nguyên sinh Chống nhiễm khuẩn Làm nổi bật cơ quan nội tạng khi chụp tia X Tác nhân làm nổi bật hình chụp MRI Thuốc chữa bệnh ung thƣ Thuốc chữa bệnh viêm khớp Thuốc chữa bệnh thừa axit trong dạ dày

N

NaBr 99Tc – pyrophotphat

Y

Br Tc

H Ư

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Hoá Vô Cơ

ÀN

tác, do khuếch tán gây nên, trong một đơn vị thời gian phụ thuộc vào nồng độ

D

IỄ N

Đ

chất xúc tác. Còn đối với xúc tác dị thể - phụ thuộc vào bề mặt của chất xúc tác. Các phần tử tham gia phản ứng phải có năng lƣợng đủ lớn để thắng đƣợc rào năng lƣợng giữa chúng với nhau. Các phần tử có khả năng phản ứng đó gọi là các phần

Trang 148

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

tử hoạt động, còn năng lƣợng để vƣợt rào năng lƣợng đƣợc gọi là năng lƣợng hoạt hóa.

N

Đa phần, sự có mặt của chất xúc tác thể hiện trong việc giảm năng lƣợng

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

những chất xúc tác tốt cho nhiều quá trình. Xác tác hợp chất phối trí hay còn gọi

N

Chất phản ứng và chất xúc tác phân tán ở mức độ phân tử

-

Chất xúc tác (hoặc tiền chất của nó) có thể đƣợc xác định và theo dõi bằng

H Ư

-

TR ẦN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Quá trình xúc tác đồng thể có những đặc trƣng sau:

G

Hợp chất phối trí trong xúc tác đồng thể

các phƣơng pháp khác nhau

Mỗi phân tử phức chất có thể đóng vai trò của một trung tâm hoạt động và

B

-

10 00

các trung tâm đều nhƣ nhau, phản ứng xảy ra trong toàn bộ thể tích của hệ Tính chọn lọc cao

-

Nhiều phản ứng đƣợc thực hiện ở nhiệt độ và áp suất thƣờng hoặc không

-H

Ó

A

-

Ý

cao lắm. Các phản ứng trong tế bào đƣợc thực hiện trong môi trƣờng nƣớc,

-L

pH gần với môi trƣờng trung tính.

ÁN

Hầu hết các kim loại có số oxi hóa thấp đều có khả năng tạo phức với các

TO

Hidrocacbon không no. Phần lớn các Hidrocacbon không no là sản phẩm của quá

ÀN

trình khai thác và chế biến dầu khí. Nên việc nghiên cứu sự tạo phức giữa kim

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

giữa tác nhân phản ứng và môi trƣờng với ion kim loại).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

là xúc tác phức (bao gồm cả phức hoạt động tạo nên trong quá trình phản ứng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

chất phối trí của những kim loại chuyển tiếp cũng có khả năng đó, nên chúng là

N

chất xúc tác, thì phản ứng xảy ra với cơ chế hoàn toàn khác khi không có nó. Hợp

Ơ

hoạt hóa. Năng lƣợng hoạt hóa phụ thuộc vào cơ chế phản ứng, tức là có mặt của

Đ

loại chuyển tiếp với Hidrocacbon không no có ý nghĩa lớn trong việc chuyển hóa

D

IỄ N

nguồn tài nguyên phong phú đó thành các sản phẩm khác có ích và hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trƣờng. Một số ví dụ có thể kể đến nhƣ quá trình Wacker –sản xuất axetandehit từ etilen, polime hóa các anken trên xúc tác Ziegler –Natta, hidro hóa anken trên xúc tác Wilkinson (RhCl(PPh3)3, tổng hợp axit acetic theo phƣơng

Trang 149

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

pháp Monsanto, hidrofomyl hóa anken (sản xuất andehit) và v.v.. Một ví dụ điển hình cho xúc tác phức đồng thể là quá trình chuyển hóa olefin thành andehit đƣợc

N

thực hiện theo phản ứng sau:

.Q

TO

ÁN

-L

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

diễn ở hình dƣới

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Chu trình Hydrofomyl hóa anken điều chế andehit mạch thẳng đƣợc biễu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Rodi.

N

Chất xúc tác đƣợc dùng cho phản ứng có thể là phức Cacbonyl Co(II) hoặc

H

Ơ

RCH=CH2 + CO +H2 → RCH2CH2CHO + RCHMeCHO

ÀN

Phản ứng đƣợc thực hiện ở nhiệt độ 370 -470K và 100-450 bar. Ở điều

đƣợc xem là tiền chất để liên kết với các olefin, khơi mào cho phản ứng.

D

IỄ N

Đ

kiện này Co2(CO)8 trƣớc hết xảy ra phản ứng với H2 để tạo thành HCo(CO)4. Đây

Trang 150

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ngoài phức Cacbonyl Co(II) hay Rodi, thì một số phức khác của chúng nhƣ HCo(CO)3(Pbu3), HRh(CO(PPh3)3), RhCl(PPh3)3 cũng có thể xúc tác cho

N

phản ứng trên.

[Pt(NH3)4]2+;

[Zn(CN)4]2-;

Cs3[Sc(SO4)3];

Al2[IrI6]3;

K4[Mn(C2O4)3];

Na3[Cr(C2O4)2(OH)2];

TR ẦN

Na3[Ag(S2O3)2]

[Cr(en)3]2(SO4)3;

N

K6[Cu(P2O7)2];

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

K4[Fe(CN)6]; Na[Cu(CN)2]; [Co(NH3)5(NCS)]2+; [Pt(N2H4)2]2+; [Pt(NH2OH)4]2+;

Câu 2: Viết công thức cấu tạo của hợp chất phối trí ứng với các tên gọi sau:

B

Tetrahydroxoaurat(III), sulfatopentaaminCo(III); Sắt (II)hexaxianoferrat(III); tri-

amoni

10 00

etylendiamin Đồng (II) sulfat; hexaamminCoban(III); tetraammin Đồng(II) sulfat; hexaflorovanadat(III);

diclorocacbonyldiphynilPlatin;

Natri

Ó

A

tetrahydroxodiaqua Cromat (III); OktocacbonyldiCoban;

-H

Câu 3: Xác định trạng thái lai hóa của ion tạo phức và vẽ cấu trúc hình học của

Ý

các hợp chất phối trí sau:

[B(OH)4]-;

ÁN

[SnS4]4-;

-L

[Pb(OH)4]2-; [Al(OH)6]3-; [Ag(S2O3)2]3-; [Zn(CN)4]2-; [PF6]-; [Ni(NH3)6]2+; [Cu(NH3)2]+;

[Mg(H2O)6]2+;

[Au(CN)2]-;

TO

[Cd(H2O)2(NH3)4]2+; [Cr(NO2)6]3-; [Ni(CO)4]; [Sn(H2O)Cl2]; [Cr(H2O)6]3+;

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

[Ni(H2O)4(CO3)2]2-;

Đ ẠO

phối tử và gọi tên theo IUPAC các hợp chất phức sau:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Câu 1: Xác định số oxi hóa của ion tạo phức, số phối trí, dung lƣợng phối trí của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Bài tập chƣơng 3 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

U

Y

môi công nghiệp quan trọng.

N

sản xuất butanal từ propen. Sự hidro hóa Butanal sẽ tạo thành Butanol, một dung

Ơ

Hiện nay trong công nghiệp ngƣời ta sử dụng quá trình hydrofomyl hóa để

ÀN

[TlF6]3-;

D

IỄ N

Đ

Câu 4: Vẽ giãn đồ tách năng lƣợng d-orbital của ion trung tâm trong các phức bát

diện. Xác định số electron chƣa ghép đôi và cho biết từ tính của các hợp chất phối trí sau:

Trang 151

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

[Sc(OH)6]3-; [MnCl6]2-; [Fe(C2O4)3]3-; [Co(NO2)6]3-; [Fe(CN)5(NCS)]3-; [ToCl6]2-; [Mn(CN)6]4-; [Cr(NH3)3Cl3]; [Cr(en)3]3+; [Co(NH3)5(NO2)]2+; [Fe(CO)(CN)5]2-;

N

[Co(CO3)3]3-; nhận

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

[Cu(H2O)4]2+; [Cd(NH3)4]2+; [Zn(H2O)4]2+; [AlF6]3-;

[NiCl4]2-; [CrF6]3-; Cr(NH3)6]3+; [Co(CN)6]3-; [CoF6]3-;

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Câu 7: Giải thích từ tính của các hợp chất phối trí dƣới đây theo quan điểm thuyết

H Ư

liên kết VB:

TR ẦN

[Ni(NH3)6]2+; [Ni(CN)4]2-; [Zn(OH)4]2-; [AlCl4]-; [Co(CN)6]3-; [CoF6]3-; [NiF6]4-; [Co(H2O)6]3-; [Co(NH3)6]3+;

B

Câu 8: Dựa vào thuyết trƣờng tinh thể xác định hợp chất phối trí nào dƣới đây là [CoF6]3-;

[Co(CN)6]3-;

10 00

phức spin cao, phức spin thấp? Giải thích? [CrCl6]3-;

[FeF6]4-;

[Fe(CN)6]4-;

Ó

A

[Co(H2O)6]3+; [Co(CNS)6]3-;

[Cr(NH3)6]3+;

Ý

thể hãy giải thích?

-H

Câu 9: Những hợp chất phối trí nào dƣới đây có màu? dựa vào thuyết trƣờng tinh

-L

[Cu(NH3)2]+; [Cu(NH3)4]2+; [Ag(CN)2]-; [Co(NH3)6]3+; [Zn(OH)4]2-; [Cu(H2O)4]2+

ÁN

Câu 10: Phức [Zn(NH3)4]SO4 có bị hòa tan không nếu thêm kim loại Mg vào

TO

dung dịch phức [Zn(NH3)4]SO4? Cho biết E0 ([Zn(NH3)4]2+/Zn) = -1.04eV; E0

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

đây theo thuyết liên kết VB

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Câu 6: Giải thích lai hóa trong, lai hóa ngoài của những hợp chất phối trí dƣới

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

[BF4]-; [Ni(NH3)6]2+; [Co(H2O)6]2+; [CrF6]3-; [SiF6]2-; [HgI4]2-; [CoF6]3-; [AlF6]3-;

N

H

Ơ

Câu 5: Giải thích sự tạo thành của các hợp chất phối trí sau dựa vào liên kết cho-

ÀN

(Mg2+/Mg) = -2.37eV trên một lƣợng dƣ ion CN-? Giải thích?

D

IỄ N

Đ

Câu 11: Ion phức [Ag(S2O3)2]3- có bị hòa tan không nếu thêm vào dung dịch phức

Trang 152

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Câu 12: Xác định nồng độ của ion Ag+ trong dung dụng K[Ag(CN)2] có nồng độ 0,2M. Ngoài ra trong 1L dung dịch có chứa 0.1 moL KCN. Cho biết K

không bền

N

[Ag(CN)2]- = 1,0 .10-21.

H

Ơ

Câu 13: Viết phƣơng trình điện ly thứ nhất ,thứ 2 và phƣơng trình hằng số không

N

bền của các hợp chất phối trí sau;

.Q

Cho biết K không bền ([Ag(NH3)2]2+) = 6,8. 10-8, Ts (AgI) = 1,5.10-16

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Câu 14: Có thể hòa tan 0,5moL AgI trong dung dịch ammoniac có nồng độ 1M?

2+

) = 6,8. 10-8; Ka (CH3COOH) =

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

1,74. 10-5

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

không bền =([Ag(NH3)2]

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

dịch phức? Cho biết K

Đ ẠO

Câu 15: Phức [Ag(NH3)2]Cl có bị hòa tan không nếu thêm axit acetic vào dung

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

[Ag(NH3)2]Cl; [Pt(NH3)3Cl]Cl

Trang 153

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ CHƢƠNG 4

N

CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ

Ơ

4.1. Kim loại chuyển tiếp (Chemistry of transition metals)

N

U

Y

chúng nẳm giữa 2 nhóm đầu tiên (nhóm IA, IIA) và 6 nhóm cuối cùng (nhóm

H

Vị trí các kim loại chuyển tiếp bao gồm 3 dãy nguyên tố ở chu kỳ 4, 5, 6 và

TP

này là các orbital d đang đƣợc điền eletron.

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

kim loại chuyển tiếp hàng đầu tiên), là bao gồm các nguyên tố mà có eletron đang

H Ư

điền vào obitan 3d. Các kim loại chuyển tiếp ở chu kỳ 5 và 6 (kim loại chuyển

TR ẦN

tiếp hàng thứ hai và thứ ba) tƣơng ứng với các kim loại trong đó các orbitals 4d và 5d đang đƣợc điền electron. Bởi vì một orbital d có thể chứa tối đa 10 electron, nên chỉ có tối đa 10 nguyên tố trong một dãy. Các nhóm chứa các kim loại chuyển

10 00

B

tiếp đôi khi đƣợc chỉ định là nhóm "B"

Hầu hết các kim loại chuyển tiếp ở chu kỳ 4 và một số kim loại chuyển tiếp

A

ở chu kỳ 5 và chu kỳ 6 có nhiều ứng dụng quan trọng.

-H

Ó

Ví dụ: trong hợp kim sắt, ngoài sắt là thành phần cơ bản thì các kim loại

Ý

chuyển tiếp ở chu kỳ 4 khác cũng thƣờng đƣợc kết hợp vào hợp kim đó. Luyện

-L

kim của các hợp kim sắt là một phạm vi rộng lớn và phức tạp. Trong số rất nhiều

ÁN

dạng hợp kim của sắt ta có thể nhắc đến gang, sắt rèn và vô số các loại thép đặc

TO

biệt có chứa các kim loại khác cùng cacbon và các nguyên tố phân nhóm chính

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

các kim loại chuyển tiếp. Các kim loại chuyển tiếp ở chu kỳ 4 (thƣờng đƣợc gọi là

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Ở chƣơng này chỉ đề cặp đến một vài đặc điểm về tính chất hóa học của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

IIIA - VIIIA) của bảng hệ thống tuần hoàn. Đặc điểm chung của các nguyên tố

ÀN

khác.

D

IỄ N

Đ

4.1.1. Kim loại chuyển tiếp ở chu kỳ 4 4.1.1.1. Đặc điểm cấu trúc electron Các nguyên tố s và p theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử thì trong cấu hình electron chỉ khác nhau ở chổ chúng có lớp electron ngoài cùng

Trang 154

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

chênh lệch nhau 1 electron, nói cách khác ở các nguyên tố loại này electron cuối cùng đƣợc tiếp tục phân bố ở các obitan s và p. Nhƣng ở các nguyên tố đƣợc gọi

N

là chuyển tiếp thì có khác: chúng có các lớp electron ngoài cùng giống nhau (đa

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Trong mỗi chu kỳ, từ chu kỳ thứ 4 trở đi, có 10 nguyên tố d (vì có 5 obitan

TP

d) chúng hợp thành họ nguyên tố d. Ví dụ, trong chu kỳ 4 có Scandi, gồm 10

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Các nguyên tố d trong một họ, bắt đầu từ nguyên tố d nhóm IIIB và kết

H Ư

thúc ở nguyên tố d nhóm IIB, có cấu hình electron những phân lớp ngoài cùng

TR ẦN

(cấu hình electron hoá trị) đƣợc biểu diễn tổng quát nhƣ sau theo thứ tự tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử trong mỗi chu kỳ: Cấu trúc electron

Nhóm

Cấu trúc electron

IIIB

(n-1)d1ns2

VIIB

(n-1)d5ns2

IVB

(n-1)d2ns2

VIIIB

(n-1)d6,7,8ns2

VB

(n-1)d3ns2

IB

(n-1)d10ns1

VIB

(n-1)d4ns2

IIB

(n-1)d10ns2

-H

Ó

A

10 00

B

Nhóm

Ý

Từ những cấu hình electron nêu trên thấy: các nguyên tố d từ nhóm IIIB

-L

đến nhóm VIIIB (chỉ kể nguyên tố d đầu tiên trong nhóm này) có tổng số electron

ÁN

hoá trị (tổng số electron phân lớp s lớp ngoài cùng và phân phân lớp d lớp kế

TO

ngoài cùng) bằng số thứ tự nhóm, còn các nguyên tố d nhóm IB và nhóm IIB có

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

nhóm phụ, gồm có 3 nguyên tố, ví dụ trong nhóm I có Cu, Ag, Au.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

nguyên tố d, từ Sc đến Zn. Còn trong mỗi nhóm các nguyên tố d hợp thành phân

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

vào các obitan d (chính vì vậy chúng đƣợc gọi là các nguyên tố d).

N

1)d), nói cách khác ở các nguyên tố này electron cuối cùng đƣợc tiếp tục phân bố

Ơ

số là ns2, một số ít là ns1) song lại khác nhau ở phân lớp d lớp kế ngoài cùng ((n-

D

IỄ N

Đ

ÀN

số electron lớp ngoài cùng (electron phân lớp s) bằng số thứ tự nhóm. Ở các nguyên tố nhóm VIB và nhóm IB theo trật tự sắp xếp bình thƣờng

thì phải là (n-1)d4ns2 và (n-1)d9ns2, nhƣng thực tế lại là (n-1)d5ns1 và (n-1)d10ns1. Sở dĩ nhƣ vậy là do tính bền của cấu hình electron tƣơng ứng với sự sắp xếp electron hoặc đầy đủ hoàn toàn trên các obitan (hai electron trên mỗi obitan) của

Trang 155

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

mỗi phân lớp (tƣơng ứng cấu trúc p6, d10, f14) hoặc đầy một nữa (tƣơng ứng cấu trúc p3, d5, f7) và các nguyên tố luôn luôn có khuynh hƣớng đạt đến cấu trúc bền

N

nói trên trong việc sắp xếp electron vào lớp vỏ electron của mình. Công thức

21

3d14s2

Ti

IVB

22

3d24s2

V

VB

23

3d34s2

Cr

VIB

24

Mn

VIIB

25

Zn

IB

Y

TP

Đ ẠO G

3d74s2

28

3d84s2

29

3d104s1

30

3d104s2

Ó

A

4.1.1.2. Các đặc điểm chung

-H

Các nguyên tố chuyển tiếp chỉ có khả năng cho đi các electron hoá trị để

-L

Ý

trở thành những ion dƣơng nên tất cả chúng đều là những kim loại điển hình từ hình dáng, cấu trúc dến tính chất nhƣ những kim loại nhóm chính. Tuy nhiên do

ÁN

đối với các nguyên tố ngoài các obitan hoá trị lớp ngoài cùng còn có các obitan d

TO

lớp kề ngoài cùng tham gia tạo liên kết hoá học nên các kim loại chuyển tiếp có

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

IIB

10 00

Cu

3d64s2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ni

3d54s2

27

TR ẦN

VIIIB

B

Co

3d44s2

H Ư

26

U

IIIB

.Q

Sc

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

electron

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Z

Fe

H

Nhóm

N

Nguyên tố

Ơ

Các cấu hình electron nêu trên hoàn toàn đúng với các nguyên tố chu kỳ 4:

D

IỄ N

Đ

ÀN

những tính chất riêng đặc trƣng của mình. Tính chất đặc trƣng đầu tiên cần nêu là các nguyên tố chuyển tiếp có nhiều

trạng thái oxy hoá khác nhau, từ +1 cho đến +8 trong đó số oxy hoá dƣơng cực đại bằng số thứ tự của nhóm và các trạng thái oxy hoá dƣơng chỉ cách nhau 1 đơn vị, ví dụ đối với:

Trang 156

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Cr: +1, +2, +3, +4, +5, +6 Mn: +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7

N

Các nguyên tố phân nhóm chính ngƣợc lại có ít trạng thái oxy hoá dƣơng

H

Ơ

hơn và chúng thƣờng cách nhau 2 đơn vị, ví dụ đối với:

N

S: +2, +4, +6

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Sở dĩ nhƣ vậy là vì đối với các nguyên tố phân nhóm chính electron hoá trị

TP

dễ cho đi trƣớc hết là electron np, rồi đến ns và sau khi cho đi các electron độc

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

sau khi các obitan d đƣợc sắp xếp electron, nhất là khi đƣợc điền thêm electron

H Ư

thứ 2 vào, thì tƣơng quan năng lƣợng giữa các obitan ns và (n-1)d thay đổi làm có thể lần lƣợt mất đi từng electron một.

TR ẦN

cho electron hoá trị dễ mất đi là ns rồi sau đó mới là (n-1)d và các electron d này

B

Trong các trạng thái oxi hoá dƣơng của kim loại chuyển tiếp thì trạng thái

10 00

cực đại thƣờng là bền nhất, ngoài ra tuỳ từng phân nhóm mà còn có thể có thêm một số trạng thái khác cũng đặc trƣng. Ví dụ Cr ngoài +6 còn có +3 mà Mn ngoài

Ó

A

+7 còn có +2, +4 cũng là những số oxy hoá dƣơng đặc trƣng.

-H

Cũng có một số ngoại lệ với quy luật nêu trên: các nguyên tố phân nóm

Ý

phụ nhóm IB có số oxy hoá dƣơng cực đại lớn hơn số thứ tự nhóm: +3(Au),

-L

+2(Cu); các nguyên tố phân nhóm II, III chỉ có trạng thái oxy hoá dƣơng ứng với

ÁN

số thứ tự của nhóm ở nhóm VIIIB các nguyên tố thuộc chu kỳ 4 thì số oxy háo

TO

dƣơng không quá +3 đối với Co, Ni và không quá +6 đối với Fe.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

đặc trƣng năng lƣợng của chúng, trong khi đối với các nguyên tố chuyển tiếp do

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

thân thì tiếp theo thƣờng cho đi các electron ghép đôi trên các obitan theo đúng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Cl: +1, +3, +5, +7

ÀN

Đặc điểm thứ hai của các nguyên tố chuyển tiếp là ở trạng thái oxy hoá

D

IỄ N

Đ

dƣơng thấp (+1, +2, +3) chúng thể hiện là những kim loại, còn ở trạng thái oxy hoá dƣơng cao (từ +4 trở lên) chúng thể hiện là những phi kim loại. Do vậy liên kết trong các hợp chất của chúng ở trạng thái oxy hoá dƣơng

thấp có bản chất ion, còn ở trạng thái oxy hoá dƣơng cao lại có bản chất cộng hoá

Trang 157

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

trị. Chẳng hạn các hợp chất halogenua của các nguyên tố chuyển tiếp ở trạng thái số oxy hoá thấp là những muối dễ tan trong nƣớc, trong khi đó ở trạng thái số oxy

N

hoá cao chúng lại là những chất lỏng hoặc chất rắn có mạng phân tử, có t nc, ts thấp

H

Ơ

và dễ bị thuỷ phân.

N

Tính chất

TiCl3

Chất rắn, phân huỷ ở 700oC

TiCl4

Chất rắn, ts = 136oC

VF3

tnc = 800oC

VF5

Chất lỏng, ts = 111oC

TR ẦN

H2CrO4, Mn2O7, HMnO4 lại tác dụng với kiềm tạo muối.

Nhiều hợp chất của các kim loại chuyển tiếp, đặc biệt là ở trạng thái oxy

B

hoá dƣơng thấp hơn số oxy hoá cực đại của nhóm là những chất có màu. Điều này

10 00

liên quan đến hiện tƣợng tách mức năng lƣợng d của các nguyên tố chuyển tiếp. Các nguyên tố chuyển tiếp có một khả năng đặc biệt là dễ tạo thành phức

Ó

A

chất có nhiều ý nghĩa về lý thuyết cũng nhƣ thực tế.

-H

4.1.1.3. Trạng thái tự nhiên và phƣơng pháp điều chế

Ý

a. Scandi:

-L

Scandi thuộc những nguyên tố rất phân tán trong tự nhiên. Trữ lƣợng trong

ÁN

vỏ trái đất 3.10-4% tổng số nguyên tử. Chúng ít tạo nên khoáng riêng mà ở lẫn

TO

trong khoáng vật đa kim của các kim loại đất hiếm, ví dụ nhƣ cát monazite là hỗn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

tính bazơ, còn ở trạng thái oxy hoá cao có tính axit. Ví dụ các hợp chất CrO 3,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Cũng do vậy mà các hợp chất của nguyên tố d ở trạng thái oxy hoá thấp có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

U

Y

Hợp chất

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ví dụ:

ÀN

hợp của orthophotphat kim loại đất hiếm (MPO4) và thori orthosilicat (ThSiO4),

D

IỄ N

Đ

toveitit (Y,Sc)2Si2O7, gadolinite (Be2Y2FeSi2O10) (còn gọi là “đất ytri”)…ở đây M là kim loại hoá trị ba. Năm 1879, nhà hoá học Thuỵ Điển là Ninxon (F.Nilson, 1840-1899) từ “đất ytri” đã tách đƣợc oxit của nguyên tố mới. Nguyên tố mới đó đƣợc phát hiện

Trang 158

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

bằng phƣơng pháp phân tích quang phổ và có tên là scandi (Scandinavie là quê hƣơng của Ninxon). Nguyên tố này là nguyên tố ekabo mà năm 1871 Mendeleeep

N

đã tiên đoán rất chi tiết. Những kết quả công bố của Ninxon về scandi rất phù hợp

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Mendeleeep đã tiên đoán chi tiết. Năm 1937, scandi kim loại dạng tinh khiết mới

Quá trình tách kim loại từ quặng khá phức tạp: tuyển khoáng, chế hoá tinh

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

quặng bằng các phƣơng pháp hoá học khác nhau để đƣợc các sản phẩm trung gian

H Ư

rồi luyện kim loại từ những sản phẩm trung gian này. Sản phẩm trung gian thƣờng

TR ẦN

là Sc2O3, ScF3 và ScCl3.

Công nghệ điều chế Sc2O3 từ toveitit tƣơng đối đơn giản:

B

2Sc2Si2O7 + 6C → Sc4C3 + 4SiO2 + 3CO2 (1800oC)

10 00

Sc4C3 + 12HCl → 4ScCl3 + 3C + 6H2 2ScCl3 + 3H2C2O4 → Sc2(C2O4)3 + 6HCl

Ó

A

Sc2(C2O4)3 → Sc2O3 + 3CO2 + 3CO (400oC)

-H

b. Titan:

Ý

Trong tự nhiên ngyên tố titan thuộc nguyên tố rất phổ biến, đứng hàng thứ

-L

mƣời sau các kim loại Al, Fe, Ca, Mg... Trong vỏ trái đất titan chiếm 0,25% tổng

ÁN

số nguyên tử. Những khoáng vật chính của titan là rutin (TiO2), inmenit (FeTiO3)

TO

và peropskit (CaTiO3).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

LiCl. Kim loại scandi không có công dụng quan trọng.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp điện phân hỗn hợp nóng chảy của ScCl3, KCl và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

hoán của Mendeleeep. Nhƣ đã biết ekado là một trong bốn nguyên tố mà

N

xác đáng đầu tiên chứng minh sự đúng đắn của bảng tuần hoàn và định luật tuần

Ơ

với lời tiên đoán của Mendeleeep. Bởi vậy, phát minh của Ninxon là bằng chứng

ÀN

Nƣớc ta có mỏ titanomanhetit ở núi Chúa (Thái Nguyên) và Tam Kì

D

IỄ N

Đ

(Quảng Nam), có sa khoáng inmenit ở ven biển tỉnh Quảng Ninh và các tỉnh miền Trung. Titan đƣợc các nhà hoá học ngƣời Đức Claprot (Martin hendrich Klaproth, 1943-1817) phát hiện trong khoáng vật rutin vào năm 1795. Tên gọi của nguyên

Trang 159

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

tố đó là tên của ông tổ thần núi (theo thần thoại Hy Lạp). Đến năm 1825, Beczeliuyt lần đầu tiên đã điều chế đƣợc kim loại titan ở dạng bột khi khử

N

K2[TiF6] bằng natri ở nhiệt độ cao. Năm 1910, nhà hoá học ngƣời Mỹ là Hunter

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Hàng năm trên thế giới sản xuất hàng vạn tấn titan từ inmenit và rutin.

TP

Những nƣớc khai thác nhiều khoáng vật của titan là Australia, Nam Phi, Canada,

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

titan. Việc điều chế titan kim loại là rất khó khăn. Ở nhiệt độ cao Ti rất hoạt động,

H Ư

tác dụng với oxi, nitơ, cacbon nên không thể dùng than khử rutin trong lò cao nhƣ ở nhiệt độ 800-1000oC:

B

TiO2 + 2Cl2 + 2C → TiCl4 + 2CO

10 00

2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO Cần lƣu ý rằng việc clo hoá trực tiếp rutin hay inmenit không thể thực hiện

Ó

A

đƣợc vì quá trình đẩy khí oxi ra bằng khí clo là quá trình thu nhiệt và giảm entropi

-H

cho nên cần phải dùng cacbon để liên kết với oxi cho phản ứng phát nhiệt và tăng

-L

ÁN

Ví dụ:

Ý

entropi.

TiO2 (rutin) + 2Cl2 → TiCl4 + O2, ∆Go = 162kJ

Đ

ÀN

TO

Nhƣng:

IỄ N D

TR ẦN

đối với gang. Ngƣời ta chỉ có thể clo hoá các khoáng vật của titan khi có mặt than

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

50% Ti đƣợc điều chế bằng cách dùng than cốc khử hổn hợp quặng sắt và quặng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Na uy, Malaixia. Những hợp kim ferotitan dùng trong ngành luyện kim chứa 10-

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

nghiệp.

N

đến những năm 40 của thế kỷ này titan kim loại mới đƣợc sản xuất ở quy mô công

Ơ

đã điều chế đƣợc titan tinh khiết hơn khi dùng natri khử tetraclorua ở 700oC và

TiO2 (rutin) + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO, ∆Go = -112kJ

Ở nhiệt độ thƣờng TiCl4 là chất lỏng (nhiệt độ sôi là 136oC) và FeCl3 là

chất rắn (nhiệt độ sôi là 315oC). Khi clo hoá inmenit với sự có mặt của than, dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau nhiều, ngƣời ta tách TiCl4 ra khỏi FeCl3 bằng cách làm bay hơi phân đoạn.

Trang 160

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Sau đó, cho hơi TiCl4 đi qua magie nóng chảy hay natri nóng chảy trong khí quyển Ar hay He:

N

TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2 pháp nhiệt - kim loại).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

chƣa có độ tinh khiết cao. Muốn tinh chế, trƣớc hết ngƣời ta nung kim loại chƣa

TP

tinh khiết ở 1000oC trong chân không để loại sạch Mg dƣ rồi áp dụng phƣơng

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

chúng ở nhiệt độ cao tạo thành kim loại, trong khi iodua của các nguyên tố tạp

H Ư

chất không có khả năng đó.

TR ẦN

Ví dụ để tinh chế kim loại titan trong phòng thí nghiệm ngƣời ta dùng bình

10 00

B

thuỷ tinh Pirec (hình 22 trang 58).

-L

Ý

-H

Ó

A

2

1 3

Hình 22. Dụng cụ để tinh chế titan kim loại

ÁN

Qua ống 1, hút không khí ở trong bình ra để tạo chân không và qua ống 2

TO

đổ vào bình 1 hổn hợp của bột kim loại titan và iot (lƣợng iot đƣợc lấy ít hơn 10

ÀN

lần so với lƣợng iot cần thiết để tạo thành TiI4). Đặt bình thuỷ tinh vào lò điện và

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Phƣơng pháp này dựa vào tính dễ bay hơi của TiI4 và khả năng phân huỷ của

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

pháp Aken-Đơ Bôe (van Arken và De Boer, ngƣời Hà Lan) đƣợc đề ra năm 1925.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Tuy nhiên kim loại Ti đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp nhiệt kim loại

N

H

Ơ

Khi rửa nƣớc, MgCl2 tan, còn lại Ti kim loại ở dạng khối xốp (phƣơng

Đ

nung nóng ở 400oC. Sợi dây titan 3 ở trong hình đƣợc nối với hai điện cực và

D

IỄ N

đƣợc đốt nóng bằng dòng điện. Ở 200oC Ti và I2 tác dụng với nhau tạo thành TiI4, hợp chất này thăng hoa ở 377oC. Khi tiếp xúc với sợi dây titan 3 đƣợc đốt nóng đến 1200-1400oC, hơi TiI4 phân huỷ TiI4 → Ti + 2I2

Trang 161

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Titan kim loại kết tinh ở trên sợi dây titan còn hơi iot ngƣng tụ ở phần nguội của bình lại tác dụng với một lƣợng mới titan kim loại cần tinh chế. Quá

N

trình lặp đi lặp lại nhƣ vậy có thể tạo nên những thanh titan có đƣờng kính 5-

H

Ơ

30mm và đặc biệt tinh khiết, chứa 99,9999% Ti. Chính phƣơng pháp Aken-Đơ

N

Bôe dùng lần đầu tiên để điều chế Zr tinh khiết.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Trong thiên nhiên vanadi là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, phổ biến hơn

TP

Cu, Zn và Pb, trử lƣợng trong vỏ trái đất là 6.10-3% tổng số nguyên tử, là nguyên

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

(V2O3.H2O) và vanadinit (Pb5(VO4)3Cl).

H Ư

Vanadi có kích thƣớc nguyên tử gần với những nguyên tố phổ biến nhƣ Fe,

TR ẦN

Ti và Mn, ion vanadat có kích thƣớc gần với ion photphat. Sự giống nhau về kích thƣớc đó dẫn đến sự thay thế Fe, Ti, Mn, P bằng V trong kiến trúc tinh thể của các

B

khoáng vật tƣơng ứng.

10 00

Năm 1801 nhà hoá học Hatset (C.Hatchet, 1765-1847, ngƣời Anh) phát hiện một nguyên tố mới trong quặng sắt. Có trữ lƣợng lớn và có các màu sắc khác

Ó

A

nhau, nguyên tố đó là vanadi, lấy tên của nữ thần sắt đẹp Vanadis trong truyện thầ

-H

thoại của xứ Scandinavi. Đến năm 1867 nhà hoá học ngƣời anh Roscoe (HE.

Ý

Roscoe, 1845-1927) mới điều chế đƣợc kim loại vanadi bằng tác dụng của khí

-L

vanadi clorua (VCl3) khi đun nóng.

ÁN

Những nƣớc khai thác khoáng vật của V là Nam Phi, Nga và Trung Quốc,

TO

nguyên liệu để sản xuất vanadi kim loại là quặng sắt có chứa vanadi. Quặng sau

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Những khoáng vật của vanadi là patronit (VS2-2,5), sunvanit (Cu3SV4), alait

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

tố phân tán, không có mỏ lớn mà lẫn trong các khoáng vật của các kim loại khác.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

c. Vanadi:

ÀN

khi đã tuyển đƣợc đƣa vào lò để luyện gang chứa vanadi. Khi luyện thép từ gang

D

IỄ N

Đ

chứa vanadi, thu đƣợc xỉ có chứa FeVO4. Nung xỉ với NaCl có mặt oxi trong không khí ở 900oC: 4FeVO4 + 4NaCl + O2 → 4NaVO3 + 2Fe2O3 + 2Cl2

Trang 162

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Chế hoá natri metavanadat (NaVO3) với axit để điều chế V2O5. Sản phẩm thu đƣợc khi chế hoá quặng khác cũng thƣờng là V2O5. Để có kim loại vanadi

N

ngƣời ta dùng Al khử V2O5. Vanadi kim loại rất tinh khiết đƣợc điều chế bằng

H N

(chứa dƣới 30%V), ngƣời ta khử V2O5 hay vanadate bằng ferosilit:

.Q

d. Crom

TP

Là nguyên tố tƣơng đối phổ biến trong thiên nhiên. Trong vỏ trái đất, crom

H Ư

Định Thanh Hoá, mỏ này đã đƣợc khai thác nhiều năm.

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Thổ Nhĩ Kì và Zimbabua. Nƣớc ta có một mỏ sa khoáng cromit khá lớn ở Cổ

TR ẦN

Crom lần đầu tiên đƣợc nhà hoá học ngƣời Pháp Vôcơlanh (Louis Vauquelin, 1763-1829) điều chế vào năm 1797. Tên gọi crom (chrom) xuất phát

B

từ tiếng Hy Lạp chroma có nghĩa là màu sắc vì các hợp chất của crom đều có

10 00

màu.

Crom kim loại đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp nhiệt nhôm, ngƣời ta

Ó

A

dùng bột nhôm để khử crom(III) oxit:

-H

Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

-L

e. Mangan

Ý

Crom thu đƣợc chứa 97,99% Cr và tạp chất sắt.

ÁN

Trong thiên nhiên nguyên tố mangan tƣơng đối phổ biến, đứng hàng thứ ba

TO

trong các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lƣợng Mn trong võ trái đất chiếm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

[Fe(CrO2)2]. Những nƣớc có giàu mỏ quặng crom là Kazactan, Nam Phi, Ấn Độ,

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

chiếm 6.10-3% tổng số nguyên tử. Khoáng vật chính của Cr là sắt cromit

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

2V2O5 + 5Si → 5SiO2 + 4V Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

cách nhiệt phân VI2 theo phƣơng pháp Aken-Đơ Bôe. Để có hợp kim ferovanadi

ÀN

0,032% tổng số nguyên tử. Khoáng vật chính của Mn là hausmanit (Mn3O4) chứa

D

IỄ N

Đ

khoảng 72% Mn, pirolusit (MnO2) chứa khoảng 63% Mn, braunit (Mn2O3) và manganit (MnOOH). Những nƣớc có nhiều mỏ quặng mangan là Nga, Nam Phi, Ấn Độ, Gabon, Brazin và Australia. Nƣớc ta có mỏ pirolusit lẫn braunit ở Tốc

Trang 163

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Tác và Bản Khuôn (Cao Bằng) và mỏ pirolusit lẫn hematit ở Yên Cƣ và Thanh Tứ (Nghệ An).

N

Từ thời cổ đại xƣa, pirolusit đã đƣợc dùng để làm mất màu lục của thuỷ

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

hoá học Thuỵ Điển Silơ mới chứng minh đƣợc pirolusit là hợp chất của một

TP

nguyên tố chƣa biết và cùng trong năm đó nhà hoá học khác ngƣời Thuỵ Điển là

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Gần 95% Mn đƣợc sản xuất là dùng để chế thép trong ngành luyện kim.

H Ư

Mangan có khả năng loại oxi, loại lƣu huỳnh trong thép và gang và có khả năng

TR ẦN

tạo hợp kim với sắt thành thép đặc biệt nên truyền cho thép những phẩm chất tốt nhƣ khó rỉ, cứng và chịu mài mòn. Ngƣời ta dùng hợp kim feromangan chứa 70-

B

80% Mn để đƣa mangan vào thép. Hợp kim đó đƣợc sản xuất trong công nghiệp

10 00

bằng cách dùng than cốc khử mangan và sắt ở nhiệt độ cao: MnO2 + Fe2O3 + 5C → Mn + 2Fe + 5CO

Ó

A

Mangan kim loại đƣợc sản xuất theo phƣơng pháp nhiệt nhôm: dùng bột Al

-L

Ý

-H

khử oxit Mn3O4 đã đƣợc tạo nên khi nung pirolusit ở 900oC: 3MnO2 → Mn3O4 + O2

3Mn3O4 + 8Al → 9Mn + 4Al2O3

ÁN

Ở đây, ngƣời ta không khử trực tiếp pirolusit vì phản ứng của nó với nhôm

TO

xảy ra quá mạnh. Sản phẩm kim loại thu đƣợc chứa 94-96%Mn và 6-4% tạp chất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Tinh manganesium) xuất phát từ tiếng Hy Lạp mangane là nhầm lẫn.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Gan đã điều chế đƣợc kim loại mangan từ quặng pirolusit. Tên gọi mangan (tên la

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

một thành phố cổ vùng Tiểu Á có mỏ Manhetit (Fe3O4). Mãi đến năm 1774 nhà

N

manhetit (magnetite), pirit và pirolusit là một và gọi là magnesia. Đây là tên của

Ơ

tinh gây nên bởi tạp chất sắt (II). Thời bấy giờ, ngƣời ta coi những khoáng vật

D

IỄ N

Đ

ÀN

Fe, Si, Al.

Mangan tinh khiết đƣợc điều chế bằng cách điện phân dung dịch MnSO4.

Mangan tinh khiết dùng để diều chế những hợp kim đòi hỏi thành phần chính xác nhƣ manganin, nicrom, duyara. f. Sắt, coban, niken:

Trang 164

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất, đứng hàng thứ tƣ sau O, Si và Al, trong khi niken và nhất là coban ít phổ biến hơn nhiều. Trữ lƣợng của

N

Fe, Co và Ni trong vỏ quả đất là 1,5%; 0,001% và 0,03% tổng số nguyên tử

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

0,5% Co. Thiên thạch sắt lớn nhất đã biết đƣợc có khối lƣợng 60 tấn.

TP

Những khoáng vật quan trọng của sắt là manhetit (Fe3O4) chứa đến 72%

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

nikelin (NiAs), milerit

H Ư

(NiS) và penladit ((Fe,Ni)9S8). Ngoài những mỏ lớn tập trung khoáng vật của sắt,

TR ẦN

sắt còn ở phân tán trong khoáng vật của những nguyên tố phổ biến nhất nhƣ Al, Ti, Mn…Khoáng vật của coban và niken thƣờng ở lẫn với nhau và với các khoáng

B

vật của đồng, sắt và kẽm. Sắt và coban có vai trò sinh học rất lớn, hồng cầu của

10 00

máu động vật chứa phức chất hem của sắt, vitamin B12 là phức chất của coban. Ngoài ra sắt và coban là nguyên tố vi lƣợng trong thực vật.

Ó

A

Nhiều nƣớc trên thế giới có giàu quặng sắt nhƣ Thuỵ Điển, Nga, Pháp, Tây

-H

ban Nha, Trung Quốc, Mỹ, Canada, Cuba, Chilê, Brazin, Nam Phi…Những nƣớc

Ý

có nhiều quặng coban là Canada, Cuba, Nga, Zambia và Zaia. Những nƣớc có

-L

giàu quặng niken là Cuba, Canada, Nga, Philipin, Indonexia và Australia.

ÁN

Nƣớc ta có mỏ manhetit lẫn hematit ở Trại Cau (Thái Nguyên), mỏ xiderit

TO

ở Tiến Bộ (Thái Nguyên) và mỏ limonit ở Quý Sa (Lào Cai) hiện đang đƣợc khai

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

của coban là cobantin (CoAsS) chứa 35,4% Co; smantit (CoAs2) và của niken là

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Fe, hemantit (Fe2O3) chứa 60% Fe, pirit (FeS2) và xiderit (FeCO3) chứa 35% Fe;

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

đất, có một thiên thạch sắt. Thiên thạch sắt thƣờng chứa đến 90% Fe; 8,5% Ni và

N

gốc vũ trụ. Trung bình trong 20 thiên thạch từ không gian vũ trụ rơi xuống trái

Ơ

(tƣơng ứng). Sắt là kim loại đã đƣợc biết đến từ thời cổ xƣa, có lẽ nó có nguồn

D

IỄ N

Đ

ÀN

thác. Mấy năm gần đây mới phát hiện mỏ manhetit lớn ở Thạch Khê (Hà Tỉnh). Cách đây hơn 4000 năm loài ngƣời đã biết luyện sắt từ quặng. Sắt luyện

đƣợc cứng và luyện gang là quặng sắt, than cốc, chất cháy và không khí. Mấy thế kỉ nay, sắt đƣợc sản xuất với quy mô công nghiệp bằng lò cao. Nguyên liệu để luyện gang là quặng sắt, than cốc, chất cháy và không khí.

Trang 165

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Từ thời cổ đại, ngƣời Ai Cập và ngƣời Trung Hoa đã chế đƣợc men màu xanh đẹp để làm những bức khảm. Màu đó ngày nay đƣợc biết là tạo nên khi nấu

N

chảy quặng coban với thạnh anh và kali cacbonat. Tuy nhiên, mãi đến năm 1735,

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

những thợ đào quặng ngƣời Đức gọi quặng đó là Kobold, tên là của con quỷ là kẻ

Vì trữ lƣợng bé của coban, hàng năm tổng lƣợng coban sản xuất trên thế

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

giới chỉ vào khoảng 20 ngàn tấn mặc dù coban là vật liệu chiến lƣợc, nhất là đối

H Ư

với kĩ thuật quốc phòng.

TR ẦN

Trong công nghiệp, ngƣời ta đốt cháy cobantin để chuyển các kim loại trong đó thành oxit kim loại còn As và S thoát ra ngoài dƣời dạng As 2O3 và SO2.

B

Chế hoá các oxit kim loại với dung dịch HCl để chuyển chúng thành clorua. Sục

10 00

khí Cl2 vào dung dịch clorua để chuyển Fe(II) thành Fe(III) và trung hoà dung dịch bằng CaCO3 để Fe(OH)3 kết tủa. Nâng cao pH của dung dịch clorua còn lại

Ó

A

và thêm clorua vôi đủ để oxi hoá Co(II) mà không oxi hoá Ni(II):

-H

2Co(OH)2 + H2O + CaOCl2 → 2Co(OH)2 + CaCl2

Ý

Nung kết tủa Co(OH)3 để đƣợc oxit rồi dùng C hay Co khử oxit:

ÁN

-L

Co3O4 + 4C → 3Co + 4CO (900o-1100oC)

Co3O4 + 4CO → 3Co + 4CO2 (300o-900oC)

TO

Coban thu đƣợc ở dạng bột đƣợc ép lại và nấu chảy trong lò điện

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

(tên La Tinh là cobaltum).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

thù của thợ mỏ trong câu chuyện thần thoại, và về sau nguyên tố có tên là coban

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

tốn nhiều công sức để tách đồng từ quặng đó nhƣng không thành công. Bởi vậy,

N

quặng. Quặng coban nhìn bề ngoài tƣởng là quặng đồng nên trƣớc đó ngƣời ta đã

Ơ

coban kim loại mới đƣợc nhà hoá học Thuỵ Điển Bran (G.Brandt) tách ra từ

ÀN

Tên gọi niken (nickel) đƣợc lấy từ tên khoáng vật kupfernickel, kuper có

D

IỄ N

Đ

nghĩa là đồng và nickel là tên của quỷ lùn Nick ở trong truyền thuyết của những ngƣời tợ mỏ tƣởng nhằm nó là quặng đồng và đã tốn nhiều công sức để luyện đồng từ quặng đó và tất nhiên không thành công. Ngày nay khoáng vật đó dƣợc gọi là nikelin.

Trang 166

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Lƣợng niken sản xuất hàng năm trong công nghiệp lớn gấp 10 lần lƣợng coban. Nguyên liệu chính dùng đế khai thác niken là quặng nghèo chứa sunfua

N

đồng vá niken với hàm lƣợng Ni là 0,3 đến 4% nên quá trình chế hoá khá phức

TP

chuyền sản xuất axit sulfuric để giảm bớt S trong quặng.

G N

http://daykemquynhon.ucoz.com

với thành phần Cu2S + Ni2S3.

Nấu chảy sản phẩm của lò phản xạ với chất chảy ở trong lò thổi (kiểu lò

H Ư

-

TR ẦN

Bexeme) và thổi không khí. Sau khi tách xỉ, sản phẩm thu đƣợc chứa ⁓80% Cu và Ni.

Để nguội sản phẩm trên đây, nghiền nhỏ và oxi hoá hoàn toàn thành

B

-

10 00

oxit: CuO, NiO và một ít oxit của các kim loại khác chƣa đi hết vào xỉ. Khử hỗn hợp oxit kim loại ở 350oC bằng khí than nƣớc (56% H2 và

-

Ó

A

25% CO) thành hỗn hợp kim loại.

Cho khí CO đi qua hỗn hợp kim loại ở nhiệt độ 50-80oC, khí CO tác

-H

-

Ý

dụng với niken tạo thành niken tetracacbonyl (Ni(CO)4) là chất lỏng dể bay hơi. Phân huỷ Ni(CO)4 ở 200oC, thu đƣợc niken có độ tinh khiết cao

-L

-

ÁN

(99,99%)

TO

Luyện gang

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

loại thêm S và tách xỉ ra, sản phẩm thu đƣợc chứa khoảng 16% Cu và Ni, gần ứng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nấu chảy sản phẩm thu đƣợc của lò đốt trên ở trong lò phản xạ. Sau khi

-

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

.Q

Đốt tinh quặng trong lò đốt nhiều tầng giống lò đốt pyrit của dây

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Y

quặng chứa khoảng 10% Cu và Ni.

N

Loại đất đá ra khỏi quặng bằng phƣơng pháp tuyển nổi để đƣợc tinh

-

H

Ơ

tạp và bao gồm nhiều giai đoạn:

ÀN

Gang là hợp kim của sắt chứa 1,7 đến 5% C. Vì chứa một lƣợng đáng kể C,

D

IỄ N

Đ

gang cứng và giòn nên không rèn và cán kéo đƣợc. Có hai loại gang: gang xám và gang trắng. gang xám chứa C ở dạng than chì, chổ gẫy của gang xám có màu xám. Gang xám dùng để đúc bệ máy, vô lăng và ống dẫn. Gang trắng chứa ít C

Trang 167

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

hơn chủ yếu ở dạng Fe3C. Gang trắng có màu sáng, cứng và giòn hơn gang xám,

Xỉ

TR ẦN

Ống gió

Đáy lò

Cửa tháo xỉ

Gang

10

0

Hình 50. Sơ đồ của lò cao

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

Cửa tháo gang

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bụng lò

Không khí nóng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

20 Thân lò

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

30 m

TP

Khí lò cao

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Phễu nạp phối liệu

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

đƣợc dùng để luyện thép.

D

IỄ N

Đ

Gang đƣợc luyện ở lò cao (Hình 50 trang 164). Lò cao có nỏ bằng thép,

bên trong lót gạch chịu lửa. Lò thƣờng có chiều cao 30m, công suất trên 3000 tấn gang trong một ngày. Lò cao hoạt động liên tục, sau 5-10 năm phải ngừng để tu sửa.

Trang 168

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Qua phễu hình nón ở phía trên của thân lò, phối liệu đƣợc nạp vào lò theo lớp: quặng sắt, than cốc và chất cháy. Quặng sắt là các khoáng quặng oxit của sắt,

N

đƣợc đập vỡ thành cục. Chất cháy (còn gọi là chất trợ dung) có thể là đá vôi nếu đá vôi. Than cốc vừa là nhiên liệu vừa là chất khử, vừa là chất tạo gang.

.Q

Khí CO2 bay lên tác dụng với than cốc tạo nên khí CO

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

CO2 + C → 2CO

H Ư

Phía trên của thân lò có nhiệt độ vào khoảng 500oC, tại đây khí CO khử

TR ẦN

Fe2O3 đến Fe3O4 rồi FeO. Ở khoảng 1000oC, FeO bị CO khử đến sắt: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2

B

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

10 00

FeO + CO → Fe + CO2

Ý

-H

Ó

độ cao tạo nên xementit:

A

Sắt di chuyển xuống phía dƣới của bụng lò, tác dụng với C và CO ở nhiệt 3Fe + C → Fe3C

3Fe + 2CO → Fe3C + CO2

-L

Xementit và cacbon tan trong sắt tạo nên gang có nhiệt độ nóng chảy

ÁN

⁓1200oC, thấp hơn nhiệt độ nóng chảy ⁓1550oC của sắt. Trong nhiên liệu các tạp

TO

chất là oxit của silic, mangan, photpho nên các oxit đó bị khử cùng với oxit của

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

C + O2 → CO2

Đ ẠO

TP

nhiệt độ ở đó lên đến 1800-1900oC:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

phía dƣới của bụng lò, than cốc cháy tạo thành CO2, phát nhiệt nhiều và nâng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Khi thổi không khí nóng khoảng 600-800oC vào lò cao qua ống gió nằm ở

N

H

Ơ

trong quặng sắt có nhiều cát và alumosilicat hoặc là cát nếu trong quặng có nhiều

ÀN

sắt. Khi tan trong sắt, Si và Mn là tạp chất có ích, còn S và P là tạp chất có hại đối

D

IỄ N

Đ

với gang. Ở khoảng 1000oC, chất chảy tác dụng với các tạp chất của nguyên liệu tạo

nên xỉ là chất tƣơng đối dễ nóng chảy (⁓1300oC). CaCO3 → CaO + CO2

Trang 169

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

CaO + SiO2 → CaSiO3 Xỉ lò cao nhẹ hơn gang, tập trung ở đáy lò và nổi lên trên lớp gang lỏng.

N

Tuần hoàn tháo xỉ ra theo cửa trên của đáy lò và tháo gang ra theo của dƣới. Mỗi nhiệt độ ⁓1500oC.

Phễu hình nón Không khí

Tháp trao đổi nhiệt

-H

Ó

Ống gió

Khói lò cao

Không khí nóng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

Không khí nguội

Lọc bụi

Buồng đốt

A

10 00

B

Tháp trao đổi nhiệt

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

165).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

và CH4 đƣợc chuyển sang hệ thống lọc bụi và tháo trao đổi nhiệt (Hình 51 trang

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Khí lò cao thoát ra ở phía trên của thân lò, chứa khoảng 30% CO; 2-3% H2

N

H

Ơ

ngày, gang đƣợc tháo ra 4 lần (cách nhau 6 giờ) và dòng gang lỏng chảy ra có

Trang 170

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

lên vòm tháp. Phản ứng cháy thoát ra nhiều nhiệt. Những sản phẩm khí của phản ứng cháy và những khí không bị đốt cháy đều mang một lƣợng nhiệt lớn, từ vòm

TR ẦN

tháp đi xuống xuyên qua khe hở giữa các đệm làm bằng gạch chịu lửa xếp chồng lên nhau ở trong tháp, đốt nóng các đệm đó và sau cùng đƣợc xả ra ngoài qua ống

10 00

B

khói. Sau 2-3 giờ, các đệm đã đƣợc đốt đủ nóng, ngừng không cho khí lò cao vào tháp mà cho luồng không khí nguội đi vào tháp theo chiều ngƣợc lại: đi lên vòm

A

tháp, xuyên qua khe hở giữa các đệm đã đốt nóng và đi vào lò cao. Bởi vậy, phục

-H

Ó

vụ cho lò cao có hai tháp trao đổi nhiệt, khi đang đốt cháy khí lò cao ở trong tháp này thì thổi không khí nguội vào tháp kia để đƣợc đốt nóng.

-L

Ý

Luyện thép

ÁN

Thép là hợp kim của sắt chứa từ 0,2 đến 1,7% C, dƣới 0,8% S, P và Mn và

TO

dƣới 0,5% Si. Thép tuy cứng nhƣng dẻo hơn gang, dễ rèn và dễ cán kéo. Khi đƣợc

ÀN

làm nguội nhanh (tôi thép), thép trở nên rất cứng và khi đƣợc làm nguội chậm,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Tại tháp trao đổi nhiệt, khí lò cao đƣợc đốt cháy ở trong buồng đốt rồi đi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 51. Sơ đồ của lò cao và tháp trao đổi nhiệt

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

D

IỄ N

Đ

thép trở nên mềm hơn. Có hai loại thép chính là thép cacbon và thép hợp kim. Thép cacbon đƣợc chia thành thép mềm, thép trung và thép cao. Thép mềm

chứa 0,2%C, dùng để làm vỏ xe ôtô, thép sợi, ống, đinh bu long. Thép trung chứa 0,3-0,6%C dùng làm dầm, xà nhà, lò xo. Thép cacbon cao chứa 0,6-1,7%C, dùng làm dao, kéo, búa, đục, khoan.

Trang 171

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Thép hợp kim hay còn gọi là thép đặc biệt, ngoài những tạp chất có sẵn trong thép cacbon, còn chứa lƣợng lớn của một hay một số kim loại đƣợc đƣa

N

thêm vào nhƣ Al, Cr,Co, Mo, Ni, Mn, Ti, W, V, kim loại đất hiếm. Kim loại đƣa

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

vonfram cứng, dai và chịu nhiệt, dùng làm dụng cụ cắt gọt. Thép silic dùng làm

TP

thiết bị điện nhƣ môtơ, máy phát, biến thế.

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

thái nhƣ CO và CO2 bay ra ngoài, còn những oxit ở trạng thái rắn biến thành xỉ và

H Ư

nổi lên trên lớp thép lỏng. Những phƣơng pháp luyện thép chính là phƣơng pháp

TR ẦN

Bexeme, phƣơng pháp Tomat, phƣơng pháp Mactanh và phƣơng pháp bazơ-oxi

B

Phương pháp Bexeme (năm 855):

10 00

Miệng lò Lớp lót lò

Trụ lò quay

-L

Ý

-H

Ó

A

Vỏ lò

Hộp gió

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Không khí

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

gang. Muốn vậy ngƣời ta oxi hoá các tạp chất đó thành oxit, những oxit ở trạng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Luyện thép là quá trình loại bỏ lƣợng dƣ các tạp chất C, S, Si, Mn có trong

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

ở nhiệt độ cao và áp suất cao, dùng làm các chi tiết máy bay và máy nén. Thép

N

chịu nhiệt và không rỉ. Thép crom- molipden và thép crom-vanadi đều cứng, bền

Ơ

thêm vào truyền cho thép những tính chất đặc biệt. Ví dụ, thép crom-niken cứng,

Trang 172

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

không khí nén (áp suất 4-5 atm). Gang lỏng ở lò cao đƣợc chuyển thẳng vào lò thổi. Không khí thổi vào gang lỏng đốt cháy những tạp chất có trong gang.

TR ẦN

Si + O2 → SiO2

2Mn + O2 → 2MnO

10 00

B

C + O2 → CO2 Và oxi hoá một phần sắt:

A

2 Fe + O2 → 2FeO

-H

Ó

Những phản ứng này phát nhiệt nhiều làm cho nhiệt độ ở trong lò thổi lên tới 1600oC và toàn bộ chất ở trong lò đều ở trạng thái lỏng. Silic dioxit đƣợc tạo

-L

Ý

nên từ silic có trong gang và silic dioxit có trong lớp lót lò tác dụng với MnO và FeO + SiO2 → FeSiO3 MnO + SiO2 → MnSiO3

ÀN

TO

ÁN

FeO tạo thành xỉ:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

ngoài bằng thép, bên trong lót gạch chịu lửa dinat. Đáy lò có một số cửa để thổi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Ngƣời ta luyện thép trong lò thổi có hình quả lê (Hình 52 trang 166), vỏ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Hình 52. Sơ đồ của lò thổi Bexeme

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Xỉ lỏng nổi trên lớp thép lỏng đƣợc trút ra trƣớc thép khi quay nghiêng lò

D

IỄ N

Đ

thổi.

Quá trình luyện gang thành thép xảy ra nhanh ở trong lò thổi, chỉ trong 1520 phút, nên không cho phép điều chỉnh thành phần của thép. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp Bexeme là không luyện đƣợc thép từ loại gang chứa nhiều P.

Trang 173

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phương pháp Tomat (năm 1878). Phƣơng pháp Tomat khắc phục nhƣợc điểm của phƣơng pháp Bexeme và

N

cho phép luyện thép từ gang chứa đến 2% P. Phƣơng pháp này cũng dùng không

TP

P4O10 + 6CaO → 2Ca3(PO4)2

G N

Phương pháp Mactanh (năm 1860).

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

để luyện thép từ gang không có quá 0,05% S.

TR ẦN

Khác với hai phƣơng pháp trên, trong phƣơng pháp Mactanh, chất oxi hoá không chỉ là oxi của không khí đƣợc thổi vào lò mà cả sắt (III) oxit của quặng sắt

B

và của sắt vụn cho thêm vào cùng với gang. Quá trình luyện thép đƣợc thực hiện

10 00

trong lò lửa ngọn, gọi là lò Mactanh (hình 53 trang 167- chƣa vẽ- Vẽ không nỗi Diễm ơi! Chắc Loan khỏi vẽ- Khó bà cố!!!!!!).

Ó

A

Lò đƣợc xây dựng bằng gạch chịu lửa, vòm lò và thành lò đƣợc lót gạch

-H

dinat, còn đáy lò lát gạch chịu lửa chứa nhiều SiO2 hay MgO và CaO tuỳ theo

Ý

thành phần của phối liệu nạp vào lò. Nhiệt độ của lò đạt đến 1800oC. Mỗi khí này

-L

trƣớc khi đƣa vào lò đều đƣợc đốt nóng trƣớc ở 1100-1200oC trong các buồng

ÁN

trao đổi nhiệt nằm ở phía dƣới của lò. Ngọn lửa của lò luôn luôn tiếp xúc với bề

TO

mặt của phối liệu nóng chảy. Khí nóng từ lò đi ra đƣợc đƣa vào buồng trao đổi

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

hoàn toàn S là tạp chất có hại ở trong gang. Bởi vậy, cả hai phƣơng pháp chỉ dùng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Phƣơng pháp Tomat cũng nhƣ phƣơng pháp Bexeme không loại bỏ đƣợc

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

4P + 5O2 → P4O10

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

U

Y

cho phép loại bỏ P:

N

lớp lót của lò thổi đƣợc làm bằng gạch chịu lửa chứa MgO và CaO. Lớp lót lò này

Ơ

khí nén thổi vào gang lỏng ở trong lò thổi giống nhƣ phƣơng pháp Bexeme nhƣng

ÀN

nhiệt để đốt nóng các đệm bằng gạch chịu lửa rồi những đệm nóng này lại đốt

D

IỄ N

Đ

nóng không khí và khí đốt trƣớc khi đƣa vào lò. Những phản ứng hoá học xảy ra trong lò lửa ngọn không khác với lò thổi

nhƣng quá trình luyện thép kéo dài khoảng từ 6-8 giờ. Nhờ thời gian kéo dài nhƣ

Trang 174

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

vậy, ngƣời ta có thể phân tích đƣợc sản phẩm và cho thêm những vật liệu cần thiết để chế tạo các loại thép có thành phần mong muốn, nhất là thép hợp kim.

N

Tuy nhiên, để luyện thép hợp kim, ngƣời ta thƣờng dùng lò điện hồ quang

H

Ơ

có nhiệt độ trên 3000oC. Lò điện nhỏ gọn hơn, mỗi mẻ sản xuất là 50 tấn thép.

Y

N

Phương pháp bazơ-oxi (năm 1953).

.Q G

Xỉ lỏng

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

Thép lỏng

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

Lớp lót lò

Ý

Hình 54. Sơ đồ lò thổi của phƣơng pháp bazơ-oxi

-L

Phƣơng pháp này hiện đại hơn hiện nay đƣợc sử dụng rất phổ biến ở nhiều

ÁN

nƣớc trên thế giới. Phƣơng pháp bazơ-oxi cải tiến phƣơng pháp Bexeme: dùng lò

TO

thổi có công suất lớn hơn và thổi khí oxi tinh khiết có áp suất 10atm. Phối liệu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Trục quay lò

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Nƣớc làm lạnh ống

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

O2 và CaO

ÀN

nạp vào lò thổi là gang lỏng và sắt vụn. Qua một ống dẫn đƣợc làm lạnh ở ngoài

D

IỄ N

Đ

bằng nƣớc và đƣa xuyên qua miệng lò thổi tới gần phối liệu (Hình 54 trang 168) ngƣời ta thổi đồng thời bột CaO và khí O2 vào lò. Dòng CaO và O2 đó với tốc độ lớn có thể đi đến đáy lò và khuấy trộn mạnh lớp phối liệu lỏng trong lò. Tạp chất trong phối liệu đƣợc oxi hoá thành oxit, rồi oxit tác dụng với CaO tạo thành xỉ.

Trang 175

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Nhờ nhiệt của phản ứng oxi hoá tạp chất, các chất ở trong lò vẫn đƣợc giữ ở trạng thái lỏng. Sau khoảng 40 phút, kéo ống dẫn khí ra khỏi lò và nghiêng lò để đổ xỉ

N

ra trƣớc, thép ra sau. trong 40-45 phút lò thổi sản xuất đƣợc 300-350 tấn thép.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

thép ngày càng tăng, các nhà luyện kim đã tìm các cách khác nhau để điều chế sắt

TP

trực tiếp từ quặng không qua lò cao. Trên thế giới đã xuất hiện ngày càng nhiều

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

dùng những chất khử nhƣ khí thiên nhiên (chủ yếu là metan) hay khí than nƣớc

H Ư

khử quặng thiêu kết đó thành sắt xốp.

TR ẦN

Ví dụ:

Fe3O4 + CH4 → 3Fe + CO2 + 2H2O

B

Sắt xốp có hàm lƣợng sắt trên 90%. Thép đƣợc luyện từ sắt xốp và sắt vụn

10 00

ở trong lò điện.

Khu gang thép đầu tiên ở nƣớc ta đƣợc xây dựng ở Thái Nguyên vào năm

Ó

A

1959. Phân xƣởng gang gồm có 3 lò cao, công suất bé. Phân xƣởng thép có một lò

-H

Mactanh, gần đây đã đƣợc thay bằng các lò điện. Ngoài hai phân xƣởng trên, khu

Ý

liên hợp gang thép Thái Nguyên còn có phân xƣởng cán kéo thép ở Gia Sàng,

-L

phân xƣởng luyện than cốc, phân xƣởng gạch chịu lửa và các phân xƣởng cơ khí.

ÁN

Cuối năm 2000, khu gang thép Thái Nguyên đƣợc đầu tƣ nâng cấp để đáp ứng

TO

đƣợc phần nào nhu cầu sắt thép nƣớc ta.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

nghiền và tuyển thiêu kết với một lƣợng nhỏ than cốc ở trong lò quay lớn. Sau đó

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

nhà máy sản xuất “sắt xốp” trực tiếp từ quặng sắt. Ngƣời ta đem quặng sắt đã

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Hai chục năm gần đây do than cốc ngày càng thiếu trong khi nhu cầu về sắt

N

H

Ơ

Phƣơng pháp bazơ-oxi đƣợc sử dụng chủ yếu để sản xuất thép cacbon,

D

IỄ N

Đ

ÀN

g. Đồng

Trong thiên nhiên, đồng là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, trữ lƣợng ở trong

vỏ trái đất của đồng 0,003% tổng số nguyên tử. Đồng có thể tồn tại ở trạng thái tự do, những hạt kim loại tự do đó đƣợc gọi là kim loại tự sinh và thƣờng rất bé, đôi khi gặp hạt có khối lƣợng rất lớn. Ở Mỹ năm 1857 ngƣời ta tìm thấy trong vùng

Trang 176

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Hồ Lớn một khối đồng tự sinh nặng đến 420 tấn, trên đó có những vết đụt đẽo ngày xƣa bằng búa rìu đá. Từ thời cổ xƣa ngƣời ta với kim loại này, những công

N

cụ bằng đồng đƣợc gia công và thay thế những dụng cụ bằng đá (thời đại đồ

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

đồng và chế tác đồ đồng.

TP

Khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu2S) chứa 79,8% Cu, cuprit

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Trên thế giới, những nƣớc chủ yếu sản xuất đồng là Chi Lê, Mỹ, Nga,

H Ư

Australia và Trung Quốc. Nƣớc ta có các mỏ đồng lớn ở Bản Phúc (Sơn La) và

TR ẦN

Sinh Quyền (Lào Cai) có thành phần khoáng vật chủ yếu là cancopirit, manhetit, pirotin…

B

Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kĩ thuật. Hơn

10 00

50% lƣợng đồng khai thác hàng năm đƣợc dùng để làm dây dẫn điện, loại đồng này phải có độ tinh khiết cao, trên 30% đƣợc dùng để điều chế hợp kim. Dẫn

Ó

A

nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại đƣợc dùng để điều chế các thiết bị trao

-H

đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu.

Ý

Từ xa xƣa ngƣời ta dùng quặng giàu để luyện đồng, mãi đến thế kỉ XIX

-L

còn đƣợc dùng những quặng chứa 15% Cu hay hơn nữa. Ngày nay đồng đƣợc

ÁN

luyện từ quặng nghèo chỉ chứa từ 1% đến 2% Cu. Bởi vậy công nghệ luyện đồng

TO

là khá phức tạp và bao gồm nhiều giai đoạn:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

34,57% Cu và malachite (CuCO3.Cu(OH)2).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

(Cu2O) chứa 88,8% Cu, covelin (CuS) chứa 66,5% Cu, cancopirit (CuFeS) chứa

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

tên Latinh của hòn đảo Kipr, nơi ngày xƣa ngƣời cổ La Mã đã khai thác quặng

N

Tên Latinh cuprum của nguyên tố đồng có lẽ xuất phát từ chữ Cuprus là

H

Ơ

đồng) cách đây khoảng 6000 năm.

ÀN

1. Tuyển quặng: trƣớc tiên quặng đồng, ví dụ cancopirit chẳng hạn, đƣợc

tuyển nổi. Tinh quặng thu đƣợc sau khi làm giàu thƣờng chứa đến 12% Cu.

D

IỄ N

Đ

nghiền nhỏ và làm giàu bằng phƣơng pháp tuyển trong lực rồi bằng phƣơng pháp

Trang 177

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2. Đốt tinh quặng ở 800-850oC trong lò nhiều tầng giống nhƣ lò đốt pirit của dây chuyền sản xuất axit sunfurit. Sau khi đốt, lƣợng S trong quặng đƣợc

N

giảm bớt nhờ những phản ứng:

H

Ơ

2CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS +SO2

N

2FeS2 + 5O2 = 2FeO + 4SO2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Hai phản ứng đầu xảy ra hoàn toàn, phản ứng thứ ba xảy ra một phần. Sản

TP

phẩm thu đƣợc ở lò đốt này có thành phần ứng với hỗn hợp Cu2S, FeS và FeO

H Ư

Xỉ sắt silicat tƣơng đối nhẹ hơn nổi lên và liên tục chảy ra khỏi lò còn sản

TR ẦN

phẩm nóng chảy có thành phần ứng với hỗn hợp Cu2S và FeS, nặng hơn nằm dƣới lớp xỉ, đƣợc tháo ra khỏi lò theo chu kì. Sản phẩm đó gọi là stein.

B

4. Chuyển stein nóng chảy vào lò thổi kiểu lò Besme, cho thêm cát và thổi

10 00

khí oxi vào lò; nhiệt độ của lò đƣợc giữ ở 1300oC. Ở đây xãy ra những phản ứng: 2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2

Ó

A

FeO + SiO2 = FeSiO3 (xỉ)

-H

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2

Ý

Hai phản ứng đầu xãy ra hoàn toàn, phản ứng thứ ba xảy ra một phần.

-L

5. Giai đoạn tiếp theo cũng đƣợc thực hiện trong lò thổi nhƣng không đƣợc

ÁN

thổi khí oxi vào lò. Kết quả là đồng (I) trong Cu2O và Cu2S bị lƣu huỳnh ở dạng

ÀN

TO

sunfua khử thành đồng kim loại:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

FeO + SiO2 = FeSiO3 (xỉ)

G

cát để tạo xỉ với FeO:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

3. Nấu chảy ở 1200-1500oC sản phẩm trên trong lò phản xạ, có cho thêm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2

2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2

D

IỄ N

Đ

Đồng thô thu đƣợc chứa 90-95% Cu và các tạp chất. 6. Tinh chế đồng thô trƣớc tiên bằng phƣơng pháp đốt: chuyển đồng thô

lỏng trở lại lò phản xạ và thổi không khí để oxi hóa tạp chất: 4Sb + 3O2 = 2Sb2O3

Trang 178

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2Pb + O2 = 2PbO 2Zn + O2 = 2ZnO

N

Một phần đồng cũng bị oxi hóa:

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Cu2O + C = 2Cu + CO

TP

Đồng đỏ thu đƣợc chứa 95-98% Cu. Để có đồng tinh khiết cần phải tinh

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Kết quả là dƣơng cực tan ra và những tạp chất kim loại đứng trƣớc Cu ở trong dãy

H Ư

điện thế có trong đồng đỏ đi vào dung dịch dƣới dạng muối sunfat còn những tạp

TR ẦN

chất là kim loại đứng sau Cu lắng xuống đáy bình điện phân dƣới dạng bùn. Bùn âm cực có chứa Ag, Au, Pt, đồng selenua và đồng telerua. Giá những kim loại

B

quý trong bùn đó hoàn toàn đủ bù trừ cho chi phí của quá trình điện phân. Ở cực

10 00

âm thu đƣợc đồng tinh khiết chứa 99,99% Cu. Loại đồng điện phân đó đƣợc dùng làm dây dẫn.

Ó

A

Một lƣợng nhỏ đồng đƣợc điều chế từ quặng nghèo theo phƣơng pháp thủy

-H

luyện: chế hóa quặng với những dung dịch khác nhau để đƣợc muối đồng. Ví dụ

Ý

ngƣời ta chế hóa quặng chứa Cu2S bằng dung dịch Fe2(SO4)3:

-L

Cu2S + 2Fe2(SO4)3 = 4FeSO4 + 2CuSO4 + S

ÁN

Hoặc chế hóa quặng chứa cacbonat hay oxit đồng bằng dung dịch H2SO4

TO

loãng. Sau đó dùng bột sắt để kết tủa đồng kim loại từ dung dịch muối đồng.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H2SO4) với cực âm là những lá đồng tinh khiết và cực dƣơng là những thỏi đồng.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

chế bằng phƣơng pháp điện phân. Ngƣời ta điện phân dung dịch CuSO4 (có thêm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

thành Cu, ngƣời ta trộn đồng thô lỏng với than gỗ:

N

Cho thêm cát vào lò để chuyển tạp chất thành xỉ. Để chuyển Cu2O trở lại

H

Ơ

4Cu + O2 = 2Cu2O

D

IỄ N

Đ

ÀN

f. Kẽm

Trong thiên nhiên, kẽm là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, trữ lƣợng trong

vỏ trái đất là 1,5.10-3% tổng số nguyên tử. Những khoáng vật chính của kẽm là sphalerit (ZnS), calamine (ZnCO3). Kẽm thƣờng có trong những quặng đa kim cùng với chì và đồng. Kẽm còn có

Trang 179

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

lƣợng đáng kể trong thực vật và động vật. Trong cơ thể con ngƣời chứa kẽm đến 0,001%, kẽm có trong enzim cacbanhidrazơ là chất xúc tác quá trình phân hủy

N

của hydrocacbonat ở trong máu và do đó đảm bảo tốc độ cần thiết của quá trình đƣờng ở trong máu.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Quốc, Peru. Nƣớc ta có mỏ kẽm-chì ở Ngân Sơn, Chợ Điền, Tú Lệ, Lang Hít

TP

(Thái Nguyên) và Đức Bố (Quãng Nam). Đây là những mỏ đa kim bao gồm chủ

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Hợp kim và hợp chất của kẽm đã đƣợc biết từ thời xa xƣa còn kẽm kim

H Ư

loại đƣợc biết muộn hơn nhiều. Có lẽ nguyên nhân là việc luyện kẽm đòi hỏi

TR ẦN

nhiệt độ cao mà kẽm đã bay hơi ở nhiệt độ đó. Ngƣời cổ Ấn Độ và Trung Hoa đã chế đƣợc kẽm thoi bằng cách ngƣng tụ hơi kẽm. Ở Châu Âu, kẽm kim loại đƣợc

B

biết vào thời trung cố, mãi đến thế kỉ XVII và XVIII ngƣời ta mới sản xuất đƣợc

10 00

kẽm kim loại. Nguồn gốc của tên Latinh zincum của nguyên tố kẽm chƣa đƣợc biết rỏ ràng.

Ó

A

Gần một nữa lƣợng kẽm sản xuất hàng năm trên thế giới đƣợc dùng để mạ

-H

sắt thép, phần còn lại dùng để chế hợp kim, làm pin khô và acqui. Những năm gần

Ý

đây, những kết cấu khởi động để phóng tên lửa cũng đƣợc mạ kẽm. Nhiệt của

-L

luồng khí phản lực sinh ra khi phóng tên lửa đƣợc hấp thụ một phần do lớp mạ

ÁN

kẽm đó bay hơi và nhờ đó kết cấu khởi động đƣợc bảo vệ.

TO

Một trong những nguyên liệu chính dùng để luyện kẽm là quặng sphalerit.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Bằng, Bắc Cạn, Thái Nguyên và Ninh Bình các điểm quặng xinaba.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

yếu quặng sunfua của các kim loại Zn, Pb, Cu, Cd và Ag. Các tỉnh Sơn La, Cao

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Trên thế giới, những nƣớc có nhiều mỏ kẽm là Canada, Australia, Trung

N

H

Ơ

hô hấp và trao đổi khí. Kẽm có trong insulin là hocmon có vai trò điều chỉnh độ

ÀN

Tinh quặng sphalerit thu đƣợc bằng phƣơng pháp tuyển nổi chứa đến 48-58% Zn.

D

IỄ N

Đ

Tinh quặng đƣợc đốt trong lò tầng ở nhiệt độ 700oC, quặng sunfua chuyển thành oxit và khí SO2: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

Trang 180

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Khí SO2 đƣợc dùng để sản xuất H2SO4 còn ZnO thô đƣợc chế hóa theo một trong hai phƣơng pháp nhiệt luyện và thủy luyện.

N

1. Quá trình nhiệt luyện đƣợc thực hiện ở trong lò hầm

TP

Kẽm lỏng đƣợc tập trung vòa những thiết bị ngƣng tụ đƣợc nối với lò

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

làm nguội bằng không khí. Kẽm bụi chứa gần 90% Zn và những tạp chất nhƣ Cd,

H Ư

Pb, Fe, Cu, ZnO, SiO2…

TR ẦN

2. Trong quá trình thủy luyện, ngƣời ta hòa tan ZnO thô, thu đƣợc sau khi đốt quặng, vào dung dịch H2SO4 loãng và loại tạp chất trong ZnSO4. Điện phân

B

dung dịch ZnSO4 đã đƣợc tinh chế và đã thêm H2SO4, ở trong thùng điện phân làm

10 00

bằng gỗ hoặc ximăng, với cực dƣơng bằng chì và cực âm bằng nhôm tinh khiết. Do quá thế rất lớn của hidro trên kẽm, khí hidro không sinh ra ở cực âm mà kẽm

Ó

A

kim loại kết tủa:

-H

2ZnSO4 + 2H2O → 2Zn + O2 + 2H2SO4

-L

thùng điện phân.

Ý

Kẽm điện phân có độ tinh khiết 99,99% và bền với axit sunfuric có ở trong

ÁN

Sản phẩm kẽm thô của quá trình nhiệt luyện, khi cần thiết, có thể đƣợc tinh

TO

chế theo phƣơng pháp điện phân trên đây nhƣng với cực dƣơng là thỏi kẽm thô.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

tụ thành kẽm bụi (kẽm hạt rất nhỏ) ở trong những ống làm bằng thép lá và đƣợc

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

chƣng và giữ ở nhiệt độ 450oC còn kẽm bay hơi lên cùng với khí CO đƣợc ngƣng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

ZnO + C = Zn + CO Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

U

Y

1350oC bằng khí đốt, trong đó kẽm oxit bị khử thành kẽm kim loại:

N

samôt. Những lò này đƣợc đặt trong lò hầm lớn và đƣợc đốt nóng đến 1200-

Ơ

Nạp phối liệu gồm ZnO thô và than bột vào những lò chƣng làm bằng gạch

D

IỄ N

Đ

ÀN

4.1.1.3. Đơn chất Các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 4 quan trọng có thể kể đến nhƣ: - Sắt và các hợp kim của nó chiếm hơn 90% tổng số kim loại đƣợc sử

dụng.

Trang 181

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

- Nickel, mangan và coban cũng là những kim loại cần thiết cho việc sản xuất nhiều loại hợp kim. Những hợp kim đặc biệt này đƣợc sử dụng trong nhiều

N

lĩnh vực, bao gồm việc chế tạo các dụng cụ và các bộ phận động cơ cũng nhƣ

H

.Q

Đồng đƣợc sử dụng không chỉ nhƣ một loại kim loại làm tiền xu mà Kẽm đƣợc sử dụng nhƣ là một thành phần của đồng thau (hợp kim của

G N

-

Titan có khối lƣợng riêng thấp nên đƣợc sử dụng làm các hợp kim quan

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

đồng và kẽm), trong một số loại pin và mạ kim loại.

TR ẦN

trọng trong sản xuất các bộ phận máy bay và hàng không vũ trụ. Hợp kim của titan với vanadi và nhôm sẽ bền hơn titan kim loại và một trong những hợp kim Crom đƣợc dùng để mạ kim loại để bảo vệ kim loại khỏi gỉ. Crom cũng

10 00

-

B

thông thƣờng là có chứa 6% nhôm và 4% vanadi.

đƣợc sử dụng trong việc sản xuất các loại thép không gỉ.

A

Scandi ngày càng trở nên quan trọng trong việc chế tạo các dụng cụ và

Ó

-

-H

linh kiện nhỏ mà cần độ bền cao và khối lƣợng rất nhẹ (mật độ Sc là 2,99 g/cm3).

Ý

Các kim loại chuyển tiếp rất cần thiết và không thể thiếu cho một xã hội

-L

công nghiệp hóa. Chƣơng này chỉ đề cặp đến một số tính chất của kim loại

ÁN

chuyển tiếp còn một số tính chất khác sẽ đƣợc thảo luận trong các chƣơng phức

TO

chất và hóa học cơ kim. Có nhiều tính chất thể hiện đặc điểm của các nguyên tố

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-

Đ ẠO

còn trong nhiều loại thiết bị điện và dây dẫn.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

-

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

niken và đồng với tỷ lệ khoảng 2:1.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

một số hợp kim có nhiều ứng dụng. Ví dụ, Monel là một loại hợp kim có chứa

N

đƣợc chế tạo bằng việc khử NiO bằng hydro. Nickel cũng đƣợc sử dụng trong

Ơ

trong xúc tác. Một chất xúc tác quan trọng của niken đƣợc gọi là niken Raney, nó

ÀN

hoá học và một trong những tính chất đó là sự thay đổi điểm nóng chảy với vị trí

D

IỄ N

Đ

trong dãy chuyển tiếp. Nhìn chung, điểm nóng chảy phản ánh sức mạnh liên kết giữa các nguyên tử kim loại vì để tan chảy một chất rắn thì cần một năng lƣợng rất lớn để phá vở lực liên kết của các nguyên tử kim loại. Hình 3.1 cho thấy sự thay đổi điểm nóng chảy của các kim loại, ta thấy có một tƣơng quan hợp lý

Trang 182

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

tƣơng đối tốt giữa điểm nóng chảy và độ cứng đối với hầu hết các kim loại ở chu kỳ 4.

Mn

Fe

Co

Ni

Zn

1890 1900 1244 1535 1943 1453 1083 907

tsôi (oC) 2836 3287

3380 2672 1962 2750 2672 2732 2567 765

Cấu

bcc

bcc

fcc

bcc

hcp

fcc

fcc

2,99

4,50

6,11

7,19

7,44

7,87

8,90

rnt (pm) 160

148

134

128

127

124

125

Độ âm 1,3

1,5

1,6

1,6

1,5

18

Hcp

7,14

124

128

133

1,9

1,9

1,6

N

1,9

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

Bảng 3.1: Đặc điểm của các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 4

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

8,94

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

8,91

TR ẦN

điện

H Ư

d(g/cm3)

G

tinh thể

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

hcp

TP

hcp

.Q

U

Y

1541 1660

trúc

http://daykemquynhon.ucoz.com

Cu

Ơ

Cr

H

V

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

tnc (oC)

Ti

N

Sc

N

Kim loại chuyển tiếp chu kỳ 4

Hình 3.1: Nhiệt nóng chảy của các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 4 Liên kết kim loại tạo bởi các điện tử ở các dải năng lƣợng trong cấu trúc

mạng tinh thể. Do đó, sự gia tăng nhiệt nóng chảy của các nguyên tố ở đầu chu kỳ chuyển tiếp tƣơng ứng với sự gia tăng số lƣợng các điện tử liên quan đến việc nạp

Trang 183

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

các dải năng lƣợng tạo nên liên kết kim loại. Các nguyên tử tiếp theo của chu kỳ, các điện tử bổ sung bị buộc phải chiếm trạng thái năng lƣợng cao hơn vì vậy sự

N

liên kết giữa các nguyên tử trở nên yếu hơn. Các nguyên tử cuối chu kỳ thì các

H

.Q

TP

Mn và Zn.

Một số kim loại chuyển tiếp chu kỳ 5 và chu kỳ 6 có độ bền, giá thành cao

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

và sản lƣợng ít đƣợc gọi là kim loại quý. Chúng bao gồm bạc, palladi, rhodi, iridi,

H Ư

osmi, vàng và bạch kim.Vàng là trên 900$/ounce và bạc là trên 15$/ounce. Một số

TR ẦN

kim loại khác nhƣ rhodi, osmi và rheni cũng rất đắt. Hầu hết các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 5 và chu kỳ 6 đƣợc tìm thấy là thành phần nhỏ trong quặng của các

B

kim loại khác. Do đó, chúng ta sẽ không thể liệt kê các nguồn, khoáng chất, hoặc

10 00

các quá trình để thu đƣợc các kim loại này. Một số đặc tính quan trọng nhất của chúng đƣợc thể hiện trong bảng 3.2.

Mo

1522 1852 2617 2172

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

2310

1966

1552

1552

962

321

4877

3900

3727

3140

2212

765

fcc

hcp

fcc

fcc

fcc

hcp

-L ÁN

(oC)

3338 4377 4742 4612

TO

tsôi (oC)

Nb

Ý

Tnc

Zr

-H

Y

Ó

A

Kim loại chuyển tiếp chu kỳ 5

ÀN

Cấu

hcp

hcp

bcc

bcc

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

3.1.2. Kim loại chuyển tiếp chu kỳ 5 và 6

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

kể gây ra bởi lớp vỏ eletron ở trạng thái bán bảo hòa d5 và bảo hòa d10 xãy ra ở

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

nhau bởi các lực yếu hơn nhiều. Hình 3.1 cũng chỉ ra rằng có một ảnh hƣởng đáng

N

chính ảnh hƣởng đến liên kết. Ví dụ: các nguyên tử của kẽm đƣợc giữ lại với

Ơ

electron ở obitan d đã bảo hòa các electron nên các electron không còn là yếu tố

D

IỄ N

Đ

trúc

tinh thể

Trang 184

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

d(g/cm3)

4,47

6,51

8,57

10,20 11,50 12,40 12,40 12,00 10,50 8,69

rnt

182

162

143

136

136

134

134

138

144

149

Độ âm 1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

2,2

2,2

2,2

1,9

1,7

.Q

Hoá Vô Cơ

H Y

N

điện

Ir

Pt

Au

2230 2996 3407

3180

3054

2410

1772

1064

3430 5197 5425 5657

5627

5027

4130

Đ ẠO

hcp

hcp

bcc

bcc

hcp

hcp

fcc

d(g/cm3)

6,14

13,3

16,7

19,3

21,0

rnt

189

156

143

137

Độ âm 1,0

1,3

1,5

1,9

fcc

fcc

-

22,6

22,6

21,4

19,3

13,6

137

135

136

139

144

155

2,2

2,2

2,2

2,4

1,9

tinh thể

Ó

G

N

A

(pm)

TR ẦN

trúc

-H

1,7

Ý

điện

-L

Bảng 3.2: Đặc điểm của các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 5 và 6

ÁN

Ta thấy sự thay đổi điểm nóng chảy của các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 6

TO

sẽ tƣơng ứng với sự biến thiên số lƣợng các điện tử hóa trị (hình 3.2). Có sự gia

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

357

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Cấu

-39

2807

(oC)

3827

Hg

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

W

B

tsôi

Ta

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Os

tnc (oC) 921

Hf

TP

Re

10 00

La

U

Kim loại chuyễn tiếp chu kỳ 6 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

N

(pm)

ÀN

tăng số lƣợng các điện tử chiếm các dải năng lƣợng từ trái sang phải của các kim

D

IỄ N

Đ

loại chuyển tiếp chu kỳ 6 làm cho nhiệt nóng chảy của kim loại tăng từ La đến W. Sau vonfram thì điểm nóng chảy giảm và ta thấy thủy ngân là một chất

lỏng khi tồn tại ở nhiệt độ phòng. Một lời giải thích đơn giản về những quan sát này dựa trên thực tế là trong một kim loại rắn, số lƣợng "liên kết" tới các nguyên

Trang 185

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

tử gần nhất đòi hỏi chỉ có khoảng sáu electron đƣợc sử dụng trong liên kết mặc dù số lƣợng nguyên tử gần nhất là 12. Nếu số electron hoá trị lớn hơn sáu, chúng sẽ

N

buộc phải chiếm một số trạng thái phản liên kết, làm giảm độ bền liên kết. Do đó,

H

Ơ

điểm nóng chảy của các kim loại này sẽ thấp hơn các kim loại chỉ có khoảng sáu

A

ảnh hƣởng đến các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 4 và chủ yếu ở mangan không có

-H

Ó

tác động lên các kim loại chuyền tiếp chu kỳ 6. Mặc dù nhiều tính chất hóa học của các kim loại chuyển tiếp ở chu kỳ 5 và 6 tƣơng tự nhƣ kim loại ở chu kỳ 4

-L

Ý

nhƣng vẫn có một số khác biệt thú vị. Hợp chất của Mo với S (ternary sulfide), có

ÁN

thể đƣợc viết nhƣ MMo6S8 trong đó M là một kim loại a+2 hoặc nhƣ M2Mo6S8

TO

khi M là một kim loại a+1. Đƣợc gọi là pha Chevrel, hợp chất đầu tiên của loại này là hợp chất chì PbMo6S8. Gần đây hơn, các kim loại khác đã đƣợc kết hợp và

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

Lƣu ý rằng ảnh hƣởng của sự bán bảo hoà của lớp vỏ eletron hoá trị chỉ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

B

Hình 3.2: Nhiệt nóng chảy của các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 6

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

electron hoá trị (hình 3.2)

ÀN

một số khác có chứa selen hoặc telluri thay vì lƣu huỳnh. Trong cấu trúc của ion

D

IỄ N

Đ

Mo6S82- thì các nguyên tử molybden nằm ở các góc của một bát diện với một nguyên tử lƣu huỳnh đặt trên mỗi mặt tam giác. Một điểm quan trọng trong pha Chevrel là chúng hoạt động nhƣ chất siêu dẫn. 3.1.3. Hợp kim

Trang 186

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Các đặc tính vật lý của kim loại cho phép chúng hoạt động nhƣ các vật liệu đa dụng để chế tạo nhiều mặt hàng là độ dẻo dai, dễ dát mỏng và có độ bền. Mặc

N

dù độ bền có lẽ không cần giải thích, hai đặc điểm dẻo dai, dễ dát mỏng liên quan

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

thể. Giải quyết ngành khoa học ứng dụng này nằm ngoài phạm vi của cuốn sách,

TP

nhƣng một cuốn sách về khoa học vật liệu khác sẽ cung cấp rất nhiều thông tin có

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

hợp chất quan trọng mở rộng tính linh hoạt của kim loại. Trong phần này, chúng

H Ư

tôi sẽ giới thiệu sơ lƣợc về một số yếu tố chính liên quan đến tính chất của các

TR ẦN

hợp kim. Nghiên cứu các hợp kim là một lĩnh vực rộng lớn của khoa học ứng dụng, vì vậy để minh họa một số nguyên tắc một cách hiệu quả, chúng tôi sẽ giải

B

quyết chủ yếu với các tính chất của hợp kim đồng và sắt. Nhiều nguyên tắc áp

10 00

dụng trong tính chất của một kim loại cụ thể có liên quan đến tính chất của kim loại khác.

Ó

A

Hợp kim đƣợc chia thành hai loại, các hợp kim đơn pha và hợp kim nhiều

-H

pha. Một pha đƣợc đặc trƣng bởi có một thành phần đồng nhất mà mắt thƣờng có

Ý

thể nhìn thấy đƣợc, một cấu trúc đồng nhất và có một bề mặt phân chia với các

-L

pha khác. Sự tồn tại của nƣớc đá, nƣớc lỏng và hơi nƣớc đáp ứng các tiêu chí về

ÁN

thành phần và cấu trúc. Nhƣng có sự khác biệt giữa các ranh giới, do đó chúng là

TO

3 pha.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Các kim loại chuyển tiếp rất quan trọng, thực tế là chúng hình thành nhiều

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

liên quan hóa học vô cơ mà sinh viên nên tham khảo thêm nếu nhƣ có quan tâm.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

hợp kim này thích hợp sử dụng nhƣng có thể kim loại khác thì hoàn toàn không

N

kim loại chuyển tiếp khác nhau rất nhiều ở các đặc tính này, có khi kim loại hoặc

Ơ

đến khả năng của kim loại đƣợc chế tạo thành một hình dạng mong muốn. Các

ÀN

Khi kim loại lỏng đƣợc kết hợp, thƣờng có sự hạn chế về độ hoà tan của

D

IỄ N

Đ

các kim loại vào nhau. Nhƣng hỗn hợp chất lỏng của đồng và niken là một ngoại lệ, chúng sẽ tạo thành dung dịch với bất kỳ tỉ lệ thành phần nào giữa đồng nguyên chất và niken nguyên chất. Các kim loại nóng chảy có thể trộn lẫn hoàn toàn. Khi hỗn hợp đƣợc làm mát, một chất rắn đƣợc hình thành và có phân bố ngẫu nhiên

Trang 187

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

của cả hai loại nguyên tử trong một cấu trúc fcc. Pha rắn đơn này tạo thành dung dịch rắn của hai kim loại, vì vậy nó đáp ứng các tiêu chí cho một hợp kim đơn

N

pha.

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

khi làm mát hỗn hợp lỏng tạo thành một dung dịch rắn, trong đó các nguyên tử Zn

TP

và Cu phân bố đều trong mạng tinh thể dạng fcc. Với hỗn hợp chứa hơn 40% kẽm

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

có chứa Cu với khoảng 40% Zn đƣợc hòa tan trong đó. Loại hợp kim này đƣợc

H Ư

biết đến nhƣ là một hợp kim hai pha, nhƣng nhiều hợp kim chứa nhiều hơn ba pha

TR ẦN

(hợp kim nhiều pha). Sự hình thành các dung dịch rắn của kim loại là một cách để thay đổi các tính chất (thƣờng để tăng độ bền) của kim loại. Sự tăng độ bền kim

B

loại theo cách này đƣợc gọi là tăng độ bền dung dịch rắn. Khả năng của hai kim

10 00

loại để tạo thành một dung dịch rắn có thể đƣợc tiên đoán bằng một tập hợp các quy tắc gọi là các quy tắc Hume-Rothery, có thể đƣợc nêu nhƣ sau:

Ó

A

1. Bán kính nguyên tử của hai loại nguyên tử phải giống nhau (khoảng

-H

15%) để mạng tinh thể không bị biến dạng quá mức.

Ý

2. Cấu trúc tinh thể của hai kim loại phải giống hệt nhau.

-L

3. Để giảm thiểu xu hƣớng các kim loại hình thành các hợp chất thì hoá trị

ÁN

của chúng phải giống nhau và độ âm điện của chúng phải tƣơng đƣơng

TO

nhau.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

rắn bao gồm hai pha, một trong số đó là hợp chất CuZn và một là dung dịch rắn

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

thì khi làm mát hỗn hợp lỏng tạo thành hợp chất có thành phần CuZn. Hợp kim

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

40% của hỗn hợp. Hợp kim đồng/kẽm mà có chứa hàm lƣợng kẽm ít hơn 40% thì

N

nóng chảy. Tuy nhiên, kẽm chỉ tan trong đồng khi hàm lƣợng của kẽm khoảng

Ơ

Hợp kim của đồng và kẽm có thể thu đƣợc bằng cách kết hợp các kim loại

ÀN

Mặc dù các nguyên tắc giúp chúng ta dự đoán độ hòa tan của các kim loại

D

IỄ N

Đ

nhƣng cũng có những trƣờng hợp ngoại lệ. Khi một kim loại thứ hai đƣợc hòa tan vào một kim loại đƣợc hợp kim hoá và khi chúng đƣợc làm lạnh để tạo ra một dung dịch rắn, dung dịch sẽ có độ bền cao hơn so với kim loại nguyên chất khi chƣa đƣợc hợp kim hoá. Điều này xảy ra bởi vì trong một mạng lƣới thông

Trang 188

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

thƣờng thì bao gồm các nguyên tử giống hệt nhau, tƣơng đối dễ dàng để di chuyển các nguyên tử sang vị trí của các nguyên tử khác. Có một ít hạn chế về sự

N

chuyển động của các nguyên tử và sự chia sẻ các điện tử giữa các nguyên tử là

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

các nguyên tử của kim loại đó, và điều này hạn chế các chuyển động nguyên tử và

TP

làm tăng độ bền kim loại. Tuy nhiên, bán kính nguyên tử của đồng là 128 pm,

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

hòa tan giới hạn của nó không vƣợt quá) sẽ có một hiệu ứng tăng độ bền lớn hơn

H Ư

bởi vì có sự khác biệt lớn giữa các kích cỡ của kim loại đƣợc hợp kim hoá và các

TR ẦN

nguyên tử kim loại đƣa thêm vào.

Ta thấy rằng hợp kim đồng thiếc (Cu/Sn) bền hơn đồng thau (Cu/Zn) vì

B

trong đó bán kính nguyên tử của Cu và Zn gần bằng nhau. Bán kính nguyên tử

10 00

của berili là 114 pm, do đó thêm berili (trong giới hạn hòa tan) thì hợp kim sẽ có độ bền cao hơn đồng nguyên chất. Trên thực tế, việc bổ sung các nguyên tử có

Ó

A

bán kính nguyên tử nhỏ hơn đồng sẽ gây ra hiệu ứng lớn hơn so với việc thêm vào

-H

những hạt lớn hơn đồng ngay cả khi có sự khác biệt tuyệt đối về kích cỡ. Trong cả

Ý

hai trƣờng hợp, mức độ tăng độ bền gần nhƣ là hàm số tuyến tính của phần trăm

-L

trọng lƣợng của kim loại đƣợc thêm vào đồng. Một quan sát thú vị về hiệu quả

ÁN

của việc có một số nguyên tử không tƣơng đồng trong mạng tinh thể đƣợc minh

TO

họa bởi hợp kim Monel. Nickel cứng hơn đồng, nhƣng khi hợp kim chứa hai kim

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

tử của thiếc là 151 pm, do đó, nếu thiếc đƣợc hòa tan trong đồng (giả sử rằng độ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

trong khi bán kính của kẽm và niken lần lƣợt là 133 và 124 pm. Bán kính nguyên

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

thêm vào. Việc thêm kim loại thứ hai làm biến dạng mạng tinh thể ở những nơi có

N

tăng độ bền và mức độ tăng này là một hàm tuyến tính với lƣợng kim loại đƣợc

Ơ

nhƣ nhau. Tuy nhiên, khi kẽm hoặc niken đƣợc hòa tan trong đồng, hợp kim đƣợc

D

IỄ N

Đ

ÀN

loại đƣợc tạo ra thì hợp kim này lại cứng hơn niken. Không có một cuốn sách nào có thể mô tả đầy đủ về thành phần, tính chất

và cấu trúc của hợp kim sắt. Hơn nữa, ảnh hƣởng của việc xử lý nhiệt và các phƣơng pháp thay đổi tính chất của các hợp kim có thể tạo thành một mảng nghiên cứu khoa học về hợp kim. Trong phần này chỉ là cái nhìn tổng quan về của

Trang 189

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

luyện kim màu. Thép tạo thành một loạt các hợp kim sắt. Các loại tổng hợp bao gồm các loại thép cacbon (chứa từ 0,5 đến 2,0% carbon) và chỉ một lƣợng nhỏ các

N

kim loại khác (thƣờng ít hơn 3% đến 4%). Các kim loại khác trong các hợp kim

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

phƣơng pháp xử lý nhiệt đƣợc sử dụng.

TP

Nếu tổng lƣợng kim loại đƣợc thêm vào sắt vƣợt quá 5%, thì hợp kim này

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

chứa niken từ 4 đến 20%. Sở dĩ đƣợc gọi là thép không gỉ là vì tính chống ăn mòn

H Ư

và chúng có nhiều loại. Dạng sắt có cấu tạo fcc đƣợc gọi là γ-Fe hoặc Austenite

TR ẦN

và một loại thép không gỉ (có chứa niken) đƣợc biết đến nhƣ là thép không rỉ Austenit vì nó có cấu trúc austenite (bcc).

B

Thép không gỉ Martensitic có cấu trúc tứ diện tâm thể, thu đƣợc khi ta làm

10 00

nguội thép có cấu trúc austenite một cách nhanh chóng. Ngoài hai loại này, thép không gỉ ferritic có cấu trúc bcc và không chứa niken. Ngoài các loại thép không

Ó

A

gỉ, một số lƣợng lớn các hợp kim đƣợc gọi là thép công cụ rất quan trọng. Và đây

-H

là những hợp kim đặc biệt đƣợc sử dụng để chế tạo các dụng cụ cắt, khoan và chế

Ý

tạo kim loại. Các hợp kim này thƣờng bao gồm một số hoặc tất cả các kim sau

-L

đây với các lƣợng khác nhau: Cr, Mn, Mo, Ni, W, V, Co, C và Si.

ÁN

Trong nhiều trƣờng hợp, các hợp kim đƣợc thiết kế để có các tính chất

TO

chống va chạm, cách nhiệt, chống mài mòn, chống ăn mòn hoặc chóng ứng suất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

đều thuộc loại này vì chứa hàm lƣợng crom từ 10 đến 25% và một số loại cũng có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

đôi khi đƣợc gọi là thép hợp kim chất lượng cao. Hầu hết các loại thép không gỉ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

đặc tính mong muốn. Tính chất của thép phụ thuộc vào thành phần cũng nhƣ các

N

lƣợng khác nhau. Các thành phần này đƣợc thêm vào để tạo ra loại thép có các

Ơ

này có thể bao gồm niken, mangan, molybden, chromium, hoặc vanadium với các

ÀN

nhiệt. Xử lý nhiệt thép có thành phần mong muốn có thể làm thay đổi cấu trúc của

D

IỄ N

Đ

kim loại để các tính chất nhất định đƣợc tối ƣu hoá. Nhƣ vậy, có một số lƣợng lớn các tham biến trong sản xuất thép. Sản xuất các thép đặc biệt là lĩnh vực quan trọng của luyện kim mà chúng ta có thể không đánh giá một cách đầy đủ khi chỉ xem xét một cách sơ lƣợt trong khi có hàng chục hợp kim khác nhau đƣợc sử

Trang 190

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

dụng trong thành phần của nó. Hợp kim giữ đƣợc độ bền cao ở nhiệt độ cao (trong một số trƣờng hợp > 1000° C) đƣợc gọi là siêu hợp kim. Một số vật liệu này cũng

N

có khả năng chống ăn mòn cao (oxy hóa). Các hợp kim này khó điều chế, chứa

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Việc xác định một hợp kim có phải là một siêu hợp kim dựa trên sự bền

TP

của nó ở nhiệt độ cao. Điều này rất quan trọng trong việc ứng dụng các hợp kim

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

khoảng thời gian dài khi nó bị nén nhƣng không đủ để làm hƣ vật thể. Mặc dù vật

H Ư

thể không bị vỡ, nó có thể bị kéo dài do sự kéo dài của kim loại. Sự di chuyển của

TR ẦN

kim loại dƣới áp lực đƣợc gọi là sự dão (creep). Các siêu hợp kim không chỉ có độ bền cao ở nhiệt độ cao mà chúng còn có khả năng kháng lại sự dão (creep), do

B

đó phạm vi ứng dụng của chúng khá rộng.

đƣa ra một vài siêu hợp kim phổ biến và các thành phần của chúng. Thành phần (phần trăm về khối lƣợng)

Ó

A

Tên hợp kim

Fe 50,7; Ni 25; Cr 16; Mo 6; Mn 1,35; C 0,06

-H

16-25-6

-L

Co 50; Cr 20; W 15; Ni 10; Fe 3; Mn 1,5; C 0,1 Ni 63; Mo 28; Fe 5; Co 2,5; Cr 1; C 0,05

ÁN

Hastelloy B

Ý

Haynes 25

TO

Inconel 600

Ni 76; Cr 15,5; Fe 8,0; C 0,08 Ni 56,5; Cr 15; Co 15; Mo 5,5; Al 4,4; Ti 3,5; C 0,6; Fe<0.3

Udimet 500

Ni 48; Cr 19; Co 19; Mo 4; Fe 4; Ti 3; Al 3; C 0,08

ÀN

Astroloy

Đ IỄ N D

10 00

Nói chung, siêu hợp kim thƣờng đƣợc đặt những tên đặc biệt. Bảng 3.3 sẽ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Tuy nhiên, ta có thể xác định thông qua việc nghiên cứu một vật trong một

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

này vào việc chế tạo tua bin khí vì hiệu suất của tuabin sẽ càng lớn ở nhiệt độ cao.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

động cơ máy bay chứa 50% trọng lƣợng của nó là các hợp kim đặc biệt này.

N

sử dụng trong những nơi đòi hỏi những điều kiện đặc biệt, chẳng hạn nhƣ trong

Ơ

các kim loại không có sẵn dạng đơn chất trong tự nhiên và đắt tiền. Chúng đƣợc

Bảng 3.3: Một số siêu hợp kim phổ biến và các thành phần của chúng. Một số siêu hợp kim có chứa rất ít sắt và chúng liên quan chặt chẽ đến một

số chất hợp kim không màu. Một số kim loại chuyển tiếp ở chu kỳ 5 và chu kỳ 6 có nhiều đặc tính mong muốn của siêu hợp kim. Các kim loại này bền ở nhiệt độ

Trang 191

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

cao nhƣng chúng có thể phản ứng một ít với oxy ở điều kiện này. Các kim loại này đƣợc gọi là kim loại chịu lửa. Chúng bao gồm niobium, molybdenum, tantali,

N

vonfram và rheni.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

chúng có liên quan đến các dạng hợp chất khác. Trong phần này, tổng quan ngắn

3.1.4.1. Oxit

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Phản ứng giữa kim loại chuyển tiếp và oxy thƣờng thu đƣợc sản phẩm có

H Ư

thể có hệ số tỉ lƣợng không chặt chẽ nghiêm ngặt. Vì các kim loại chuyển tiếp có

TR ẦN

thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa, do đó sản phẩm có thể là hỗn hợp oxit. Khi cho sản phẩm tiếp tục tiếp xúc với oxy thì phản ứng tiếp tục xãy ra và sẽ tạo ra

B

dạng oxit mà trong đó kim loại chuyển tiếp sẽ có số ôxi hóa cao hơn.

10 00

a. Scandi oxit (IIIB) và titan oxit (IVB)

Mặc dù scandium là một kim loại có ứng dụng ngày càng quan trọng để

Ó

A

chế tạo các đồ vật vừa có trọng lƣợng nhẹ vừa bền nhƣng oxide Sc2O3 thì không

-H

có nhiều ứng dụng. Ngƣợc lại, TiO2 là một thành phần trong nhiều loại sơn vì nó

Ý

có màu trắng sáng, có tính chắn sáng cản quang và có độc tính thấp. Nó đƣợc tìm

-L

thấy trong khoáng rutile và có cấu trúc tinh thể. Titan cũng tạo thành anion phức

ÁN

tạp trong các dạng ôxít bậc ba (ternary oxides). Đáng chú ý nhất của loại hợp chất

TO

này là CaTiO3 (perovskite), là một trong những dạng cấu trúc quan trọng nhất của

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

là vào kim loại chuyển tiếp chu kỳ 4.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

gọn về tính chất hóa học của các kim loại chuyển tiếp sẽ đƣợc đƣa ra và chủ yếu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

liền với các hợp chất phối trí nhƣng có một số tính chất quan trọng khác của

N

Mặc dù phần lớn tính chất hóa học của các kim loại chuyển tiếp đều gắng

H

Ơ

3.1.4. Tính chất hóa học của hợp chất kim loại chuyển tiếp

ÀN

oxit bậc 3 (ternary oxides). Một loạt muối titanat khác có công thức M2TiO4,

D

IỄ N

Đ

trong đó M là một kim loại có số oxi hoá +2. Ti có thể đƣợc điều chế bằng nhiều cách, ví dụ là khử TiO2 tạo ra kim loại TiO2 + 2Mg → 2MgO + Ti Nó cũng có thể đƣợc sản xuất từ FeTiO3 (ilmenit) bằng phản ứng:

Trang 192

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

2FeTiO3 + 6C + 7Cl2 → 2TiCl4+ 2FeCl3 + 6CO Sau đó kim loại thu đƣợc bằng phản ứng

N

TiCl4 + 2Mg → 2MgCl2 +Ti

H Y

TP

Vanadium hình thành một loạt oxit, một số trong đó có các công thức VO,

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Tuy nhiên, đây không phải là phản ứng duy nhất trong đó V2O5 là một chất xúc

H Ư

tác hiệu quả mà còn nó còn là xúc tác trong nhiều loại phản ứng khác nữa. Mặc dù

TR ẦN

V2O3 phản ứng nhƣ một oxit bazờ nhƣng V2O5 là một oxit axit tạo ra rất nhiều "vanadat" có thành phần khác nhau. Đƣợc minh hoạ bằng các phƣơng trình dƣới

B

đây:

10 00

V2O5 + 2NaOH → 2NaVO3 + H2O V2O5 + 6NaOH → 2Na3VO4 + 3H2O

Ó

A

V2O5 + 4NaOH → Na4V2O7 + 2H2O

-H

Oxit photpho(V) đƣợc viết dƣới dạng đơn giản nhất là P2O5, vì vậy có sự

Ý

tƣơng tự giữa các hợp chất "phosphat" và "vanadat". Và các dạng" vanadat "khác

-L

bao gồm VO43-, V2O74-, V3O93-, HVO42 -, H2VO4-, H3VO4 , V10O286 -.... Những

ÁN

loại hợp chất này giúp chúng ta rằng vanadium tƣơng tự nhƣ phốt pho và chúng

TO

đều là các nguyên tố thuộc nhóm V. Rất nhiều hợp chất vanadat có thể đƣợc tìm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

là chất xúc tác cho phản ứng oxy hóa SO2 thành SO3 trong sản xuất axit sulfuric.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

V2O3, VO2 và V2O5 là quan trọng nhất. Ứng dụng quan trọng nhất của oxit V2O5

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

b. Vanadi oxit (VB) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

hoá trị. Nó có tính chất nhƣ một axit oxit và đƣợc minh hoạ bằng phản ứng sau: CaO + TiO2 → CaTiO3

Ơ

Trong hợp chất TiO2 thì Ti có trạng thái oxy hóa +4 và là hợp chất cộng

D

IỄ N

Đ

ÀN

thấy là các sản phẩm của phản ứng thủy phân VO43- + H2O → VO3(OH)2- + OH-

c. Crom oxit (VIB) Natri chromat đƣợc điều chế nhƣ là một phần của quá trình thu đƣợc Cr2O3

và có lẽ natri chromat là hợp chất crom quan trọng nhất. Mặc dù có nhiều loại oxit

Trang 193

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

crôm nhƣng Cr2O3 rất quan trọng do khả năng xúc tác của nó. Ta có thể điều chế oxit này bằng cách phân hủy ammonium dichromate,

N

(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4H2O 2NH4Cl + K2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4H2O+2KCl

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

cấu trúc rutile. CrO2 là một oxit từ đƣợc sử dụng trong băng từ. Vì nó chứa crom

H Ư

trong trạng thái oxy hóa +6, CrO3 là một chất oxy hóa mạnh gây đốt cháy một số

TR ẦN

vật liệu hữu cơ. Nó đƣợc tạo ra bởi phản ứng của K2Cr2O7 và axit sulfuric, K2Cr2O7 + H2SO4(đậm đặc) → K2SO4 + H2O + 2CrO3

B

CrO3 là một oxit axit và crom có trạng thái oxi hoá +6

10 00

CrO3 +H2O → H2CrO4 Hợp chất crom(VI) bao gồm các hợp chất chứa chất cromat có màu vàng

Ó

A

(CrO42-) và

-H

dichromat có màu cam (Cr2O72-) là các chất oxy hóa thông dụng đƣợc sử dụng

Ý

trong nhiều loại phản ứng tổng hợp. Kali dichromate là một chất chuẩn trong hóa

-L

phân tích và nó là một tác nhân oxy hóa thƣờng xuyên đƣợc sử dụng trong phản

ÁN

ứng oxi hoá khử và sau phản ứng sẽ thu đƣợc chất khử liên hợp là Cr 3+. Trong các

TO

dung dịch nƣớc, sẽ có cân bằng giữa CrO42- và Cr2O72- phụ thuộc vào độ pH của

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Một oxit crôm khác là CrO2, có kích thƣớc tƣơng tự nhƣ Ti4+ và Cr4+, có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Cr2O3 + 6HCl → 3H2O + 2CrCl3

TP

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

nó là một oxit lƣỡng tính, minh họa bằng các phƣơng trình sau:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Do Cr2O3 có màu xanh lá cây nên nó đƣợc sử dụng nhƣ là một bột màu và

N

H

Ơ

hoặc bằng cách đung nóng hỗn hợp NH4Cl và K2Cr2O7,

D

IỄ N

Đ

ÀN

dung dịch. Theo kết quả của phản ứng: 2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O72- + H2O

Trong môi trƣờng bazờ thì dung dịch có màu vàng nhƣng trong môi trƣờng

axit thì dung dịch có màu cam. Ngoài việc đƣợc sử dụng rộng rải nhƣ một tác

Trang 194

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nhân oxy hoá, các chất cromat và dichromat đƣợc sử dụng làm bột màu trong quá trình nhuộm và trong quá trình thuộc da đƣợc gọi là quá trình chrome.

N

Khi Cr3+ bị khử trong dung dịch nƣớc sẽ tạo thành sản phẩm là phức aqua và axit clohydric.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

có dạng Cr(C2H3O2)2 đƣợc tạo thành. Điều này là không bình thƣờng trong thực

TP

tế vì hầu hết các acetat đều tan đƣợc trong nƣớc. Bởi vì Al3+ và Cr3+ có kích thƣớc

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

d. Mangan oxit (VIIB)

H Ư

Mangan có ba loại oxit thông thƣờng là MnO, Mn2O3 (hausmanite), và

TR ẦN

MnO2 tồn tại trong tự nhiên dƣới dạng khoáng pyrolucite. Dùng hydro khử MnO2 sẽ tạo thành thành của MnO.

B

MnO2 + H2 → MnO + H2O

10 00

Sự phân hủy hydroxit sẽ tạo thành oxit, ví dụ với Mn(OH)2. Mn(OH)2 → MnO + H2O

Ó

A

Mặc dù Mn2O3 có thể đƣợc điều chế bởi sự oxy hóa kim loại nhƣng oxit

-H

quan trọng nhất của mangan lại là MnO2. Phƣơng pháp điều chế Cl2 trong phòng

-L

Ý

thí nghiệm thƣờng dùng MnO2 nhƣ là một tác nhân oxy hoá. MnO2 + 4HCl → Cl2 + MnCl2 + 2H2O

ÁN

Oxit Mn2O7 là một hợp chất nguy hiểm dễ gây cháy nổ và phản ứng cháy

TO

nổ với các tác nhân khử chẳng hạn nhƣ nhiều hợp chất hữu cơ.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ion.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

và điện tích tƣơng đƣơng nhau, nên có sự tƣơng đồng về tính chất hóa học của các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Khi cho natri axetat vào dung dịch chứa Cr2+, một chất kết tủa màu đỏ gạch

N

H

Ơ

[Cr(H2O)6]2+ có màu xanh đậm. Việc khử Cr3+ dễ dàng đƣợc thực hiện bằng kẽm

ÀN

Mangan cũng tạo ra ion chứa oxi, phổ biến nhất trong số đó là ion

D

IỄ N

Đ

permanganat MnO4-. Permanganat thƣờng đƣợc sử dụng làm chất oxy hóa trong

nhiều loại phản ứng. Các oxit mangan cho thấy một sự chuyển đổi từ tính bazờ của MnO sang tính axit của các ôxit chứa kim loại có trạng thái oxy hóa cao hơn. Bởi vì MnO4- có màu tím sậm và sản phẩm Mn2+ thu đƣợc trong dung dịch axit

Trang 195

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

gần nhƣ không màu nên ngƣời ta sử dụng đặc tính này để nhận biết MnO4- trong quá trình chuẩn độ. Khi MnO4- phản ứng nhƣ một chất oxy hoá trong các dung

N

dịch axit, còn sản phẩm Mn2+ là chất khử, nhƣng trong môi trƣờng baz thì sản

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

chất điện phân là hổn hợp bột nhão có chứa NH4Cl và ZnCl2. Trong pin "kiềm",

N

G

2MnO2 + H2O +2e- → Mn2O3 + 2OH-(aq)

H Ư

Khi pin khô đã đƣợc sử dụng nhiều thì ion amoni có tính axit từ từ ăn mòn hộp e. Sắt oxit và coban oxit (VIIIB)

TR ẦN

chứa bằng kim loại, có thể dẫn đến rò rỉ.

B

Trong nhiều thế kỷ, oxit sắt đã đƣợc sử dụng theo nhiều cách khác nhau:

10 00

thứ nhất là oxit đƣợc khử để thu đƣợc kim loại, thứ hai là oxit sắt ở một số dạng đã đƣợc sử dụng làm chất nhuộm. Ba loại oxit sắt phổ biến nhất của sắt là FeO,

Ó

A

Fe2O3 và Fe3O4 (FeO.Fe2O3).

-H

Mặc dù công thức cho oxit sắt (II) đƣợc viết là FeO nhƣng thƣờng có một

Ý

sự thiếu hụt sắt, điều này là do trong oxit này Fe ở trạng thái oxy hóa thấp nhất.

-L

Oxit này đƣợc tạo ra khi sắt tiếp xúc với oxy trong các giai đoạn trong quá trình

ÁN

ăn mòn. Nhiều muối cacbonat và oxalat kim loại phân hủy khi đun nóng để tạo ra

IỄ N

Đ

ÀN

TO

oxit. Phản ứng nhƣ vậy là một cách để điều chế FeO:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Zn + 2OH-(aq) → Zn(OH)2 + 2e-

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

kiềm nhƣ sau:

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

chất điện phân là một hỗn hợp bột nhão của KOH. Các phản ứng xảy ra trong pin

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

pin. Trong pin "khô " anode đƣợc làm bằng kẽm và chất oxy hóa là MnO2, với

N

Những năm gần đây, một ứng dụng nữa của MnO2 là trong việc chế tạo

H

Ơ

phẩm khử thu đƣợc sẽ là MnO2

FeCO3 → FeO + CO2 FeC2O4 → FeO + CO + CO2

Khoáng magnetite là một dạng tự nhiên của Fe3O4 có cấu trúc spinel

nghịch, trong oxit có chứa cả Fe2+ và Fe3+. Mặc dù, oxit chứa Fe(III) là Fe2O3, nó cũng tồn tại dạng Fe2O3.H2O, có cùng thành phần nhƣ FeO(OH). Fe2O3 là oxit

Trang 196

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

lƣỡng tính, phản ứng với cả oxit axit và oxit baz đƣợc minh họa bằng các công thức sau:

N

Fe2O3 + 6H+ → 2Fe3+ + 3H2O Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2

.Q

[Fe(H2O)6]3+ + H2O → H3O+ + [Fe(H2O)5OH]2+

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

phản ứng sau:

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

đƣợc định vị trong các lỗ bát diện của một cấu trúc spinel. Sự phân hủy của

H Ư

Co(OH)2 hoặc CoCO3 tạo ra CoO và phân hủy của Co(NO3)2 có thể đƣợc sử dụng

TR ẦN

để điều chế Co3O4.

3Co(NO3)2 → Co3O4 +6NO2 +O2

B

Sự phân hủy của niken hydroxit hoặc niken cacbonat tạo ra NiO là oxit duy

10 00

nhất của niken và không có nhiều ứng dụng quan trọng nào. f. Đồng oxit (IB)

Ó

A

Có hai oxit đồng đƣợc biết đến là Cu2O và CuO. Trong 2 oxit này, Cu2O là

Ý

-H

ổn định hơn, và nó là sản phẩm khi CuO đƣợc nung ở nhiệt độ rất cao. 4CuO → 2Cu2O + O2

-L

Một thử nghiệm nổi tiếng của hợp chất đƣờng là thử nghiệm Fehling. Khi

ÁN

một dung dịch bazơ chứa Cu2+ phản ứng với một carbohydrate (một chất khử),

TO

một kết tủa màu đỏ của Cu2O đƣợc tạo ra. Oxit này cũng đã đƣợc thêm vào thủy

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Co3O4 có cấu trúc trong đó các ion Co2+ nằm trong các lỗ tứ diện và các ion Co3+

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Có hai loại oxit coban đặc trƣng, CoO và Co3O4 (thực sự là CoIICoIIIO4).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ion sắt có mật độ điện tích cao nên các dung dịch muối sắt có tính axit nhƣ

N

H

Ơ

Fe2O3 + CaO → Ca(FeO2)2

ÀN

tinh, mà nó có một màu đỏ. Sự phân hủy của đồng hydroxyt hoặc muối đồng

D

IỄ N

Đ

cacbonat sẽ tạo ra CuO. Khoáng malachit có thành phần CuCO3.Cu(OH)2 và nó phân hủy ở nhiệt độ vừa phải theo phƣơng trình CuCO3.Cu(OH)2 → 2CuO + CO2 + H2O

Trang 197

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Oxit CuO đƣợc sử dụng trong sản xuất thủy tinh màu xanh lam và xanh lá cây và trong men sứ, nhƣng trong những năm gần đây việc điều chế các vật liệu

N

siêu dẫn nhƣ YBa2Cu3O7 đã trở thành một mối quan tâm nghiêm túc. Các vật liệu g. Kẽm oxit (IIB)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ứng của các nguyên tố Zn và Oxi. Oxit này phản ứng nhƣ một bazơ đối với H+

TP

ZnO + H+ → Zn2+ + H2O

G H Ư

2ZnO + 2Na2O → 2Na2ZnO2

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

trình có thể đƣợc viết nhƣ sau

TR ẦN

Khi oxit phản ứng trong dung dịch baz, phản ứng sẽ tạo phức hydroxo và có thể viết nhƣ sau:

B

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]

10 00

Phức kẽm hydroxo khi khử nƣớc sẽ tạo thành một zincat: Na2[Zn(OH)4] → 2H2O + Na2ZnO2

Ó

A

Các phản ứng với axit và bazơ có tính lƣỡng tính có thể đƣợc tóm tắt nhƣ

TO

ÁN

-L

Ý

-H

sau:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ra anion chứa oxi đƣợc biết đến nhƣ là một chất zincat. Ở dạng phân tử, phƣơng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Tuy nhiên, đối với một oxit bazờ, ZnO phản ứng nhƣ một oxit axit để tạo

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Oxit duy nhất của Zn là ZnO có tính lƣỡng tính, có thể thu đƣợc bằng phản

N

H

Ơ

khác chứa hỗn hợp oxit cũng đã đƣợc sản xuất.

ÀN

Kim loại kẽm dễ dàng tan trong cả axit và bazơ theo phƣơng trình minh

D

IỄ N

Đ

sau đây Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2Zn(OH)4 + H2

Trang 198

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ở nhiệt độ phòng, oxit kẽm có màu trắng, nhƣng khi đun nóng sẽ trở thành màu vàng. Một hợp chất mà thay đổi màu sắc sau khi đƣợc gia nhiệt đƣợc gọi là

N

thermochromic. a. Muối của Ti (IVB)

.Q

TiO2 + 2CCl4 → TiCl4 + 2COCl2

N

G

TiCl4 hoạt động nhƣ một hợp chất cộng hoá trị và trong hợp chất này Ti

H Ư

thể hiện giống nhƣ một phi kim hơn. TiCl4 là một axít Lewis mạnh và có khả

TR ẦN

năng tạo thành các phức chất với các bazờ Lewis, TiCl4 bị thủy phân trong nƣớc. Nó cũng phản ứng với rƣợu để tạo ra các hợp chất có công thức Ti(OR)4.

B

TiCl4 (phản ứng với [Al(C2H5)3]2) nhƣ một chất xúc tác trong phản ứng

10 00

trùng hợp Ziegler-Natta của etylen đó là ứng dụng quan trọng nhất. b. Muối của V (VB)

Ó

A

Hợp chất halogenua của vanadi trong trạng thái oxy hóa +2, +3, +4, và +5.

-H

Trong các hợp chất halogenua của vanadi (hoá trị V) thì hợp chât fluorua là có

Ý

đặc điểm tốt hơn. Nó có thể thu đƣợc bởi phản ứng

-L

2V + 5F2 → 2VF5

ÁN

Các tetrahalogenua trong phản ứng phân ly sẽ tạo ra các hợp chất +3 và +5

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ổn định hơn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

ứng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

không phải là titan (II) hoặc titan (III) clorua. TiCl4 có thể thu đƣợc bằng các phản

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Titan tetraclorua là một hợp chất quan trọng và đƣợc sử dụng rộng rải chứ

N

H

Ơ

3.1.4.2. Muối halogenua và oxyhalogenua

2VF4 → VF5 + VF3

Nhƣ đã đề cập ở phần trƣớc, các kim loại chuyển tiếp trong trạng thái oxy

hóa cao thể hiện tính chất tƣơng tự nhƣ một số phi kim loại. Vanadi (hoá trị V) tạo thành oxyhalogenua có các công thức VOX3 và VO2X. c. Muối của Cr (VIB)

Trang 199

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Hai loại công thức phổ biến nhất của crom halogenua là CrX2 và CrX3 (trong đó X là F, Cl, Br, hoặc I). Tuy nhiên, CrF6 cũng đƣợc biết đến. Các hợp

N

chất có công thức CrX3 là axit Lewis, và chúng cũng tạo thành nhiều hợp chất. Ví

TP

2Cr2O3 + 6S2Cl2 → 4CrCl3 + 3SO2 + 9S

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

là hợp chất fluorine. Một số oxyhalogenua có công thức CrOX3. Một số phản ứng

H Ư

tạo ra chromyl halogenua là:

TR ẦN

CrO3 + 2HCl(g) → CrO2Cl2 +H2O

3H2SO4 + CaF2 + K2CrO4 → CrO2F2 + CaSO4 + 2KHSO4 + 2H2O

B

Phƣơng trình cuối cũng có thể áp dụng để tạo ra CrO2Cl2 bằng cách thay mạnh mẽ với nƣớc hoặc cồn.

10 00

thế KCl hoặc NaCl cho CaF2. Các hợp chất nhƣ CrO2F2 và CrO2Cl2 phản ứng

Ó

A

d. Muối của Re, Tc và Mn (VIIB)

-H

Các hợp chất florua đƣợc biết là có chứa Re trong trạng thái oxy hóa +7 và

Ý

Tc +6 trong quá trình oxy hóa. Nhƣng trong trƣờng hợp mangan, trạng thái oxy

-L

hóa cao nhất đƣợc tìm thấy trong MnF+. Các trạng thái oxy hóa cao hơn thƣờng

ÁN

gặp ở các kim loại nặng hơn trong cùng một chu kỳ các kim loại chuyển tiếp. Hợp

TO

chất mangan (VII) oxyhalogenua cũng đƣợc tạo thành , trong đó có MnO3F và

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

có công thức CrO2X2 và đƣợc gọi là chromyl halogenua. Tuy nhiên, CrOF4 cũng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Bởi vì trạng thái oxy hóa cao nhất của Cr là +6, nó tạo thành oxyhalogenua

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Cr2O3 + 3C + 3Cl2 → 2CrCl3 +3CO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

U

Y

thể đƣợc sử dụng để điều chế ra CrCl3:

N

chuẩn là [Cr(NH3)6]X3). Các phản ứng minh họa bởi các phƣơng trình sau đây có

Ơ

dụ, CrX3 phản ứng với amoni lỏng để tạo ra CrX3.6NH3 (đƣợc viết bằng ký hiệu

ÀN

MnO3Cl tuy nhiên chúng không phải là các hợp chất quan trọng. MnF 4 có thể

D

IỄ N

Đ

đƣợc điều chế bởi phản ứng trực tiếp của các nguyên tố Mangan và Flo e. Muối của Fe, Co, Ni, Pd và Pt (VIIIB) Mặc dù dựa vào cấu hình electron cho thấy trạng thái oxy hóa có thể đạt cao nhất của sắt là +6, nhƣng thực tế Fe chỉ tạo thành các hợp chất với halogen

Trang 200

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

với số oxy hóa từ +3 trở xuống. Các hợp chất halogenua của sắt bao gồm các dòng FeX2 và FeX3. Tuy nhiên, Fe3+ là một chất oxy hoá khi phản ứng với I-, do

N

đó FeI3 phân hủy thành FeI2 và I2. Fe + 2HCl(aq) → FeCl2 + H2

.Q

Các trihalide sắt có thể đƣợc điều chế bằng phản ứng dƣới đây

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Fe + 3X2 → 2FeX3

H Ư

Không có oxyhalogenua sắt nào đƣợc ứng dụng nhiều, nhƣng FeCl3 là axit

TR ẦN

Lewis có chức năng nhƣ một chất xúc tác cho nhiều phản ứng. Ngoài CoF3, các halogenua khác của Co (III) không ổn định vì nó là một

B

chất oxy hóa mạnh mà có khả năng oxy hóa ion halogenua. Thực tế, ngay cả chất

10 00

florua cũng khá hoạt động và đôi khi nó đƣợc sử dụng làm chất tạo ra flo. Tính axit Lewis của Co3+ tạo cơ sở cho sự hình thành một lƣợng lớn các hợp chất phối

Ó

A

trí mà có chứa coban. Halogenua niken chỉ đƣợc tồn tại ở dạng hợp chất NiX2 với

-H

X là F, Cl, Br hoặc I. Mặc dù các kim loại nặng hơn của các dãy đã đƣợc bỏ qua

-L

đƣợc xem xét.

Ý

khi xem xét các loại hợp chất khác, nhƣng hợp chất tetrafluoride của Pd và Pt cần

ÁN

Ta thấy xu hƣớng chung của các kim loại nặng hơn trong dãy khi tạo thành

TO

các hợp chất thì các kim loại này thƣờng có số ôxi hóa cao hơn so với các nguyên

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

Fe + 2HCl(g) → FeCl2(s) + H2(g)

TP

với khí HCl.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

hydrat của FeCl2.4H2O. FeCl2 khang có thể thu đƣợc bằng phản ứng của kim loại

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

ta thấy FeCl2 đƣợc tạo ra và chất này cũng có thể thu đƣợc khi bay hơi nƣớc

N

H

Ơ

Trong phản ứng dƣới đây

ÀN

tố đầu tiên của dãy. Cần lƣu ý rằng PtF6 rất mạnh, nó là tác nhân oxy hóa và PtF6

D

IỄ N

Đ

phản ứng với O2 để tạo ra ion O2+, và nó cũng là chất phản ứng tạo ra hợp chất xenon đầu tiên. . e. Muối của Cu (IB) và Zn (IIB)

Trang 201

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Halogenua của đồng bao gồm các dạng chứa Cu(I) và Cu(II), ngoại trừ CuF và CuI2 (không ổn định vì Cu2+ là một chất oxy hoá và I- là một chất khử).

N

Phản ứng giữa Cu2+ và I- diễn ra theo phƣơng trình sau đây:

.Q

TP

phản ứng sau:

Làm bay hơi dung dịch đƣợc tạo ra bằng cách hòa tan Zn trong dung dịch

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

axit clohiđric sẽ thu đƣợc chất rắn ZnCl2.2H2O. Sấy hoặc nung hợp chất này sẽ

H Ư

không tạo thành kẽm khan vì phản ứng

TR ẦN

ZnCl2.2H2O(s) → Zn(OH)Cl(s) + HCl(g) + H2O(g) Điều này tƣơng tự tính chất của nhôm halogenua và thực tế là một số hợp

B

chất thì việc làm mất nƣớc của một chất rắn hydrat không thể đƣợc sử dụng nhƣ

10 00

là một cách để điều chế các halogenua khan. Mặc dù các tính chất hoá học của các nguyên tố chuyển tiếp của dãy đầu tiên đƣợc trình bày ở chƣơng này chỉ là một

Ó

A

phần nhỏ của của tính chất rất rộng của chúng. Tuy nhiên, nó minh họa một số sự

-H

khác biệt giữa các kim loại và sự thay đổi tính chất hóa học của các kim loại trong

Ý

các dãy kim loại. Tuy nhiên, sinh viên có thể tham khảo thêm của Greenwood và

-L

Earnshaw hoặc bởi Cotton... Và nhiều khía cạnh khác của các hoá cơ kim và phức

ÁN

chất của các kim loại chuyển tiếp sẽ đƣợc trình bày trong các chƣơng khác.

TO

3.2. Lanthanide

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

Zn + 2HCl(g) → ZnCl2(s)+H2(g)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ZnCl2 khan đƣợc ứng dụng trong công nghiệp dệt và có thể đƣợc điều chế bằng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

thành các hợp chất +2 và tất cả các hợp chất halogenua đều có công thức ZnX2.

N

Theo dự kiến dựa trên sự hình thành obitan 3d104s2, kẽm hầu nhƣ chỉ hình

H

Ơ

2Cu2+ + 4I- → 2CuI+ I2

ÀN

Các điện tử thƣờng điền vào các nguyên tử tuân sao cho tổng 2 số lƣợng tử

D

IỄ N

Đ

(n + l) tăng dần. Do đó, sau khi obitan 6s (n + l = 6) đƣợc điền vào ở nguyên tố Ba, ngƣời ta hy vọng rằng các orbital tiếp theo sẽ là những obitan có tổng n +l = 7 nhƣng trong đó n sẽ có giá trị thấp nhất. Các orbitals tƣơng ứng sẽ là 4f. Tuy nhiên, lanthanum (Z = 57) có cấu hình điện tử (Xe)5s25p65d16s2, ta thấy rằng các

Trang 202

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

orbital 5d sẽ đƣợc điền điện tử trƣớc khi 4f. Ở nguyên tố 58, xeri, thì không có cấu hình 5s25p65d26s2, mà lại có cấu hình là 5s35p64f26s2. Sau đó, số electron ở

N

mức 4f tăng đều đặn cho đến khi Z = 63, europium, có cấu hình 5s 35p64f76s2.

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

ngày càng tăng cho đến khi lớp vỏ chứa đầy electron ở ytterbium (5s35p64f146s2).

TP

Lutetium có thêm điện tử ở mức 5d để cho cấu hình 5s35p64f146s25d1. Ngoại trừ

N H Ư

Kim loại

Cấu trúc

Bán kính

tonc

tinh thể

Pr

fcc

931

Nd

hcp

Pm

hcp

Sm

rhmb

Eu Gd

hoá (3e) 3370

3528

99.0

3413

3630

1021

98,3

3442

3692

1168

97,0

3478

3728

1077

95,8

3515

3895

bcc

822

94,7

3547

4057

hcp

1313

93,8

3571

3766

hcp

1356

92,3

3571

3766

hcp

1412

91,2

3637

3923

Ho

hcp

1474

90,1

3667

3934

Er

hcp

1529

89,0

3691

3939

Tm

hcp

1545

88,0

3717

4057

Ybα

fcc

824

86,8

3739

4186

Lu

hcp

1663

86,1

3760

3908

IỄ N

Đ

Dyα

10 00 A Ó

-H

-L ÁN

Tb

B

102

Ý

799

lƣợng ion

TO

fcc

-∆H hyd

Tổng năng

ÀN

Ceα

ion (+3)

TR ẦN

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

G

nguyên tử cụ thể.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

lutetium. Ngƣời ta thƣờng chỉ đề cập đến họ lanthanide thay về nói đến một

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

các bất thƣờng nhỏ, mức 4f có 14 eletron, từ nguyên tử cerium đến nguyên tử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

trong khi obitan 5d sẽ là obitan trống. Tiếp theo terbium, obitan 4f có số electron

N

bán bảo hoà của obitan 4f. Nhƣng ở terbium, electron sẽ đƣợc điền vào obitan 4f

Ơ

Gadolinium (Z =64) có cấu hình 5s35p64f76s25d1 là do sự bền vững của trạng thái

Bảng 3.4: Các dữ liệu có liên quan đến các nguyên tố lanthanide.

Trang 203

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Sự ảnh hƣởng của obitan 4f bán bảo hoà và bảo hoà đến nhiệt độ nóng chảy đƣợc thể hiện trên đồ thị hình 3.3 (đồ thị các nguyên tử và điểm nóng chảy).

N

Biểu đồ của bán kính nguyên tử kim loại cho thấy một sự gia tăng lớn về kích

A

hoà và bảo hoà ngoài obitan 6s2. Ta thấy, các lantan khác đóng góp ba điện tử vào

-H

Ó

dải dẫn và tồn tại nhƣ là ion + 3, nhƣng Eu và Yb chỉ đóng góp hai điện tử từ mức 6s, do đó các obitan 4f bán bảo hoà và bảo hoà sẽ còn đầy đủ các electron do đó

-L

Ý

các kim loại sẽ có điện tích +2.

ÁN

Liên kết yếu giữa các kim loại nếu càng yếu thì nhiệt nóng chảy càng sẽ

TO

thấp và kích thƣớc càng lớn. Hầu hết các nguyên tố thuộc họ lanthanide đƣợc xác

H

ÀN

định rõ ràng ở trạng thái oxy hóa +3. Tuy nhiên, với xeri có cấu hình 5s35p64f26s2,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Europium và Ytterbium đại diện cho các nguyên tử có obitan 4f bán bảo

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

10 00

B

Hình 3.3: Nhiệt nóng chảy của các nguyên tử họ lanthanide

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

các nguyên tử trƣớc và sau khi nó cũng khoảng 20 pm.

N

(nằm giữa chúng) có bán kính 204 pm. Sự khác nhau về kích thƣớc giữa Yb và

Ơ

thƣớc của Eu và Yb. Ví dụ, bán kính của Sm và Gd là khoảng 180 pm, nhƣng Eu

thì trạng thái oxy hóa +2 và +4 phổ biến nhất. Các nguyên tố khác của họ

D

IỄ N

Đ

lanthanide cũng có số oxy hóa +2 và +4, mặc dù trạng thái +3 phổ biến hơn. Trong cùng một dãy, bán kính của các ion +3 của các nguyên tố họ lantanide ion ngày càng giảm, dẫn đến thuật ngữ “co lanthanide”. Hiện tƣợng

Trang 204

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

này, đƣợc minh hoạ bởi biểu đồ thể hiện trong hình 3.3, là kết quả của việc tăng điện hạt nhân kết hợp với hiệu ứng chắn không hiệu quả của obitan 4f.

N

Các ion kim loại có tỷ lệ điện tích trên kích thƣớc lớn (mật độ tích điện

TP

Vì sự co lantanide nên một số ion lantanide +3 có kích thƣớc tƣơng tự với

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

thể hiện trong hình 3.4, quá trình hydrat hóa của các ion +3 cho thấy rõ ràng hiệu

H Ư

quả của sự co lanthanide. Sự giảm kích thƣớc của ion lanthanide +3 cũng là một

TR ẦN

yếu tố làm ảnh hƣờng đến độ bền của phức chất của các ion này và khi tạo phức chất với một phối tử nhất định trong cùng một dãy lanthanide thƣờng thì độ bền

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

của phức sẽ càng tăng.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

kính của Y3+ khoảng 88pm, tƣơng đƣơng với bán kính của Ho3+ hoặc Er3+. Nhƣ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

một số ion của các kim loại chuyển tiếp chu kỳ 5 (có cùng điện tích). Ví dụ, bán

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

[Ln(H2O)6]3+ + H2O ↔ [Ln(H2O)5OH]2+ + H3O+

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

U

Y

các ion bị thủy phân sẽ càng tăng nhƣ phản ứng sau

N

của các ion +3 trong dãy lanthanide càng giảm nên tính axit của của dung dịch do

Ơ

lớn) sẽ đƣợc thủy phân để tạo ra các dung dịch có môi trƣờng axit. Vì kích thƣớc

nguyên tử. Số phối tử đƣợc giả định là 6.

D

IỄ N

Đ

Hình 3.4: Bán kính của các ion +3 của lanthanides là một hàm tuyến tình với số

Trang 205

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

TR ẦN

và sau đó thì chựng lại không tăng nữa. Một khía cạnh khác của hóa học phức chất của lanthanide là số phối trílớn hơn 6 là khá phổ biến. Bởi vì ion lantanide +3

B

có kích thƣớc tƣơng đối lớn so với các ion có điện tích dƣơng cao (ví dụ Cr3+ có

10 00

bán kính ion khoảng 64pm và Fe3+ khoảng 62pm), các phối tử thƣờng không tạo

A

thành một cấu trúc thông thƣờng. Tuy nhiên, các ion lantanide thƣờng đƣợc xem

Ó

là các axit Lewis mạnh tƣơng tác ƣu tiên với những chất có xu hƣớng cho cặp

-H

electron mạnh. Các lantanide là các kim loại tƣơng đối hoạt động, Và một dấu

-L

Ý

hiệu tốt về sự dễ dàng của quá trình oxy hóa khử có thể đƣợc nhìn thấy bằng cách

ÁN

xem xét về khả năng khử. Khả năng khử của các nguyên tố có thể so sánh với

IỄ N

Đ

ÀN

TO

magiê và nhôm nhƣ sau: Mg2+ + 2 e- → Mg

E°= -2.363 V

Na+ + e- → Na

Eo = -2.714 V

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Tuy nhiên, với các chất tạo phức nhất định, độ bền tăng lên đến một điểm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

H Ư

N

với bán kính ion.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

G

Hình 3.5: Nhiệt hydrat của ion lantanide + 3 ion lantanide là một hàm tuyến tình

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Đối với lanthanum, thế khử là: La3+ + 3 e- → La

Eo = - 2.52 V

Và các giá trị thế oxi hoá khử của các nguyên tố lantanide là: Ce: -2,48V; Sm: -2,40V; Ho: - 2.32V; Er:- 2.30V. Vì vậy, các nguyên tố lanthanide khá hoạt

Trang 206

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

động, và nhiều phản ứng có thể dự đoán đƣợc. Ví dụ, phản ứng với halogen các sản phẩm thông thƣờng là LnX3. Oxy hóa (đôi khi mạnh mẽ) dẫn đến oxit có công

N

thức Ln2O3, mặc dù một số có cấu trúc phức chất.

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

trong một dải dẫn. Khi ở áp suất cao, hydro đƣợc thêm vào sẽ phản ứng để sinh

TP

LnH3, trong đó sẽ có xuất hiện ion H- thứ ba. Sulfit, nitrit và borit cũng đƣợc biết

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

số lƣợng rất lớn của hóa học đƣợc biết đến với các lanthanide.

Đ ẠO

đến với hầu hết các lanthanide. Mặc dù không thể trình bày chi tiết ở đây, có một

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

LnH2 đƣợc cho là chứa Ln3+, nhƣng với hai ion H- và một electron tự do nằm

N

hydroxit, Ln(OH)3. Hydrua đặc biệt thú vị vì ngay cả những chất có công thức

Ơ

Một số lantanide hoạt động mạnh có thể thay thế hydro của nƣớc để tạo ra

Trang 207

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

CHƢƠNG 5.

MỞ ĐẦU

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

loại với nitơ (các nitrua), kim loại với cacbon (các cacbua), kim loại với silic (các

TP

silixua), kim loại với lƣu huỳnh (các sunfua)... Liên kết chủ yếu trong vật liệu này

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

nhiệt, điện, từ, quang,... do đó đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các ngành

H Ư

công nghiệp. Về đặc tính cơ, vật liệu gốm có độ rắn cao nên đƣợc dùng làm vật

TR ẦN

liệu mài, vật liệu giá đỡ.... Về đặc tính nhiệt, vật liệu gốm có nhiệt độ nóng chảy cao, đặc biệt là hệ số giãn nở nhiệt thấp nên đƣợc dùng làm các thiết bị đòi hỏi có

B

độ bền nhiệt, chịu đƣợc các xung nhiệt lớn (lót lò, bọc tàu vũ trụ... ). Về đặc tính

10 00

điện, độ dẫn điện của vật liệu gốm thay đổi trong một phạm vi khá rộng từ dƣới 10 ôm-1cm-1 đến 10-12 ôm-1cm-1. Có loại vật liệu gốm trong đó phần tử dẫn điện là

Ó

A

electron nhƣ trong kim loại, cũng có loại vật liệu gốm trong đó ion đóng vai trò là

-H

phần tử dẫn điện. Do đó, có thể tổng hợp nhiều loại vật liệu gốm kỹ thuật điện

Ý

khác nhau nhƣ gốm cách điện, gốm bán dẫn điện, gốm siêu dẫn điện...Về đặc tính

-L

quang, ta có thể tổng hợp đƣợc các loại vật liệu có các tính chất quang học khác

ÁN

nhau nhƣ vật liệu phát quang dƣới tác dụng của dòng điện (chất điện phát quang),

TO

vật liệu phát quang dƣới tác dụng của ánh sáng (chất lân quang) hoặc các loại

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

trò chính. Vật liệu vô cơ, đặc biệt là vật liệu gốm có nhiều đặc tính quý giá về cơ,

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

là liên kết ion, tuy nhiên cũng có một số trƣờng hợp liên kết cộng hoá trị đóng vai

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Các hợp chất vô cơ có cấu trúc tinh thể nhƣ: kim loại với oxi (các oxit), kim

N

H

Ơ

N

MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỢP CHẤT VÔ CƠ

ÀN

gốm sử dụng trong thiết bị phát tia laze. Đặc tính từ của vật liệu gốm cũng rất đa

D

IỄ N

Đ

dạng. Có thể tổng hợp đƣợc vật liệu gốm có tính nghịch từ, thuận từ, sắt từ, phản sắt từ với độ từ cảm thay đổi từ 0 đến 10 và phụ thuộc rất đa dạng vào nhiệt độ

cũng nhƣ từ trƣờng ngoài.

Trang 208

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com HoĂĄ VĂ´ CĆĄ

TĂ­nh chẼt váş­t liᝇu gáť‘m khĂ´ng chᝉ ph᝼ thuáť™c vĂ o thĂ nh phần hoĂĄ háť?c (Ä‘áť™ nguyĂŞn chẼt, hĂ m lƣᝣng vĂ loấi tấp chẼt cĂł trong Ä‘Ăł) mĂ ph᝼ thuáť™c khĂĄ nhiáť u vĂ o

N

trấng thåi cẼu trúc cᝧa nó:

H

Ć

- Ä?ĆĄn tinh tháťƒ cĂł cẼu trĂşc láť›n

N

- Dấng báť™t cĂł cẼp hất xĂĄc Ä‘áť‹nh (nanĂ´, micrĂ´, mili,... )

Y

H ĆŻ

sản phẊm dĆŁáť›i dấng váş­t liᝇu xáť‘p,- Al2O3 cĂł dung tĂ­ch hẼp ph᝼ láť›n Ä‘ƣᝣc dĂšng lĂ m

TR ẌN

chẼt mang xĂşc tĂĄc. Náşżu sản phẊm dĆŁáť›i dấng mĂ ng máť?ng cĂł Ä‘áť™ báť n hoĂĄ háť?c cao Ä‘ƣᝣc dĂšng Ä‘áťƒ phᝧ gáť‘m. Náşżu sản phẊm dĆŁáť›i dấng sᝣi Ä‘ƣᝣc dĂšng lĂ m cáť‘t cĂĄch

B

nhiᝇt cho gáť‘m kim loấi. Náşżu sản phẊm dĆŁáť›i dấng báť™t Îą-Al2O3 hoạc báť™t đ?›ž-Al2O3

10 00

ráť“i tiáşżn hĂ nh thiĂŞu káşżt thĂ nh kháť‘i thĂŹ Ä‘ƣᝣc dĂšng lĂ m váş­t liᝇu cắt gáť?t, báť™t mĂ i... Bảng 1 cho thẼy tuáťł theo cẼu trĂşc mĂ váş­t liᝇu gáť‘m cĂł nhᝯng tĂ­nh chẼt khĂĄc

Ă“

A

nhau, Ä‘ƣᝣc dĂšng vĂ o cĂĄc lÄŠnh váťąc khĂĄc nhau.

Ä?ĆĄn tháťƒ

Ä?ĂĄ quĂ˝, kim Ä‘ÄŠa Ä?ĂĄ quĂ˝, áť•

MĂĄy

Ä?ĂĄ quĂ˝, kim

hĂĄt, áť• gáť‘i giĂĄ Ä‘ᝥ

gáť‘i Ä‘ÄŠa

phĂĄt

cĆŁĆĄng

GiĂĄ Ä‘ᝥ vi mấch, váş­t liᝇu hẼp ph᝼ ĂĄnh sĂĄng, váş­t liᝇu cắt gáť?t, váş­t liᝇu cháť‹u láť­a báť n ăn mòn

D᝼ng c᝼ T᝼ Ä‘iᝇn, ĂĄp báť n ăn Ä‘iᝇn, hoả mòn, pin Ä‘iᝇn Ä‘iᝇn tráť&#x;

Thuᝡ tinh tẼm D᝼ng c᝼ cắt g�t

Ä?

Ă€N

TO

Váş­t liᝇu káşżt kháť‘i hoạc thuᝡ tinh

C

Ă N

tinh

SiO2

Váş­t xáť‘p

liᝇu

Ă?

Al2O3

TiO2

BaTiO3

-L

Dấng

-H

Bảng 5.1. Dấng vĂ lÄŠnh váťąc ᝊng d᝼ng cᝧa máť™t sáť‘ loấi gáť‘m vĂ´ cĆĄ

ChẼt hẼp th᝼, ChẼt mang chẼt mang xúc xúc tåc

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

(khi cĂł lẍn máť™t lƣᝣng tấp chẼt nĂ o Ä‘Ăł), lĂ m kim Ä‘ÄŠa hĂĄt, lĂ m cĂĄc áť• gáť‘i Ä‘ᝥ. Náşżu

MáťŒI YĂŠU CẌU GᝏI Vᝀ Háť˜P MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ä‘ĆĄn tinh tháťƒ Îą-Al2O3 thĂŹ rẼt trĆĄ váť hoĂĄ háť?c, cĂł Ä‘áť™ rắn cao Ä‘ƣᝣc dĂšng lĂ m Ä‘ĂĄ quĂ˝

Dáş Y KĂˆM QUY NHĆ N OFFICIAL ST&GT : Ä?/C 1000B TRẌN HĆŻNG Ä?áş O TP.QUY NHĆ N

U Ä? áş O

VĂ­ d᝼ cĂšng thĂ nh phần hoĂĄ háť?c lĂ nhĂ´m oxit nhĆŁng sản phẊm dĆŁáť›i dấng kháť‘i

Iáť„ N D

TP

- Dấng mĂ ng máť?ng cĂł Ä‘áť™ dĂ y rẼt bĂŠ cᝥ nanĂ´, micrĂ´, mili

.Q

- Kháť‘i Ä‘a tinh tháťƒ thiĂŞu káşżt tᝍ báť™t

http://daykemquynhon.ucoz.com

NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła Quy NhĆĄn 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

- Dấng sᝣi cĂł kĂ­ch thĆŁáť›c xĂĄc Ä‘áť‹nh (micrĂ´, mili,... )

Dấng vĂ´ Ä‘áť‹nh hĂŹnh, lĂ m chẼt hẼp ph᝼

Trang 209

Ä?Ăłng gĂłp PDF báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

tác

N

H

Ơ

N

Tụ điện, bộ phận hãm sóng đàn hồi bề mặt

Sợi thuỷ Sợi cácbon tinh dẫn ánh sáng

TR ẦN

tổng hợp ƣu tiên dƣới những dạng sản phẩm khác nhau (đơn tinh thể có kích thƣớc lớn, bột đa tinh thể có cấp hạt xác định (nanô, micrô, mili), màng mỏng,

B

dạng sợi...). Do đó xuất phát từ lĩnh vực sử dụng, từ yêu cầu dạng sản phẩm, điều

10 00

kiện phòng thí nghiệm ta lựa chọn phƣơng pháp thích hợp. Vật liệu vô cơ cũng nhƣ các vật liệu gốm đã góp phần đặc biệt quan trọng đối

Ó

A

với sự phát triển của mọi ngành khoa học kỹ thuật và công nghiệp cuối thế kỷ

-H

XX nhƣ công nghệ vật liệu xây dựng, công nghệ chế tạo máy, giao thông vận tải,

-L

Ý

công nghệ thông tin, kỹ thuật điện, từ, quang, công nghệ chinh phục vũ trụ...

ÁN

Đến lƣợt mình, nhờ sự phát triển đặc biệt nhanh chóng của khoa học kỹ thuật

TO

và công nghệ cuối thế kỷ XX, nó đã góp phần cho việc xây dựng nhiều phƣơng pháp hiện đại để tổng hợp đƣợc nhiều dạng vật liệu mới có cấu trúc và tính chất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Có nhiều phƣơng pháp tổng hợp vật liệu vô cơ, mỗi phƣơng pháp cho phép

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Bột mài (kim cƣơng bôi trơn, than chì)

N

G

Bột

Đ ẠO

Bột mài, vật liệu Mỹ phẩm cắt gọt trắng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

U

Cốt cách nhiệt Cách nhiệt cho gốm kim loại bền nhiệt

Sợi

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Màng phản nhiệt cho thuỷ tinh

Phủ gốm

Y

Màng mỏng

D

IỄ N

Đ

ÀN

đặc biệt.

Có nhiều cách phân loại phƣơng pháp tổng hợp vật liệu vô cơ, trong tài liệu

này sẽ trình bày các phƣơng pháp tổng hợp sau: 1. Phƣơng pháp truyền thống: Thực hiện phản ứng giữa các pha rắn ở nhiệt

độ cao. Sản phẩm của phƣơng pháp này thông thƣờng dƣới dạng bột có cấp hạt cỡ

Trang 210

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

milimet. Từ sản phẩm đó mới tiến hành tạo hình và thực hiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ thể. Đây là phƣơng pháp đƣợc phát triển lâu đời nhất nhƣng hiện

N

nay vẫn đƣợc áp dụng rộng rãi.

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

bột mịn hơn sản phẩm thu đƣợc theo phƣơng pháp gốm truyền thống, có thể đạt

TP

tới cấp hạt micrô.

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

- Phƣơng pháp Precursor phân tử: gồm có phƣơng pháp kết tủa và phƣơng

H Ư

pháp sol- gel.

TR ẦN

- Phƣơng pháp Precursor nguyên tử gồm có phƣơng pháp đồng tạo

phức (phức đa nhân) và phƣơng pháp kết tinh tạo dung dịch rắn.

B

3. Phƣơng pháp điện hoá: Các phƣơng pháp điện hoá cho phép tạo đƣợc vật

10 00

liệu dƣới dạng màng mỏng hoặc những dạng đơn tinh thể có góc cạnh rất hoàn chỉnh. Sử dụng thủ thuật thực nghiệm đặc biệt của hoá học có thể tổng hợp đƣợc của

Ó

A

nhiều hợp chất có mức oxi hoá bất thƣờng và cấu trúc đặc biệt. Sản phẩm

-H

các phƣơng pháp này chủ yếu dƣới dạng bột.

Ý

4. Các phƣơng pháp sử dụng áp suất cao và phƣơng pháp thuỷ nhiệt cho

-L

phép chế tạo đƣợc chất rắn có kiểu phối trí mới, kiểu liên kết mới và trạng thái

ÁN

oxi hoá bất thƣờng. Thực hiện phản ứng trong các nồi hấp cho phép thu đƣợc

TO

những đơn tinh thể có kích thƣớc lớn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

pháp Precursor là:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Tuỳ theo mức độ phân tán các chất phản ứng có thể phân thành hai phƣơng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

và hạ nhiệt độ phản ứng. Các phƣơng pháp này thƣờng cho sản phẩm dƣới dạng

N

học để tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng nhằm tăng tốc độ phản ứng

Ơ

2. Các phƣơng pháp Precursor: Phƣơng pháp này sử dụng các kỹ thuật hoá

ÀN

5.1. Phƣơng pháp gốm truyền thống

D

IỄ N

Đ

5.1.1. Sơ đồ tổng quát Chuẩn bị phối liệu

(1)

Nghiền. trộn

Ép viên

(2)

(3)

Nung

(4)

Sản phẩm

(5)

Trang 211

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Hình 5.1. Phƣơng pháp gốm truyền thống để sản xuất vật liệu gốm

N

Trong sơ đồ trên công đoạn (1) có nhiệm vụ tính toán thành phần của nguyên

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

trong hỗn hợp. Nếu lƣợng phối liệu chỉ dƣới 20 gam có thể nghiền mịn trong cối

TP

mã não. Vì rằng cối chày bằng mã não có độ cứng cao, đặc biệt là phẳng, nên

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

thể đƣa vào một lƣợng ít dung môi cho dễ nghiền. Chọn loại dung môi nào để

H Ư

trong quá trình nghiền dễ thoát ra khỏi phối liệu (có thể dùng rƣợu etylic,

TR ẦN

axeton...). Công đoạn (3) nhằm tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng. Kích thƣớc và độ dày của viên mẫu tuỳ thuộc vào khuôn và mức độ dẫn nhiệt của

B

phối liệu. Áp lực nén tuỳ theo điều kiện thiết bị có thể đạt tới vài tấn/cm2. Thực ra

10 00

ngay cả khi dùng thiết bị nén tới hàng trăm tấn thì trong viên phối liệu cũng có chứa khoảng 20% thể tích là lỗ xốp và mao quản. Điều đó cho thấy bề mặt tiếp

Ó

A

xúc còn xa mới đạt tới diện tích bề mặt tổng cộng. Để thu đƣợc mẫu phối liệu có

-H

độ xốp thấp đôi lúc cần phải sử dụng phƣơng pháp nén nóng (vừa nén vừa gia

Ý

nhiệt). Việc tác động đồng thời cả nhiệt độ áp suất đòi hỏi phải có thời gian để thu

-L

đƣợc mẫu phối liệu có độ chắc đặc cao. Công đoạn (4) là thực hiện phản ứng giữa

ÁN

các pha rắn đây là công đoạn quan trọng nhất. Vì rằng phản ứng giữa các pha rắn

TO

không thể thực hiện đƣợc hoàn toàn, nghĩa là trong sản phẩm vẫn còn có mặt chất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

trong khe rãnh của cối làm sai lệch tỷ lệ các chất trong phản ứng. Khi nghiền có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

trong quá trình nghiền không đƣa tạp chất vào và cũng không để dính phối liệu lại

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

tăng diện tích tiếp xúc giữa các chất phản ứng và khuếch tán đồng đều các chất

N

của sản phẩm mong muốn. Công đoạn (2) có nhiệm vụ nghiền mịn nguyên liệu để

Ơ

liệu ban đầu (đi từ oxit, hiđroxit, hoặc các muối vô cơ) sao cho đạt tỷ lệ hợp thức

ÀN

ban đầu chƣa phản ứng hết nên thƣờng phải tiến hành nghiền trộn lại rồi ép viên,

D

IỄ N

Đ

nung lại lần thứ hai. Đôi lúc phải tiến hành nung vài lần nhƣ vậy. Khi nào ghi phổ XRD cho biết trong sản phẩm đã hết chất ban đầu mới xem nhƣ kết thúc phản ứng. 5.1.2. Vài ví dụ tổng hợp vật liệu vô cơ theo phƣơng pháp truyền thống bằng

Trang 212

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

cách thực hiện phản ứng giữa các pha rắn Tổng hợp gốm sunfua samari SmS

5.1.2.1.

N

Tính chất đặc biệt của gốm này do trạng thái oxi hoá thấp (2+) của samari.

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

một loại vật liệu khác bền ở nhiệt độ cao, trơ về hoá học với hơi S, Sm. Sau khi

TP

phản ứng đã kết thúc, cần phải tiến hành đồng thể hoá sản phẩm bằng cách đƣa

G N

Tổng hợp gốm siêu dẫn nhiệt độ cao YBa2Cu3O7-x theo phƣơng

5.1.2.2.

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

hồ quang điện, bằng tia laze.

TR ẦN

pháp gốm truyền thống

Hình dƣới đây cho thấy trong trong hệ bậc ba CuO-BaO-Y2O3 tạo thành

B

nhiều hợp chất rong đó hợp chất có tỷ lệ nguyên tử Y : Ba : Cu = 1 : 2 : 3 là quan

10 00

trọng nhất. Vì rằng tính siêu dẫn phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái oxi hóa của đồng. Do đó, điều kiện khí quyển khi nung đóng một vai trò đặc biệt quan trọng.

Ó

A

Để tổng hợp pha gốm 1 : 2 : 3 thì chuẩn bị nguyên liệu ban đầu gồm oxit

-H

đồng, oxit ytri, cacbonat bari theo đúng hợp thức, tiến hành đồng nhất nguyên liệu

Ý

bằng cách xay trộn thật kỹ sau đó ép viên rồi nung trong khí quyển oxi. Để thu

-L

đƣợc sản phẩm đơn pha thì phải tiến hành giai đoạn này vài ba lần. Sau khi đã thu

ÁN

đƣợc sản phẩm đơn pha dƣới dạng bột mới tiến hành tạo hình bằng cách ép dƣới

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

áp lực cao và kết khối.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

thực hiện bằng cách đun nóng khác nhau nhƣ dùng sợi đốt bằng tantan, đốt bằng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

lên nhiệt độ 2300 K. Để tiến hành đồng thể hoá sản phẩm ở nhiệt độ cao có thể

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ngoài ống bằng thạch anh ra ngƣời ta còn sử dụng ống bằng corun α-Al2O3 hoặc

N

huỳnh rồi đun nóng tới 1000oC trong ống thạch anh đã đƣợc hút chân không.

Ơ

Theo phƣơng pháp gốm truyền thống, ngƣời ta trộn bột kim loại Sm với bột lƣu

Trang 213

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

nhiệt muối nitrat của các kim loại. Thông thƣờng, khi phân huỷ nhiệt nitrat sẽ tạo

TR ẦN

thành các oxit ở trạng thái hoạt động dễ phản ứng. Cần lƣu ý gốm tổng hợp theo phƣơng pháp này thƣờng chứa kim loại ở mức oxi hoá cao [10]. Ví dụ khi tiến

B

hành đồng phân huỷ nitrat magie và nitrat nhôm có thể tổng hợp spinen MgAl2O4.

10 00

Tổng hợp gốm bằng phản ứng trao đổi giữa các muối hoặc giữa

5.1.2.3.

muối với oxit

Ó

A

Có thể tổng hợp gốm bằng phản ứng trao đổi giữa các muối. Ví dụ có thể

-H

tổng hợp muối ferrit bằng phản ứng trao đổi sau: (M là kim loại hoá trị 2)

-L

Ý

MCl2 + Na2Fe2O4 → MFe2O4 + 2NaCl

ÁN

Nhiệt độ của phản ứng chỉ khoảng 500oC. Sau khi phản ứng xong tiến hành

TO

rửa sản phẩm để tách loại NaCl. Bằng phƣơng này Wickham đã tiến hành tổng

ÀN

hợp đƣợc Fe3O4, Fe2Cr2O4, FeTiO3, FeAl2O4.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Có nhiều nhà nghiên cứu tiến hành tổng hợp gốm bằng cách đồng phân huỷ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

giản đồ trạng thái hệ Y2O3-CuO-BaO [4].

Đ ẠO

Hình 5.2. Mặt cắt đẳng nhiệt (950oC) ở điều kiện đẳng áp (PO = 0,21 atm) của

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Đ

Mshetlop Petrosan, Brixner đã tiến hành tổng hợp gốm oxit chứa hai kim

D

IỄ N

loại bằng phản ứng trao đổi giữa muối và oxit. Hệ oxit bari và oxit nhôm tạo thành 3 hợp chất (hình 3), trong đó BaAl2O4 vừa có nhiệt độ nóng chảy cao (1830oC) vừa có tính chất kết dính cao nên đóng vai trò quan trọng trong bê tông

Trang 214

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

chịu nhiệt. Mshetlop - Petrosan đã tổng hợp BaAl2O4 bằng cách nung hỗn hợp BaSO4 với Al2O3:

B

phản ứng giữa muối clorua với oxit. Ví dụ tổng hợp gốm BaFe12O19 theo phản

10 00

ứng:

A

BaCl2 + 6Fe2O3 + H2O → BaFe12O19 + 2HCl

Ó

Trong phản ứng này BaCl2 vừa đóng vai trò chất chảy giúp cho phản ứng

-H

giữa các pha rắn xảy ra dễ dàng vừa là chất tham gia phản ứng. Theo Bichowski

-L

Ý

và Rossini thì ở 1300 K BaCl2 bị thuỷ phân BaCl2 + H2O → BaO + 2HCl. Oxit BaO + 6Fe2O3 → BaFe12O19

ÁN

bari vừa tạo thành phản ứng với Fe2O3:

TO

Bảng 5.2 cho thấy phƣơng pháp Brixner khi sử dụng BaCl2 và CaCl2 có thể

ÀN

tổng hợp đƣợc nhiều gốm oxit khác nhau.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Brixner đã tiến hành tổng hợp nhiều loại gốm oxit bằng cách thực hiện

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TR ẦN

Hình 5.3. Giản đồ tragj thái hệ BaO-Al2O3

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

BaSO4 + Al2O3 → BaAl2O4 + SO2 + 1/2O2

D

IỄ N

Đ

Bảng 5.2. Sản phẩm phản ứng khi cho oxit tác dụng với BaCl2 và CaCl2 [11,12] Muối

Oxit

Sản phẩm

Fe2O3

BaFe12O19 những vẩy sắt từ màu trong suốt

WO3

BaWO4 tinh thể hình kim nhỏ

Trang 215

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

BaTi3O7 tinh tháťƒ máť?ng trong suáť‘t

Fe2O3

CaFeO4 dấng sᝣi mĂ u Ä‘áť? trong suáť‘t

Al2O3

Ca3Al10O18 nhᝯng bản l᝼c giåc trong

Cr2O3

CaCrO4 dấng nhånh cây

SiO2

Ca2SiO4 nhᝯng bản m�ng hÏnh kim

Ć

TiO2

H

BaPbO3 tinh tháťƒ mĂ u nâu

N

PbO

U

Y

BaSi2O5 nhᝯng bản m�ng hÏnh kim

TP

Lò nung Ä‘áťƒ táť•ng hᝣp gáť‘m cĂł tháťƒ sáť­ d᝼ng cĂĄc loấi lò Ä‘iᝇn, lò gas vĂ Ä‘ạc

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

phân táť­, ion chẼt tham gia phản ᝊng nĂŞn chᝉ tráťąc tiáşżp lĂ m nĂłng chẼt tham gia

H ĆŻ

phản ᝊng. Ä?iáť u nĂ y vᝍa cĂł tháťƒ Ä‘ĆŁa nhiᝇt Ä‘áť™ lĂŞn cao hĆĄn vᝍa tiáşżt kiᝇm năng lƣᝣng

TR ẌN

[13].

5.1.2. PhĆŁĆĄng phĂĄp táť•ng hᝣp áť&#x; nhiᝇt Ä‘áť™ cao táťą lan truyáť n (gáť?i tắt lĂ phĆŁĆĄng

B

phĂĄp SHS) (Self-propagating High-temperature Synthesis)

10 00

Tháťąc chẼt cᝧa phĆŁĆĄng phĂĄp nĂ y lĂ lᝣi d᝼ng lƣᝣng nhiᝇt to láť›n toả ra khi oxi hoĂĄ báť™t kim loấi Ä‘áťƒ tiáşżn hĂ nh táť•ng hᝣp gáť‘m oxit. Bảng dĆŁáť›i Ä‘ây cho biáşżt sinh

Ă“

A

nhiᝇt cᝧa máť™t sáť‘ oxit.

Ă?

Ă N

-∆H

�-Al2O3

Îą-Al2O3

Mg-

ZnO

Fe2O3

Fe3O4

1653

1675

601

350

822

1117

-L

Oxit

-H

Bảng 5.3. Sinh nhiᝇt cᝧa máť™t sáť‘ oxit

TO

(kJ/mol)

áťž 298oC phản ᝊng tấo thĂ nh 40 gam (1 mol) MgO tᝍ 24 gam báť™t Mg vĂ 16

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ä‘áť‘t nĂłng toĂ n báť™ khĂ´ng gian lò, lò vi sĂłng cĂł tĂĄc d᝼ng tăng tần sáť‘ dao Ä‘áť™ng cᝧa

MáťŒI YĂŠU CẌU GᝏI Vᝀ Háť˜P MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ä? áş O

biᝇt gần Ä‘ây cĂł nhiáť u tĂĄc giả sáť­ d᝼ng lò vi sĂłng. KhĂĄc váť›i cĂĄc loấi lò Ä‘iᝇn, lò gas

Dáş Y KĂˆM QUY NHĆ N OFFICIAL ST&GT : Ä?/C 1000B TRẌN HĆŻNG Ä?áş O TP.QUY NHĆ N

NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła Quy NhĆĄn 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

CaCl2

SiO2

.Q

BaCl2

N

HoĂĄ VĂ´ CĆĄ

Ă€N

gam khĂ­ oxi toả ra máť™t lƣᝣng nhiᝇt lĂ 601 kJ, phản ᝊng tấo thĂ nh 102 gam oxit

D

Iáť„ N

Ä?

nhĂ´m (1 mol) tᝍ 54 gam báť™t nhĂ´m vĂ 48 gam oxi toả ra máť™t lƣᝣng nhiᝇt lĂ 1675

kJ. Lᝣi d᝼ng lƣᝣng nhiᝇt Ä‘Ăł Ä‘áťƒ tháťąc hiᝇn phản ᝊng táť•ng hᝣp gáť‘m. VĂ­ d᝼ Ä‘áťƒ táť•ng hᝣp spinen CoAl2O4 ta cĂł tháťƒ chuẊn báť‹ háť—n hᝣp gáť“m oxit coban hoạc muáť‘i coban váť›i báť™t nhĂ´m kim loấi. Sau khi nghiáť n tráť™n káťš Ä‘áťƒ khuáşżch tĂĄn cĂĄc chẼt phản ᝊng

Trang 216

Ä?Ăłng gĂłp PDF báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

thật tốt, nén hỗn hợp bột thành thỏi dƣới áp lực thích hợp rồi nung sơ bộ ở nhiệt độ thấp (dƣới 900oC), tiến hành thực hiện phản ứng theo phƣơng pháp SHS. Do

N

phản ứng oxi hóa bột nhôm lan truyền nhanh chóng từ ngoài vào trong thỏi làm

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Phƣơng pháp SHS bắt đầu đƣợc A.G. Merzhanov (Liên Xô cũ) nghiên cứu

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

là:

H Ư

- Tiết kiệm năng lƣợng: các phƣơng pháp khác đòi hỏi phải nung toàn bộ không

TR ẦN

gian lò đến nhiệt độ cao (từ 1300-1600oC), lƣu mẫu lâu ở nhiệt độ cao đó, và đôi khi phải nghiền và nung lại một vài lần cho thu đƣợc sản phẩm đồng nhất.

B

Phƣơng pháp SHS chỉ cần nung sơ bộ ở nhiệt độ thấp (900oC) có tính chất khơi

10 00

mào cho phản ứng, sau đó thực hiện quá trình SHS. Nhiệt oxi hoá bột kim loại toả ra từ bên trong mẫu và lan truyền rất nhanh làm cho chỉ vài giây là nhiệt độ mẫu

Ó

A

đạt trên 1500oC.

-H

- Năng suất của quá trình sản xuất cao và không đòi hỏi mặt bằng sản xuất

-L

Ý

lớn. Vì phản ứng tổng hợp theo phƣơng pháp SHS chỉ xảy ra một thời gian rất

ÁN

ngắn (vài phút) và nhiệt toả ra từ bên trong mẫu không đòi hỏi phải thiết kế lò phức tạp.

TO

- Phƣơng pháp SHS rất ít chất thải do đó không ảnh hƣởng đến môi trƣờng

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Phƣơng pháp SHS có nhiều ƣu điểm hơn phƣơng pháp gốm truyền thống đó

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ở Almaty, Kazakhstan và nhiều nƣớc thuộc Liên Xô cũ [14].

Đ ẠO

TP

từ 1962, nhƣng mãi đến năm 1985 mới đƣợc áp dụng để sản xuất chất màu vô cơ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

độ rất nhanh (103-106 độ/giây).

N

trong vài giây đã đạt đƣợc 1500oC, sau đó thỏi mẫu cũng nguội lạnh với một tốc

Ơ

cho nhiệt độ của thỏi mẫu tăng lên rất cao với một tốc độ nhanh chóng, có khi chỉ

D

IỄ N

Đ

ÀN

sinh thái.

- Phƣơng pháp SHS có thể sử dụng để tổng hợp chất màu từ các nguồn bã

thải của công nghiệp. Ví dụ từ các bã thải ở các xí nghiệp sản xuất có sử dụng quặng bôxit, pyrit, cromit, đá hoa, xí nghiệp sản xuất Pb, Al, Cr... , chỉ cần đƣa

Trang 217

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

thêm bột nhôm hoặc bột magie kim loại là có thể thực hiện phản ứng SHS để tổng hợp các chất màu trên cơ sở mạng lƣới spinen, mulit hoặc corđierit...

20 42

Ba(Mg1/3Nb2/3)O3

GLY

40

La0.7Ca0.3MnO3

GLY

50

La1-xCdxFeO3 (0  x  0,3)

GLY

N

H Ư

TR ẦN

http://daykemquynhon.ucoz.com

50-54

10 00

B

La1-xCaxFeO3 ODH 30-50 (0  x  0,5) U: ure; CH: cacbohydrazit; ODH: oxalyldihydrazit; GLY: glycin; HMT: Hexametylentetramin.

A

Tổng hợp đốt cháy dung dịch thƣờng sử dụng các hợp chất hữu cơ làm

-H

Ó

nhiên liệu. Vai trò của nhiên liêu có hai mục đích:

Ý

- Là nguồn C và H khi cháy cho CO2, H2O và nhiệt toả ra.

-L

- Tạo phức với ion kim loại tạo môi trƣờng dung dịch đồng nhất.

ÁN

Nhiệt độ tạo ra trong phản ứng oxy hóa khử biến đổi từ 1000 đến 1800K.

TO

Vì rằng phƣơng pháp tiến hành đun nóng và làm nguội mẫu với tốc độ rất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

HMT

G

LaAlO3

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

U

TP

LaCrO3

50-60

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

CH

H

BaTiO3

Kích thƣớc hạt (nm)

N

Nhiên liệu

Y

Vật liệu

Đ ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

N

Bảng 5.4. Một số vật liệu đƣợc điều chế bằng đốt cháy dung dịch

ÀN

lớn nên chắc rằng cấu trúc tinh thể của sản phẩm khó lòng hoàn chỉnh. Phƣơng pháp Precusor

5.2.1. Phƣơng pháp Precusor phân tử 5.2.1.1.

Phƣơng pháp Sol-gel

D

IỄ N

Đ

5.2.

Trang 218

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Phƣơng pháp sol-gel đƣợc biết từ đầu thế kỉ XIX trong việc nghiên cứu điều chế thủy tinh từ silicalcoxit nhƣng chỉ đƣợc phát triển mạnh từ thập niên 50-

N

60 của thế kỉ thứ XX.

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

tăng lên một cách đột ngột.

TP

Sol đƣợc hình thành bằng cách phân tán các tiểu phân rắn trong dung môi

G

(1.1)

H Ư

Gel đƣợc hình thành tiếp theo bằng phản ứng ngƣng tụ:

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

-MOR + H2O = -MOH + ROH

TR ẦN

-MOH + ROM - = -MOM - + ROH -MOH + HOM - = -MOM - + H2O

(1.2) (1.3)

A

Sol

Làm nóng hoặc già hoá

Gel

Ó

Phân tán hoặc thuỷ phân

10 00

B

Có thể tóm tắt phƣơng pháp sol – gel theo sơ đồ sau:

-H

Hình 5.4. Sơ đồ tóm tắt phƣơng pháp sol – gel

-L

Ý

So với các phƣơng pháp khác, phƣơng pháp sol-gel có thể kiểm soát đƣợc

ÁN

tính chất của gel tạo thành và nhƣ vậy kiểm soát đƣợc tính chất của sản phẩm nhờ

TO

sự kiểm soát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình nhƣ kiểu tiền chất, dung môi, hàm lƣợng nƣớc, nồng độ tiền chất, pH, nhiệt độ…Ngoài ra phƣơng pháp sol-gel

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ứng thủy phân:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

hoặc đi từ phản ứng hóa học giữa tiền chất và dung môi mang bản chất của phản

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

môi trong mạng lƣới sau khi gel hóa, tức là ngƣng tụ sol đến khi độ nhớt của hệ

N

trong dung môi đồng thể về mặt hóa học. Gel là một hệ rắn “bán cứng” chứa dung

Ơ

Trong đó sol là một hệ keo chứa các cấu tử có kích thƣớc hạt từ 1-1000nm

ÀN

còn có ƣu điểm trong việc điều chế xúc tác nhiều thành phần với độ đồng nhất cao

D

IỄ N

Đ

và giá thành sản xuất rẻ. Hiện nay phƣơng pháp sol-gel là kỹ thuật đƣợc sử dụng rộng rãi và tỏ ra có ƣu việt để tạo ra các vật liệu khối, màng mỏng có cấu trúc nano, bột với độ mịn cao hoặc dạng sợi có cấu trúc đa tinh thể hay vô định hình mà các phƣơng pháp

Trang 219

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

khác khó thực hiện đƣợc. Sau đay là một số ví dụ tổng hợp gốm theo phƣơng pháp sol-gel Tổng hợp sợi quang học SiO2 (độ tinh khiết 99,999%)

N

a.

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

sạch nhƣ các loại alcoxyt của silic Si(OR)4 với R là CH3-, C2H5-... Tiến hành phản

TP

ứng thuỷ phân:

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Si-(OH)2(OCH3)2 + H2O → Si-(OH)3(OCH3) + CH3OH Si-(OH)3(OCH3) + H2O → Si-(OH)4 +CH3OH

TR ẦN

Tiếp đến là giai đoạn ngƣng tụ axit salicxix Si(OH)4 để tạo thành các liên kết:

10 00

B

Khi các tiểu phân ngƣng tụ đạt tới một kích thƣớc xác định nào đó thì hình thành hạt keo. Dung dịch sol chảy trôi qua một cái khuôn, tại đây tạo thành sợi

A

đan chéo nhau kéo theo sự hình thành gel. Lúc đã tạo thành gel thì có thể kéo

-H

Ó

thành sợi. Rƣợu metylic và nƣớc tại các lỗ gel trong quá trình già hoá chỉ thải ra

Ý

đƣợc một phần, phần còn lại đƣợc đuổi ra hết khi sấy khô gel. Cuối cùng silic oxit

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

đƣợc nung lên tới 1300 K để làm tăng mật độ thuỷ tinh.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Si-OH(OCH3)3 + H2O → Si-(OH)2(OCH3)2 + CH3OH

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Si(OCH3)4 + H2O → Si-OH(OCH3)3 + CH3OH

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

không thể đi từ nguyên liệu đầu là SiO2 sạch mà phải xuất phát từ hoá chất siêu

N

khiết, đặc biệt là loại triệt để các cation của kim loại chuyển tiếp. Muốn thế ta

Ơ

Một yêu cầu quan trọng của sợi quang học SiO2 là phải đảm bảo thật tinh

Trang 220

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Ó

A

Litiniôbat thuộc loại gốm kỹ thuật điện (ferroeclectric) đƣợc sử dụng nhƣ

-H

một bộ phận chuyển mạch quang học.

Ý

Phƣơng pháp gốm truyền thống bằng cách nung hỗn hợp hai oxit Li 2O +

-L

Nb2O5 không cho phép thu đƣợc sản phẩm đúng hợp thức mong muốn mà chỉ là

ÁN

một hỗn hợp đa pha.

TO

Theo phƣơng pháp sol-gel ngƣời ta hoà hỗn hợp etoxit liti LiOEt và êtôxit

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Tổng hợp gốm liti niôbat LiNbO3

b.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

10 00

B

Hình 5.5. Mô tả ngƣng tụ axit salicxix Si(OH)4 để tạo thành các liên kết

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

niôbi Nb2(OEt)10 (ở đây Et là C2H5-) vào rƣợu etanol tuyệt đối đúng theo hợp

D

IỄ N

Đ

thức.

Thêm nƣớc dần dần vào hỗn hợp lỏng đồng thể đó để thực hiện phản ứng thuỷ phân đồng thời cho tạo thành hiđroxi-alcoxit. Nb2(OEt)5 + 2H2O → 2Nb(OEt)4(OH) + 2EtOH

Trang 221

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

+ H2O → LiOH + EtOH

Li(OEt)

Các hiđroxi-alcoxit ngƣng tụ lại tạo thành gel dạng cao phân tử chứa liên kết

N

kim loại- kim loại. Đun nóng gel dần để phân huỷ hợp chất hữu cơ và nƣớc, cuối

H

Tổng hợp SnO2 hoạt hoá

N

c.

Ơ

cùng chế hoá nhiệt thu đƣợc litiniôbat.

Phƣơng pháp sol-gel có ƣu điểm là có thể tạo thành một màng mỏng gốm bao

G

phủ lên vật liệu nghiên cứu.

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Ví dụ, để chế tạo đioxit thiếc có chứa tạp chất titan theo phƣơng pháp sol-gel ta tiến hành nhƣ sau: thêm dần dần butoxit titan Ti(OC4H9)4 vào dung dịch

TR ẦN

SnCl2.2H2O trong etanol tuyệt đối. Muối thiếc hai bị thuỷ phân tạo thành phức hiđroxi rồi bị oxi hoá dần thành thiếc bốn dƣới dạng sol. Giữ khoảng 5 ngày trong

B

bình để mở sẽ chuyển dần thành gel. Sấy gel ở 333K dƣới áp suất trong thời gian

10 00

khoảng 2 giờ, rồi tiếp tục đun nóng tới 600 K trong 10 phút sẽ tạo thành màng

Ó

Tổng hợp dung dịch rắn (Fe1-xAlx)2O3

-H

d.

A

đioxit thiếc có lẫn tạp chất là Ti4+.

Về thực chất là thay thế một số vị trí của ion Fe3+ trong mạng tinh thể Fe2O3 (1 - x)Fe2O3 + xAl2O3 → (Fe1-xAlx)2O3

ÁN

hai pha rắn:

-L

Ý

bằng ion Al3+. Theo phƣơng pháp gốm truyền thống ta thực hiện phản ứng giữa

TO

Vì phản ứng chỉ xảy ra ở biên giới tiếp xúc giữa hai hạt oxit, do đó tốc độ

ÀN

phản ứng rất chậm ngay cả ở nhiệt độ cao và kết quả thực nghiệm cho thấy giá trị

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

trong suốt nhƣ thuỷ tinh.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

khi thêm tạp chất Sb3+, Ti4+. Gốm SnO2 chứa tạp chất đƣợc dùng làm điện cực

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

SnO2 là chất bán dẫn kiểu p có chứa lỗ trống O2-. Độ dẫn của gốm này tăng

D

IỄ N

Đ

x chỉ đạt dƣới 0,1. Theo phƣơng pháp sol-gel có thể khuếch tán chất phản ứng trong phối liệu

ban đầu ở mức độ ion, do đó phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn và tốc độ cao hơn. Quá trình điều chế đƣợc tiến hành nhƣ sau: chuẩn bị dung dịch hai muối

Trang 222

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

của Al3+ và Fe3+ theo tỷ lệ mong muốn rồi thực hiện phản ứng thuỷ phân để thu dung dịch keo của hiđroxit sắt và nhôm. Cho dung dịch sol đó chuyển dần thành

N

gel hoàn toàn đồng nhất. Sấy gel rồi tiến hành phân huỷ nhiệt sẽ thu đƣợc sản

H

Ơ

phẩm gốm (Fe1-xAlx)2O3.

N

Phƣơng pháp đồng kết tủa

5.2.1.2.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

pháp gốm truyền thống chúng ta trộn hai oxit ban đầu theo tỷ lệ mol Nd2O3/TiO2

G

Theo phƣơng pháp đồng kết tủa chúng ta chuẩn bị hỗn hợp dung dịch chứa

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

hai muối nêođim và titan rồi thực hiện phản ứng đồng kết tủa (dƣới dạng hiđroxit, cacbonat, oxalat...) sao cho sản phẩm rắn kết tủa thu đƣợc, ứng với tỷ lệ Nd/Ti

TR ẦN

nhƣ trong sản phẩm gốm mong muốn Nd2Ti2O7. Cuối cùng tiến hành nhiệt phân sản phẩm rắn đồng kết tủa đó.

10 00

B

Ở đây chúng ta phải lƣu ý 2 vấn đề là:

- Bảo đảm đúng quá trình đồng kết tủa nghĩa là kết tủa đồng thời cả hai

A

kim loại đó. Ví dụ với hỗn hợp chứa hai ion Nd3+ và Ti4+, nếu ta kết tủa dƣới dạng

-H

Ó

hiđroxit Nd(OH)3 và Ti(OH)4 thì việc thực hiện phải kết tủa đồng thời. Chúng ta biết rằng muối titan bị thuỷ phân rất mạnh do đó phải giữ trong dung dịch rất axit

-L

Ý

để tránh quá trình thuỷ phân. Điều này có nghĩa là pH của hỗn hợp hai muối có

ÁN

giá trị rất bé (pH khoảng từ 0 đến 1). Mặt khác, pH kết tủa Ti(OH)4 có giá trị

TO

khoảng 3,8 còn pH bắt đầu kết tủa của nêođim có giá trị khoảng 6. Do đó, khi chúng ta rót dung dịch NH4OH vào hỗn hợp có chứa hai muối NdCl3 và TiCl3 rất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

Nd2O3 + 2TiO2 → Nd2Ti2O7

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

bằng 1/2 rồi nung lên nhiệt độ cao để thực hiện phản ứng giữa các pha rắn.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Ví dụ chúng ta cần tổng hợp gốm nêođim đititanat Nd2Ti2O7. Theo phƣơng

ÀN

axit sẽ xảy ra tình trạng kết tủa Ti(OH)4 trƣớc và sau khi lƣợng Ti4+ chỉ còn lại rất

D

IỄ N

Đ

ít mới bắt đầu quá trình kết tủa Nd(OH)3. Nhƣ vậy, chúng ta không thực hiện đúng sự kết tủa đồng thời (xem hình 5.6). Để thực hiện kết tủa đồng thời thì cần phải tiến hành ngƣợc lại. Nghĩa là rót dung dịch chứa hai muối vào dung dịch NH4OH.

Trang 223

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

- Phải đảm bảo trong precursor tức là hỗn hợp pha rắn chứa hai ion kim loại

TR ẦN

theo đúng tỉ lệ như trong sản phẩm gốm mong muốn. Để thực hiện yêu cầu này không phải dễ dàng. Chúng ta đã biết rằng tích số tan của các chất khác nhau rất

B

khác nhau, do đó trong hỗn hợp hai chất kết tủa có thể chứa hai kim loại không

10 00

đúng nhƣ hai kim loại đó trong dung dịch chuẩn bị ban đầu. Ví dụ tổng hợp ferrit theo phƣơng pháp gốm truyền thống thì thực hiện phản

-H

Ó

A

ứng ở nhiệt độ cao giữa hai oxit:

Fe2O3 + ZnO → ZnFe2O4.

Ý

Theo phƣơng pháp đồng kết tủa, chúng ta cho axit oxalic tác dụng với dung

-L

dịch chứa đồng thời hai muối sunfat sắt và sunfat kẽm trong môi trƣờng axit với

ÁN

tỷ lệ cation Fe2+/Zn2+ trong dung dịch là 2/1. Nhƣng vì tích số tan của ZnC2O4

TO

bằng 2,75.10-8 còn tích số tan của FeC2O4 bằng 2.10-7 do đó trong pha rắn kết tủa

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

trog dung dịch vào giá trị pH.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 5.6. Sự phụ thuộc giữa pH của hỗn hợp và lƣợng Ti4+, Nd3+còn lại

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

tỷ lệ Fe2+/Zn2+ thu đƣợc không thể đúng nhƣ yêu cầu của sản phẩm gốm. Từ đó

D

IỄ N

Đ

chúng ta thấy rằng việc chọn điều kiện để thu đƣợc pha kết tủa có tỷ lệ các cation kim loại theo ý muốn đòi hỏi phải tiến hành thực nghiệm, hoặc bằng tính toán

trƣớc. Ví dụ hệ FeSO4-ZnSO4-H2C2O4 chúng tôi đã xác định bằng con đƣờng thực

Trang 224

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nghiệm sự phụ thuộc của tỷ lệ Fe2+/Zn2+ trong pha kết tủa (y) và tỷ lệ có trong dung dịch chuẩn bị ban đầu (x) là: y = 0,933x – 0,026 [1].

N

Với hệ FeSO4-MnSO4-H2C2O4 chúng tôi đã xác định bằng con đƣờng thực

H

Ơ

nghiệm về sự phụ thuộc giữa tỷ lệ Fe2+/Mn2+ trong pha kết tủa (y) và tỷ lệ đó

N

trong dung dịch chuẩn bị ban đầu (x) là: y = 1,657x - 0,084 [1].

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

phải tiến hành thực nghiệm, hoặc tính toán phức tạp hơn nữa. Ví dụ cần tổng hợp ferrit có công thức là ZnxMn1-xFe2O4 với giá trị x hoàn toàn xác định chúng ta

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

ứng với công thức ZnxMn1-xFe2(C2O4)3.6H2O.

Để giải quyết vấn đề đó chúng tôi đã tiến hành đồng thời hai phƣơng pháp:

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Phƣơng pháp tính [2] Có thể tóm tắt mô hình bài toán nhƣ sau:

-H

Hình 5.7. Mô hình bài toán

-L

Ý

Xem một cách gần đúng là quá trình trộn không thay đổi thể tích và nhiệt

ÁN

độ ở 25oC (VC = VA + VB).

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Lúc đạt cân bằng trong hệ D có các phƣơng trình phản ứng sau:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

lệ cation nhƣ thế nào để khi phản ứng với axit oxalic cho thu đƣợc pha rắn kết tủa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

phải tính toán để chuẩn bị dung dịch sunfat sắt, sunfat mangan, sunfat kẽm với tỷ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Việc thực hiện phản ứng đồng kết tủa chứa nhiều cation kim loại đòi hỏi

Trang 225

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

ÀN

Đ

http://daykemquynhon.ucoz.com

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

A

Ó

-H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

Đ ẠO

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ý

-L

TP

Y

U

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÁN

TO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Trang 226

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Vấn đề đặt ra là tính nồng độ lúc cân bằng của 35 phần tử trong hệ D, dựa vào các giá trị K trong tài liệu tham khảo. Từ đó cho phép xác định khi muốn kết tủa

N

một pha có công thức ZnxMn1-xFe2(C2O4)3.nH2O (với giá trị x nhất định) thì phải

N

U

Y

Phƣơng pháp thực nghiệm [15] Nhƣ chúng tôi đã nói khi nghiên cứu hệ ZnSO4-FeSO4-H2C2O4 ta có tỷ lệ

H

Ơ

chuẩn bị dung dịch ban đầu có tỷ lệ bao nhiêu.

N

G

ban đầu của Fe2+/Zn2+ sao cho trong pha kết tủa có tỷ lệ đó là 2, dung dịch B có tỷ

H Ư

lệ nồng độ Fe2+/Mn2+ ban đầu sao cho trong pha kết tủa có tỷ lệ đó là 2.

TR ẦN

Từ hai dung dịch A và B chuẩn bị dãy đồng phân tử gam. Thực hiện phản ứng kết tủa, tiến hành phân tích thành phần kết tủa của tất cả các mẫu.

B

Bảng 5.5 cho biết kết quả thu đƣợc từ hai phƣơng pháp trên.

10 00

Bảng 5.5. Kết quả thực nghiệm và tính toán để kết tủa hỗn hợp oxalat theo công thức

Ó

A

mong muốn [15]

-L

Ý

-H

Công thức kết quả mong muốn

TO

ÁN

Zn0,2Mn0,8Fe2(C2O4)3

Zn0,5Mn0,5Fe2(C2O4)3

Đ IỄ N D

Zn0,8Mn0,2Fe2(C2O4)3

Nồng độ các muối ban đầu

Phƣơng pháp

[ Fe2+]

[Mn2+]

[Zn2+]

0,1659

0,0991

0,0201

Thực nghiệm

0,1403

0,0902

0,0193

Tính toán

0,1659

0,0612

0,0459

Thực nghiệm

0,1403

0,0801

0,0294

Tính toán

0,1659

0,0716

0,0233

Thực nghiệm

0,1403

0,0701

0,0394

Tính toán

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Từ hai phƣơng trình đó chuẩn bị hai dung dịch: dung dịch A có tỷ lệ nồng độ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

- 0,084.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

là y = 0,933x - 0,026 với hệ MnSO4-FeSO4-H2C2O4 sự phụ thuộc đó là y = 1,657x

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Fe2+/Zn2+ trong pha kết tủa (y) phụ thuộc vào tỷ lệ đó trong dung dịch ban đầu (x)

Sự sai khác giữa hai phƣơng pháp này có thể do các nguyên nhân sau:

Trang 227

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

- Trong thực nghiệm có tiến hành nhiều công đoạn nhƣ lọc, rửa, sai số của phép phân tích mà ta không lƣu ý đến.

N

- Trong tính toán đều dựa vào các giá trị tích số tan, hằng số điện ly... mà các tài

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Cũng bằng phƣơng pháp đồng kết tủa chúng tôi đã tổng hợp đƣợc gốm đititanat

G

5.2.2. Phƣơng pháp precusor nguyên tử (precusor ion)

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Chuẩn bị pha rắn ban đầu dƣới dạng tinh thể trong đó có sự phân bố trật tự

H Ư

các cation kim loại mong muốn và có thành phần chính xác. Điều này đƣợc thực

TR ẦN

hiện bằng hai cách:

Tổng hợp phức đa nhân hoặc điều chế dung dịch rắn dƣới dạng các muối Precursor là phức đa nhân

10 00

a.

B

đồng hình.

oxo-

acetato

Ó

phức

của

sắt

mangan

ứng

với

công

thức

-H

hợp

A

Ví dụ điều chế gốm ferrit mangan MnFe2O4 có thể bắt đầu bằng việc tổng Fe2MnO(CH3COO)6(H2O)3.nH2O. Tiến hành phân huỷ nhiệt phức sẽ thu đƣợc

-L

Ý

ferrit mangan có thành phần chính xác. Điều đặc biệt lý thú là phức này có thể

ÁN

chứa nhiều ion kim loại chuyển tiếp khác nhau có công thức tổng quát

TO

Fe2MO(CH3COO)6(H2O)3.nH2O, trong đó M có thể là Mn, Co, Ni, Zn... do

ÀN

đó, ta có thể tổng hợp đƣợc nhiều loại ferrit khác nhau.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ ẠO

dƣới dạng (LnTiO)2(C2O4)5.7H2O [3].

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

đất hiếm Ln2Ti2O7 khi dùng dung dịch amoni oxalat để kết tủa đồng thời Ln3+, Ti4+

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

thực nghiệm sẽ cho kết quả đáng tin cậy nhất trong thực tế.

N

Những điều đó nói lên tính phức tạp của vấn đề. Theo chúng tôi con đƣờng

H

Ơ

liệu tham khảo khác nhau cho các số khác nhau.

D

IỄ N

Đ

Các phức này có thể kết tinh lại trong pyriđin để thu đƣợc sản phẩm tinh khiết

hơn, lúc đó có công thức M3Fe6(CH3COO)17O3(OH).12C5H5N. Wickham [16] đã tổng hợp đƣợc các phức rắn này với M là Mg, Mn, Co, Ni dƣới dạng khá tinh khiết. Sau đó tiến hành phân huỷ nhiệt phức rắn

Trang 228

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

M3Fe6(CH3COO)17O3(OH).12C5H5N sẽ thu đƣợc gốm ferrit có chất lƣợng tốt (xem bảng 5.6).

N

Cụ thể là tỷ số Fe2+/M2+ tƣơng đối phù hợp với lý thuyết, hằng số mạng lƣới

H N

trƣờng hợp ferrit mangan) phù hợp với giá trị đã đƣợc các tác giả công nhận. Giá

Ơ

a khá phù hợp với tài liệu tham khảo, đặc biệt là giá trị momen từ bão hoà n B (trừ

55,84

12,41 12,16

1,954 1000 8,384 ± 0,001

1,37

MnFe2O4

48,32

48,43

23,68 23,82

2,008 1300 8,512 ± 0,001

4,5

CoFe2O4

47,55

47,60

25,24 15,12

1,990 1000 8,388 ± 0,001

3,57

NiFe2O4

47,54

47,65

25,03 25,05

1,997 1000 8,338 ± 0,002

2,12

A

10 00

B

55,69

MgFe2O4

-H

Ó

Phƣơng pháp này cũng đƣợc sử dụng để tổng hợp gốm cromit MCr2O4 có

Ý

cấu trúc spinen. Nếu tổng hợp gốm cromit theo phƣơng pháp gốm truyền thống

-L

(phản ứng trực tiếp giữa hai oxit Cr2O3 và oxit kim loại MO) thì giai đoạn nghiền

ÁN

trộn rất lâu và đặc biệt là phải nung ở nhiệt độ rất cao (1400-1700oC) mà vẫn không thể thu đƣợc sản phẩm đồng thể vì rằng oxit crom và oxit kim loại hoá trị 2

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Momen từ bão hoà

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

G

Hằng số mạng

N

H Ư

Ferrit

Tỷ lệ Nung mol ở Fe/M2 (oC)

TR ẦN

% khối lƣợng % khối lƣợng Fe3+ M2+ Kết Kết Tính Tính quả quả

Đ ẠO

Bảng 5.6. Thành phần hoá học và tính chất của một số ferrit thu đƣợc khi xử lý nhiệt phức pyriđinat [10]

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U TP

.Q

phân bố cation kim loại trong các hốc tứ và bát diện của spinen.

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Y

trị momen từ bão hoà rất nhạy cảm với sự sai lệch với công thức của ferrit và sự

ÀN

đều có nhiệt độ nóng chảy cao và tƣơng đối trơ về hoá học. Whipple và Wold đã

Nhờ có sự phân bố ion của các kim loại một cách có trật tự trong precursor,

nên tỷ lệ Cr3+/M2+ khá phù hợp với giá trị lý thuyết và sản phẩm gốm thu đƣợc

D

IỄ N

Đ

sử dụng phƣơng pháp precursor để tổng hợp đƣợc một số cromit (bảng 5.7).

Trang 229

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

hoàn toàn đồng nhất. H. Tamaki, Z.J. Zhong,... đã tổng hợp đƣợc nhiều gốm spinen MCr2O4 bằng cách phân huỷ nhiệt phức {NBu4[MCr(OX)3]} [17].

N

Bari titanat BaTiO3 có hằng số điện môi cao, đƣợc sử dụng trong các tụ

H

Ơ

điện, thời gian đầu đƣợc tổng hợp theo phƣơng pháp gốm truyền thống bằng cách

N

nung hỗn hợp bari cacbonat và các oxit titan ở nhiệt độ cao.

Hiệu suất %

MgCr2O4

(NH4)2Mg(CrO4)2.6H2O

2,010 ± 0,002

70

NiCr2O4

(NH4)2Ni(CrO4)2.6H2O

1,999 ± 0,002

75

MnCr2O4

MnCr2O7.4C5H5N

2,015 ± 0,002

90

CoCr2O4

CoCr2O7.4C5H5N

CuCr2O4

N

H Ư

(NH4)2Cu(CrO4).2NH3

2,000 ± 0,003

43

ZnCr2O4

(NH4)2Zn(CrO4). 2NH3

1,995 ± 0,0006

77

FeCr2O4

10 00

TR ẦN

90

(NH4)2Fe(CrO4)2

1,995 ± 0,003

80

B

2,012 ± 0,002

-H

Ó

Nhƣng để tạo đƣợc loại gốm có tính chất tốt hơn thì sản phẩm phải có kích thƣớc hạt thích hợp, muốn thế thì phải tổng hợp bằng phƣơng pháp precursor bari

-L

Ý

titaninoxalat có công thức là BaTiO((COO)2)2 rồi phân huỷ nhiệt. Theo cách đó ban

TO

ÁN

đầu tiến hành thuỷ phân butoxit titan [16]. Ti(OBu)4 + 4H2O → Ti(OH)4 + 4BuOH

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Tỷ lệ Cr3+/M2+

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

Precursor

G

Cromit

A

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 5.7. Tổng hợp một số cromit theo phƣơng pháp precursor [10]

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

BaCO3 + TiO2 → BaTiO3 + CO2

D

IỄ N

Đ

ÀN

Hoà tan kết tủa trong axit oxalic: Ti(OH)4 + (COO)2- → TiO(COO)2 + 2OH- + H2O

Rót từ từ dung dịch BaCl2 vào đó sẽ xảy ra phản ứng kết tủa phức rắn Ba2+ + (COO)2- + TiO(COO)2 → Ba[TiO((COO)2)2] Tiến hành phân huỷ nhiệt phức rắn sẽ cho sản phẩm

Trang 230

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Ba[TiO((COO)2)2] → BaTiO3 + 2CO2 + 2CO Sản phẩm tạo thành theo phƣơng pháp này gồm những tinh thể có kích

N

thƣớc rất bé nên bề mặt riêng khá lớn, rất thuận lợi cho việc sử dụng làm chất xúc

H N

thể lớn hơn.

Y

Precursor là dung dịch rắn dƣới dạng các muối đồng hình

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Theo phƣơng pháp này chúng ta phân tán các cation kim loại khác nhau vào

trong một pha đồng thể là dung dịch rắn của các muối đồng hình. Ví dụ muối mohr

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

dịch rắn. Các thông tin về tính tan đẳng nhiệt của các hệ muối nƣớc bậc ba, bậc

H Ư

bốn... rất quan trọng đối với kỹ thuật chuẩn bị các dung dịch rắn kiểu này. Hình

TR ẦN

5.8 là giản đồ tính tan đẳng nhiệt của hệ (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O(NH4)2SO4.ZnSO4.6H2O-H2O ở 30oC. Từ giản đồ (hình 5.8A) có thể dựng giản

B

đồ đƣờng cong phân bố Rozebom nhƣ trên hình 5.8B.

10 00

Ví dụ chúng ta muốn tổng hợp ferrit kẽm ZnFe2O4 thì phải chuẩn bị dung dịch rắn ứng với công thức (NH4)2SO4.(Zn0,333Fe0,666)SO4.6H2O, nghĩa là trong dung dịch

Ó

A

rắn đó phải có tỷ lệ Fe/Zn = 2. Muốn thế thì trong dung dịch rắn phải có chứa

-H

66,666% (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O ứng với điểm b ta phải chuẩn bị dung dịch lỏng

-L

Ý

ứng với điểm a và tiến hành bay hơi đẳng nhiệt ở 30oC, sẽ thu đƣợc dung dịch rắn

ÁN

có sự phân bố các cation kim loại hoàn toàn có trật tự. Tiến hành nhiệt phân dung

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

dịch rắn đó sẽ thu đƣợc ferrit.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

sắt, niken, kẽm, coban, mangan... đƣợc phân bố đồng đều trong mạng lƣới dung

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

có công thức (NH4)2SO4.MSO4.6H2O. Trong đó M có thể là cation hóa trị II của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

b.

Ơ

tác hoặc làm tụ điện. Để sử dụng làm việc khác thì phải tiến hành nuôi đơn tinh

Trang 231

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

-L

ÁN

Ga3+, In3+, V3+, Mn3+, Rh3+,... các đihiđrat oxalat kim loại hoá trị II MC2O4.2H2O

TO

(M là Fe2+, Ni2+, Mn2+, Zn2+, Co2+,...)... Ở phần trên chúng ta đã xét phƣơng pháp điện hoá để tổng hợp chất rắn mới

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ý

nhôm (NH4)M3+(SO4)2.12H2O trong đó M là các cation Al3+, Cr3+, Fe3+, Co3+,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

-H

Ó

A

Hình 5.8. Giản đồ tính tan (A) và giản đồ phân bố (B) của hệ (NH4)2SO4.FeSO4(NH4)2SO4.FeSO4-H2O ở 30oC. Rất nhiều muối vô cơ có khả năng tạo dung dịch rắn nhƣ vậy. Ví dụ phèn

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

ÀN

dựa trên cơ sở mạng tinh thể của hợp chất cho trƣớc có cấu trúc lớp, cấu trúc rãnh

D

IỄ N

Đ

(TiS2, β-Al2O3) rồi thực hiện phản ứng xâm nhập hoặc trao đổi ion bằng thủ thuật điện hoá. Dƣới đây trình bày phƣơng pháp khử điện hoá để chế tạo vật liệu dƣới

dạng đơn tinh thể và phƣơng pháp điện hoá để chế tạo vật liệu dƣới dạng màng mỏng.

Trang 232

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

5.3.

Phƣơng pháp điện hóa

5.3.1. Phƣơng pháp khử điện hoá

N

Bằng phƣơng pháp khử điện hoá đã điều chế nhiều chất rắn mới có dạng đơn

H

Ơ

tinh thể đẹp khá hoàn chỉnh. Một số chất nhờ phƣơng pháp này mới đƣợc điều chế

N

lần đầu tiên.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

trình điện phân sẽ xảy ra phản ứng khử các ion kim loại chuyển tiếp cho đến mức oxi hoá thấp nhất hoặc khử các anion oxiaxit photphat thành photphit; cacbonat

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

nhiên, trên cơ sở thực nghiệm đã xác nhận khả năng to lớn của phƣơng pháp này

H Ư

và chắc chắn phƣơng pháp này có triển vọng phát triển mạnh.

TR ẦN

Thông thƣờng hỗn hợp muối nóng chảy gồm borat, photphat, cacbonat, halogenua của kim loại kiềm, kiềm thổ với oxit.

B

Hỗn hợp nóng chảy đó đƣợc đựng trong chén bằng vật liệu trơ, ví dụ khi

10 00

tổng hợp oxit thì dùng chén bằng corun (α-Al2O3), khi tổng hợp cacbua,

A

sunphua... thì dùng chén bằng graphit. Các điện cực làm bằng platin hoặc graphit.

Ó

Bảng 5.8 giới thiệu một số ví dụ các sản phẩm của việc tổng hợp vật liệu bằng

Ý

-H

phƣơng pháp khử điện hoá.

ÁN

-L

Bảng 5.8. Một vài ví dụ về phƣơng pháp khử điện hoá trong điều chế vật liệu [37] Sản phẩm khử

Nhiệt độ (oC)

CaTiO3, CaCl2

CaTi2O4

850

Na2WO4, WO3

NaxWO3

Na2MoO3, MoO3

MoO2

NaOH, điện cực Ni

NaNiO2

Na2B4O7, NaF, V2O5,

FeV2O5

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Các cấu tử nóng chảy

Nhận xét Khi điện phân thu đƣợc hợp chất mới titan III

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

dựa vào cơ sở kinh nghiệm còn cơ chế phản ứng xảy ra chƣa biết chắc chắn. Tuy

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

thành cacbua; borat thành borua. Phần nhiều việc tổng hợp các chất rắn này đều

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

Phƣơng pháp thông thƣờng là điện phân hỗn hợp muối nóng chảy, trong quá

Tạo thành đồng thau vonfram 675

MoO2 dƣới dạng tinh thể lớn Niken chuyển sang từ âm cực

850

Spinen vanađi

Trang 233

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

NaPO3, Fe2O3, NaF

FeP

925

Na2CrO4, Na2SiF6

Cr3Si

Tinh chế sản phẩm bằng phản ứng vận chuyển với iốt

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Nhúng kim loại cần phủ vào dung dịch muối của kim loại phủ. Kim loại cần

H Ư

phủ nối với âm cực, kim loại phủ nối với dƣơng cực. Hiệu thế giữa hai điện cực

TR ẦN

sẽ xảy ra quá trình oxi hoá dƣơng cực làm cho dƣơng cực bị tan dần vào dung dịch dƣới dạng ion để chuyển dần sang âm cực, kết tủa lên âm cực dƣới dạng một màng mỏng. Ví dụ tạo một màng mỏng bằng Ni lên vật bằng Fe thì nhúng kim

10 00

B

loại Fe và Ni vào dung dịch niken sunfat. Nối Fe với âm cực, Ni với dƣơng cực. Chọn các điều kiện nhƣ giá trị hiệu thế giữa hai cực, nồng độ muối niken, nhiệt

Ó

A

độ, thời gian để tạo màng mỏng có độ dày mong muốn.

-H

Cũng có thể tạo lớp phủ lên kim loại mà không cần điện trƣờng ngoài, ví dụ

Ý

phủ một lớp Ni lên Fe bằng cách nhúng vật phủ vào dung dịch muối niken.

-L

Phƣơng pháp điện hoá có thể cho phép phủ một màng mỏng oxit kim loại

ÁN

lên bề mặt kim loại nhƣ Al, Ta, Nb, Ti và Zn. Đây là phƣơng pháp thông dụng để

TO

bảo vệ kim loại, nhuộm màu cho kim loại. Ví dụ phủ một lớp Al2O3 lên vật liệu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

+ Phương pháp phủ âm cực

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

5.3.2. Phƣơng pháp điện hóa để chế tạo vật liệu dƣới dạng màng mỏng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

950

TP

TaB2

.Q

Li2B4O7, LiF, Ta2O5

U

Y

Na2Ge2O5, NaF, NiO Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

800

H

WS2

Ơ

Fe2O3 Na2B4O7, NaF,WO3, Na2SO4

ÀN

bằng nhôm theo phƣơng pháp điện hoá gọi là “anôt hoá nhôm”. Hình 33 giới

Các phản ứng xảy ra trong quá trình anôt hoá nhôm:

D

IỄ N

Đ

thiệu sơ đồ nguyên lí điện phân anôt hoá nhôm.

Trang 234

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

Y

N

Hình 5.9. Sơ đồ nguyên lí điện phân anot hóa nhôm

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

2Al + 6OH- - 6e → Al2O3 + 3H2O

6H+ + 6e → 3H2

H Ư

cation H+ về catôt có phản ứng:

TR ẦN

Giai đoạn đầu của quá trình điện phân hình thành một lớp màng Al2O3 đặc sít nhƣng rất mỏng (độ dày khoảng 0,01 ÷ 0,1 μm) chỉ chiếm từ 0,5 ÷ 2% độ dày

B

toàn bộ của lớp oxit. Màng Al2O3 đặc sít này gắn chặt vào nền nhôm kim loại và

10 00

không thay đổi trong suốt quá trình anot hoá. Tiếp đó trên nền lớp oxit nhôm có cấu tạo gồm vô số những cột rỗng dạng tổ ong với độ dày từ 1 ÷ 500 μm (hình

Ó

A

5.10). Lớp oxit nhôm có độ rỗng này không bền nên sau khi anôt hoá xong phải

-H

qua giai đoạn xử lý bề mặt tiếp theo nhƣ: bịt lỗ, thụ động, nhuộm màu, sơn. Trong

Ý

đó phƣơng pháp nhuộm màu điện hoá đƣợc phát triển mạnh nhất. Nguyên tắc của

-L

phƣơng pháp nhuộm màu điện hoá màng oxit nhôm anôt hoá là sử dụng dòng

ÁN

điện xoay chiều để khử các cation kim loại chuyển tiếp nhƣ Co2+, Ni2+, Cu2+, Sn2+,

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Ag+, Cr3+... tạo thành kết tủa bịt các lỗ xốp lại.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

anion OH- đi về anôt tại anôt có phản ứng:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

6H2O = 6H+ + 6OH-

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U .Q

Trong dung dịch điện phân có phản ứng phân ly của nƣớc

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

2Al + 6OH- - 6e → Al2O3 + 3H2O 6H+ + 6e → 3H2

Trang 235

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Hình 5.10. Cấu tạo bề mặt của lớp oxit nhôn anot + Phương pháp phun âm cực

Ơ

N

Để chế tạo một lớp màng mỏng bao bọc lớp vật liệu nền có thể dùng phƣơng

N

Y

này đƣợc trình bày ở hình 5.11. Dƣơng cực và âm cực đƣợc bố trí trong phòng

H

pháp phun âm cực. Đây là một phƣơng pháp vật lí. Nguyên tắc của phƣơng pháp

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

kilôvôn giữa hai điện cực sẽ phóng điện âm ỉ. Các ion dƣơng của khí khi chuyển

Ý

Hình 5.11. Điều chế màng mogr bằng phƣơng pháp phun âm cực Các phƣơng pháp sử dụng áp suất cao và phƣơng pháp thuỷ nhiệt để

-L

5.4.

ÁN

tổng hợp gốm

TO

Trong vật liệu học ngày càng sử dụng nhiều phƣơng pháp tổng hợp dƣới áp

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

chất của đích bị bật ra rồi lắng xuống bọc lấy các bản nền đặt ở dƣơng cực.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

động đến âm cực (đích) sẽ phân tán và bắn phá vào đích làm những tiểu phân vật

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

chứa khí trơ (Ar hoặc Xe) dƣới áp suất 10 ÷ 100 Pa. Lập một điện áp cỡ vài

ÀN

suất cao và phƣơng pháp thuỷ nhiệt. Những phƣơng pháp này ngoài việc tổng hợp

D

IỄ N

Đ

đƣợc những vật liệu mới còn có tính chất lí thú là biết thêm đƣợc nhiều thông tin về đặc tính cũng nhƣ cấu trúc của chất rắn dƣới áp suất cao. Ví dụ kiểu phối trí mới, kiểu liên kết hoá học mới và những mức oxi hoá bất thƣờng...

Trang 236

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Để tạo áp suất cao ngƣời ta thƣờng dùng thiết bị nén có hình mũi đột. Khi tạo một áp lực lớn lên mũi đột 1 thì toàn bộ áp lực đó đƣợc tập trung ở một tiết

N

diện rất nhỏ phía đầu mũi đột tạo thành một áp lực gấp bội ở buồng kết tinh hình

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Bằng phƣơng pháp áp suất cao và nhiệt độ cao ngƣời ta đã tổng hợp đƣợc

TP

những tinh thể có cấu trúc bất thƣờng có khối lƣợng riêng lớn, số phối trí bất

Mũi đột; 2. Vật liệu đột bằng pyrôfylit; 3. Vòng

Ý

1.

-H

Hình 5.12. Buồng tổng hợp ở áp suất cao

ÁN

-L

đệm; 4. Buồng tổng hợp; 5. Chất ban đầu. Sử dụng áp suất cao cho phép ổn định mức oxi hoá bất thƣờng của một số

TO

ion. Ví dụ nhƣ Cr4+, Cr5+, Cu3+, Ni3+, vì rằng crom thƣờng chỉ tồn tại dƣới dạng

ÀN

Cr3+ và Cr6+ trong các vòng phối trí tứ diện và bát diện nhƣng ở áp suất cao lại có

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

cấu trúc tinh thể và số phối trí của vật liệu tổng hợp.

G

có số phối trí 6. Bảng 5.9 dƣới đây đƣa ra một số ví dụ ảnh hƣởng của áp suất đến

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

thƣờng. Ví dụ silic trong SiO2 với cấu trúc của rutin gọi là stisofit. Trong đó silic

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

mà phải chịu đƣợc nhiệt độ cao.

N

liệu làm buồng kết tinh không những phải chịu áp lực cao (tới hàng trăm kilô bar)

Ơ

trụ 4. Nhiệt độ kết tinh trong bình hình trụ có thể cao tới vài nghìn độ, do đó vật

BaCrO3) trong đó mức oxi hoá của crom là 4+ nằm trong các vòng bát diện.

D

IỄ N

Đ

thể tồn tại các pha khác nhau với cấu trúc perôpkit (PbCrO3, CaCrO3, SrCrO3,

Trang 237

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

kim cƣơng từ graphit. Giản đồ p, t trên hình 5.13 cho biết điều kiện của sự biến hoá còn quá bé ngay cả khi áp suất và nhiệt độ đã thừa biết là nằm trong vùng bền

B

của kim cƣơng.

Cấu trúc, số phối trí ở điều kiện thƣờng

Ó

A

Chất rắn

10 00

Bảng 5.9. Dạng thù hình của một số chất dƣới áp suất cao

Graphit, 3

-H

C

Điều kiện Cấu trúc, số phối trí của biến hoá pha áp suất cao 130 kbar Kim cƣơng 4 3000oC

4:4

30- -

20 –

NaCl

6:8

6:6

20- -

20 –

CsCl

8:8

Thạch anh 4:2

120 - 1200

Rutin

6:3

Li2MoO4

Phenazit 4:4:3

10- - 400-

Spinen

6:4:4

NaAlO2

Vuazit trật tự 4:4:4

40- - 400-

Vuazit,

-L

Ý

CdS

Đ

ÀN

TO

SiO2

NaCl,

ÁN

KCl

IỄ N D

TR ẦN

hoá đó. Vấn đề cơ bản còn hạn chế việc thực hiện sự biến hoá này là tốc độ biến

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Hiện tại việc sử dụng áp suất cao chỉ có ý nghĩa thực tiễn ở việc điều chế

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 5.13. Giản đồ trạng thái của cacbon

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Hoá Vô Cơ

NaCl trật tự 6:6:6

Việc thúc đẩy nhanh phản ứng giữa các pha rắn đƣợc thực hiện bằng phƣơng

pháp thuỷ nhiệt tức là phƣơng pháp dùng nƣớc dƣới áp suất cao và nhiệt độ cao hơn điểm sôi bình thƣờng. Lúc đó nƣớc thực hiện hai chức năng: thứ nhất vì nó ở trạng thái lỏng hoặc hơi nên đóng chức năng môi trƣờng truyền áp suất, thứ hai nó

Trang 238

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

đóng vai trò nhƣ một dung môi có thể hoà tan một phần chất phản ứng dƣới áp suất cao, do đó phản ứng đƣợc thực hiện trong pha lỏng hoặc có sự tham gia một

lƣợng nƣớc ứng với phần trăm thể tích nồi).

B

Phƣơng pháp thuỷ nhiệt cũng đƣợc sử dụng để nuôi tinh thể. Thiết bị sử

10 00

dụng trong phƣơng pháp này thƣờng là nồi hấp (otoclave). Vì rằng các quá trình thuỷ nhiệt đƣợc thực hiện trong bình kín nên thông tin quan trọng nhất là giản đồ

Ó

A

sự phụ thuộc áp suất hơi nƣớc trong điều kiện đẳng tích (hình 5.14).

-H

Dƣới nhiệt độ tới hạn (374oC) có thể tồn tại hai pha lƣu hoạt (fluide) lỏng và

-L

Ý

hơi. Trên nhiệt độ đó chỉ còn một pha lƣu hoạt gọi là nƣớc trên nhiệt độ tới hạn. Đƣờng cong AB phản ánh cân bằng giữa nƣớc lỏng và hơi nƣớc. Ở áp suất nằm

ÁN

dƣới AB không có pha lỏng, còn áp suất hơi chƣa đạt trạng thái bão hoà. Trên

TO

đƣờng cong thì hơi bão hoà nằm cân bằng với nƣớc lỏng. Khu vực nằm phía trên

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

(Đƣờng chấm chấm chỉ áp suất phụ thuộc vào nhiệt độ khi nồi hấp đựng một

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

H Ư

Hình 5.14. Sự phụ thuộc áp suất hơi vào nhiệt độ trong điều kiện đẳng tích

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

phần của pha lỏng hoặc pha hơi.

ÀN

của AB thì không có hơi bão hoà mà chỉ có nƣớc lỏng dƣới áp suất cao. Những

D

IỄ N

Đ

đƣờng chấm chấm trên hình này cho phép tính đƣợc áp suất trong nồi hấp đựng nƣớc với những phần trăm thể tích khác nhau và đun nóng tới nhiệt độ tƣơng ứng

với trục hoành. Ví dụ nồi hấp đựng 30% thể tích nƣớc và đun nóng tới 600oC thì tạo nên áp suất 800 bar. Những sự phụ thuộc trên hình 5.14 chỉ đặc trƣng khi

Trang 239

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

đựng nƣớc nguyên chất trong nồi hấp đậy kín và đun nóng, nhƣng khi có hoà tan một ít pha rắn của chất phản ứng trong nồi hấp thì vị trí các đƣờng cong sẽ thay

thể bằng phƣơng pháp kết tinh thuỷ nhiệt.

Bằng phƣơng pháp thuỷ nhiệt có thể tổng hợp đƣợc nhiều hợp chất mới. Ví

10 00

B

dụ tổng hợp các hiđrosilicat canxi là các cấu tử quan trọng của loại ximăng đông rắn nhanh. Ngƣời ta đun nóng hỗn hợp CaO và SiO2 với nƣớc ở 150 - 500oC dƣới

Ó

A

áp suất 0,1 đến 2 kbar. Mỗi một dạng hiđrosilicat đòi hỏi một điều kiện tổng hợp

-H

tối ƣu (thành phần hỗn hợp ban đầu, nhiệt độ, áp suất và thời gian tổng hợp). Ví

Ý

dụ kxônôlit Ca6Si6O17(OH)2 thu đƣợc khi đun nóng ở 150 ÷ 350oC một lƣợng

-L

đồng phân tử gam CaO và SiO2 ở áp suất hơi nƣớc bão hoà. Taylor và các cộng

ÁN

tác viên đã thay đổi điều kiện tổng hợp để điều chế đƣợc tất cả nhóm hợp chất hoá

TO

học này có cấu trúc lớp [30].

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

Hình 5.15 vẽ một bình thép (một kiểu nồi hấp) thƣờng dùng để nuôi đơn tinh

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Hình 5.15: Bình thép dùng tổng hợp thuỷ nhiệt (nồi hấp) để nuôi tinh thể

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

G

Đ ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

đổi chút ít.

ÀN

Hầu hết các dạng oxit silic đều không phản ứng với CaO và H2O ở nhiệt độ

đó các phản ứng này phải tiến hành trong nồi hấp. Để tổng hợp silicat canxi trong

nồi hấp ngƣời ta đi từ nguyên liệu là CaO (từ 4 đến 12%) cát thạch anh và nƣớc.

D

IỄ N

Đ

phòng. Nhƣng ở 175 - 200oC thì SiO2 phản ứng mạnh với CaO và hơi nƣớc. Do

Trang 240

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

Hỗn hợp đƣợc tạo thành dƣới áp suất 35 MPa và chế hoá bằng hơi nƣớc dƣới áp suất 8,5 ÷ 14 MPa ở 175 ÷ 200oC trong vòng 12 ÷ 15 giờ.

N

Tƣơng tác giữa cát, CaO và hơi nƣớc sẽ tạo thành gel hiđrat silicat canxi có

H N

và dần dần kết tinh thành dạng tinh thể, trong đó tỷ lệ CaO/SiO2 = a/b thay đổi

Ơ

công thức tổng quát là aCaO.bSiO2.cH2O, viết tắt là CaSbHc. Gel CaSbHc già hoá

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

tinh thể là 3CaO.2SiO2.5H2O hoặc 1,5CaO.SiO2.2,5H2O, viết tắt là C1,5-S-H2,5.

TP

Đây là pha đóng vai trò kết dính chính của vữa ximăng poclăng mà các nhà

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Hơi nƣớc dƣới áp suất cao còn có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình đông rắn

H Ư

của bêtông. Để sản xuất các khối bêtông đúc sẵn có cƣờng độ cao ngƣời ta trộn

TR ẦN

cát nghiền mịn, chất độn với ximăng poclăng. Giữ hỗn hợp ở trong nồi hấp khoảng 8 ÷ 15 giờ ở 180oC dƣới áp lực 1 MPa. Loại bêtông này có cƣờng độ

B

kháng nén rất cao và rất bền trong môi trƣờng sunfat.

10 00

Cũng bằng phƣơng pháp thuỷ nhiệt đã tiến hành nuôi thành công đơn tinh thể thạch anh (hình 40). Ví dụ bột thạch anh và dung dịch NaOH 1M đƣợc đun nóng

Ó

A

trong bình thép đến 400oC và áp suất 1,7 kbar. Ở điều kiện này thạch anh bị hoà

-H

tan một phần vào dung dịch. Nhiệt độ trong bình thép đƣợc giữ sao cho ở phần

-L

Ý

lạnh của bình (khoảng 360oC) thì dung dịch trở thành quá bão hoà, nên thạch anh

ÁN

kết tinh lên mầm tinh thể giống trong khi đó đầu nóng của bình thì thạch anh bột

TO

bị tan ra lại chuyển lên phần lạnh. Các đơn tinh thể thạch anh đƣợc dùng trong rađa, bộ định vị cho các sóng âm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

hấp thì pha C-S-H chuyển thành tinh thể tobermorit ứng với công thức C3S6H5.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

chuyên môn thƣờng gọi là pha C-S-H. Nếu tăng thời gian lƣu phối liệu trong nồi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

dần từ 1,75 sang 1,5 và cuối cùng đến 0,83. Khi tỷ lệ đó đạt 1,5 thì công thức của

ÀN

(xona), hoặc các quang kế đơn sắc của bức xạ rơngen, các bộ biến đổi áp điện...

D

IỄ N

Đ

Trên thế giới hiện nay hằng năm bằng phƣơng pháp thuỷ nhiệt và các phƣơng

pháp khác sản xuất tới 600 tấn đơn tinh thể thạch anh. Có thể áp dụng phƣơng pháp thuỷ nhiệt để tổng hợp đƣợc chất rắn có trạng thái oxi hoá bất thƣờng. Ví dụ sản xuất đioxit crom (CrO2) dùng trong các máy

Trang 241

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com Hoá Vô Cơ

nghe. Đioxit crom có trạng thái oxi hoá 4+ không bền trong điều kiện thƣờng và có từ tính cao. Để tổng hợp đioxit crom thì ngƣời ta thực hiện phản ứng oxi hoá

N

oxit crom (III) (Cr2O3) bằng oxit crom (VI) (CrO3).

H N

tới 632 K phản ứng tạo ra oxi, vì otoclave kín nên áp suất riêng phần của oxi tăng

Ơ

Đặt oxit crom (III) và oxit crom (VI) trong otoclave với nƣớc. Đun nóng lên

N

CrO2 + ½ O2

H Ư

CrO3

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

350oC, 440bar

H2O

TR ẦN

Phƣơng pháp thuỷ nhiệt có thể sử dụng để tổng hợp các đơn tinh thể khác nhƣ corun (α- Al2O3) ngọc rubi (α-Al2O3 có chứa tạp chất Cr3+). Thƣờng thƣờng

B

nƣớc trong phƣơng pháp thuỷ nhiệt dùng để nuôi đơn tinh thể ngƣời ta phải thêm

10 00

chất có khả năng tăng độ hoà tan của tinh thể cần nuôi. Trong ví dụ nên dùng

Ó

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

loại tinh thể cần nuôi.

A

NaOH, ngoài ra có thể dùng các muối clorua. Ví dụ NaCl, LiCl, NH4Cl... tuỳ theo

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

3CrO2

H2O

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ ẠO

350oC, 440bar

Cr2O3 + CrO3

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

tăng tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng tạo thành đioxit crom.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

lên (áp suất tổng cộng trong otoclave tới 440 bar). Do áp suất riêng phần của oxi

Trang 242

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.