Bài giảng và bài tập hóa học đại cương khoa xây dựng đại học Văn Lang - Lê Thị Xuân Hương

8/9/2019 Bài giảng và bài tập hóa học đại cương khoa xây dựng đại học Văn Lang - Lê Thị Xuân Hương

http://slidepdf.com/reader/full/bai-giang-va-bai-tap-hoa-hoc-dai-cuong-khoa-xay-dung-dai 1/110

Khoa: XÂY DỰ NG GV. Lê Th ị Xuân H ươ ng

Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG Trang: 1

Chươ ng 2: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

2.1. Mở đầu cấu tạo nguyên tử - Nguyên tử là một hệ trung hòa gồm: +

+

- Khối lượ ng nguyên tử tập trung ở nhân.

- Vì nguyên tử trung hòa về điện nên điện tíchdươ ng hạt nhân nguyên tử

VD: STT của Clo= 17

⇒

2.2. Hạt nhân nguyên tử

- Hạt nhân gồm:

⇒ Điện tích dươ ng của hạt nhân (Z) =

- Số khối A = Z + NZ : Số proton ; N : Số nơ tron

(Tổng khối lượ ng proton và nơ tron có giá trị gần bằng khối lượ ng nguyên tử)Ký hiệu nguyên tử : X A

Z

VD : Clo ( Cl3517 )

* Đồ ng v ị :Là những nguyên tử của cùng một nguyên tố có :VD: Nguyên tố Clo trong thiên nhiên là hỗn hợ p của hai đồng vị Cl35

17 (75,53%) và

Cl3717 (24,47%)

⇒ Khối lượ ng nguyên tử trung bình của nguyên tố Clo là :

V ậ y có thể định nghĩ a : « Nguyên tố là tậ p hợ p các nguyên tử có cùng đ iệ n tích hạ t nhân »

NHAÂN

VOÛ

10-8

cm = 1A0

ELECTRON

• Khố i lượ ng electron = 9,109.10-28

gam

• Điện tích electron =1,6.10-19

coulumb ( Điện

tích nhỏ nhấ t, đượ c chọn làm đơ n vị đ iện

tích = 1-)

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCO

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY





2.3. Lớ p vỏ electronNăm 1913, nhà vật lý Đan Mạch là Niels Bohr đã giải thích đượ c mô hình cấu tạo của cácnguyên tử có lớ p vỏ electron tươ ng tự Hyđro (tức là có 1 electron ở lớ p vỏ như H, He+, Li2+…). Còn các nguyên tử khác thì thuyết Bohr tỏ ra chưa đúng đắn, và cuối cùng mô hình nguyên tử ( đặc biệt là lớ p vỏ electron) đã đượ c giải thích khá đầy đủ dựa trên quan điểm thuyết cơ họclượ ng tử.

2.3.1. Tính chất sóng của hạt vi môNăm 1924, Nhà vật lý Pháp Louis De Broglie (Đơ Brơ i) đưa ra giả thuyết là:

Chuyển động của các hạt vi mô có thể xem là chuyển động sóng, bướ c sóng của hệ thức đótuân theo hệ thức Đơ brơ i:

v: tốc độ chuyển động của hạth: Hằng số Plank ( h = 6,626.10-27erg.s

= 6,626.10-34J.s)

2.3.2. Hệ thứ c bất định Heisenberg- Năm 1927, nhà vật lý ngườ i Đức Werner Heisenberg rút ra nguyên lý:

Hệ thức: Một hạt vi mô khối lượ ng m, tốc độ v đang ở tọa độ x, trên trục OxGọi ∆ x: Sai số về vị trí ( theo hướ ng x)

∆ vx: Sai số vận tốc theo trục x

Ta có: ∆ xπ 2

h p x ≥∆⋅

Hay ∆ x

m

hv x

π 2

≥∆⋅

+ ∆ x = 0 ⇒ ∆ vx →∞ :

+ ∆ vx = 0 ⇒∆ x→∞ :

- Áp dụng nguyên lý bất định vào trườ ng hợ p hạt là nguyên tử, Heisenberg cho rằng : ta không thể nói mộ t cách toán họ c rằ ng electron chuyể n độ ng trên mộ t qu ỹ đạ o nào đ ó mà ta hoàn toàn xác đị nh đượ c v ị trí và vậ n tố c củ a nó mà chỉ có thể nói đế n xác xuấ t tìm thấ y electron tại mộ t v ị trí nào đ ó vào mộ t thờ i đ iể m nào đ ó. Cho nên theo nguyên lý bất định củaHeisenberg thì khái niệm về quỹ đạo của electron trong nguyên tử của Borh trở thành vô ngh ĩ a.

2.3.3. Phươ ng trình Schrodinger- Vớ i mỗi hạt electron có khối lượ ng me có một hàm sóng ( ) z y x ,,Ψ

+ Trong đó 2ψ có một ý ngh ĩ a quan trọng, đó là:

⇒ ( )2

,, z y xψ dxdydz : cho biết







- Vì electron chuyển động xung quanh hạt nhân nên hàm sóng thườ ng đượ c biểu diễn bằng hàmtọa độ cầu mà gốc là hạt nhân nguyên tử. Khi đó mỗi hàm sóng là tích của hai phần :

( ) ,, , ( ) ,n l lr R r l m

θ φ ψ θ = ( θ ) ( )l

m φ Φ

= , ( ) , ( , )n l l

R r Yl m θ φ ⋅

+ R(r) : Phần bán kính

⇒liên quan đến 2 số lượ ng tử n và l.

+Y(θ ,ϕ ): Phần góc

⇒ liên quan đến 2 số lượ ng tử l và ml

2.3.3.1. Phần bán kính của hàm sóng R(r)- Khi ta giữ θ và ϕ không đổi thì ta khảo sát đượ c phần xuyên tâm R(r) là xác suất hiện diệncủa electron tính theo khoảng cách r từ nhân đến điện tử ( xác suất hiện diện điện tử của 2 vị tríđối xứng qua nhân là giống nhau trườ ng đối xứng cầu hay trườ ng xuyên tâm)

* M ậ t độ xác xuấ t có mặ t electron ( 2ψ ) theo khoả ng cách r đế n hạ t nhân đố i vớ i các orbitan nguyên tử :

Orbitan s

M ột hàm sóng ψ t ươ ng ứ ng vớ i một bộ 3 số

lượ ng t ử ( , , ln l mψ ) miêu t ả tr ạng thái của

một electron như thế đượ c gọi là :

Quan hệ giữ a t ọa độ cầu và t ọa độ Đêcac:

x = rsinθ cosϕ

y = rsinθ sinϕ

z = rcosθ

M

r

X

Y

Z







Orbitan p

2.3.3.2. Phần góc của hàm sóng : Y(θ ,ϕ )- Ngườ i ta vẽ đườ ng biểu diễn sự phụ thuộc của phần góc của hàm sóng vào các gócθ và ϕ khi r không đổi. Ở đây Ở đây r đượ c chọn như thế nào để bề mặt đượ c biểu diễn sẽ giớ i hạnmột thể tích bao gồm 90-95% xác xuất tìm thấy electron.

- Các kết quả cho thấy sự phân bố xác xuất tìm thấy electron và các mặt giớ i hạn thu đượ c cũngchính là hình dạng của các orbitan nguyên tử:

+ Hàm sóng của orbitan nguyên tử s không phụ thuộc vào góc (không có hướ ng) nên cácorbitan s có dạng hình cầu, tâm là hạt nhân của nguyên tử, ngh ĩ a là gốc của tọa độ.

+ Các orbitan p đều có dạng hai quả cầu tiếp giáp vớ i nhau ở gốc tọa độ của chúng lần lượ tnằm trên các trục x, y, z. Orbitan px nằm dọc theo trục x, orbitan py nằm dọc theo trục y và

orbitan pz nằm dọc theo trục z.

+ Trong 5 orbitan d ba orbitan dxy, dxz và dyz giống vớ i nhau hơ n còn hai rrbitan dz2 và dx2-y2

thì hơ i khác. Ba orbitan dxy, dxz và dyz đều gồm 4 quả cầu tiếp giáp vớ i nhau ở gốc tọa độ

r

3p 2p

2s







trong đó cứ hai quả cầu một có tâm nằm trên đườ ng phân giác của các góc tạo nên bở i hai trụctọa độ.

VD: Tâm của bốn quả cầu của orbitan dxy nằm trên hai đườ ng phân giác của các góc tạonên bở i trục x và trục y. Orbitan dx2-y2

cũng gồm có bốn quả cầu tiếp giáp vớ i nhau ở gốctọa độ, nhưng tâm của chúng nằm ngay trên trục x và trục y. Còn orbitan z2 gồm có hai quả cầu tiếp giáp vớ i nhau ở gốc tọa độ, tâm nằm trên trục z và một vành tròn nằm trong mặt

phẳng xy.

Ba orbitan dxy, dxz và dyz :

Orbitan dx2-y2 :

Orbitan dz2 :







2.3.4. Ý ngh ĩ a các số lượ ng tử * Số l ượ ng tử chính n++

+ Những electron có cùng giá trị n lập nên một lớ p electron :

n 1 2 3 4 5 6 7Lớ p K L M N O P Q

* Số l ượ ng tử orbitan l ( Số lượ ng tử phụ)+++

* Số l ượ ng tử từ ml + Có thể nhận các giá trị từ

ml =

⇒Ứ ng vớ i một trị số của l, ta có (2l +1) trị số của ml + Số lượ ng tử từ đặc trưng cho sự định hướ ng các orbitan nguyên tử trong từ trườ ng, do đóquyết định số orbitan có trong một phân lớ p và số hướ ng vân đạo

n l ml 1 0 (s) 0 có 1 đơ n vị orbitan

20 (s)1 (p)

0-1, 0, +1

3 0 (s) 0

n l Dạng orbitan1 0 s

201

sp

3012

spd

4

0123

spdf

z

x

y

dz2

có 4 đơ n vị orbitan







1 (p)2 (d)

-1, 0, +1 có 9 đơ n vị orbitan-2, -1, 0, +1, +2

4

0 (s)1 (p)2 (d)3 (f)

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

++ Ứ ng vớ i một trị số của l có+ Ứ ng vớ i một giá trị của n có* Số l ượ ng tử spin m s (đơ n giản gọi là spin)++

V ậ y trạ ng thái electron trong nguyên tử đượ c hoàn toàn xác đị nh bằ ng 4 số l ượ ng tử n,l,ml, m s

2.3.5. Nguyên tử nhiều electron - Cấu hình electron nguyên tử Sự phân bố electron của các nguyên tử nhiều electron tuân theo 3 nguyên lý sau:* Nguyên lý ngoại trừ Pouli:“ Trong mộ t nguyên tử không thể có hai electron có cùng 4 số l ượ ng tử như nhau”

Hệ quả:

VD: Hai electron của Heli có 3 số lượ ng tử n,m,l giống nhau thì phải có số spin khác nhau:He : 1s2

Electron thứ nhất: n= , l= , ml= , ms=Electron thứ hai: n= , l= , ml= , ms=

+ Orbitan nguyên tử không có electron nào chiếm: đượ c gọi là orbitan trố ng + Electron duy nhất chứa trong một orbitan nào đó: đượ c gọi là electron độ c thân + Cặp electron spin trái dấu của một orbitan nào đó: đượ c gọi là cặ p electron ghép đ ôi

-

- Mỗi lớ p (ứng vớ i một giá trị của ) có orbitan nên

- Mỗi phân lớ p (ứng vớ i một giá trị của ) có tối đa trị số m tức là orbitan nguyêntử. Vì thế số electron tối đa có trong mỗi phân lớ p là electron.

Lớ p 1 2 3 4Số electron tối đa 2 8 18 32

Phân lớ p s p d fSố electron tối đa 2 6 10 14

có16 đơ n vị orbitan







* Nguyên lý vữ ng bề n“ Ở trạ ng thái cơ bả n, trong nguyên tử , các electron sẽ chiế m nhữ ng mứ c nă ng l ượ ng thấ p

trướ c (tứ c là trạ ng thái vữ ng bề n) trướ c rồi mớ i đế n nhữ ng trạ ng thái nă ng l ượ ng cao hơ n”

- Trong hệ nhiều electron năng lượ ng của các AO không những phụ thuộcchủ yếu vào n mà còn phụ thuộc một ít vào số lượ ng tử phụ l. Trong nguyên

tử nhiều electron thì năng lượ ng của các orbitan trong cùng một lớ p tăng theogiá trị l của nó (khác vớ i năng lượ ng tính theo công thức Bohr là cùng n sẽ cùng mức năng lượ ng)VD: Năng lượ ng của AO 2s<2p, năng lượ ng của AO 3s<3p<3d* Thứ tự năng lượ ng đó là:

1s2<2s2<2p6<3s2<3p6<4s2<3d10<4p6<5s2<4d10<5p6<6s2<4f 14≃≃≃≃5d10<6p6<7s2

Các mức ns, (n-1)d và (n-2)f gần nhau và bao giờ cũng có năng lượ ng thấp hơ n np- Thứ tự năng lượ ng dựa vào quy tắ c Kleckowski (Kleshkowski)gồm những điểm sau:

+ Khi điện tích hạt nhân tăng các electron sẽ chiếm các mức năng lượ ng có tổng (n+l) lớ ndần. Vd:

+ Đối vớ i các phân lớ p có tổng n+l bằng nhau thì electron đượ c điền vào phân lớ p có trị số n nhỏ trướ c rồi tớ i phân lớ p có n lớ n hơ n. Vd:

* Quy tắ c Hund“ Trong mộ t phân l ớ p các electron đượ c sắ p xế p sao cho tổ ng số spin là cự c đại” (số electronđộc thân là tối đa)VD: C (Z=6) 1s22s22p2

Không xếp theo kiểu:

Chú ý: + Khi điền electron vào các orbital ta chấp nhận qui ướ c như sau: Trình tự điền electron

từ trái sang phải và giá trị

+Khi viết cấu hình electron thì việc phân bố các electron theo thứ tự năng lượ ng hay sắpxếp theo thứ tự n tăng dần là

+Cấu hình electron bền thể hiện ở các:

⇒ Có một số cấu hình đặc biệt của: Cr, Cu, Mo, Ru, Rh, PdVD: + Cr (Z=24)

Cấu hình dự đoán: 1s22s22p63s23p63d44s2 Cấu hình thực tế: 1s22s22p63s23p63d54s1

+Cu (Z=29): 1s22s22p63s23p63d104s1

2.4. Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn2.4.1. Định luật tuần hoàn







Định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học do Mendeleep (D.Mendeleyev) đưa ra năm 1869,ngày nay có thể phát biểu chính xác như sau:“Tính chấ t củ a đơ n chấ t cũ ng như tính chấ t và d ạ ng củ a hợ p chấ t củ a các nguyên tố hóa

họ c biế n đổ i tuầ n hoàn theo ”VD:

2.4.2. Hệ thống tuần hoànBảng hệ thống tuần hoàn ngày nay gồm khoảng 110 nguyên tố đượ c sắp xếp theo 7 chu kỳ và 8nhóm:

2.4.2.1. Chu k ỳ - Là một dãy các nguyên tố hóa học mà nguyên tử của chúng có cùng số lượ ng tử chính n ( số lớ p electron). Chỉ khác nhau ở số electron ở lớ p bên ngoài, vì vậy số thứ tự của chu kỳ bằng vớ itrị số lượ ng tử chính n.

VD: Li (Z=3): 1s22s1 Chu kỳ 2- Mỗi chu kỳ đượ c mở đầu bằng một kim loại điển hình, cuối là một phi kim và kết thúc là mộtkhí hiếm.* Chu k ỳ nhỏ (Chu kỳ 1,2,3)

+ Chu kỳ 1 (n=1) gồm hai nguyên tố H He

1s1 1s2 Do tính chất độc đáo của chu kỳ 1 nên ở nguyên tố H bao gồm tính chất của nguyên tố mở đầuchu kỳ là một kim loại và cả tính chất nguyên tố cuối chu kỳ là một phi kim

+ Chu kỳ 2 (n=2)Có cấu hình tim là: [He]l =0: Phân lớ p 2s có 3Li(2s1) và 4Be(2s2)

l=1: Phân lớ p 2p từ 5B(2s22p1) đến 10Ne(2s22p6)

+ Chu kỳ 3 (n=3)Có cấu hình tim là: [Ne]Hoàn toàn giống chu kỳ 2

11Na 12Mg 13Al…………..…..18Ar3s1 3s2 3s23p1…………….3s23p6

* Chu k ỳ l ớ n (4,5,6,7)Mỗi chu kỳ lớ n đượ c chia làm hàng trong dạng bảng ngắn.Có thêm các nguyên tố thuộc phân lớ p và phân lớ pCác nguyên tố thuộc phân lớ p d và f đều là

+ Chu kỳ 4 (n=4)Có cấu hình tim là [Ar], gồm 18 nguyên tố và có nghịch đảo 4s và 3d nên thứ tự điền electrontrướ c hết là 4s tiếp theo là 3d (đối vớ i dãy nguyên tố chuyển tiếp thứ nhất (10 nguyên tố d))19K 20Ca 21Sc……………….…30Zn 31 Ga…………….36Kr4s1 4s2 3d1 4s2………………...3d104s2 3d10 4s24p1……..3d104s24p6

Dãy nguyên tố chuyể n tiế p thứ nhấ t







Trong chu kỳ này có hai ngoại lệ khi điền electron vào phân lớ p 3d , 4s là: Cr(4s13d5) vàCu(4s13d10) chứ không phải Cr(4s23d4) và Cu(4s23d9)

+ Chu kỳ 5 (n=5)Giống chu kỳ 437Rb 38Sr 39Y………………….48Cd 49In…………….54Xe

5s1

5s2

4d1

5s2

………………..4d10

5s2

4d10

5s2

5p1

……..4d10

5s2

5p6

Dãy nguyên tố chuyể n tiế p thứ haiCó 6 ngoại lệ vì mức năng lượ ng của AO 5s và 4d rất gần nhau làm cho electron dễ nhảy

+ Chu kỳ 6 (n=6) gồm 32 nguyên tố - Tươ ng tự chu kỳ 5 nhưng có thêm 14 nguyên tố họ f bắt đầu từ nguyên tố Ce, các nguyên tố này có tính chất rất giống Lantan nên đượ c xếp ở chung vào một ô vớ i nguyên tố Lantan. Gọi làcác Lantanoit (hay các nguyên tố họ Lantan) xếp phía dướ i bảng.55Cs 56Ba 57La* 72Hf……………80Hg 81Tl………………….86Rn6s1 6s2 5d16s2 4f 145d26s2…….4f 145d106s2 4f 145d106s26p1…........ 4f 145d106s26p1

Dãy nguyên tố chuyể n tiế p thứ ba

Họ Lantan: 58Ce 59Pr…………………70Yb 71Lu4f 15d16s2 4f 35d06s2……………..4f 145d06s2 4f 145d16s2

14 nguyên tố f+ Chu kỳ 7 (n=7)Chưa hoàn chỉnh,giống chu kỳ 6.Trong 32 nguyên tố có thể có trong thực nghiệm thì chỉ mớ i thấy 24 nguyên tố trong đó có cácActinoit (các nguyên tố họ Actini) (5f) nằm ngoài bảng (Giống các Lantanoit) và dãy nguyên

tố chuyể n tiế p tư (6d)

2.4.2.2. Nhóm- Là tập hợ p các nguyên tố có bằng nhau (nên có tính chất giốngnhau). Mỗi nhóm chia thành phân nhóm chính và phụ, trừ nhóm VIIIB có 3 phân nhóm phụ.

+ Phân nhóm chính: Đượ c đánh số từ IA đến VIIIAGồm các nguyên tố mà electron ứng vớ i mức năng lượ ng cao nhất trong nguyên tử thuộc phân lớ p (có 8 phân nhóm chính)

+ Phân nhóm phụ: Đượ c đánh số từ IB đến VIIIBGồm các nguyên tố mà electron ứng vớ i mức năng lượ ng cao nhất trong nguyên tử thuộc phân lớ p

⇒ Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố là do sự lặp lại tuần hoàn cấu hìnhelectron giống nhau trong nguyên tử các nguyên tố đó.

2.4.2.3. Điện tích hạt nhân nguyên tử và vị trí của nguyên tố trong hệ thống tuầnhoàn- Điện tích hạt nhân nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào về trị số bằng số thứ tự của nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn.







- Các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn đượ c xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhânnguyên tử (đồng thờ i là số thứ tự của nguyên tố). Nó xác định số electron trong lớ p vỏ nguyêntử và chính lớ p vỏ này lại quyết định tính chất hóa học của các nguyên tố.

⇒ Tính chất của các nguyên tố phụ thuộc tuần hoàn vào điện tích hạt nhân nguyên tử củanguyên tố đó.

2.5. Sự biến đổi tuần hoàn của một số tính chất của nguyên tử 2.5.1. Bán kính cộng hóa trị của nguyên tử * Theo chu k ỳ - Từ trái sang phải bán kính giảm dần vì

- Sự giảm này thể hiện đặc biệt rõ ràng ở các chu kỳ nhỏ.VD: Chu kỳ II

Nguyên tử Li Be B C N O F

Bán kính,o

A 1,52 1,13 0,88 0,77 0,7 0,66 0,64

Trong các chu kỳ lớ n, sự giảm bán kính nguyên tử xảy ra từ từ và thể hiện không rõ ràng như đối vớ i chu kỳ nhỏ. Đặc biệt đối vớ i các nguyên tố d và f thì bán kính của chúng giảm rấtchậm. Vì ở các nguyên tố d và f, electron đượ c điền thêm vào lớ p thứ hai và thứ ba kể từ ngoàivào nên ít ảnh hưở ng đến kích thướ c nguyên tử. Sự giảm ít và từ từ bán kính nguyên tử của cácnguyên tố d và f gọi là hiện tượ ng co d hay co f ( sự co Lantanoid hay Actinôit)VD: Các nguyên tố d ở chu kỳ IV

Nguyên tử Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Bán kính, oA 1,6 1,46 1,31 1,25 1,29 1,26 1,25 1,24 1,28 1,33

* Theo nhóm- Phân nhóm chính: Từ trên xuống dướ i, bán kính nguyên tử tăng lên doVD: Đối vớ i phân nhóm chính IA

Nguyên tử Li Na K Rb Cs Fr

Bán kính,o

A 1,52 1,86 2,31 2,44 2,62 2,7

- Phân nhóm phụ: Bán kính nguyên tử của nguyên tố đầu nhóm đến nguyên tố thứ hai có tănglên nhưng từ nguyên tố thứ hai đến nguyên tố thứ ba thì ít thay đổi thậm chí có trườ ng hợ pkhông tăng mà còn giảm chút ít. Nguyên nhân là do hiện tượ ng Lantanoid nói trên gây ra.VD:

Phân nhóm phụ IVB

Nguyên tử Bán kính (o

A)Ti 1,46Zr 1,57Hf 1,57







2.5.2. Năng lượ ng ion hóa (I) Định ngh ĩ a

Là năng lượ ng tối thiểu cần để bứt 1electron khỏi một nguyên tử tự do ở trạng tháikhí có năng lượ ng thấp nhất (không bị kích thích)

* Đối vớ i những nguyên tử nhiều electron

X – 1e- →X+: I1 Năng lượ ng ion hóa thứ nhất

X+ -1e- →X2+: I2 Năng lượ ng ion hóa thứ hai

X2+ -1e- →X3+: I3 Năng lượ ng ion hóa thứ baVớ i I1<I2<I3…..

Biến đổi+ Theo chu k ỳ Từ trái sang phải năng lượ ng ion hóa tăng dần. Vì

.

+ Phân nhóm chínhTừ trên xuống dướ i năng lượ ng ion hóa giảm vì

+ Phân nhóm phụ Diễn ra theo một quy luật không chặt chẽ

2.5.3. Ái lự c vớ i electron: (E) Định ngh ĩ a

Là năng lượ ng thoát ra (+) hay thu vào (-) khi có một electron kết hợ p vào mộtnguyên tử tự do ở trạng thái khí để cho một ion âm.

VD: H(k) + e = H- + 0,756eV

Nhận xét- Các nguyên tố phi kim thườ ng có ái lực electron lớ n ( vì )- Các nguyên tố Halogen: ns2np5 có ái lực electron lớ n nhất (vì )

Số thứ tự nguyên tử

Nănglượ ngionhóathứ nhất(kJ/mol)







- Các nguyên tố có cấu hình: s2p6 hay p3 có E nhỏ thậm chí âm vì2.5.4. Độ âm điện ( χ ) Định ngh ĩ a

Là đại lượ ng đặc trưng định lượ ng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình khi tạo thành liên kết hóa học. VD: Trongphân tử H : Cl thì Clo có độ âm điện lớ n hơ n nên cặp electron chung lệch về phía Clo

⇒ Một phi kim mạnh có độ âm điện lớ n (Halogen là lớ n nhất)Một kim loại mạnh có độ âm điện nhỏ (Kim loại kiềm là nhỏ nhất)

Biến đổi* Chu k ỳ Độ âm điện tăng khi đi từ trái sang phải vì

* Phân nhóm chínhTrong một phân nhóm chính, đi từ trên xuống dướ i, độ âm điện giảm dần vì

2.5.5. Số oxi hóa* Số oxi hóa của nguyên tố bằng số electron mà nguyên tử nhườ ng đi hay thu vào để tạo ion có

cấu hình bền (ns2

np6

hay ns2

np6

nd10

)+ Nếu nguyên tử nhườ ng electron ta có số oxi hóa dươ ng+ Nếu nguyên tử nhận electron ta có số oxi hóa âm.

⇒Số oxi hóa dươ ng cao nhất của một nguyên tố bằng số electron hóa trị của nó (tức là bằng số nhóm), còn số oxi hóa âm bằng số nhóm trừ đi 8. Biến đổiTheo chu k ỳ: Khi đi từ trái sang phải bậc oxi hóa dươ ng cao nhất tăng dần từ +1 (nhóm I) đến+7 (nhóm VII) và bằng số thứ tự của nhóm. Trong khi bậc oxi hóa âm cao nhất lại giảm dần từ -4 đối vớ i các nguyên tố nhóm IV và -1 đối vớ i các nguyên tố nhóm VII.

2.5.6. Tính kim loại và tính phi kim Định ngh ĩ a

• Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ nhườ ng electron để trở thành ion dươ ng (cation).

⇒Nguyên tử của nguyên tố nào càng dễ nhườ ng electron, tính kim loại của nguyên tố đócàng mạnh. VD: Li (1s22s1) có tính kim loại mạnh hơ n F (1s22s22p5)

• Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ nhận thêm electronđể trở thành ion âm (anion).

Độ âm

điện







⇒ Nguyên tử của nguyên tố nào càng dễ nhận electron, tính phi kim loại của nguyên tố đócàng mạnh. VD: Trong ví dụ trên thì F sẽ có tính phi kim mạnh hơ n.

Biến đổi*T heo chu k ỳ Khi số thứ tự nguyên tố tăng lên thì tính kim loại của nguyên tố giảm dần, tính phi kim tăngdần . Vì trong một chu kỳ, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân (từ trái sang phải) thì nănglượ ng ion hóa, độ âm điện tăng dần đồng thờ i bán kính nguyên tử giảm dần làm cho khả năngnhườ ng electron giảm nên tính kim loại giảm, khả năng nhận electron tăng nên tính phi kimtăng.

* Theo nhómTrong một phân nhóm chính từ trên xuống tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần.Vì theo chiều tăng của điện tích hạt nhân ( từ trên xuống dướ i) thì năng lượ ng ion hóa, độ âmđiện giảm dần đồng thờ i bán kính nguyên tử tăng nhanh làm cho khả năng nhườ ng electrontăng, nên tính kim loại tăng, khả năng nhận electron giảm, nên tính phi kim giảm.

CH ƯƠ NG 3: LIÊN KẾT HÓA HỌC3.1. Liên kết ion theo Kossel (Côtxen)- Là lực hút t ĩ nh điện giữa các ion trái dấu ( thườ ng hình thành giữa các kim loại điển hình vớ icác phi kim điển hình)+ Giải thích:Phân tử của hợ p chất hóa học đượ c tạo nên nhờ sự chuyển electron hóa trị từ nguyên tử nàysang nguyên tử kia. Nguyên tử mất electron biến thành ion dươ ng ( Gọi là cation) Nguyên tử thu electron biến thành ion âm (Gọi là anion)

Sau đó các ion mang điện tích ngượ c dấu đó hút nhau và lại gần nhau, nhưng khi đến rất gần

nhau giữa những ion đó xuất hiện lực đẩy sinh ra bở i tươ ng tác giữa vỏ electron của các ion.Lực đẩy đó càng tăng lên khi các ion càng gần nhau, đến lúc lực đẩy bằng lực hút, các ion dừnglại và ở cách nhau một khoảng nhất định, khi đó liên kết ion đượ c hình thành.

VD: Quá trình hình thành phân tử NaCl+ Nguyên tử Na (Z=11): [Ne]3s1

+ Nguyên tử Cl ( Z = 17): [Ne]3s23p5

+ Na – 1e-

→ Na+

(Cation)+ Cl + 1e- → Cl- (Anion)

Na

Cl

Na

Cl-

Na+

Cl-

1e-







Sau khi Na mất electron biến thành Na+ thì bán kính nhỏ đi còn Cl nhận electron biến thành Cl- thì bán kính lớ n hơ n so vớ i ở trạng thái nguyên tử trung hòa.Hai ion Na+ và Cl- hút nhau bằng lực hút t ĩ nh điện, chúng sẽ tiếp xúc nhau một khoảng cáchbằng tổng bán kính của hai ion

- H ạ n chế :Không giải thích đượ c sự tạo thành một số rất lớ n phân tử tạo nên bở i nguyên tử của cùng mộtnguyên tố như Cl2, H2…hoặc của những nguyên tố gần giống nhau như SO2, CO2…

3.2. Liên kết cộng hóa trị theo Lewis (Liuyt)- Là liên kết bằng cặp electron chung Giải thích:Các nguyên tử đưa ra những electron hóa trị của mình tạo thành 1,2 hay 3 cặp electron chunggiữa hai nguyên tử để mỗi nguyên tử đạt đượ c cấu hình electron bền của khí hiếm ns2 hayns2np6.

VD: Công thứ c electron Công thứ c cấ u tạ o

Cl Cl Cl Cl ( Cl- Cl )

N

+

+ N N N ( N N)

Cl+H ClH ( H - Cl)

Nếu thay mỗi cặp electron chung bằng một vạch nối ta có công thức cấu tạo.

- Có hai loại liên kết cộng hóa trị:* Liên kế t cộ ng hóa tr ị không cự c: Cặp electron chung giữa hai nguyên tạo nên liên kết

thuộc về hai nguyên tử vớ i mức độ như nhau. VD: H2, Cl2 (H-H)* Liên kế t cộ ng hóa tr ị có cự c: Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử của nguyên tố

có độ âm điện lớ n hơ n. VD: Trong phân tử HCl thì cặp electron chung lệch về phía Clo.

⇒⇒⇒⇒Liên kết cộng hóa trị không phân cự c và liên kết ion làhai trườ ng hợ p giớ i hạn của liên kết cộng hóa trị có cự c

- H ạ n chế :Không giải thích đượ c: Cấu trúc của các phân tử không tuân theo quy tắc “bát tử” như BeCl2, BeCl3…. Góc giữa hai nguyên tử tạo liên kết Sự hiện diện của các phân tử có số electron lẻ. VD: BeCl3







Liên kết phối trí (Liên kết cho - nhận)- Là liên kết cộng hóa trị nhưng trong đó cặp electron chung do một nguyên tử đóng góp (thườ ng dùng mũi tên→ để chỉ liên kết cho - nhận)

VD:

N

H

H

H + H+ N

H

H

H H

+

(NH4+)

OH

H

+ H+ OH

H

H

+

hay OH

H

H

+

(H3O+)

⇒ Điện tích dươ ng trở thành điện tích chung của cả ion H3O

+ và của cả ion NH4+ chứ không

thuộc nguyên tử Hyđro nào cả

So sánh hai loại liên kết

Liên kết ion Liên kết cộng hóa trị - Liên kết bằng lực hút t ĩ nh điện- Thườ ng liên kết ion hình thành giữa hainguyên tử của nguyên có độ âm điện khácnhau nhiều.

VD: Giữa kim loại điển hình và phi kimđiển hình như NaCl- Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao- Không có hướ ng

- Liên kết bằng cặp electron chung- Liên kết thườ ng hình thành giữa hainguyên tử của nguyên tố có độ âm điệngiống hoặc khác nhau không nhiều.

VD: H2, HCl- Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôithấp.- Có hướ ng

3.3. Phươ ng pháp liên kết hóa trị (VB) (Valence – bond)Thuyết t ĩ nh điện của Côtxen cũng như thuyết cặp electron của Liuyt đều chưa giải thích rõ vàđầy đủ về độ bền của liên kết và hình học của phân tử. Hai thuyết gần đúng đượ c sử dụng rộngrãi để giải thích bản chất của liên kết cộng hóa trị nói riêng hay của liên kết hóa học nói chunglà thuyết liên kết hóa trị ( viết tắt là thuyết VB) và thuyết oribitan phân tử ( viết tắt là thuyếtMO).3.3.1. Một số luận điểm cơ bảnThuyết VB xuất phát từ nhữ ng luận điểm sau:

Luậ n đ iể m 1:Liên kết hình thành là do sự kết đôi của hai electron spin trái dấu. Ở đây sẽ có sự xen phủ củahai orbitan nguyên tử của hai nguyên tố, mỗi orbitan mang một electron. Vậy khi tạo thànhphân tử các nguyên tử vẫn giữ nguyên kiến trúc electron.VD: Khi hai nguyên tử Hyđro có chứa electron spin trái dấu tiến gần đến nhau thì chúng hútnhau làm năng lượ ng của hệ giảm xuống thì hệ trở thành vững bền. Lúc này liên kết hóa họcxuất hiện do hai electron spin ngượ c dấu có thể chuyển động gần cả hai hạt nhân, nói cách kháclà hai electron này trở thành chung cho cả hai hạt nhân nguyên tử Hyđro







⇒ Liên kết cộng hóa trị đượ c gọi là liên kết hai electron hai tâm.

Luậ n đ iể m 2:Điều kiện để tạo liên kết hóa học giữa hai nguyên tử là chúng có những electron độc thân để cóthể ghép đôi đượ c.VD:Li : 1s22s1

⇒ Vì có 1 electron độc thân nên Li có thể tạo đượ c 1 liên kết

C: 1s22s22p2

Sau khi nhận năng lượ ng thì C ở trạng thái kích thích2s 2p

C*1s22s12p3

⇒Vì có 4 electron độc thân nên Cacbon có thể tạo đượ c 4 liên kết

O: 1s22s22p4

⇒ Vì có 2 electron độc thân nên O tạo đượ c 2 liên kết.

Luậ n đ iể m 3:Mức độ xen phủ của các orbitan càng lớ n thì liên kết cộng hóa trị càng bền. Mức độ này phụ thuộc vào các yếu tố sau:+ Kích thướ c, hình dạng orbitan (s, p, d, f)+ Hướ ng xen phủ theo trục hay song song+ Kiểu xen phủ

3.3.2. Tính có hướ ng của liên kết cộng hóa trị.

Mỗi liên kết cộng hóa trị trong phân tử đượ c phân bố theo những phươ ng sao cho sự xen phủ của các orbitan nguyên tử là lớ n nhất.VD1:Giải thích phân tử PH3 theo thuyết VB

B1: Viế t cấ u trúc electron củ a các nguyên tử P(Z=15): [Ne]3s23p3

H(Z=1): 1s1

2s 2p

2s 2p







S

H

H

x

y

z

B2: Các orbitan chứ a electron độ c thân sẽ l ầ n l ượ t xen phủ vớ i nhau để tạ o thành liên kế t

Mỗi orbitan p của P sẽ liên kết vớ i một orbitan 1s của H ⇒ Tạo thành3 liên kết P-H

Góc = 900 (góc lý thuyết theo VB)

Thực tê góc = 930(góc thực nghiệm)Góc thực nghiệm lớ n hơ n góc lý thuyết 30, là do sự đẩy nhau của cácnguyên tử H và của các đôi electron tham gia liên kết.

VD2: Giải thích cấu trúc phân tử H2S theo thuyết VB

S (Z=16) [Ne]3s23p4

H (Z=1) 1s1

Tạo thành hai liên kết S-H

Theo thuyết VB, nguyên tử H sẽ tiến tớ i nguyên tố S theo 2 phươ ng của Sx và Sy, để có sự chephủ cực đại giữa orbitan s của nguyên tử H và orbitan px, py ( chẳng hạn) của nguyên tử S.

Theo thuyết VB:Thực tế góc = 900 nhưng thực tế góc = 920

*Ư u - Khuyế t đ iể m củ a thuyế t VB:Thuyết VB có thể giải thích đượ c góc của liên kết, tuy nhiên so vớ i thực tế thì góc này cònchưa phù hợ p. Thuyết này đã dùng sự đẩy nhau giữa đôi electron liên kết và nguyên tử liên kếtvớ i nguyên tử trung tâm. Tuy nhiên còn nhiều trườ ng hợ p thì so vớ i thực tế còn lệch quá xa.Đối vớ i các phân tử hợ p chất của C, Si…thì vấn đề còn khó khăn hơ n nữa.VD: Giải thích cấu trúc phân tử CH4 theo thuyết VB

C (Z= 6) 1s22s22p2

H (Z= 1) 1s1

C*: 1s22s12p3

4 orbitan này sẽ liên kết vớ i 4 orbitan s của H tạo thành 4 liên kết C-H

HPH

HSH HSH

HPH P

H

H

H

x

y

z







Theo thuyết VB thì 3 liên kết C-H có góc = 900

Và 1 liên kết C-H do sự xen phủ của orbitan 1s của nguyên tử H vớ i orbitan 2s của nguyên tử C, nên vị trí của nó không xác định đượ c.

Thực tế góc = 109028’và 4 liên kết C-H đều giống nhau. Ngh ĩ a là phân tử CH4 có cấu trúckhông gian của tứ diện đều, C ở tâm còn 4 nguyên tử sẽ ở 4 đỉnh của tứ diện. Để khắc phụcđiều này, Pauling đã đưa ra thuyết lai hóa để giải thích cơ cấu phân tử của các trườ ng hợ p đặcbiệt này.

3.4. Thuyết lai hóa các orbitan nguyên tử (Sử dụng electron độc thân)- Theo Pauling, khi tạo thành liên kết, các electron hóa trị của nguyên tử không tham gia mộtcách riêng rẻ mà các orbitan của chúng sẽ trộn lẫn nhau hay nói một cách toán học, chúng sẽ tổ

hợ p vớ i nhau thành những tổ hợ p tốt nhất để tạo thành các liên kết bền hơ n. Sự tổ hợ p cho tanhững orbitan lai hóa tươ ng đươ ng nhau.VD:

CH4 C*

H

⇒ Các orbitan không tham gia riêng rẻ như vậyMà

C*

Các orbitan lai hóa hoàn toàn giống nhau

Đặ c đ iể m củ a các orbitan lai hóa:+ Hình dạng giống nhau, năng lượ ng giống nhau+ Khác nhau về vị trí trong không gian

- Sự lai hóa chỉ xảy ra ở một nguyên tử trong phân tử, đó là nguyên tử trung tâm

Các kiểu lai hóa * Lai hóa spCó sự tổ hợ p của 1 orbitan s vớ i 1 orbitan p tạo thành 2 orbitan lai hóa sp ( )

zspa spb

1800

⇒ Dùng để giải thích đượ c cấu trúc của các phân tử sau đây :

CdX2, BeX2, ZnX2, HgX2 vớ i X là Halogen và C2H2

HCH

HCH







VD : Giải thích cấu trúc phân tử BeCl2

Be (Z=4) : 1s22s2

1 orbitan s + 1 orbitan p tạ o thành 2 orbitan lai hóa sp. M ỗ i orbitan lai hóa mang 1e- độ c thân.

Cl (Z = 17) : [Ne]3s23p5

⇒ Hai orbitan lai hóa sp, mỗi orbitan mang 1 electron độc thân che phủ vớ i 2 orbitan p của 2nguyên tử Clo ( Mỗi orbitan p mang một electron độc thân) tạo thành hai liên kết: Be-Cl

BeCl Cl

BeCl Cl Phân tử BeCl2 có cấu trúc thẳng, góc liên kết = 1800

* Lai hóa sp2 1 orbitan s tổ hợ p vớ i 2 orbitan p tạo thành 3 orbitan lai hóa sp2

x

y

z

1200

Dùng để giải thích đượ c cấu trúc của phân tử: BX3 vớ i X là các Halogen và C2H4

VD: Giải thích cấu trúc phân tử BCl3

B(Z=5): 1s22s22p1

Dùng 1 orbitan s tổ hợ p vớ i 2 orbitan p tạo thành3 orbitan lai hóa sp2. Mỗi orbitan mang mộtelectron độc thân sẽ che phủ vớ i 3 orbitan p của 3nguyên tử Cl tạo thành 3 liên kết B-Cl

* Lai hóa sp3 1 orbitan s tổ hợ p vớ i 3 orbitan p tạo thành 4 orbitan lai hóa sp3

σ

2s 2p

Be*

σ

2s 2p

B*

BCl

Cl

Cl

B Cl

Cl

Cl







⇒ Dùng để giải thích đượ c cấu trúc của các hợ p chất MX4 vớ i X là các HalogenM: C, Si như CH4, SiCl4

VD : Giải thích cấu trúc phân tử CH4 theo thuyết lai hóaC (Z = 6) 1s22s22p2

1 orbitan s tổ hợ p vớ i 3 orbitan p tạo thành 4 orbitan lai hóa sp3.

H (Z= 1) 1s1

Mỗi orbitan lai hóa sp3 mang 1 electron độc thân sẽ che phủ vớ i orbitan1s của nguyên tử H tạo thành 4 liên kết C-HPhân tử CH4 có cấu trúc tứ diện đều, góc liên kết là: 109028’

So sánh thuyết VB và thuyết lai hóa:

Thuyết VB Thuyết lai hóaGiống nhau: Sử dụng electron độc thân để tạo thành liên kết

Không có sự lai hóa của các orbitanTrướ c khi tạo thành liên kết các orbitanchứa electron độc thân tiến hành lai hóavớ i nhau

3.5. Các kiểu xen phủ Orbitan nguyên tử * Liên kế t σ - Hình thành do sự xen phủ của 2 orbitan dọc theo trục liên kết nối 2 tâm nguyên tử.- Sự xen phủ ở mức độ cao nên liên kết tạo ra khá bền vững.

ss

s p

p p

- Các orbitan lai hóa cũng có khả năng tạo thành liên kết σ

Liên kế t

2s 2p

C*







- Hình thành do sự xen phủ bên của 2 orbitan- Xảy ra khi có sự xen phủ: p-p, p-d, d-d- Chỉ xảy ra giữa 2 orbitan thuần khiết ( chưa tham gia lai hóa)- Có mặt phẳng đối xứng- Kém bền hơ n liên kết σ .

p-p p-dd-d

Chú ý: + Liên kết đơ n gồm 1 liên kết σ

+ Liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π

+ Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết π

3.8. Vài nét đặc trư ng của liên kết3.8.1. Độ dài liên kết và góc hóa trị

* Độ dài liên kế t (đơ n vị0

A )- Là khoảng cách giữa hai hạt nhân nguyên tử trong liên kết

- Trong những hợ p chất khác nhau, độ dài của cùng một liên kết thườ ng biến đổi không đángkể

VD: O-H (H2O)= 0,96 A0

O-H (CH3OH) = 0,96 A0

- Độ dài liên kết giữa hai nguyên tử giảm xuống khi độ bội của liên kết tăng lênVD:

* Góc hóa tr ị Là góc tạo thành bở i hai đoạn thẳng tưở ng tưở ng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm vớ i hai hạtnhân nguyên tử liên kết.

VD:

3.8.2. Năng lượ ng liên kết (đơ n vị KCal/mol hay KJ/mol) a/ Khái niệ m- Là năng lượ ng cần tiêu tốn để phá vỡ (làm đứt liên kết)

Độ dài liên kết C-C H3C-CH3 H2C CH2 HC CH

A0

1,54 1,34 1,2

σ

π

H H

H2C CH2

π

σ

HC CHπ

OH H

104,50







b/ Cách tính+ Phân tử A 2:

Li2 Li Li

Br2Br Br

+

+

+ Phân tử AB:

H Cl H Cl+

+ Phân tử AB n: * Ta có giá trị năng lượ ng trung bình* Có 2 cách tính:

Cách 1: N ă ng l ượ ng liên kế t trung bình = ∑⋅n

1 N ă ng l ượ ng củ a các liên kế t

VD:

H3C H

H2C H

HC H

C H

⇒ Năng lượ ng liên kết trung bình C-H:

∆ HC-H =4

1(102 + 87 + 125 + 81) = 98,7 Kcal/mol

Cách 2: N ă ng l ượ ng liên kế t trung bình =

n

1 N ă ng l ượ ng tạ o thành phân tử đ ó từ các nguyên

tử ở trạ ng thái khí (lấy giá trị tuyệt đối)

VD: Năng lượ ng tạo thành của quá trìnhC + 4H → CH4 là - 394,8 Kcal/mol

Năng lượ ng trung bình của mỗi liên kết C-H trong CH4 là4

1.394,8 = +98,7 (Kcal/mol)

CHÚ Ý(Năng lượ ng tạo thành liên kết (< 0) và năng lượ ng phá vỡ liên kết (> 0) có giá trị bằng nhau

nhưng ngượ c dấu)

c/ Tính chấ t- Liên kết càng bền thì năng lượ ng liên kết càng lớ n ( là thướ c đo độ bền liên kết)- Năng lượ ng liên kết tăng khi độ bội của liên kết tăng

VD : ∆ H( C C ) = 145,8 Kcal/mol

∆ H( C C ) = 199,6(Kcal/mol)

3.8.3. Độ phân cự c của liên kết - Độ phân cự c của phân tử

∆ H = +25 Kcal/mol













* Độ phân cự c củ a liên kế tKhi hai nguyên tố A,B có độ âm điện khác nhau liên kết vớ i nhau cho liên kết cộng hóa trị phân cực thì cặp electron chung sẽ lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớ n hơ n (giả sử A) thìở phía A có dư điện tích âm và phía B có dư điện tích dươ ng ngh ĩ a là hai đầu của phân tử tích

điện bằng nhau nhưng ngượ c dấu nhau ( A- - B+). Khi đó xuất hiện một mômen lưỡ ng cực

vớ i d q ⋅= µ ( thườ ng hướ ng từ dươ ng sang âm)q : là giá trị tuyệt đối của điện tích q của mỗi tâm điện tíchd: là khoảng cách giữa tâm của điện tích dươ ng và tâm của điện tích âmĐơ n vị của momen lưỡ ng cực là Debye (D)

* Độ phân cự c củ a phân tử Trong phân tử đa nguyên tử, độ phân cực phân tử đượ c tính bằng tổng vectơ độ phân cực liênkết.

+ µ tổng = 0 ⇒ Tâm điện tích dươ ng trùng vớ i tâm điện tích âm. Phân tử không có cực.VD:

CO O2q+ q-q-

+ µ tổng ≠ 0⇒ Tâm điện tích dươ ng khác tâm điện tích âm. Phân tử có cực. VD:

*Giá trị của momen đượ c xác định bằng thực nghiệm

CHƯƠ NG 4: TRẠNG THÁI TẬP HỢ P CÁC CHẤT

4.1. Mở đầuMột chất có thể tồn tại ở trạng thái khí, lỏng hay rắn, ở một điều kiện nào đó, là tùy ở tươ ngquan giữa hai yếu tố:a/ Chuyển động của các tiểu phân làm cho chúng phân bố hỗn độn và có khuynh hướ ng chiếmtoàn bộ thể tích không gian của bình đựng. Yếu tố này đượ c đánh giá bằng độ ng nă ng chuyể nđộ ng củ a hạ t.b/ Lực tươ ng tác giữa các tiểu phân liên kết các tiểu phân thành những tập hợ p chặt chẽ có cấu

trúc xác định. Yếu tố này đượ c đánh giá bằng thế nă ng tươ ng tác giữ a các tiể u phân.

* Ở trạng thái tinh thể: Các tiểu phân đượ c sắp xếp thành những cấu trúc xác định vì thế năngtươ ng tác giữa các tiểu phân lớ n hơ n động năng chuyển động nhiệt của chúng nên mỗi tiểuphân hầu như không còn khả năng chuyển động tịnh tiến mà chỉ dao động quanh vị trí cânbằng.* Ở trạng thái khí: Các phân tử khí chuyển động gần như tự do, chiếm toàn bộ thể tích bìnhđựng, chúng va chạm đàn hồi vớ i nhau và vớ i thành bình đựng vì:

µ µ

O

H H

µ

2 µ

1 µ

1 µ

2 µ µ = + 2 µ 1 µ

1 µ 2 µ = = 1,58D

= 1,84D µ









Lưỡ ng cực cảm ứng sinh ra khi phân tử có cực cực hóa những phân tử ở chung quanh nó.Tươ ng tác hút phụ này gọi là tươ ng tác cảm ứng. Lúc đó nếu phân tử không phân cực thì nó sẽ nên phân cực, ngh ĩ a là momen lưỡ ng cực sẽ xuất hiện.Công thứ c : Năm 1920 Đơ bai đưa ra hệ thức tính năng lượ ng của tươ ng tác cảm ứng :

Ucư = -6

22

r

αµ

Trong đó α là độ bị cực hóa của phân tử.⇒

+ Tươ ng tác khếch tán (t ươ ng tác London) Tuy nhiên cả hai loại tươ ng tác trên đây đều không giải thích đượ c sự tồn tại các trạng thái rắnvà lỏng của những chất như khí hiếm, hiđro, oxi, nitơ . Bở i vậy cần đưa thêm một loại tươ ng tácthứ ba nữa gọi là tươ ng tác khếch tán. Loại tươ ng tác này có tên gọi như vậy là vì đượ c pháthiện khi nghiên cứu sự khếch tán của ánh sáng.Năm 1930, Lônđôn đã giải thích tươ ng tác khuếch tán như sau : Tươ ng tác này xuất hiện dotươ ng tác giữa các lưỡ ng cực tạm thờ i trong những phân tử có momen lưỡ ng cực bằng 0.

Lưỡ ng cực tạm thờ i hình thành do dao động hay chuyển động…của phân tử làm lệch tức thờ itâm điện tích dươ ng và tâm điện tích âm.Công thứ c : Năng lượ ng của tươ ng tác khếch tán tính theo hệ thức do Lônđôn đưa ra :

Ukt = -6

20

4

3

r

h α ν

Trong đó h 0ν là năng lượ ng ở không độ tuyệt đối của nguyên tử hay phân tử.Bằng cách như vậy tươ ng tác khuếch tán sinh ra không những giữa các nguyên tử ( trườ ng hợ pcác khí hiếm) mà giữa các phân tử trung hòa ( như H2, O2, N2…) và các phân tử có cực nữa (như HCl, HBr, CO…)

⇒

TÓM LẠICả ba loại tươ ng tác trên đây mô tả đầy đủ lực Van de Van. Năng lượ ng của các tươ ng tác đómang dấu âm vì chúng là tươ ng tác hút. Gộp năng lượ ng của ba loại tươ ng tác đó lại ta đượ cnăng lượ ng của tươ ng tác hút giữa các phân tử (hay nguyên tử) :

Eh = Eđh + Ecư + Ekt

Eh = -6r

n

Trong đó n =4

32

3

2 02

24 ν α

αµ µ h

kT ++

Phần đóng góp của mỗi loại tươ ng tác vào lực Van de Van phụ thuộc vào cấu tạo của

phân tử : Đối vớ i những phân tử có cực càng lớ n, tươ ng tác định hướ ng có vai trò càng lớ n Các phân tử có độ phân cực thấp hay không phân cực ( như H2, HI..) lực tác dụng

căn bản là lực khếch tán.c/ Tính chất+ Lực Van de Van cũng có bản chất điện+ Có một số đặc điểm khác vớ i lực liên kết hóa học : Thể hiện ở trên những khoảng cách tươ ng đối lớ n Có năng lượ ng rất bé. Thật vậy năng lượ ng của tươ ng tác giữa các phân tử bé hơ n nhiều

so vớ i năng lượ ng của liên kết hóa học. Thực tế cho thấy rằng những chất mà tinh thể







của chúng có kiến trúc ion, trong đó các ion liên kết vớ i nhau bằng liên kết ion có nhiệtđộ sôi cao. Còn những chất trong đó nguyên tử hay phân tử hút nhau bằng lực Van deVan, là những chất ở trạng thái khí ở nhiệt độ thườ ng và thườ ng có nhiệt độ sôi rất thấp,ví dụ như khí hiếm chẳng hạn. Để so sánh lực Van de Van vớ i lực liên kết hóa học ta có

thể lấy nhiệt thăng hoa của clo (≃ 20kJ/mol) và năng lượ ng của liên kết Cl-Cl(242kJ/mol) trong phân tử Cl2. Rõ ràng là lực hút giữa phân tử Cl2 này vớ i phân tử Cl2

kia là bé hơ n nhiều so vớ i lực liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử Cl trong phân tử Cl2.

4.3. Liên kết hiđroLực Van de Van không thể giải thích đượ c sự bất thườ ng về một số tính chất như nhiệt độ sôi,nhiệt hóa hơ i…của những hợ p chất HF, H2O và NH3. Ta thấy đa số các hợ p chất hiđro của cácnguyên tố trong cùng phân nhóm chính, điểm sôi tăng đều đặn theo phân tử lượ ng. Ở đây H2O,HF, NH3 là 3 ngoại lệ, điểm sôi của chúng cao hơ n dự đoán cho thấy có một ngoại lực tươ ngtác khác : liên kế t hiđ ro

⇒ Ts, Tnc phụ thuộc vào phân tử lượ ng và liên kết Hiđro

a/ Nguyên nhân

Liên kết hiđro xuất hiện ở những nguyên tử O, N hay F là những nguyên tố có độ âm điện lớ n.Cặp electron liên kết bị hút lệch về O, N, F để lộ nguyên tử H không có lớ p vỏ electron, vànguyên tử hiđro này lại bị hút bở i O, N hay F của phân tử kế bên.

b/ Phân loại- Có 2 loại : + Liên kết Hiđro liên phân tử

−∂ +∂ −∂ +∂ Y H Y H ( Y = O, N hay F)

VD1 : −∂ −∂

+∂ +∂







F H F H VD2 :

H

HO H

HO

+ Liên kết hiđro nội phân tử : Liên kết hiđro còn tồn tại trong nội bộ một phân tử

VD : Phân tử andehit salixylic

c/ Tính chất - Liên kết hiđro có năng lượ ng cỡ 8-40kJ/mol (là trung gian giữa lực Van de Van và liên kếthóa học)- Liên kết hiđro càng bền khi : nguyên tử phi kim liên kết vớ i hiđro có độ âm điện càng lớ n vàkích thướ c càng nhỏ.VD

Liên kết hiđro Năng lượ ng liên kết (kJ/mol) Độ dài liên kết(H-F)n 28 2,44

(NH3)n 18,4 3,1(H2O)2 20,9 2,75

- Liên kết hiđro có ảnh hưở ng đến tính chất lí, hóa học của các chất :+VD : Rượ u etylic (M = 46đvC) sôi ở 78,30C còn propan (M = 44đvC) sôi ở -420C+ Làm giảm độ điện li của axit+VD : Rượ u etylic tan vô hạn trong nướ c, amoniac tan vô hạn trong nướ c vì tạo liên kếthiđro vớ i nướ c.

R

O H

H

O H

R

O H

4.4. Trạng thái khía/ Tính chất- Các phân tử (hay nguyên tử, trong trườ ng hợ p khí hiếm) ở cách xa nhau, khoảng cách đó vượ txa kích thướ c của phân tử. Những phân tử khí chỉ chiếm vào quãng một phần nghìn thể tích củakhí ở áp suất thườ ng.VD : 1 gam iot rắn có thể tích chừng 0,2cm3 trong khi 1 gam hơ i iot ở áp suất 1atm và nhiệt độ 1840 chiếm thể tích 143cm3, ngh ĩ a là lớ n gấp 700 lần.- Có thể b/ Áp suất khí

Vì luôn luôn chuyển động, những phân tử khí va chạm vớ i nhau và va chạm vào thành của bìnhđựng. Sự va chạm vào thành bình đó xảy ra thườ ng xuyên nên luôn luôn tạo ra một áp lực lênthành bình. Áp lực đó, khi tính trên một đơ n vị bề mặt đượ c gọi là áp suất của khí.c/ Khí lý tưở ngỞ áp suất thấp và nhiệt độ cao, các phân tử khí chuyển động rất hỗn loạn và ở rất xa nhau nêncác khí khác nhau có tính chất khá gần nhau. Ở áp suất gần số không ( Chân không), kích thướ ccủa các phân tử so vớ i thể tích chung của khí và tươ ng tác giữa các phân tử đều bé đến mức cóthể bỏ qua đượ c. Khí như vậy gọi là khí lý tưở ng. Khí đó tuân theo phươ ng trình PV = nRT.Đó là phươ ng trình trạng thái khí lý tưở ng.d/ Khí thự c

C O

OH

H







Nhưng ở áp suất cao và nhiệt độ thấp, các phân tử khí ở gần nhau hơ n, lực Van de Van đãmạnh hơ n và không thể bỏ qua đượ c. Trong những điều kiện đó, đặc tính của khí thể hiện rõ rệthơ n. Khí như vậy gọi là khí thự c.Đối vớ i khí thực, phươ ng trình trạng thái trên đây không thể áp dụng đượ c mà phải dùngphươ ng trình Van de Van hay còn gọi là phươ ng trình trạng thái khí thực :

( ) nRT nbV V

an

P =−

+ 2

2

Trong đó2V

alà đại lượ ng phản ánh tươ ng tác giữa các tiểu phân

b phản ánh thể tích riêng của các phân tử ( a và b đượ c gọi là những hằng số Van deVan)

4.5. Trạng thái lỏnga/ Nguyên nhân hình thànhKhi làm nguội các chất trạng thái khí, hay nén các chất khí thật mạnh, lực tươ ng tác giữa cácphân tử bắt đầu trội hơ n năng lượ ng chuyển động của chúng, và ở nhiệt độ xác định (riêng cho

từng chất), chất khí chuyển qua trạng thái lỏng.VD :b/ Tính chất- Trong chất lỏng, khoảng cách trung bình giữa các phân tử nhỏ hơ n so vớ i chất khí, nhưng vẫncòn lớ n hơ n chất rắn khoảng 3%.

- Lực tươ ng tác giữa các tiểu phân chất lỏng đã lớ n đáng kể, tuy nhiên chỉ mớ i đủ để ngăn cảnsự chuyển động hỗn loạn chứ chưa đủ để làm ngừng hẳn sự chuyển động của chúng đối vớ inhau.

⇒ Do vậy chất lỏng giống chất khí ở chỗ không có hình dạng nhất định, nhưng lại giống chấtrắn là có thể tích nhất định và nhất là có cấu trúc xác định.

- Chất lỏng còn có 2 tính chất quan trọng nữa là :Tính nhớ t- Thờ i gian dờ i chỗ chất lỏng và công tiêu thụ để vận chuyển chất lỏng theo đườ ng ống phụ thuộc vào độ nhớ t chất lỏng. Tính nhớ t là tính chất các lớ p chất lỏng cản lại chuyển động củachúng đối vớ i nhau. F là lực cần thiết để làm chuyển dịch lớ p chất lỏng này so vớ i lớ p chất lỏngkia thì :

lS F

∆∆

= υ

η

Trong đó : S là diện tích tiếp xúc của hai lớ p chất lỏngυ ∆ là hiệu số tốc độ hai lớ p∆ l là khoảng cách hai lớ p. Hệ số tỉ lệ đượ c gọi là độ nhớ tĐộ nhớ t có đơ n vị là poazơ

VD : Đối vớ i benzen, nướ c và etanol, độ nhớ t bằng số phần nghìn poazơ và ở 200C tươ ng ứnglà 0,0065 ; 0,0010 và 0,0012 poazơ . Glixerin có độ nhớ t cao hơ n nhiều 14,99 poazơ .- Khi tăng nhiệt độ, độ nhớ t các chất lỏng đều giảm.

Sứ c căng bề mặt







- Sức căng bề mặt là một tính chất đặc biệt của chất lỏng gây nên bở i sự hút lẫn nhau của cáchạt và xuất hiện trên bề mặt phân chia giữa hai pha (lỏng-lỏng, lỏng – khí, lỏng - rắn) :

+ Những phân tử nằm bên trong chất lỏng, ở trong những điều kiện khác vớ i những phân tử nằm trên bề mặt phân chia. Bên trong chất lỏng, những lực tươ ng tác giữa một phân tử vớ inhững phân tử bao quanh đều bằng nhau và bù trừ nhau, ngh ĩ a là hợ p lực bằng số không

+ Ở bề mặt phân chia, hợ p lực của những lực tươ ng tác đó hướ ng xuống dướ i.⇒ Những phân tử ở trên bề mặt phân chia có xu hướ ng bị kéo vào phía bên trong của chất lỏngvà liên tục ở vào trạng thái của một sức căng. Đ ó là sứ c că ng bề mặ t.

- Vậy diện tích bề mặt càng lớ n thì sức căng bề mặt sẽ càng lớ n nên các chất lỏng có xu hướ nggiảm sức căng bề mặt bằng cách giảm diện tích của bề mặt của chúng. Vớ i cùng một thể tíchnhư nhau, khối hình cầu có diện tích bé nhất của bề mặt cho nên chất lỏng dễ dàng tạo ra giọthình cầu và những giọt nhỏ lại dễ dàng dính vớ i nhau tạo thành lớ n hơ n.

4.6. Trạng thái rắnKhi chuyển qua trạng thái rắn, khoảng cách giữa các phân tử trở nên nhỏ hơ n, lực tươ ng tácgiữa chúng mạnh hơ n nên chất rắn có thể tích và hình dạng không đổi. Chất rắn đượ c đặc trưngbở i hai trạng thái : vô định hình và tinh thể, trong đó đa số chất rắn có cấu tạo tinh thể.

4.6.1. Chất tinh thể và chất vô định hình

Chất tinh thể Chất vô định hình- Có khả năng tự kết tinh thành các tinh thể có

- Là hạt có nhiều mặt lóng lánh, nhiều cạnh vànhiều chóp. Ở chỗ đập vỡ của một tinh thể, nhìnthấy rõ những tinh thể nhỏ hơ n sắp xếp dướ i cácgóc khác nhau- Bên trong tinh thể, các nguyên tử, phân tử, ionđượ c sắp xếp

- Chất tinh thể biến đổi trạng thái một cách độtngột từ rắn sang lỏng (hay ngượ c lại) ở một nhiệtđộ nhất định, đó là nhiệt độ nóng chảy (ví dụ đườ ng saccaroz 1860, nhôm 6600…)

- Chất tinh thể còn biểu lộ tính chất vật lý ( như độ bền cơ học, sự khúc xạ ánh sáng, tính dẫn điện, dẫnnhiệt…) không giống nhau theo những hướ ng khácnhau của tinh thể ( tính bất đẳng hướ ng hay tính d ị

- Chúng tự kết tinh thành tinh thể có

- Ở chỗ vỡ của chất này rất nhẵn, khôngphẳng và hơ i khom khom

- Trong chất vô định hình các phân tử sắp

xếp

- Không có nhiệt độ nóng chảy nhất định,khi bị đốt nóng chúng mềm dần đến trạngthái chảy, sau đó biến đổi hoàn toàn thànhlỏng. VD : Thủy tinh loại thườ ng, ở 5000C bắt đầu mềm và chảy lỏng ở 10000C- Chất vô định hình có tính đẳ ng hướ ng,ngh ĩ a là những tính chất vật lý như điện

P = 0

P ≠ 0

Khí

Lỏng







hướ ng)- Bền hơ n dạng vô định hình

trở , chỉ số khúc xạ, độ dẫn nhiệt… đềugiống nhau trong mọi hướ ng

Dạng tinh thể và dạng vô định hình phần lớ n là những trạng thái khác nhau của cùng một chất.Tùy thuộc vào điều kiện chuyển từ các trạng thái khác sang trạng thái rắn, một chất có thể ở dạng tinh thể hay dạng vô định hình. VD : Trong những điều kiện thích hợ p, ngườ i ta có thể chế

đượ c dạng tinh thể của những chất vô định hình điển hình như : cao su, thủy tinh.

4.6.2. Các hệ tinh thể Hình dạng tinh thể đượ c nghiên cứu trong ngành khoa học gọi là tinh thể học.

a/ M ộ t vài khái niệ m- Tâm đối xứ ng: là điểm chia đôi tất cả những đoạn thẳng nối từ mặt này sang mặt khác

của hình và đi qua nó.- Mặt phẳng đối xứ ng: chia hình ra làm hai phần , phần này là ảnh của phần kia ở trong

gươ ng.- Trục đối xứ ng: là đườ ng khi quay hình xung quanh nó 3600, hình trùng vớ i hình n lần.

Số n gọi là bậc của trục. VD: n = 2 có trục đối xứng bậc hai, n = 3 có trục đối xứng bậc

ba…..

b/ Các hệ tinh thể Căn cứ vào yếu tố đối xứng ( tâm, mặt phẳng, trục đối xứng) ngườ i ta phân các tinh thể thành 7hệ :Hệ tam tà

VD : Những muối CuSO4.5H2O, K2Cr2O7 có tinh thể thuộc hệ này.α Hệ đơ n tà

VD : Lưu huỳnh hình kim, thạch cao (CaSO4.2H2O), khoáng vật criolit (Na3AlF6),đườ ng saccarozơ có tinh thể thuộc hệ này.

Hệ tà phươ ng

VD : Lưu huỳnh thỏi, những muối BaSO4, K2SO4, KNO3 có tinh thể thuộc hệ này.

Hệ tam phươ ng (hay còn gọi là hệ mặt thoi)

VD : Asen, những khoáng vật canxit (CaCO3), đolomit (MgCO3.CaCO3)có

tinh thể thuộc hệ này.

Hệ tứ phươ ng

VD : Những khoáng vật caxiterit (SnO2), silit (CaWO4) và rutin (TiO2) có tinh thể thuộc hệ này.







Hệ lục phươ ng

VD : Kẽm, thạch anh (SiO2), khoáng vật nefelin (NaAlSiO4), những muối KNO3, AgIcó tinh thể thuộc hệ này.

Hệ lập phươ ng

VD : Kim cươ ng, vàng, muối ăn, CaF2, NaClO3 có tinh thể thuộc hệ này.

Hệ trự c thoi

VD : KNO3, K2SO4, PbSO4

4.6.3. Hiện tượ ng đồng hình và đa hìnhHiện tượ ng đồng hình : là hiện tượ ng nhiều chất khác nhau có thể kết tinh cùng hệ tinh thể.VD : CaCO3, MgCO3, FeCO3 kết tinh trong hệ tam phươ ng.

- Các chất đồng hình thườ ng có công thức phân tử tươ ng tự nhau. Tuy nhiên không phảitất cả những chất cùng công thức phân tử đều đồng hình nhau. VD : BaCO3 có cùngcông thức như CaCO3 song lại kết tinh trong hệ trục thoi.

- Các chất đồng hình của nhau có tính chất đặc biệt là khi cùng kết tinh chúng có thể tạonên những tinh thể hỗn tạp (còn gọi là dung dịch rắn), trong đó các tiểu phân cấu trúcnày có thể thay thế hoàn toàn hoặc một phần tiểu phân cấu trúc kia. VD : KCl và KBr cóthể tạo thành những tinh thể hỗn tạp theo tỉ lệ bất kì, trong mạng tinh thể của những chấtnày các ion Cl- và Br- có thể thay thế nhau không hạn chế.

Hiện tượ ng đa hình : Tùy thuộc điều kiện, cùng một chất có thể tạo nên những tinh thể thuộchệ khác nhau* Chú ý :VD : Cacbon có thể tồn tại dướ i dạng kim cươ ng (hệ lập phươ ng) cứng không dẫn điện, thanchì (hệ lục phươ ng) mềm, dẫn điện…

⇒ Cần phân biệt hiện tượ ng đa hình vớ i hiện tượ ng thù hình. Hiện tượ ng đa hình liên quan vớ isự khác nhau về kiến trúc tinh thể của đơ n chất cũng như hợ p chất. Còn hiện tượ ng thù hìnhliên quan vớ i sự khác nhau về cấu tạo hay kiến trúc tinh thể của đơ n chất.

4.4.4. Các kiểu mạng tinh thể

Dựa vào bản chất các tiểu phân ở nút mạng và lực liên kết giữa chúng, ngườ i ta phân các mạngtinh thể thành 4 kiểu chính :+ Mạng nguyên tử Nằm tại các mắt của mạng lướ i là các nguyên tử trung hòa liên kết vớ i nhau bằng liên

kết cộng hóa trị. Trong kiến trúc của tinh thể ngườ i ta không thể tách riêng ra từng phântử và toàn bộ tinh thể có thể coi là một phân tử khổng lồ.

Vì liên kết rất bền nên những chất có mạng lướ i nguyên tử đều cứng khó nóng chảy, khóbay hơ i và thực tế không tan trong dung môi.







VD : Điển hình là kim cươ ng, tại các mắt mạng của mạng lướ i tinh thể kim cươ ng là nhữngnguyên tử C, chúng đều ở trạng thái lai hóa sp3. Mỗi nguyên tử C đó liên kết cộng hóa trị vớ i bốnnguyên tử C ở chung quanh bằng các orbitan lai hóa sp3 tạo thành hình tứ diện đều.

+ Mạng lướ i phân tử

Tại các mắt mạng của mạng lướ i là các phân tử ( hoặc nguyên tử khí hiếm) liên kết vớ inhau bằng lực Van de Van.

Lực này yếu hơ n nhiều so vớ i liên kết hóa học nên các tinh thể có mạng lướ i phân tử đềudễ nóng chảy, rất dễ bay hơ i.

VD : Mạng lướ i phân tử đơ n giản hơ n hết là mạng lướ i của tinh thể khí hiếm, tại các mắt mạnglướ i là những nguyên tử khí hiếm. Trừ Heli, tất cả các khí hiếm đều kết tính dướ i dạng mạnglướ i lập phươ ng tâm diện, Heli kết tinh dướ i dạng lục phươ ng. Tinh thể iot cũng có mạng lướ ilập phươ ng tâm diện biến dạng. Liên kết giữa hai nguyên tử iot trong phân tử I2 là liên kết cộnghóa trị. Còn liên kết giữa các phân tử là lực Van de Van.

+ Mạng lướ i ion Nằm tại các mắt của mạng lướ i là những ion dươ ng và ion âm liên kết vớ i nhau bằng lực

hút t ĩ nh điện cũng như trong trườ ng hợ p của mạng lướ i nguyên tử, từ tinh thể không thể tách riêng ra từng phân tử một mà toàn bộ tinh thể đượ c gọi là một phân tử khổng lồ.

Liên kết ion là liên kết bền nên những hợ p chất ion có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. Chúng cũng có độ cứng khá lớ n nhưng thua các hợ p chất có mạng lướ i

nguyên tử. Ở trạng thái rắn, các hợ p chất ion dẫn điện kém nhưng ở trạng thái nóng chảychúng dẫn điện nhiều hơ n. Một số lớ n hợ p chất ion dễ tan và điện li mạnh ở trong nướ c.







+ Mạng kim loạiCác kim loại có mạng lướ i tinh thể kiểu kim loại. Tại các mắt của mạng lướ i là những hạt nhân của nguyên tử kim loại. Những hạt nhân

này ở cách nhau những khoảng cách mà nguyên tử của chúng tiếp xúc vớ i nhau, đượ cgọi là cách gọi ghém sít sao nhất của các nguyên tử kim loại. Hai cách gói ghém sít saonhất của các nguyên tử kim loại là cách gói ghém lập phươ ng và cách gói ghém lục

phươ ng. Tính chất vật lý đặc trưng của kim loại là có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt và có tính dẻo

(khả năng kéo dài, dát mỏng). Để giải thích những tính chất này, ngườ i ta sử dụng mộtsố thuyết sau :

* Thuyế t “Khí electron”Thuyết này cho rằng mạng lướ i kim loại gồm có các ion dươ ng kim loại và các electron hóa trị chuyển động tự do trong toàn mạng lướ i. Những electron này ở trong tinh thể kim loại có thể đượ c coi như những phân tử khí ở trong một thể tích nào đó.

* Thuyế t “Vùng nă ng l ượ ng”Để giải thích đượ c khả năng di chuyển tự do của electron trong toàn bộ mạng lướ i tinh thể kim

loại trong khi việc bứt electron khỏi một nguyên tử kim loại ở trạng thái khí cần tiêu tốn mộtcông khá lớ n.Phươ ng pháp MO cắt ngh ĩ a như sau:Ví dụ trườ ng hợ p Liti: Mỗi nguyên tử Li có 1e hóa trị, khi hai nguyên tử Li tươ ng tác vớ i nhau,MO liên kết 2s đã đượ c điền đầy vớ i hai electron hóa trị, ngoài ra ta còn một MO phản liên kếtvớ i một số orbitan trống khác cách không xa ở phía trên orbitan đã đượ c điền đầy. Tổng quátcó N nguyên tử tươ ng tác, mỗi trạng thái năng lượ ng nguyên tử sẽ hình thành N trạng thái nănglượ ng nguyên tử sẽ hình thành N trang thái năng lượ ng phân tử. Vì số N rất lớ n (trong 1cm3 tinh thể kim loại có N = 1022 -1023 nguyên tử) nên N trạng thái năng lượ ng này phải rất gầnnhau và chúng tạo thành miền năng lượ ng. Trong mỗi miền năng lượ ng như vậy, các trạng tháinăng lượ ng chỉ chênh lệch nhau có 10-22eV. Như thế thực tế miền năng lượ ng có thể xem là

giải năng lượ ng liên tục. N nguyên tử Li có N electron hóa trị từ đó miền hóa trị s của tinh thể Li mớ i điền đầy một nửa. Một nửa miền (tức là nửa số trạng thái năng lượ ng) còn lại tự do.Dướ i tác dụng của điện trườ ng các electron từ miền hóa trị dễ dàng chuyển sang vùng tự do(miền dẫn) tạo thành dòng electron có hướ ng.







Chươ ng 5: NHIỆT ĐỘNG LỰ C HỌC

5.1. Định luật bảo tồn và chuyển h ĩ a năng lượ ng5.1.1. Hệ

a/ Đị nh nghĩ aHệ là một phần vũ trụ đượ c nghiên cứu, xem xét, phần cịn lại là mơ i trườ ng.

b/ Phân loại- Hệ cơ lập: Là hệ khơ ng trao đổi chất và trao đổi năng lượ ng vớ i mơ i trườ ng.- Hệ kín: Là hệ khơ ng c ĩ trao đổi chất, song c ĩ thể trao đổi năng lượ ng vớ i mơ i trườ ng.- Hệ hở : Là hệ c ĩ trao đổi chất và trao đổi năng lượ ng vớ i mơ i trườ ng.

5.1.2. Trạng thái- Tham số trạng thái của hệ: là bất kỳ một thuộc tính nào (khếch độ hoặc cườ ng độ) đượ c sử dụng để mơ tả trạng thái của hệ.

+ Thuộc tính khếch độ: là những thuộc tính phụ thuộc vào khối lượ ng, c ĩ tính cộng tính đối

vớ i hệ đồng nhất. VD: V, d, m…+ Thuộc tính cườ ng độ: là những thuộc tính khơ ng phụ thuộc vào khối lượ ng và khơ ng c ĩ cộng tính…VD: nhiệt độ, áp suất, tỉ khối, nồng độ.

- Trạng thái cân bằng nhiệt động: là trạng thái c ĩ đượ c khi các thuộc tính của hệ khơ ng thay đổitheo thờ i gian.

5.1.3. Hàm trạng tháiMột hàm F(p,v,T…) đượ c gọi là một hàm trạng thái nếu giá trị của n ĩ chỉ phụ thuộc vào cácthơ ng số trạng thái của hệ mà khơ ng phụ thuộc vào cách biến đổi của hệ. Điều này c ĩ ngh ĩ arằng nếu hệ chuyển từ trạng thái 1 (P1, V1, T1) sang trạng thái 2 (P2, V2, T2) thì ∆ F = F2 – F1 chỉ phụ thuộc vào giá trị (P1, V1, T1) và (P2, V2, T2) chứ khơ ng phụ thuộc vào tính chất của quá

trình biến đổi (thuận nghịch hay bất thuận nghịch).

5.1.4. Quá trìnhQuá trình nhiệt động: là mọi biến đổi xảy ra trong hệ mà c ĩ liên quan vớ i sự biến thiên dù chỉ một tham số trạng thái của hệ.

5.1.5. Quá trình tự diễn biến và khơ ng tự diễn biến- Quá trình tự diễn biến là quá trình mà tự bản thân n ĩ c ĩ thể xảy ra chứ khơ ng cần tiêu thụ nănglượ ng bên ngồi. VD: Sự tự khuếch các chất khí.- Ngượ c lại quá trình khơ ng tự diễn biến. Để cho quá trình này xảy ra thì ta phải cung cấp nănglượ ng cho hệ.

5.1.6. Quá trình cân bằng- Là quá trình mà trong suốt thờ i gian diễn biến của n ĩ , trong hệ lúc nào cũng chỉ c ĩ những sailệch vơ cùng nhỏ so vớ i trạng thái cân bằng.

5.1.7. Qua trình thuận nghịch và khơ ng thuận nghịch- Là quá trình c ĩ thể thực hiện theo chiều thuận và chiều nghịch và khi theochiều nghịch hệ cũng như mơ i trườ ng ngồi đều trở về đúng như trạng tháiban đầu, khơ ng c ĩ sự thay đổi nhỏ nào. Nếu ngượ c lại, đĩ là quá trìnhkhơ ng thuận nghịch.

1







- Trong tự nhiên, thườ ng gặp các quá trình khơ ng thuận nghịch, cịn quá trình thuận nghịch hồntồn khơ ng c ĩ theo một chiều.

5.1.8. N ă ng l ượ nga/ Định ngh ĩ aNăng lượ ng là độ đo vận động các vật chất trong mọi biến đổi của n ĩ từ dạng này sang dạng

khác. b/ Phân loạiC ĩ nhiều dạng năng lượ ng:

+ Động năng: Dạng năng lượ ng đặc trưng cho một vật đang chuyển động

Eđ = 2mv2

1

+ Thế năng: Năng lượ ng mà hệ c ĩ đượ c do vị trí của n ĩ trong trườ ng lựcEt = mgh

+ Điện năng: Là năng lượ ng chuyển động của các tiểu phân tích điện ( electron, ion….)+ H ĩ a năng: Là năng lượ ng gắn liền vớ i quá trình biến đổi chất.

Năng lượ ng tồn phần của một hệ gồm: Động năng của tồn bộ hệ Thế năng do vị trí của hệ trong trườ ng lực ngồi

⇒Tổng động năng và thế năng của hệ đượ c gọi ngoại năng Năng lượ ng dự trữ bên trong của hệ (nội năng) gồm : động năng các phân tử, năng

lượ ng hút đẩy của các tiểu phân cấu tạo nên hệ, năng lượ ng h ĩ a học, năng lượ ng hạtnhân….

5.1.9. Định luật bảo tồn và chuyển h ĩ a năng lượ ng. Sự tươ ng đươ ng giữ a nhiệt và cơ ng a/ Đị nh luậ t bả o tồ n và chuyể n hĩ a nă ng l ượ ng

- Năng lượ ng vũ trụ khơ ng đổi. Nếu một hệ nào đĩ giảm năng lượ ng thì năng lượ ng mơ i trườ ngxung quanh phải tăng tươ ng ứng. Khi một dạng năng lượ ng nào đĩ chuyển thành dạng khác thìphải c ĩ một quan hệ định lượ ng nghiêm ngặt. VD : Đươ ng lượ ng cơ học : 1cal = 4,184J- Khơ ng thể sáng tạo ra năng lượ ng, khơ ng thể hủy diệt đượ c năng lượ ng mà chỉ c ĩ thể chuyểnnăng lượ ng từ dạng này sang dạng khác.

b/ Sụ tươ ng đươ ng giữ a nhiệ t và cơ ng- Sự tươ ng đươ ng giữa nhiệt và cơ ng trong các chu trình c ĩ thể phát biểu như sau : Khi một hệ nhiệt động thực hiện một chu trình trong đĩ n ĩ chỉ trao đổi năng lượ ng vớ i bên ngồi dướ i dạngnhiệt và cơ ng thì : Nếu n ĩ nhận nhiệt (Q>0)thì n ĩ sản cơ ng (A<0) cho bên ngồi

Nếu n ĩ nhận cơ ng (A>0) thì n ĩ nhườ ng nhiệt (Q<0) cho bên ngồi

Nếu n ĩ nhận nhiệt (Q<0)thì n ĩ sản cơ ng (A<0) cho bên ngồi Nếu n ĩ nhận cơ ng (A>0) thì n ĩ nhườ ng nhiệt (Q>0) cho bên ngồi

Chú ý : Trong chươ ng 5 này, chúng ta chỉ sử d ụ ng quy ướ c về d ấ u trong nhiệ t độ ng l ự c họ c - Giữa những cơ ng và nhiệt lượ ng đĩ c ĩ một tỉ lệ xác định nghiêm ngặt khơ ng đổi :

Đây là quy ướ c về

dấu trong nhiệtđộng lực học

Đây là quy ướ c về dấutrong nhiệt h ĩ a học







-Q

A = J = const

J : gọi là đươ ng lượ ng cơ học của nhiệtQ, A : Nhiệt lượ ng và cơ ng mà hệ nhận đượ c

⇒Sự khơ ng đổi của hệ số tỉ lệ J phản ánh sự tươ ng đươ ng về số lượ ng giữa cơ ng và nhiệt

Nếu A (Jun)Q(Calo)

Nếu A và Q đo cùng 1 đơ n vị thì J = 1 ⇒ -A = Q

⇒ Khơ ng thể c ĩ động cơ v ĩ nh cửu loại 1 ( Là loại máy luơ n sinh cơ ng mà khơ ng cần cung cấpnăng lượ ng / nhận nhiệt)

5.1.11. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lự c học- Nguyên lý một chính là sự áp dụng sự bảo tồn và chuyển h ĩ a năng lượ ng vào các hệ v ĩ mơ , c ĩ liên quan đến sự trao đổi nhiệt và cơ ng vớ i mơ i trườ ng ngồi.

- Nếu hệ trao đổi năng lượ ng vớ i bên ngồi dướ i dạng nhiệt và cơ ng thì độ tăng nội năng của hệ ( độ tăng năng lượ ng của hệ) phả bằng đúng phần năng lượ ng chuyển từ ngồi vào hệ dướ i dạngnhiệt Q, trừ phần năng lượ ng chuyển từ hệ ra ngồi dướ i dạng cơ ng A (Sinh cơ ng)

*Biể u thứ c tố n họ c củ a nguyên lý I:∆ U= Q + A

* Biể u thứ c vi phân củ a nguyên lý thứ nhấ t:Đối vớ i một quá trình vơ cùng nhỏ (quá trình nguyên tố). Khi hệ trao đổi vớ i mơ i trườ nglượ ng to và lượ ng cơ ng vơ cùng nhỏ, ta c ĩ : dU = AQ δ δ +

5.1.12. Nhiệt và hiệu ứ ng nhiệt của quá trình- Trong trườ ng hợ p chung, cơ ng do hệ thự c hiệ n gồm:+ Cơ ng giãn nở thể tích: δA = -pdV+ Cơ ng c ĩ tích khác: δA’

Thì khi đĩ biểu thức vi phân của nguyên lý 1 sẽ đượ c viết dướ i dạng:dU = 'ApdVQ δ−−δ

- Nếu hệ khơ ng thực hiện cơ ng c ĩ ích thì δA’ = 0⇒ dU = pdVQ −δ (I)

a/ Quá trình đẳ ng tích

V = const ⇒ dV = 0⇒ dUv = vQδ

⇒ ∆ Uv = Qv

⇒ Nếu phản ứng h ĩ a học tiến hành trong điều kiện V = const thì tồn bộ lượ ng nhiệt do hệ thâuvào hay tỏa ra trong quá trình đẳng tích dung để làm tăng nội năng của hệ.

+ Nếu phản ứng thu nhiệt thì nội năng của hệ tăng: 0U >∆ + Nếu phản ứng tỏa nhiệt thì nội năng của hệ giảm: 0U <∆

b/ Quá trình đẳ ng áp: (p = const)

Thì1868,41J =







⇒ dU = pdVQp −δ

⇒ pdVUdQp +=δ

⇒ VpUQp ∆+∆=

= (U2 – U1) + p(V2-V1)= (U2 + pV2) – (U1 + pV1)

Đặt H = U + PV : Entanpi của hệ

⇒ HQp ∆=

⇒ Trong điều kiện p = const, lượ ng nhiệt thu vào (hay tỏa ra) bằng biến thiên entanpi của hệ:+ Nếu phản ứng thu nhiệt, entanpi của hệ tăng : ∆ H > 0+ Nếu phản ứng tỏa nhiệt, entanpi của hệ giảm: ∆ H< 0

- Hiệu ứ ng nhiệ t củ a mộ t quá trình hĩ a họ c: Là lượ ng nhiệt kèm theo phản ứng đĩ khi tiếnhành trong quá trình khơ ng thuận nghịch nhiệt động, sao cho cơ ng c ĩ ích khơ ng đượ c sinh ra.Khi đĩ hiệu ứng nhiệt của quá trình h ĩ a học đượ c xác định bằng độ thay đổi của U và H.

+ Trong phản ứng chỉ c ĩ mặt chất lỏng và chất rắn, ở đĩ sự thay đổi thể tích là khơ ngđáng kể thì UH ∆≈∆

+ Trong phản ứng c ĩ chất khí thì: nRTUH ∆+∆=∆ n∆ : biến thiên số mol khí

R = 1,987 cal/mol.độ = 8,314 J/mol.độ

5.1.13. Nhiệt dung- Nhiệt dung của một chất là lượ ng nhiệt cần dùng để nâng nhiệt độ của chất lên thêm 10 - Nhiệt dung riêng: là nhiệt dung của 1 gam chất

- Nhiệt dung mol: là nhiệt dung của 1 mol chất+ Nhiệt dung mol ở áp suất khơ ng đổi: Cp+ Nhiệt dung mol ở thể tích khơ ng đổi: Cv

Đối vớ i khí lý tưở ng: Cp – Cv = R

Đối vớ i chất rắn và chất lỏng: Cp ≃ Cv* Biểu thức:

p

pT

H C

∂∂

= vàv

vT

U C

∂∂

=

Đối vớ i 1 mol khí lý tưở ng: dU = C v dT; dH = C p dT Đối vớ i n mol khí lý tưở ng: dU = nC v dT; dH = nC p dT

5.1.14. Cơ ng và nhiệt trong một số quá trình (đối vớ i khí lý tưở ng) a/ Quá trình đẳ ng tích

V = const ⇒ dV = 0* Cơ ng giãn nở thể tích: vAδ = -pdv = 0 ⇒ Av = 0

* Nhiệt:v

Qδ = dUv + pdV= CvdT







Trong quá trình hữu hạn:

∫=2

1

T

Tvv dTCQ

Nếu Cv = const ⇒ Qv = Cv(T2 – T1) (1mol)

b/ Quá trình đẳ ng ápp = const* Cơ ng : pdV A p −=δ

Quá trình hữu hạn : ∫−=2

1

V

V p pdV A

⇒ Ap = -p(V2 – V1)

⇒Ap = -p V∆ + Đối vớ i 1 mol khí lý tưở ng : T R A

p ∆−=

+ Đối vớ i n mol khí : T nR A p ∆−=

* Nhiệt :dTCdHQ ppp ==δ

Quá trình hữu hạn : ∫=2

1

T

Tpp dTCQ

Nếu Cp = const ⇒ Qp = Cp(T2-T1) (1 mol khí)

c/ Quá trình đẳ ng nhiệ tT = const

* Cơ ng : pdV AT −=δ Đối vớ i n mol khí : V nRTd

V

dV nRT AT ln−=−=δ

Quá trình hữu hạn : ∫−=2

1

lnV

V

T V nRTd A

= -nRT(lnV2 – lnV1)

⇒ 1

2lnV

V nRT A

T −=

Ở T = const ta c ĩ thể tích của khí lý tưở ng tỉ lệ nghịch vớ i áp suất hoặc nồng độ mol nên :

2

1

2

1

1

2

C

C

P

P

V

V==

⇒ 2

1

2

1

1

2 lnlnlnC

C nRT

P

PnRT

V

V nRT A

T −=−=−=

* Nhiệt : T = const thì nội năng của khí lý tưở ng khơ ng đổi

⇒ QT =T AU −∆







⇒ QT = -AT2

1

2

1

1

2 lnlnlnC

C nRT

P

PnRT

V

V nRT ===

d/ Quá trình vừ a đẳ ng áp , vừ a đẳ ng nhiệ tT, p = const* Cơ ng: pdV A PT −=,δ

Quá trình hữu hạn

⇒AT,p = V p pdV

V

V

∆−=− ∫2

1

⇒ nRT APT

∆−=,

*Nhiệt:QT, p = PT

AU ,−∆

⇒QT, p = -AT, p

e/ Quá trình đ oạ n nhiệ t ( Q = 0)* Cơ ng: Qđ,n = nđ nđ AU ,, −∆

⇒Ađ,n = n,đU∆

Mà dU = CvdT ⇒ ∫=∆2

1

T

TVdTCU

⇒ Ađ,n = ∫2

1

T

TvdTC

Nếu Cv = const ⇒ Ađ,n = Cv(T2 – T1)

Hay Ađ,n =- Cv(T1 – T2) (1mol khí)

5.2. Nhiệt h ĩ a học5.2.1. Hiệu ứ ng nhiệt phản ứ ng- Hiệu ứ ng nhiệ t phả n ứ ng : là nhiệt lượ ng phát ra hay hấp thụ của một phản ứng h ĩ a học.VD : Khi đốt than, nhiệt lượ ng tỏa ra, trái lại nung đá vơ i là một phản ứng thu nhiệt.Ngành h ĩ a học nghiên cứu hiệu ứng nhiệt các phản ứng, sự phụ thuộc hiệt ứng nghiệt vào thànhphần, cấu tạo các tác chất cũng như điều kiện tiến hành phản ứng đượ c gọi là nhiệ t hĩ a họ c.- Phươ ng trình nhiệ t hĩ a họ c : là phươ ng trình phản ứng c ĩ ghi nhiệt lượ ng phát ra hay thâuđượ c.

C + O2 = CO2 - 393,6kJ

N2 + O2 = 2NO + 2×2,16kcalNhiệt lượ ng c ĩ đơ n vị kJ hay kcal (1kcal = 4,184kJ)- Thơ ng thườ ng việc đo nhiệt phản ứng đượ c thực hiện trong điều kiện đẳng áp, khi đĩ ta c ĩ

hiệu ứ ng nhiệ t đẳ ng áp kí hiệu (biến thiên entanpi).- Chỉ một số trườ ng hợ p mớ i thực hiện đượ c trong điều kiện đẳng tích: ta c ĩ hiệu ứng nhiệtđẳng tích (biến thiên nội nă ng).- Giữa hiệu ứng nhiệt đẳng áp vớ i hiệu ứng nhiệt đẳng tích c ĩ mối liên hệ sau:

nRTUH ∆+∆=∆ ( n∆ : biến thiên số mol khí)







5.2.2. Nhiệt tạo thành – Nhiệt phân hủy – Nhiệt đốt cháy* Nhiệ t tạ o thành một hợ p chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đĩ từ cácđơ n chất ứng vớ i trạng thái tự do bền vững nhất.

VD: C(graphit) + O2(k) = CO2(k) ttH∆ (CO2) = -94,05kcal

Nhiệt tạo thành của các đơ n chất bền ở điều kiện chuẩn đượ c chấp nhận bằng 0

* Nhiệ t phân hủ y là nhiệt phản ứng phân hủy 1 mol chất đĩ tạo thành các đơ n chất.VD: H2O(l) = H2(k) + 1/2O2(k) phH∆ (H2O) = 68,3 kcal

Đị nh luậ t Lavoissier – Laplace« Nhiệ t tạ o thành và nhiệ t phân hủ y củ a cùng mộ t chấ t bằ ng giá tr ị và ngượ c d ấ u »

VD: 1/2H2(k) + 1/2I2(r) = HI(k) ttH∆ (HI) = +6,2kcal

HI(k) = 1/2H2(k) + 1/2I2(r) phH∆ (HI) -6,2kcal

* Nhiệ t đố t cháy là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy bằng O2 một mol chất hữu cơ để tạothành khí CO2 và nướ c lỏng ( và một vài sản phẩm khác).

VD: C2H6(k) + 7/2O2(k) → 2CO2(k) + 2H2O(l) H∆ = -372,82kcalTa c ĩ : đcH∆ (C2H6) = -372,82kcal

5.2.3.Định luật HessNăm 1840 G.I.Hess đã phát minh định luật căn bản của nhiệt h ĩ a học.Nội dung: “ N ế u cĩ nhiều cách để chuyể n nhữ ng chấ t ban đầu thành nhữ ng sả n phẩ m cuố i

cùng giố ng nhau thì hiệu ứ ng nhiệ t tổ ng cộ ng theo cách nào cũ ng như nhau” N ĩ i khác đi: “ Hiệu ứng nhiệt của quá trình h ĩ a học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái củacác chất đầu và sản phẩm chứ khơ ng phụ thuộc vào đườ ng đi”

VD: C ĩ vài cách để chuyển 1 mol Na 0,5 mol H2, 0,5 mol O2, thành 1 mol NaOH và hiệu ứngnhiệt tổng cộng của cách nào cũng bằng = -102,0kcal.Cách 1:

Na(r) + 1/2O2(k) = 1/2Na2O2(r) ∆ H1= -60,3kcal1/2H2 (k) + 1/4O2(k) = 1/2H2O (l) ∆ H2= -34,1kcal1/2Na2O2 + 1/2H2O (l) = NaOH(r) + 1/4O2(k) ∆ H3= -7,6kcal

Tổng cộng: Na(r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) = NaOH (r) ∆ H= ?Ta c ĩ : ∆ H = -60,3 - 34,1 – 7,6 = -102kcal

Cách 2 : H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(l) ∆ H1 = -68,3kcalNa(r) + H2O(l) = NaOH (r) + 1/2H2(k) ∆ H2 = -33,7kcal

Tổng cộng: Na( r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) = NaOH( r) ∆ H = ?Ta c ĩ : ∆ H = -68,3 – 37,7 = -102kcal







CHÚ Ý : Entanpi của một chất đượ c tính đối vớ i một mol chất.Biến thiên entanpi tính đượ c từ entanpi của các chất ở điều kiện chuẩn đượ c gọi là biến thiên entanpi chuẩn và đượ c kí hiệu là

∆ H0 hoặc khi chú ý cả nhiệt độ nữa thì đượ c kí hiệu là ∆ 0298H

+ Đối vớ i các khí, trạng thái chuẩn là trạng thái của khí lí tưở ng ở áp suất 1atm.+ Đối vớ i các chất rắn và chất lỏng, trạng thái chuẩn là trạng thái của chất tinh khiết.+ Nhiệt độ thườ ng đượ c lấy là : 250C = 2980K.

5.2.4. Hệ quả của định luật Hess(1) Hiệu ứ ng nhiệ t mộ t phả n ứ ng bằ ng tổ ng nhiệ t tạ o thành củ a các sả n phẩ m trừ tổ ng

nhiệ t tạ o thành củ a các chấ t đầu ( cĩ kể các hệ số ).

∆ H =Σ∆ Htt(sản phẩm) - Σ∆ Htt(tác chất)

VD : CaCO3(r) = CaO (r) + CO2(k) ∆ H =?

Giải:∆ H = ∆ Htt(CaO) + ∆ Htt(CO2) - ∆ Htt(CaCO3)

= -151,9 - 94,1 + 288,5 = 42,5kcal⇒ Nung vơ i là quá trình thu nhiệt.

(2) Hiệu ứ ng nhiệ t phả n ứ ng bằ ng tổ ng nhiệ t đố t cháy củ a các chấ t đầu trừ tổ ng nhiệ t đố t cháy củ a các sả n phẩ m ( cĩ kể các hệ số ).

∆ H = Σ∆ Hđc(tác chất) - Σ∆ Hđc(sản phẩm)

VD: CH3COOH(l) + C2H5OH(l) → CH3COOC2H5(l) + H2O(l) ∆ H = ?

⇒ ∆ H = ∆ Hđc(CH3COOH) + ∆ Hđc(C2H5OH) - ∆ Hđc(CH3COOC2H5)= -208,2 - 326,7 + 545,9 = 11kcal

5.2.5. Ứ ng dụng của định luật Hess(1) Tìm hiệu ứ ng nhiệ t củ a mộ t số phả n ứ ng khơ ng thể xác đị nh bằ ng thự c nghiệ mVD: C( r) + 1/2O2(k) = CO(k) ∆ H1 = ?

Than chìBiết:

C( r) + O2 (k) = CO2 (k) ∆ H = -94,1kcalThan chì

CO(k) + 1/2O2(k) = CO2(k) ∆ H2 = -67,7kcalGiải:Theo định luật Hess ta c ĩ :

∆ H - ∆ H2 = ∆ H1Vậy ∆ H1 = -94,1 + 67,7 = -26,4kcal

(2) Tìm nhiệ t tạ o thành củ a mộ t chấ tVD: Tìm nhiệt tạo thành của rượ u etylic từ các dữ kiện:

C2H5OH(l) + 3O2(k)→ 2CO2(k) + 3H2O(l) ∆ H = -327kcal∆ Htt=? 0 -94kcal -68,3kcal

Giải:Áp dụng hệ quả (1) của định luật Hess ta c ĩ :∆ H = 2(-94) + 3(-68,3) - ∆ Htt(C2H5OH) = -327kcal







Rút ra: ∆ Htt(C2H5OH) = 2(-94) + 3(-68,3) - (-327) = -65,9kcal

(3) Đị nh nă ng l ượ ng liên kế t

∆ H = Σ∆ Hlk(tác chất) – Σ∆ Hlk(sản phẩm)VD: Định năng lượ ng trung bình của các liên kết O-H trong phân tử nướ c, biết năng lượ ng liênkết H-H và O=O tươ ng ứng 435,9 và 498kJ. Khi đốt cháy 2 mol H2 tỏa ra 483 kJ

Giải:2H2(k) + O2(k) → 2H2O(k) ∆ H = -483,68kJ

⇒ -483,68 = 2(+435,9) + 498,7 - 4* ∆ Hlk(O-H)

⇒ ∆ Hlk(O-H) = ¼(2.435,9 + 498,7 + 483,68) = 463,545kJ

(4) Xác đị nh nă ng l ượ ng mạ ng l ướ i củ a tinh thể .Năng lượ ng mạng ion là năng lượ ng tạo thành mạng tinh thể hợ p chất từ các ion của trạng tháikhí.VD: Năng lượ ng mạng ion của tinh thể NaCl chính là hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

Na+(k) + Cl-(k) = NaCl( r) ∆ H = ?

Từ các dữ kiện sau, ta c ĩ thể tính đượ c năng lượ ng mạng ion của tinh thể NaCl:Nhiệt thăng hoa của Na:

Na( r) = Na(k) ∆ H1 = 20,64kcalNăng lượ ng liên kết Cl2:

1/2Cl2(k) = Cl(k) ∆ H2 = ½*58kcalÁi lực vớ i electron của clo:

Cl(k) - e- = Cl-(k) ∆ H3 = -83,17kcalNăng lượ ng ion h ĩ a natri:

Na(k) - e- = Na+(k) ∆ H4 = +119,98kcal

Năng lượ ng mạng ion:Na+(k) + Cl-(k) + NaCl( r) ∆ H0 = ?Hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

Na( r) + 1/2Cl2(k) = NaCl( r) ∆ H = -98,23kcal

Theo định luật Hess ta c ĩ :∆ H1 + ∆ H2 + ∆ H3 + ∆ H0 = ∆ H20,64 + ½*58 + (-83,17) + 119,98 + ∆ H0 = -98,23Từ đĩ ta c ĩ năng lượ ng mạng tinh thể ion muối ăn :

∆ H0 = -184,68kcal

5.3. Chiều tự diễn biến của các quá trình5.3.1. Entropi a/ Biể u thứ c

KTN

TN

T

QdS

T

QdS

δ>

δ=

⇒ T

QdS

δ≥









Vậy “Entrơ pi trong hệ cơ l ậ p chỉ cĩ thể khơ ng đổ i hoặ c chỉ cĩ thể tă ng chứ khơ ng thể giả m”hay Entropi là độ đo tính khơ ng thuận nghịch của một quá trình”

VD: * Khi ta bỏ vách ngăn thì khí sẽ khếch tán, chuyển động hỗn loạnra (khơ ng thuận nghịch). Lúc này độ hỗn loạn tăng lên nên S tăng.

* Khi các phân tử khí phân bố đều trong tồn hệ thì khi đĩ hệ đạtđến trạng thái cân bằng ⇒ Smax = const

- Các quá trình tự nhiên đều khơ ng thuận nghịch nên S là tiêu chuẩn về chiều diễn biến của quátrình và điều kiện cân bằng của hệ (Đang xét là hệ cơ lập)

+ Điều kiện tự diễn biến: Tăng S+ Điều kiện cân bằng: Smax = const

5.3.7. Biến thiên Entrơ pi của một số quá trình thuận nghịch

TNT

QS

=∆

a/ Quá trình thuậ n ngh ị ch đẳ ng nhiệ t

T

QS =∆

Mà: δ Q = dU – δ A= CvdT + RTdlnV

⇒ dS =T

Qδ = Cv

T

dT + RdlnV

Đẳng nhiệt : dS = RdlnV

⇒∆ S = ∫2

1

V

V

RdlnV

⇒∆ S = Rln1

2

V

V

= Rln2

1

p

p (1 mol khí)

b/ Quá trình thuậ n ngh ị ch đ oả n nhiệ tQ = 0

⇒ ∆ Sđn = 0

c/ Quá trình thuậ n ngh ị ch đẳ ng áp (p = const)

T

dTC

T

QdS pp =

δ=

(δQp = Cp.dT)

dS: biến thiên entrơ pi trong một quá trình vơ cùng nhỏ

Khí Chân

khơ ng







⇒ ∫ ∫==∆2

1

2

1

lnT

T

T

T

p p T d C T

dT C S

Nếu Cp = const ⇒ 1

2p T

TlnCS =∆ (1mol khí)

d/ Quá trình thuậ n ngh ị ch đẳ ng tích

T

dTC

T

QdS vv =

δ=

⇒ ∫ ∫==∆2

1

2

1

lnT

T

T

T

vv T d C T

dT C S

Nếu Cv = const ⇒ 1

2v T

TlnCS =∆ (1 mol khí)

(δQv = Cv.dT)5.3.8. Nguyên lý thứ ba nhiệt động lự c học – Entrơ pi tuyệt đối – Entrơ pi chuẩn

a/ Phát biể u nguyên lý III ( W.Nernst, 1864-1941)« Entrơ pi của các chất nguyên chất dướ i dạng tinh thể hồn hảo ở khơ ng độ tuyệt đối bằngkhơ ng »

S → 0

T → 0

b/ Entrơ pi tuyệ t đố i

- Nguyên lý III cho phép tính entrơ pi tuyệt đối của các chất nguyên chất ở bất kỳ nhiệt độ nào.- Giả sử nâng 1 mol của chất nguyên chất ở dạng tinh thể hồn hảo từ 0K lên nhiệt độ T dướ i ápsuất khơ ng đổi

0K→ Tnc → Ts → TN ĩ ng chảy Sơ i

Sự biến đổi entrơ pi trong quá trình này sẽ là :∆ S = ST – S0

= ∫ ∫∫ +∆

++∆

+nc

S

S

nc

T

0

T

T

p

S

ST

T

p

nc

ncp dTT

C

T

HdT

T

C

T

HdT

T

C

Trong quá nóng chảy và sôi thì nhiảt ả sả không thay ải* ả 0K entrôpi cảa chảt nguyên chảt dảải dảng tinh thả hoàn hảo S0 = 0

⇒ ST = ∫ ∫∫ +∆

++∆

+nc

S

S

nc

T

0

T

T

p

S

ST

T

p

nc

ncp dTT

C

T

HdT

T

C

T

HdT

T

C

ST : đượ c gọi là entrơ pi tuyệt đối của chất nguyên chất ở nhiệt độ T và dướ i áp suất p

- Giá trị của entrơ pi tuyệt đối trong các sổ tay h ĩ a học là entrơ pi tuyệt đối của 1 mol chất

nguyên chất ở 2980K và dướ i áp suất 101,325kPa tính bằng J.K-1.mol-1, đượ c kí hiệu là 0298S

(rắn) (lỏng) (hơ i)

(rắn) (lỏng) (hơ i)







c/ Entrơ pi chuẩ nEntrơ pi S của chất thườ ng đượ c xác định trong những điều kiện nhất định thườ ng ngườ i ta lấygiá trị của S ở nhiệt độ 250C = 2980K và áp suất 1 atm, trong đĩ khí đượ c coi là khí lý tưở ng,

cịn dung dịch đượ c lấy ở nồng độ bằng đơ n vị, và đượ c kí hiệu là 0298S hoặc viết gọn là S.

5.3.9. Biến thiên Entrơ pi của một phản ứ ng h ĩ a học- Biến thiên entrơ pi S của một phản ứng : «T ổ ng entrơ pi củ a các sả n phẩ m phả n ứ ng trừ đ i

tổ ng entrơ pi củ a chấ t phả n ứ ng »

∆ S = ΣS(sản phẩm) - ΣS(chất phản ứng) VD1: Phản ứng:

C(than chì) + CO2(k) = 2CO vớ i 0298S của các chất là:

5,74 213,68 197,54 (J/mol.độ)

⇒ ∆ 0298S = 2.197,54 - (5,74 + 213,68)

= 175,56(J/mol.độ)

⇒ Đây là một phản ứng làm tăng thể tích của hệ nên entrơ pi tăng lên.

VD2: Phản ứng

H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k) vớ i 0298S của các chất là:

130,52 205,04 188,72 (J/mol.độ)

⇒ ∆ 0298S = 188,72 - (130,52 +

2

04,205)

= -44,32(J/mol.độ)

⇒ Đây là phản ứng làm giảm thể tích của hệ nên entrơ pi giảm xuống

Chú ý: Entrơ pi tuyệt đối S của một chất khơ ng bằng biến thiên entrơ pi tạo thành S của chất đĩ

5.3.10. Chiều tự diễn biến của các quá trình – Thế đẳng áp hay năng lượ ng tự do Gibbs- Cho đến cuối thế kỷ 19, khi khái quát h ĩ a các dữ kiện thực nghiệm về hiệu ứng nhiệt phảnứng h ĩ a học, ngườ i ta thấy ở điều kiện nhiệt độ khơ ng đổi, chỉ những phản ứng tỏa nhiệt( ∆ H<0) mớ i c ĩ khả năng tự diễn biến, cịn các phản ứng thu nhiệt ( ∆ H>0) chỉ xảy ra khi đượ ccung cấp năng lượ ng từ bên ngồi cho hệ. Từ đĩ Marcelin Berthelot phát biểu qui tắc: “ Cácphản ứng h ĩ a học chỉ tự diễn biến theo chiều tỏa nhiệt”- Cịn thơ ng qua đại lượ ng S lại thể hiện xu hướ ng tự diễn biến của quá trình là xu hướ ng phânbố hỗn loạn của các hạt (khuynh hướ ng đạt đến trạng thái c ĩ xác suất lớ n nhất)

Vậy chiều tự diễn biến của các phản ứng h ĩ a học đượ c xác định bằng sự tác động tổnghợ p của hai yếu tố: khuynh hướ ng chuyển đến trạng thái c ĩ năng lượ ng nhỏ nhất (giảmentanpi) và khuynh hướ ng đạt đến trạng thái c ĩ xác suất lớ n nhất (tăng entrơ pi). Xuhướ ng đĩ trong các quá trình h ĩ a học xảy ra ở nhiệt độ và áp suất khơ ng đổi đượ c thể hiện trong sự biến đổi một đại lượ ng gọi là entanpi tự do hoặc năng lượ ng Gibbs (G)(lấy tên nhà vật lý ngườ i M ĩ là W.Gibbs,1839-1903):

∆ G = ∆ H - T∆ S

⇒ ∆ H = ∆ G + T ∆ S







⇒ Nhiệt ∆ H của bất kỳ quá trình nào đều gồm c ĩ hai phần: ∆ G là phần nhiệt dùng để sinhcơ ng (thực hiện quá trình) và T ∆ S là phần nhiệt khơ ng thể sinh cơ ng mà dùng để làm biến đổientrơ pi của hệ (Điều này làm sang tỏ nguyên lý II của nhiệt động lực học là nhiệt khơ ng thể biến hồn tồn thành năng lượ ng cơ , điện, h ĩ a học…mà luơ n luơ n cịn lại một đại lượ ng khơ ng thể biến thành dạng năng lượ ng khác)* Nếu tất cả các chất phản ứng đều ở trạng thái chuẩn thì năng lượ ng Gibbs tạo thành của chất

ở trạng thái chuẩn và đượ c kí hiệu là ∆ G0 hoặc 0298G∆ khi chú ý đến nhiệt độ.

* Năng lượ ng Gibbs tạo tạo thành chuẩn của các đơ n chất bằng khơ ng* Biến thiên năng lượ ng Gibbs của phản ứng bằng tổng năng lượ ng Gibbs tạo thàn của các sảnphẩm phản ứng trừ đi tổng năng lượ ng Gibbs tạo thành của các chất phản ứng:

∆ G = Σ G(sản phẩm) – ΣG(chất phản ứng)

- Ngườ i ta chứng minh đượ c rằng: “ Trong đ iều kiệ n nhiệ t độ và áp suấ t khơ ng đổ i phả n ứ ng tự diễ n biế n theo chiều giả m nă ng l ượ ng tự do Gibbs” . Sự giảm năng lượ ng tự do Gibbs cànglớ n thì quá trình diễn ra càng mạnh. Quá trình sẽ tự diễn ra cho đến khi hệ đạt trạng thái cânbằng, lúc đĩ năng lượ ng tự do đạt giá trị cực tiểu và khơ ng thay đổi nữa (ngh ĩ a là ∆ G = 0)

* Ở nhiệt độ thấp (T nhỏ), T ∆ S c ĩ thể bỏ qua⇒ ∆ G ≃∆ H

⇒∆ G< 0 hay ∆ H < 0 thì phản phát nhiệt tự diễn biến. Khi đĩ ta c ĩ qui tắcBerthelot : “Phả n ứ ng tự diễ n biế n theo chiều tỏ a nhiệ t”

* Ở nhiệt độ cao (T lớ n), ta c ĩ :

STG

STH

∆−≈∆⇒

∆<<∆

0G <∆⇒ thì 0S >∆ : « Phả n ứ ng tự diễ n biế n theo chiều tă ng entrơ pi »

* 0G0

=∆ ⇒ STH ∆=∆ . Vậy xác suất xảy ra phản ứng theo hai chiều là như nhau.⇒ Cũng cần lưu ý rằng giá trị ∆ G âm của phản ứng chỉ cho biết phản ứng c ĩ khả năng xảy ra.Về nguyên tắc để cho phản ứng xảy ra ta phải tăng tốc độ phản ứng bằng các yếu tố khác nhau.Động h ĩ a học chính là học thuyết về tốc độ phản ứng h ĩ a học.

Vậy :∆ G< 0 Phản ứng tự xảy ra

∆ G> 0Phản ảng không tả xảy raHay hhản ảng tả xảy ra theo chiảungảảc lải

∆ G= 0 Hệ đạt trạng thái cân bằng

Chươ ng 6: ĐỘNG HÓA HỌC

6.1. Mở đầuNhiệt động học dựa vào độ biến thiên của năng lượ ng Gibbs để dự đoán một phản ứng hóa học cóthể xảy ra hay không nhưng không xác định đượ c các điều kiện để thực hiện phản ứng đó nếu nóxảy ra. Ví dụ như trong hai phản ứng sau đây:







NO(k) + 1/2O2(k) = NO2(k) 0G∆ = -150kJH2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k) ∆ G0 = -465,5kJ

Phản ứng thứ hai có ∆ G0 âm hơ n phản ứng thứ nhất, nhưng phản ứng thứ nhất xảy ra dễ dàng ở nhiệt độ thườ ng còn phản ứng thứ hai không xảy ra ở nhiệt độ thườ ng mà chỉ xảy ra ở 500-6000Cvà xảy ra rất nhanh chóng (gây nổ ở 7000C)Mặt khác nhiệt động học cũng không cho biết bản chất của những biến hóa xảy ra trong mỗi phản

ứng hóa học trên đây.Để có những hiểu biết đầy đủ hơ n về hai phản ứng trên và về các phản ứng hóa học nói chung cầnphải chú ý đến cả tố c độ củ a các phả n ứ ng hóa họ c nữa. Đo tốc độ của phản ứng là nhiệm vụ củangành động hóa học. Dựa vào kết quả đo tốc độ của phản ứng hóa học ngườ i ta có thể đi đến xácđịnh số phân tử thực tế tham gia vào phản ứng và những giai đoạn trung gian của quá trình biếnhóa đó, ngh ĩ a là xác định đượ c cơ chế của phản ứng hóa học. V ậ y độ ng hóa họ c là môn khoa họ c

nghiên cứ u về tố c độ phả n ứ ng, nhữ ng yế u tố ả nh hưở ng đế n tố c độ phả n ứ ng và cơ chế củ a phả n ứ ng hóa họ c.

6.2. Tốc độ phản ứ ng hóa học* Định ngh ĩ aTốc độ phản ứng là đại lượ ng đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm của một phản ứng. Nó đượ cđo bằng độ biến thiên nồng độ của chất phản ứng trong một đơ n vị thờ i gian.* Ví dụ:

A → BBan đầu(C1) 1,8MSau hai phút (C2) 1,4M

Tốc độ trung bình của phản ứng:

vtb =phutlit

mol2,0

2

4,0

t

CC

t

C 12

∗==

∆−

−=∆∆

−

Tổng quát vớ i phản ứng:aA + bB → dD + eE

Ta có: + T ố c độ trung bình:

vb = - ...t

C

d

1

t

C

b

1

t

C

a

1 DBA =∆

∆=

∆∆

−=∆

∆

+ T ố c độ tứ c thờ i của phản ứng đượ c tính bằng vi phân của nồng độ theo thờ i gian:

v= - ....dt

dC

d

1

dt

dC

a

1 DA ==

Chú ý: Trong chươ ng này, ta chỉ xem xét đến tốc độ tức thờ i của phản ứng

6.3. Ảnh hưở ng của nồng độ 6.3.1. Định luật tác dụng khối lượ ng (Gulberg-Waage/ 1864-1867)* N ội dung

* Biể u thứ caA + bB → eE + dD







Tốc độ là:

k: Hằng số tốc độ của phản ứng hóa học: Là tốc độ của phản ứng đó khi nồng độ các chất phản ứng đều bằng đơ n vị Phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng và nhiệt độ chứ không phụ thuộc

vào nồng độ chất phản ứng Giá trị của k càng lớ n thì tốc độ phản ứng càng mạnh

+ Nếu phản ứng xảy ra giữa các khí , ngườ i ta có thể thay nồng độ bằng áp suất riêng của mỗi khítrong hỗn hợ p (áp suất riêng là áp suất gây nên bở i mỗi khí trong hỗn hợ p khi nó chiếm toàn bộ thể tích của hỗn hợ p)

bB

aAp ppk

dt

dpv =−=

+ Trong biểu thức tốc độ không có mặt nồng độ chất rắn Vậy Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào:

Nồng độ ( hay áp suất) chất khí Nồng độ chất lỏng Diện tích tiếp xúc giữa chất rắn vớ i chất khí và vớ i chất lỏng.

Giải thích:Khi tăng nồng độ thì tốc độ phản ứng lại tăng vì: Theo thuyế t va chạ m thì va chạm giữa các phântử tác chất là điều kiện cần thiết để xảy ra phản ứng, khi tăng nồng độ thì số va chạm trong mộtđơ n vị thờ i gian tăng theo, do đó tốc độ phản ứng tăng.

6.3.2. Phản ứ ng một chiều bậc nhất

* Bậ c phả n ứ ng:Là tổng số mũ của nồng độ các chất phản ứng ở trong biểu thức tính tốc độ phản ứng.* Phả n ứ ng mộ t chiều bậ c nhấ t : Là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc nhất vào nồng độ

A → B + C + …Ban đầu (Co) aPhản ứng xCòn lại (C ) a – x

Tốc độ phản ứng:

v = kCdt

dC=−

⇒ kdtCdC −=

Lấy tích phân hai vế: ∫ ∫−= kdtC

dC

ktCln −=⇒ + B (1) (B: hằng số tích phân)

- Tại t = 0 (lúc bắt đầu phản ứng), nồng độ chất phản ứng là C0

Thế vào (1) ⇒ lnC0 = BVậy lnC = -kt + lnC0







kt C

C

o

−=⇒ ln

⇒ kt C

C o =ln (2) (hay lnCo – lnC = kt)

kt C

C o =⇒ lg303,2

C

C

t k olg303,2=⇒

⇒ xa

a

t k

−= lg

303,2

Chu kỳ bán hủy: t1/2

- Giả sử sau thờ i gian t1/2 thì phản ứng hết một nửa lượ ng chất thì x =2

a

(2) ⇒ k.t1/2 = ln2

⇒ t1/2 = 2ln21

⇒ 2ln12 / 1

k t =

⇒

6.3.3. Phản ứ ng một chiều bậc hai: Là phản ứng mà tốc độ của nó phụ thuộc bậc hai vào nồng độ tác chất

A + B → C + D + ….Ban đầu (Co) a bPhản ứng x xCòn lại (C ) (a-x) (b-x)

Tốc độ phản ứng:

B A A C kC

dt

dC v =−=

))(()(

xb xak dt

dx

dt

xad −−==

−−⇒

∫ +=−−

⇒ (*)))((

C kt xb xa

dx

Mà:

)xb)(xa(

)xa()xb(xbxa)xb)(xa(

1

−−−β+−α

=−

β+

−

α=

−−

Vớ i 1 = )xa()xb( −β+−α

βα, là các hệ số bất kỳ

Khi x =aab

1

−=α⇒







Khi x =bba

1

−=β⇒

β=α⇒

−−

−−=

−−⇒

xa

1

xb

1

ba

1

)xb)(xa(

1

Thay vào (*)

[ ]

)1(ln1

)ln()ln(1

11

)(

1

C kt xb

xa

ba

C kt xa xbba

C kt dx xa xbba

+=−−

−⇒

+=−+−−−

⇒

+=

−−

−−⇒ ∫

Khi t = 0 ⇒ x = 0 ⇒ a

b

)xb(

)xa(ln

ba

1C ⋅

−−

−=

Thay vào (1) ⇒ )(

)(lg

1303,2

xba

xab

bat k

−−

−⋅=

Nếu nồng độ ban đầu của các chất phản ứng bằng nhau và bằng a thì:

)2(Cktxa

1

kdt)xa(

dx

kdt)xa(

dx

)xa(kdt

dxv

2

2

2

+=−

⇒

=−

⇒

=−

⇒

−==⇒

∫ ∫

Khi t = 0a

1C =⇒

Thay vào (2):

akt

xa

11+=

−

⇒

−

−=

a xat k 111

⇒ )xa(a

x

t

1k

−⋅=

Chu k ỳ bán hủ y:

2 /

2 / 12 / 1

aa

a

k t

⋅=







⇒ ak

t ⋅

=1

2 / 1

Vậy chu kỳ bán hủy của phản ứng bậc hai tỉ lệ nghịch vớ i nồng độ đầu.

6.4. Ảnh hưở ng của nhiệt độ - Đa số phản ứng hóa học có tốc độ tăng lên khi nhiệt độ tăng. Theo qui tắc kinh nghiệm đề ra năm

1884 bở i VanHop (Van’t Hoff, 1852-1911, nhà hóa học ngườ i Hà Lan):

- Tỉ số của hằng số tốc độ ở nhiệt độ 100 và ở nhiệt độ t đượ c gọi là hệ số nhiệt độ γ:

== +

T

T

k

k 010γ 2 đến 4

Trong trườ ng hợ p tổng quát:T

nT n

k

k 10⋅+=γ

- Theo Van’tHoff, liên hệ giữa v1 và v2 như sau:

10

1

212 T T

v

v −

= γ VD: Một phản ứng nếu có 3=γ thì khi tăng nhiệt độ lên thêm 1000C, tốc độ của nó tăng lên:

590493 10

100

= lần

- Qua biểu thức mà VanHop đưa ra thì ta thấy nhiệt độ ảnh hưở ng rất lớ n đến tốc độ phản ứng,điều này có thể giải thích là do khi nhiệt độ tăng thì chuyển động nhiệt của phân tử tăng lên.Nhưng trên thực tế sự tăng số va chạm là không đáng kể so vớ i sự tăng tốc độ phản ứng. Điều nàyđã đượ c nhà vật lý ngườ i Thụy Điển là Arêniuyt giải thích trong thuyế t hoạ t hóa. Theo thuyết nàykhông phải tất cả mọi va chạm giữa các phân tử đều đưa đến tươ ng tác hóa học. Mà tươ ng tác hóa

học chỉ xảy ra trong những va chạm của những phân tử có một năng lượ ng dư nào đó so vớ i nănglượ ng trung bình của tất cả các phân tử. Năng lượ ng dư đó đượ c gọi là nă ng l ượ ng hoạ t hóa vànhững phân tử có năng lượ ng dư đó, đượ c gọi là phân tử hoạt động.Vậy theo thuyết hoạt hóa thì khi nhiệt độ tăng ta thấy số phân tử đạt năng lượ ng hoạt hóa tăngnhanh, do đó tốc độ phản ứng tăng.

- Nhà khoa học ngườ i Thủy Điển Svate August Arrhénius cũng đã đưa ra đượ c phươ ng trình kinhnghiệm phản ánh sự phụ thuộc của hằng số tốc độ vớ i nhiệt độ và năng lượ ng hoạt hóa:

A RT

E k

dT RT

Ea

k d

RT

Ea

dT

k d

a lnln

ln

)1(ln

2

2

+−=⇒

=⇒

=

∫ ∫

Hằng số tích phân

RT

Ea

A

k −=⇒ ln







⇒ RT

Ea

Aek −

=

e: cơ số của logarit tự nhiênR : Hằng số khíT : Nhiệt độ tuyệt đối

Ea : Năng lượ ng hoạt hóa tính bằng kJA : Hằng số đặc trưng cho phản ứng- Trong khoảng nhiệt độ từ T1 đến T2 thì:

(1) ⇒ ∫∫ =2

1

2

1

2ln

T

T

a

T

T

dT RT

E k d

⇒ )11

(ln121

2

T T R

E

k

k a

T

T −−=

⇒ )11

(ln211

2

T T R

E

k

k a

T

T −=

6.5. Chất xúc tác6.5.1. Chất xúc tác

a. Đị nh nghĩ a- Là chất có tác dụng làm biến đổi mãnh liệt tốc độ phản ứng hoặc gây nên phản ứng nếu phản ứngđó về nguyên tắc có thể thực hiện đượ c ( )0G <∆ và sau phản ứng, sẽ không biến đổi về chất vàlượ ngVD: Hỗn hợ p của bột Nhôm và Iot, ở nhiệt độ thườ ng không có dấu hiệu gì tỏ ra có tươ ng tác hóahọc, nhưng khi cho thêm một ít nướ c thì phản ứng xảy ra mãnh liệt. Ở đây nướ c là chất xúc tác.

b. Phân loại

- Những chất xúc tác xúc tiến quá trình xảy ra nhanh hơ n gọi là chất xúc tác d ươ ng VD: Platin là chất xúc tác dươ ng của phản ứng:

H2 + 1/2O2 →Pt H2O

- Những chất xúc tác làm cho quá trình xảy ra chậm lại gọi là chất xúc tác âm hoặc chất ức chế.VD: Glixêrin là chất ức chế phản ứng:

Na2SO2 + 1/2O2 → )glixerin( Na2SO4

6.5.2. Chất xúc tác làm giảm năng lượ ng hoạt hóaNghiên cứu những phản ứng xảy ra khi có chất xúc tác và khi không có chất xúc tác nhận thấy

rằng tác d ụ ng củ a chấ t xúc tác d ươ ng chủ yế u là làm giả m nă ng l ượ ng hoạ t hóa của phản ứngbằng cách làm biến đổi cơ chế của quá trình phản ứng. Để dễ hình dung điều đó chúng ta xét phảnứng tổng quát sau đây:

A + B → A…B → AB Phứ c chấ t hoạ t độ ng

Vì phản ứng này có năng lượ ng hoạt hóa Eh cao nên tốc độ của nó rất bé và thực tế bằng không.Giả sử có một chất xúc tác K nào đó có thể tươ ng tác dễ dàng vớ i chất A tạo nên hợ p chất AK nhờ năng lượ ng hoạt hóa bé:

A + K → A…K → AK Phứ c chấ t hoạ t độ ng







Hợ p chất AK dễ tươ ng tác vớ i chất B tạo nên sản phẩm AB và K, vì năng lượ ng hoạt hóa của quátrình này cũng bé:

B + AK → B…AK → AB + K Phứ c chấ t hoạ t độ ng

Cộng hai phươ ng trình lại ta đượ cA + B → AB

Ngh ĩ a là sau phản ứng, chất xúc tác không biến đổi về mặt hóa học.Naênglöôïng

Ñöôøng ñi

AK

A,B

A....B

A...K

B...AK

AB

1

2

Hình - Ñöôøng ñi cuûa phaûn öùng khi coù

chaát xuùc taùc vaø khi khoâng coù chaát xuùc taùc Hình bên trình bày sơ đồ đườ ng đi của phản ứng khi không có chất xúc tác và khi có chất xúc tác.Đườ ng 1 là đườ ng đi của phản ứng khi không có xúc tác. Đườ ng 2 là đườ ng đi của phản ứng khicó chất xúc tác hE∆ là độ giảm năng lượ ng hoạt hóa của phản ứng. Chất xúc tác càng hoạt động,độ giảm năng lượ ng hoạt hóa càng lớ n, phản ứng xảy ra càng dễ và càng nhanh.

VD1: Năng lượ ng hoạt hóa của phản ứng:2HI = H2 + I2

Như đã biết là 185,35kJ, nhưng khi có vàng xúc tác là 104,6kJ và khi có platin xúc tác là 58,57kJ

VD2: Năng lượ ng hoạt hóa của phản ứng:2H2O2 = 2H2O + O2

Là 150,32kJ, nhưng khi có platin xúc tác là 100,41kJ và khi có enzim catalaza xúc tác là 46,02kJ

VD3: Axit sunfuric là xúc tác đồng thể của phản ứng:

2C2H5OH →42SOH( C2H5OC2H5 + H2O

Khi đó phản ứng xảy ra làm hai giai đoạn:C2H5OH + H2SO4 → C2H5OSO3H + H2O (a)C2H5OSO3H + C2H5OH → C2H5OC2H5 + H2SO4 (b)

Hai giai đoạn này đều có năng lượ ng hoạt hóa thấp, do đó phản ứng xảy ra dễ dàng, nhanh hơ n sovớ i khi không có xúc tác.

6.5.3. Tính chọn lọc của xúc tác- Mỗi chất xúc tác thườ ng chỉ có tác dụng đối vớ i phản ứng này mà không có tác dụng đối vớ iphản ứng khác, ngườ i ta nói nó có tác dụng chọn lọc.







VD: Nhôm oxit (Al2O3) xúc tác cho quá trình biến hóa rượ u etylic thành etilen ở 3500C còn đồng(Cu) xúc tác cho quá trình biến hóa rượ u etylic thành axetanđehit ở 2500C

C2H5OH =32

0

OAl

C350

C2H4 + H2O

C2H5OHCu

C2500

= CH3CHO + H2

- Có những chất xúc tác lại có tính chọn lọc nhóm, ngh ĩ a là chất xúc tác xúc tiến tốc độ của mộtnhóm các phản ứng cùng kiểu. VD:

+ Niken Rơ nây (kim loại Niken ở dạng bột rất mịn) là chất xúc tác cho phản ứnghiđro hóa các chất hữu cơ .+ Vanađi pentaoxit (V2O5) là chất xúc tác cho nhiều phản ứng oxi hóa như SO2,NH3….

6.5.4. Chất xúc tác và cân bằng nhiệt động học- Trong trườ ng hợ p phản ứng thuận nghịch, khi ở gần trạng thái cân bằng, nó làm tăng tốc độ củaphản ứng thuận lên bao nhiêu lần thì nó cũng làm tăng tốc độ của phản ứng nghịch bấy nhiêu lần.

- Một phản ưng nào đó có khả năng xảy ra hay không là tùy thuộc vào biến thiên năng lượ ng tự dođẳng áp ( ∆ GT,P) hay năng lượ ng tự do đẳng tích ( ∆ FT,V). Phản ứng chỉ có thể xảy ra khi các thế đẳng áp hoặc đẳng tích giảm. Tuy nhiên, độ giảm các thế đó không cho biết phản ứng xảy ra vớ itốc độ nào (nhận biết đượ c hay quá bé đến nỗi thực tế coi như không xảy ra).Nói một cách khác, chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng nhưng không làm thay đổi biếnthiên năng lượ ng tự do của phản ứng. Như vậy, chất xúc tác chỉ có thể dung làm tăng tốc độ củanhững phản ứng có ∆ GT,P < 0 hoặc ∆ FT,V < 0, còn đối vớ i những phản ứng có ∆ GT,P hay ∆ FT,V >0 thì dù dùng bất kỳ chất xúc tác nào thì cũng không thể xảy ra đượ c.

6.5.5. Chất xúc tác đồng thể

a/ Đị nh nghĩ aKhi chất xúc tác và hỗn hợ p phản ứng tạo thành một hệ đồng nhất khí hay lỏng, quá trình đượ c gọilà xúc tác đồng thể. VD: Phản ứng oxi hóa khí SO2 bằng oxi không khí thành khí SO3 vớ i chất xúc tác là hỗn hợ p haikhí NO và NO2:

2SO2(k) + O2(k)k)NONO( 2+

= 2SO3(k) là quá trình xúc tác đồng thể.

b/ C ơ chế - Quá trình xúc tác đồng thể thườ ng đượ c giải thích bằng thuyết hợ p chất trung gian. Bản chất củathuyết này là chất xúc tác tươ ng tác vớ i một chất phản ứng tạo nên hợ p chất trung gian. Hợ p chất

trung gian này không bền, nhanh chóng tươ ng tác vớ i chất phản ứng kia tạo nên sản phẩm và chấtxúc tác vớ i lượ ng và chất như lúc đầu.- Những hợ p chất trung gian thườ ng không bền, chỉ tồn tại trong thờ i gian rất ngắn vớ i nồng độ hết sức bé cho nên ngườ i ta không thể tách riêng chúng ra để xác định thành phần của chúng.

6.5.6. Phản ứ ng xúc tác dị thể a/ Đị nh nghĩ aKhi chất xúc tác không tạo thành vớ i hỗn hợ p phản ứng một hệ đồng nhất, quá trình đượ c gọi làxúc tác dị thể.







VD: Phản ứng oxi hóa khí SO2 bằng oxi không khí thành khí SO3 vớ i chất xúc tác là kim loạiPlatin hay vanadi pentaoxit (V2O5)

2SO2(k) + O2(k))r(Pt

= 2SO3(k): là quá trình xúc tác dị thể.

b/ C ơ chế

- Ở đây có sự hấp phụ các chất phản ứng ở trên bề mặt chất xúc tác. Nhờ hiện tượ ng hấp phụ đó,những phân tử của các chất phản ứng đượ c ở gần nhau và nâng cao hoạt tính hóa học, kiến trúcelectron của phân tử bị biến đổi và kết quả là năng lượ ng hoạt hóa đượ c giảm xuống. Do đó phảnứng đượ c xảy ra ở trên bề mặt của chất xúc tác. Chính vì vậy đại lượ ng bề mặt của chất xúc tácquyết định hoạt tính của nó. Sau đó. Phân tử của sản phẩm phản ứng rờ i khỏi chất xúc tác và khếchtán vào trong toàn bộ thể tích của hỗn hợ p phản ứng. Chất trung gian trong quá trình xúc tác dị thể là những hợ p chất bề mặt hay còn gọi là phức chất hấp phụ hóa học. Như vậy tác dụng của chấtxúc tác trong quá trình xúc tác dị thể cũng liên quan tớ i việc chất phản ứng tạo nên hợ p chất trunggian dẫn tớ i sự giảm năng lượ ng hoạt hóa.

VD: Trong phản ứng: CH2=CH2 + H2 →)Ni( CH3-CH3

Chất xúc tác (Ni) đã thu hút (hấp phụ) (C2H4, H2) lêntrên bề mặt của nó, làm các mối liên kết trong phân tử ( đặc biệt là liên kết π của nối đôi C=C ) bị yếu đilàm cho phản ứng xảy ra dễ hơ n so vớ i không có xúctác.

Chươ ng 7: DUNG DỊCH

7.1 Các hệ phân tán – Dung dịch* Định ngh ĩ aMột hệ gồm hai (hay nhiều ) chất, trong đĩ một (hay nhiều) chất ở dạng các hạt kích thướ c nhỏ

phân bố vào trong chất kia thì hệ đĩ đượ c gọi là hệ phân tán. Chất đượ c phân bố là pha phân tánChất trong đĩ c ĩ pha phân tán phân bố là mơ i trườ ng phân tán.VD: Lấy đất sét nghiền mịn rồi trộn đều vào nướ c, ta đượ c hệ phân tán nướ c – đất sét, các hạtđất sét là pha phân tán, nướ c là mơ i trườ ng phân tán.

* Phân loại:- Căn cứ vào các trạ ng thái pha củ a các thành phầ n ta cĩ 9 hệ phân tán:

Loại hệ phân tán Ví dụ Khí - khí Khơ ng khí

Ni

CH2

Ni

CH2

H

H







Khí – lỏng Khơ ng khí trong nướ cKhí – rắn Hiđro trong Pt (hoặc Pd…)Lỏng – lỏng XăngLỏng - khí Nướ c trong khơ ng khíLỏng – rắn Thủy ngân trong vàngRắn – lỏng Nướ c đườ ng

Rắn – rắn Kẽm trong đồngRắn – khí Naptalen trong khơ ng khí

Tính chất của hệ phân tán (đặc biệt là tính bền) phụ thuộc vào kích thướ c của pha phân tán. Khicác hạt của pha phân tán càng lớ n thì pha phân tán càng dễ lắng xuống và như thế hệ càngkhơ ng bền.

- Dựa vào kích thướ c ta chia hệ phân tán thành 3 loại:+ Hệ phân tán thơ (hay hệ lơ lửng)

- Là hệ phân tán kém bền, gồm các hạt phân tán c ĩ kích thướ c tươ ng đối lớ n cỡ 10-5 – 10-

2 cm, c ĩ thể thấy đượ c bằng kính hiển vi hoặc bằng mắt thườ ng- Đượ c chia làm hai loại:

Huyền phù: Pha phân tán là chất rắn, mơ i trườ ng phân tán là chất lỏngVD: Phù sa ở các sơ ng.

Nhũ tươ ng: pha phân tán và mơ i trườ ng phân tán đều là chất lỏng.VD: Các hạt mỡ lơ lửng trong sữa.

⇒ Hệ phân tán này thườ ng khơ ng bền và theo thờ i gian sẽ tách lớ p.

+ Hệ keo (hay dung dịch keo)- Là hệ phân tán trung gian gồm các hạt phân tán c ĩ kích thướ c 10-7 – 10-5 cm, c ĩ thể thấy đượ c bằng kính siêu hiển vi.

VD: sươ ng mù (hệ phân tán lỏng – khí), kh ĩ i (hệ phân tán rắn – khí)+ Dung dịch thực:- Đây là hệ rất bền, gồm các hạt c ĩ kích thướ c phân tử hoặc ion (cỡ 10-8 cm)- Giữa pha phân tán và mơ i trườ ng phân tán khơ ng c ĩ bề mặt phân chia, tồn bộ dungdịch là một pha, như vậy dung dịch thực là một hệ đồng thể. Chất phân tán đượ c gọi làchất tan, mơ i trườ ng đượ c gọi là dung mơ i.

7.2. Quá trình hịa tan chất rắn – hiệu ứ ng nhiệt quá trình hịa tan- Quá trình hịa tan chất rắn vào chất lỏng xả y ra theo hai giai đ oạ n:

+ Các phân tử ( phân tử, nguyên tử hoặc ion) trên bề mặt chất rắn – do dao động khơ ngngừng và dướ i tác dụng lơ i kéo của các phân tử dung mơ i c ĩ cực – dần dần bị tách ra khỏi

mạng lướ i tinh thể. Quá trình lý học này cần tiêu tốn năng lượ ng để phá vỡ mạng lướ i tinhthể. Quá trình lí học này chính là quá trình biến đổi trạng thái tập hợ p của chất và nhiệt củaquá trình lý học là nhiệt chuyển pha ( ∆ Hcp)

+ Các phân tử chất tan kết hợ p vớ i các phân tử dung mơ i c ĩ cực tạo nên hợ p chất c ĩ tên làsonvat (nếu dung mơ i là H2O thì gọi là hyđrat). Quá trình h ĩ a học này tỏa ra một nhiệt lượ nggọi là nhiệt sonvat h ĩ a ( ∆ Hs)

- Hiệu ứng nhiệt Q của quá trình hịa tan bằng tổng hiệu ứng nhiệt của hai quá trình:Q = ∆ Hcp + ∆ Hs ( > 0, < 0)







Nếu nhiệt sonvat h ĩ a ∆ Hs lớ n hơ n nhiệt phát vỡ mạng lướ i tinh thể thìQ > 0; quá trình hịa tan phát nhiệt

Trườ ng hợ p ngượ c lại quá trình hịa tan sẽ thu nhiệt. VD: Hịa tan 1 molNH4NO3 vào nướ c thu một nhiệt lượ ng 6,32kcal

* Nhiệt lượ ng thốt ra hay thu vào khi hịa tan 1 mol chất đượ c gọi là nhiệ t h ị a tan của chất

đĩ . VD: Nhiệt hịa tan của: CaCl2 là : +17,4kcal NH4NO3 là : - 6,32kcal

7.3. Cách biểu diễn thành phần dung dịch7.3.1. Nồng độ % khối lượ ng : cho biết số gam chất tan c ĩ trong 100 gam dung dịch

7.3.2. Nồng độ mol: cho biết số mol chất tan c ĩ trong một lít dung dịch

7.3.3. Nồng độ đươ ng lượ ng gam: cho biết số đươ ng lượ ng gam chất tan c ĩ trong1 lít dung dịch

7.3.4. Nồng độ molan : cho biết số mol chất tan c ĩ trong 1 kilogam dung mơ i.

7.3.5. Nồng độ phần mol: của một chất là tỷ số giữa số mol của cấu tử chia cho tổng sơ molchất c ĩ trong dung dịch

7.4. Độ tana/ Dung dịch bão hịa* Đị nh nghĩ a- Hịa tan là một quá trình thuận nghịch. Thoạt tiên chất tan chuyển vào dung dịch là chiều ưuthế, khi thêm dần chất tan, chiều ngượ c lại mạnh dần: chất tan trong dung dịch kết tinh lại vàchuyển thành pha rắn. Tớ i một lúc quá trình hịa tan và kết tinh đạt trạng thái cân bằng: trong

Số đươ ng lượ ng chất tan (n’)

Số lít dung dịch (V)CN =

Số mol chất A (nA)NA= Tổng số mol chất (n)

Số gam chất tan (m)

Số gam dung dịch (m’)C% = × 100%

Số mol chất tan (n)Số lít dung dịch (V)CM =

Số mol chất tan (n)

Số kilogam dung mơ iCm =









7.5.2. Sự thẩm thấuNếu cho dung dịch và nướ c tiếp xúc vớ i nhau qua một màng đặc biệt, màng này chỉ cho phépcác phân tử nướ c (dung mơ i) đi qua thì sự khếch tán xảy ra một chiều : dung dịch bị pha lỗngvà thể tích tăng lên, cịn thể tích dung mơ i giảm đi. Màng đặc biệt tạo ra sự khuếch tán mộtchiều đượ c gọi là màng bán thấm (làm bằng bong b ĩ ng động vật, colodion..) hiện tượ ng khếch

tán một chiều của dung mơ i qua màng bán thấm đượ c gọi là sự thẩ m thấ u.

7.5.3. Áp suất thẩm thấu a/ Thí nghiệ mLấy một xilanh, trong đĩ c ĩ một pitơ ng di động. Đáy pitơ ng là một màng bán thẩm. Giả thiết lựcma sát giữa pitơ ng và xilanh là khơ ng đáng kể. Phần xilanh ở phía dướ i pitơ ng đựng dung dịch,cịn phần xilanh ở phía trên pitơ ng đựng dung mơ i tinh khiết.Vì nồng độ của dung mơ i trong dung mơ i tinh khiết lớ nhơ n so vớ i trong dung dịch cho nên trong cùng một đơ n vị thờ i gian, số phân tử dung mơ i từ phía trên pitơ ng đixuống. Do đĩ thể tích của dung dịch tăng lên và pitơ ng

đượ c nâng lên. Muốn giữ cho pitơ ng đứng nguyên chỗ cũ,cần đặt lên pitơ ng những tải trọng P nào đĩ .

b/ Đị nh nghĩ aLực cần phải tác dụng lên 1cm2 màng bán thẩm để ngăn khơ ng cho dung mơ i đi qua n ĩ , ngh ĩ alà làm cho hiện tượ ng thẩm thấu ngừng lại, đượ c gọi là áp suấ t thẩ m thấ u

c/ Biể u thứ cNghiên cứu áp suất thẩm thấu của dung dịch lỗng, ngườ i ta nhận thấy áp suất thẩm thấu khơ ngphụ thuộc vào bản chất của chất tan mà tỉ lệ vớ i nồng độ của dung dịch và nhiệt độ tuyệt đối:

π= CRT

π : là áp suất thẩm thấu, C là nồng độ mol/l của dung dịch R là hằng số khí T là nhiệt độ tuyệt đối.

Nếu thay C =V

n, n là số mol chất tan c ĩ trong thể tích V lit của dung dịch, ta c ĩ :

πV = nRTPhươ ng trình này giống vớ i phươ ng trình của khí lí tưở ng đã xét trướ c đây và đã cho phépVanHơ p phát biểu ( năm 1887)

“ Áp suấ t thẩ m thấ u củ a chấ t tan trong dung d ị ch l ỗ ng bằ ng áp suấ t gây nên bở i chấ t đĩ nế u như ở trạ ng thái khí và ở cùng nhiệ t độ nĩ chiế m cùng mộ t thể tích như dung d ị ch”

7.6. Áp suất hơ i của dung dịch7.6.1. Áp suất hơ i bão hịa của một chất lỏng nguyên chất- Các chất lỏng ít nhiều đều bay hơ i. Nếu bình chất lỏng để ngỏ thì chất lỏng bay hơ i dần chotớ i hết. Nếu chất lỏng đượ c giữ trong một bình kín thì sự bay hơ i và ngưng tụ là hai chiều củamột quá trình thuận nghịch: khi tốc độ bay hơ i bằng tốc độ ngưng tụ, cân bằng động đượ c thiếtlập.

Dung dịch

Dung mơ i







- Hơ i cân bằng động vớ i chất lỏng của n ĩ đượ c gọi là hơ i bão h ị a . Áp suất do hơ i bão hịa gâyra trên bề mặt chất lỏng gọi là áp suấ t hơ i bão h ị a. Vì quá trình bay hơ i thu nhiệt, nên khi tăngnhiệt độ thì sự bay hơ i tăng cườ ng, do đĩ áp suất hơ i bão hịa tăng. VD: sự phụ thuộc của áp suấthơ i nướ c bão hịa vào nhiệt độ là như sau:

Nhiệt độ (00C) 0 20 40 60 80 100Áp suất hơ i bão hịa (mm Hg) 4,6 17,4 55,3 149,2 355,5 760

Vậy áp suất hơ i bão hịa là đại lượ ng đặc trưng cho sự bay hơ i các chất lỏng.

- Ở cùng nhiệt độ, chất nào dễ bay hơ i sẽ c ĩ áp suất hơ i bão hịa lớ n.

7.6.2. Áp suất hơ i bão hịa của dung dịch chứ a chất tan khơ ng bay hơ i

- Khi hịa tan một chất tan khơ ng bay hơ ivào trong một dung mơ i, áp suất hơ i bãohịa của dung mơ i ở trên dung dich, haygọi tắt là áp suất hơ i của dung dịch, giảmxuống. Nhìn vào hình bên chúng ta c ĩ thể hiểu đượ c lý do của sự giảm áp suất hơ ibão hịa đĩ . Mặt thống của dung mơ i tinhkhiết chỉ gồm những phân tử dung mơ icịn mặt thống của dung dịch gồm những

hạt chất tan xen kẽ vớ i những phân tử dung mơ i. Vì vậy trong cùng một đơ n vị thờ i gian, ở một nhiệt độ nhất định, số phân tử bay hơ itừ dung dịch bé hơ n số phân tử bay hơ i từ dung mơ i tinh khiết. Do đĩ trong trườ ng hợ p củadung dịch, trạng thái cân bằng đượ c thiết lập ở áp suất thấp hơ n so vớ i trườ ng hộp của dungmơ i. Đĩ là nguyên nhân gây nên sự giảm áp suất hơ i bão hịa của dung mơ i trên dung dịch.

- Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơ i bão hịa của dung dịch (P1) luơ n luơ n thấp hơ n áp suất hơ i bão hịacủa dung mơ i nguyên chất. Rõ ràng nồng độ dung dịch càng lớ n, áp suất hơ i bão hịa của dungdịch càng nhỏ, ngh ĩ a là áp suất hơ i của dung dịch phải tỷ lệ thuận vớ i nồng độ phần mol củadung mơ i:

P1 = K.N1

Khi dung dịch lỗng:N1 → 1

P1 → P0 và K = o1

1 PN

P=

Do đĩ : P1 = P0.N1

Nếu phần mol chất tan trong dung dịch là N2 thì N1 = 1 – N2 Do đĩ :

P1 = P0(1-N2)

Chất lỏng Chất hơ iBay hơ i

Ngưng tụ

0H >∆

0H <∆







⇒ N2 =oo

1o

P

P

P

PP ∆=

−

P1: áp suất hơ i bão hịa của dung dịchP0: áp suất hơ i bão hịa của dung mơ i nguyên chất

N2: Phần mol chất tan trong dung dịch

Đị nh luât Raoult I“ Độ giả m tươ ng đố i áp suấ t hơ i bão h ị a củ a dung d ị ch bằ ng phầ n mol chấ t tan trong dung

d ị ch”Lưu ý: Định luật Raoult chỉ nghiệm đúng vớ i dung dịch lỗng và chất tan khơ ng điện ly.

Vớ i dung dịch rất lỗng ta c ĩ :

1

2

21

2

n

n

nn

n≈

+ Do đĩ

1

2

n

n

P

P

o

≈∆

⇒ 1

2

nnPP o ×=∆

n2: số mol chất tann1: số mol dung mơ i

7.7. Nhiệt độ sơ i và nhiệt độ đơ ng đặc7.7.1. Nhiệt độ sơ i của một chất lỏng nguyên chất- Nhiệt độ sơ i của một chất lỏng là nhiệt độ tại đĩ áp suất hơ i bão hịa của n ĩ bằng áp suất ngồi.VD: Nhiệt độ sơ i của nướ c:

P ngồi (mmHg) 730 760 760,2 760,4Đs của nướ c (O0C) 98,9 100 120 143

- Chính vì vậy ở áp suất thấp hay trong chân khơ ng các chất lỏng c ĩ nhiệt độ sơ i thấp hơ n vàngượ c lại ở áp suất cao chất lỏng c ĩ nhiệt độ sơ i cao.

- Khi sơ i những bọt hơ i sinh ra trong khắp chất lỏng, ngh ĩ a là sự bay hơ i xảy ra trong tồn thể tích chất lỏng chứ khơ ng phải chỉ ở trên bề mặt.

7.7.2.Nhiệt độ sơ i của dung dịch c ĩ chất tan khơ ng bay hơ i- Dung dịch c ĩ áp suất hơ i bão hịa nhỏ hơ n dung mơ i nguyên chất. Muốn dung dịch sơ i cầntăng nhiệt độ dung dịch lên để làm cho áp suất hơ i bão hịa của n ĩ bằng áp suất ngồi, tức là dungdịch c ĩ nhiệt độ sơ i cao hơ n dung mơ i nguyên chất. Nồng độ dung dịch càng lớ n, nhiệt độ sơ icủa n ĩ càng cao. Đị nh luậ t Raoult II“ Độ tă ng nhiệ t độ sơ i củ a dung d ị ch l ỗ ng chấ t tan khơ ng đ iệ n ly t ỷ l ệ thuậ n vớ i nồ ng độ

molan chấ t tan trong dung d ị ch”

mss CKT ⋅=∆

sT∆ : độ tăng nhiệt độ sơ i







Cm: nồng độ molan của chất tan trong dung dịch Ks: hằng số nghiệm sơ i của dung mơ i

- Nhiệt độ sơ i của dung dịch là nhiệt độ ứng vớ i trạng thái cân bằng của dung dịch vớ i bọt hơ ithứ nhất, ngh ĩ a là nhiệt độ bắt đầu sơ i.

- Khi dung dịch sơ i, dung mơ i thốt ra khỏi dung dịch, do đĩ nồng độ dung dịch tăng lên và như thế nhiệt độ dung dịch tiếp tục tăng. V ậ y khác vớ i dung mơ i nguyên chấ t, trong quá trình sơ i, nhiệ t độ dung d ị ch tiế p tụ c tă ng. Tuy nhiên nhiệt độ dung dịch khơ ng tiếp tục tăng mãi mà tớ imột giớ i hạn nào đĩ sẽ dừng lại. Tại nhiệt độ giớ i hạn này bắt đầu xuất hiện tinh thể chất tanlàm cho nồng độ dung dịch khơ ng đổi và dung dịch tiếp tục sơ i ở nhiệt độ này.

7.7.3. Nhiệt độ đơ ng đặc của một chất lỏngNhiệt độ đơ ng đặc của một chất lỏng là nhiệt độ tại đĩ áp suất hơ i trên mặt pha lỏng bằng ápsuất hơ i trên mặt pha rắn.VD: Ở 00 áp suất hơ i bão hịa của H2O lỏng bằng 4,6mmHg và bằng áp suất hơ i bão của nướ cđá, do đĩ nướ c bắt đầu đơ ng đặc.

7.7.4. Nhiệt độ đơ ng đặc của dung dịch- Vì áp suất hơ i bão hịa của dung dịch nhỏ hơ n áp suất hơ i bão hịa của dung mơ i nên ở 00C ápsuất hơ i bão hịa của dung dịch nướ c nhỏ hơ n 4,6mmHg, do đĩ nướ c trong dung dịch chưa thể đơ ng đặc. Muốn cho dung dịch đơ ng đặc phải hạ nhiệt độ. Vậy dung dịch đơ ng đặc ở nhiệt độ thấp hơ n so vớ i dung mơ i nguyên chất. Nồng độ dung dịch càng lớ n nhiệt độ đơ ng đặc của n ĩ càng thấp. Đị nh luậ t Raoult II“ Độ hạ nhiệ t độ đơ ng đặ c củ a dung d ị ch l ỗ ng chấ t tan khơ ng đ iệ n ly t ỷ l ệ thuậ n vớ i nồ ngđộ molan chấ t tan trong dung d ị ch”

mđđ CKT ⋅=∆ Kđ: hằng số nghiệm đơ ng của dung mơ i.

Các hằng số nghiệm sơ i và hằng số nghiệm lạnh khơ ng phụ thuộc vào bản chấtcủa chất tan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung mơ i.

- Khi dung dịch đơ ng đặc, dung mơ i thốt khỏi dung dịch do đĩ nồng độ tăng lên và như thế trong quá trình đơ ng đặ c, nhiệ t độ dung d ị ch tiế p tụ c giả m. Tuy nhiên, nhiệt độ đơ ng đặc củadung dịch khơ ng giảm mãi mà tớ i một giớ i hạn nào đĩ sẽ dừng lại. Tại nhiệt độ giớ i hạn này,đồng thờ i vớ i tinh thể của dung mơ i cịn xuất hiện tinh thể chất tan. Lúc này thành phần dung

dịch khơ ng đổi nữa, nhiệt độ dung dịch giữ nguyên cho tớ i khi tồn bộ dung dịch đơ ng đặcthành một hỗn hợ p rắn. Hỗn hợ p gồm c ĩ tinh thể chất ta và tinh thể dung mơ i như thế gọi là hỗ n hợ p ơ tecti.

7.8. Lý thuyết điện ly – Dung dịch điện ly7.8.1.Tính bất thườ ng của các dung dịch axit, bazơ , muốiKhi nghiên cứu tính chất của axit, baz, muối, ngườ i ta thấy chúng c ĩ đặc điểm khác vớ i dungdịch các chất tan tồn tại dướ i dạng phân tử ( đườ ng, rượ u….)







* Ở cùng điều kiện nồng độ và nhiệt độ, dung dịch axit, baz và muối c ĩ áp suất hơ i bão hịanhỏ hơ n và do đĩ c ĩ độ hạ điểm đơ ng đặc và độ tăng điểm sơ i, độ tăng áp suất thẩm thấulớ n hơ n. Để áp dụng đượ c các định luật Raoult và định luật áp suất thẩm thấu, Van’tHoffphải đưa thêm hệ số điều chỉnh i ( gọi là hệ số đẳng trươ ng) vớ i i > 1

- Hệ số i về sau đượ c gọi là hệ số Van’tHoff.

Đối vớ i dung dịch lỗng của các chất khơ ng điện li: i = 1 Đối vớ i dung dịch lỗng của axit, bazơ hay muối, i > 1.

- Hệ số i c ĩ thể xác định đượ c bằng thực nghiệm dựa vào những hệ thức sau:

ππ

=∆∆

=∆∆

='

T

'T

P

'Pi

','T,'P π∆∆ :là độ giảm tươ ng đối áp suất hơ i, độ tăng nhiệt độ sơ i hay độ giảm nhiệt độ h ĩ a rắn và áp suất thẩm thấu của dung dịch đo đượ c bằng thựcnghiệm.∆ P, ∆ T và π : là độ giảm tươ ng đối áp suất hơ i, độ tăng nhiệt độ sơ i hay độ

giảm nhiệt độ h ĩ a rắn và áp suất thẩm thấu của dung dịch tính bằng lý thuyếttheo các định luật Raoult và Van’tHoff.

* Dung dịch axit, baz, muối c ĩ tính dẫn điện

7.8.2. Lý thuyết điện lyĐể giải thích các tính chất đặc biệt trên, năm 1887 Arrêniuyt đề ra thuyết điện ly mà nội dungchủ yếu như sau: khi hịa tan vào nướ c, axit, baz và muối phân li thành các phần tử nhỏ hơ n gọilà ion mang điện trái dấu; ion dươ ng (cation) và ion âm (anion). Quá trình phân tử phân li thànhion đượ c gọi là sự đ iệ n ly, cịn chất phân li thành ion trong dung dịch (hoặc khi đun n ĩ ng chảy)đượ c gọi là chấ t đ iệ n ly.

Theo Arrenuyt: Axit điện ly cho cation H+ (proton) và anion gốc axit:

HCl → H+ + Cl- Baz điện ly cho cation kim loại và anion OH- (hyđroxyl):

NaOH → Na+ + OH- Muối điện ly cho cation kim loại và anion gốc axit:

NaCl → Na+ + Cl-

Do sự điện ly mà số tiểu phân c ĩ trong dung dịch tăng lên vớ i số phân tử hịa tan, do đĩ làm

giảm áp suất hơ i bão hịa nhiều hơ n, làm tăng điểm sơ i và làm hạ điểm đơ ng đặc nhiều hơ n.VD: Các dung dịch 0,2N của KCl và Ca(NO3)2 trong nướ c c ĩ i tươ ng ứng 1,81 và 2,48. Khi phalỗng các dung dịch n ĩ i trên thì giá trị i xấp xỉ tươ ng ứng 2 và 3.Như vậy:

Cũng do sự c ĩ mặt của các ion trái dấu mà khi đặt dung dịch vào điện trườ ng thì các ionchuyển dờ i c ĩ hướ ng về các điện cực, vì vậy dung dịch điện ly c ĩ khả năng dẫn điện.

Số tiểu phân thực tế c ĩ mặt trong dung dịch

Số phân tử hịa tani =









VD: Axit axetic (CH3COOH) ở nhiệt độ phịng c ĩ α = 0,014 = 1,4%

* Phân loại

Chất điện ly mạnh: α ≃ 1 Chất điện ly yếu: α <1

Thườ ng quy ướ c: Những chất mà trong dung dịch 0,1N ở nhiệt độ thưồng c ĩ dộ phân ly trên30% là chất điện ly mạnh, c ĩ độ phân ly dướ i 3% là chất điện ly yếu và c ĩ độ phân ly từ 3 đến30% là chất điên ly trung bình.

* Tính chấ t- Độ điện ly phụ thuộc vào:

Bản chất chất tan Bản chất dung mơ i Nồng độ và nhiệt độ

+ Dung mơ iPhân tử dung mơ i càng phân cực tác dụng ion h ĩ a của n ĩ càng lớ n.Trong nhữngdung mơ i thườ ng dùng, c ĩ tác dụng ion h ĩ a lớ n nhất là nướ c và kém nhất là benzen.

+ Chất tanSự phân li sẽ xảy ra trướ c hết ở liên kết ion rồi đến liên kết c ĩ cực c ĩ khả năngchuyển thành liên kết ion và khơ ng xảy ra ở liên kết c ĩ cực yếu hoặc khơ ng c ĩ cực.

+ Nồng độ Độ điện ly một chất tăng khi nồng độ của n ĩ trong dung dịch giảm và ngượ c lại.

VD: Độ điện ly của axit axetic thay đổi theo nồng độ CN như sau:

CN 0,1 0,01 0,001α 0,014 0,042 0,124

+ Nhiệt độ Trong nhiều trườ ng hợ p và trong những khoảng nhiệt độ nhất định, độ điện ly tăng lênkhi nhiệt độ tăng

* Cách xác đị nh- Ngườ i ta thườ ng xác định độ điện ly (α ) một dung dịch chất điện ly bằng cách đo độ dẫnđiện đươ ng lượ ng (λ ).

* Độ d ẫ n đ iệ n đươ ng l ượ ng: chính là độ dẫn điện dung dịch chứa 1 đươ ng lượ ng gam chất tanmà tồn bộ thể tích dung dịch đĩ nằm giữa 2 điện cực đặt song song và cách nhau 1cm. Độ dẫnđiện đươ ng lượ ng tỷ lệ thuận vớ i độ điện ly: λ = k

Khi pha lỗng dung dịch chất điện ly yếu ∞λ→λ→α ,1 (độ dẫn điện của dung

dịch vơ cùng lỗng). 1k ⋅=λ∞ .

Do đĩ :∞λ

λ=α

* Ngồi ra cịn c ĩ thể xác định độ điện ly căn cứ vào hệ số đẳ ng trươ ng i







Hệ số Van’tHoff i là số lần tăng số hạt trong dung dich:Giả sử hịa tan no phân tử chất điện ly c ĩ độ điện ly α . Như vậy số phân tử điện ly

sẽ là no α và cho αυ on ion, cịn lại no-no α phân tử khơ ng phân ly. Tổng số tiểu phân c ĩ trong

dung dịch là α−+αυ ooo nnn ( υ là số ion mà 1 phân tử điện li ra)

Do đĩ :

Vậy:11

−−

=υ

α i

7.8.4. Cân bằng trong dung dịch chất điện ly yếuHịa tan chất điện ly yếu AmBn vào nướ c ta c ĩ cân bằng:

Áp dụng định luật tác dụng khối lượ ng ta c ĩ :[ ] [ ]

[ ]nm

nmmn

A

BAK

B

−+

=

- Hằng số cân bằng K đượ c gọi là hằng số điện ly (cịn gọi là hằng số ion h ĩ a).- Giá trị của n ĩ chỉ phụ thuộc vào bản chất chất điện ly, dung mơ i và nhiệt độ.- Đối vớ i cùng một dung mơ i và ở nhiệt độ xác định, chất điện ly c ĩ hằng số K càng nhỏ thì n ĩ càng kém điện ly.

VD: Axit xianhiđric (HCN, K = 8.10-10) là chất điện ly yếu hơ n axi axetic (CH3COOH, K =1,75.10-5)

Vớ i những chất phân tử điện ly ra hai ion ( như CH3COOH, HCN…) giữa hằng số điện ly Kvà độ điện ly α c ĩ mối liên hệ sau:

AB ⇌ A+ + B- CCα Cα Cα C(1- α ) Cα Cα

Ta c ĩ :0n

n=α

Mà trong cùng thể tích V nên tỷ lệ số mol cũng là tỷ lệ nồng độ

⇒ C

BC

A −+==α

C: nồng độ của AB ban đầu

[ ]

( )

( )α−α

=

=−+

1C

C

AB

BAK

2

AmBn mAn+ + nBm-Ion h ĩ a

Phân tử h ĩ a







⇒ α−

α=

1CK

2

Nếu α <<1 ta c ĩ 1-α≃ 1 thìK = C. α 2

⇒

C

K

=α

- Dung dịch càng lỗng độ điện ly càng lớ n.

7.8.5. Trạng thái của chất điện ly mạnh trong dung dicha/ Một vài tính chất đặc biệt của chất điện ly mạnhViệc nghiên cứu bằng quang phổ cho biết trong dung dịch chất điện ly mạnh khơ ng tồn tại, cácphân tử trung hịa khơ ng điện ly. Ngồi ra, nhiều chất điện ly mạnh ( ví dụ KCl, NaCl…) ở ngaytrạng thái rắn đã tồn tại dướ i dạng ion. Vậy khi hịa tan chúng vào nướ c thì tất cả tồn tại dướ idạng ion (ngh ĩ a là α =1). Thực tế khi xác định độ điện ly α chất điện ly mạnh (bằng phươ ng

pháp đo độ dẫn điện, cũng như phươ ng pháp hệ số đẳng trươ ng) ngườ i ta thấy α luơ n nhỏ hơ n 1, chỉ khi dung d ị ch rấ t l ỗ ng α mớ i d ầ n tớ i 1.

Giải thích:* Độ phân ly α - Trong dung dịch của chất điện ly, các ion luơ n luơ n chuyển động hỗn loạn. Các ion khơ ngphải trơ đối vớ i nhau mà tươ ng tác vớ i nhau bằng những lực t ĩ nh điện. Các ion cùng dấu đẩynhau và các ion ngượ c dấu hút nhau. Kết quả là bao quanh mỗi ion ở trong khí quyển đĩ lại làion trung tâm của một khí quyển ion khác.Trong chuyển động nhiệt, ion trung tâm c ĩ xu hướ ng muốn tách khỏi khí quyển ion bao quanhn ĩ nên khí quyển đĩ bị biến dạng và trở nên khơ ng đối xứng. Một phía nào đĩ ở xung quanh ion

trung tâm sẽ dư điện tích của ion ngượ c dấu nên cản trở chuyển động của ion trung tâm. Nếunhúng vào dung dịch của chất điện ly hai điện cực nối vớ i nguồn điện một chiều thì các ionchuyển động theo hai chiều ngượ c nhau. Mỗi ion bứt ra khỏi khí quyển ion chạy về điện cựcngượ c dấu nhưng khí quyển ion c ĩ xu hướ ng kéo ion đĩ chạy ngượ c lại và như thế làm chậmchuyển động của ion. Do đĩ , số ion đi qua dung dịch trong một đơ n vị thờ i gian giảm xuốngngh ĩ a là dịng điện giảm xuống so vớ i trườ ng hợ p các ion hồn tồn chuyển động tự do. Độ phânly α xác đị nh bằ ng phươ ng pháp đ o độ d ẫ n đ iệ n củ a dung d ị ch, tấ t nhiên bé hơ n độ phân ly

thự c.

- Trườ ng hợ p độ phân ly đượ c tính d ự a vào hệ số Van’tHoff ngườ i ta cũng thu đượ c kết quả tươ ng tự, ngh ĩ a là độ phân ly biể u kiế n bé hơ n độ phân ly thự c. Sự sai lệch ở đây cũng c ĩ

nguyên nhân là sự c ĩ mặt khí quyển ion nên số ion c ĩ trong mặt thống của dung dịch.

* Áp suấ t hơ iVì sự c ĩ mặt khí quyển ion nên số ion c ĩ trong mặt thống của dung dịch bé hơ n so vớ i số ion c ĩ trong các lớ p dung dịch nằm ở phía dướ i của mặt thống. Do đĩ độ giả m áp suấ t hơ i đo đượ c sẽ bé hơ n so vớ i độ giảm áp suất tính theo lý thuyết khi chất điện ly phân ly hồn tồn và độ phân lyxác định đượ c sẽ bé hơ n độ phân ly thực.

* Nhiệ t độ sơ i







Sự giảm áp suất hơ i là nguyên nhân gây nên sự tăng nhiệt độ sơ i và giảm nhiệt độ h ĩ a rắn chonên độ phân ly biểu kiến xác định theo phươ ng pháp nghiệm sơ i và nghiệm lạnh cũng bé hơ nđộ phân ly thực.

* Áp suấ t thẩ m thấ uKhi đo áp suất thẩm thấu cũng c ĩ sai lệch như vậy.Nguyên nhân ở đây là sự c ĩ mặt khí quyển

ion làm cho số ion ở lớ p dung dịch tiếp xúc vớ i màng bán thấm bé hơ n so vớ i các lớ p ở tronglịng dung dịch cho nên áp suất thẩm thấu đo đượ c sẽ bé hơ n so vớ i khi tính một cách lý thuyếtvớ i chất điện ly phân ly hồn tồn.

b/ Hoạt độ Trong dung dịch chất điện ly mạnh dù vớ i nồng độ thấp, sối ion vẫn c ĩ nhiều, tác dụng của khíquyển ion là đáng kể nên dung dịch thể hiện tính chất sút kém đi tựa như nồng độ của ion ở trong dung dịch bé hơ n nồng độ thực của chúng. Nồng độ mớ i này là nồng độ c ĩ hiệu lực thậtsự của ion và đượ c gọi là hoạt độ. Hoạt độ thườ ng đượ c kí hiệu là a và đượ c đo bằng đơ n vị dùng để đo nồng độ. N ĩ liên hệ vớ i nồng độ thực C bở i hệ thức:

a= fC

Trong đĩ : f là hệ số hoạt độ, n ĩ xác định mức độ ảnh hưở ng của tươ ng tác giữa các ion vớ i nhau. Trong dung dịch lỗng của chất điện ly yếu, tươ ng tác đĩ khơ ng đáng kể, hệ số hoạt độ f =

1 và hoạt độ bằng nồng độ (a=C). Trong dung dịch của chất điện ly mạnh và trong dung dịch đậm đặc của chất điện ly yếu,

tươ ng tác đĩ đáng kể, hệ số hoạt độ f < 1 và hoạt độ bé hơ n nồng độ (a<C)

⇒⇒⇒⇒ Bở i vậ y, đị nh luậ t tác d ụ ng khố i l ượ ng khi khơ ng kể đế n tươ ng tác giữ a các hạ t chỉ áp

d ụ ng đ úng cho dung d ị ch l ỗ ng củ a chấ t đ iệ n ly yế u. Muố n áp d ụ ng đị nh luậ t đĩ cho dung d ị ch củ a chấ t đ iệ n ly mạ nh và dung d ị ch đậ m đặ c củ a chấ t đ iệ n ly yế u ngườ i ta thay nồ ng độ trong hệ thứ c tính hằ ng số cân bằ ng bằ ng hoạ t độ củ a ion

* Cách tính hệ số f:- Hệ số f phụ thuộc vào lực ion µ biểu thị tươ ng tác điện giữa các ion trong dung dich:

( ) ∑=

=⋅⋅⋅++=µn

1i

2ii

222

211 ZC

2

1ZCZC

2

1

Trong đĩ Ci là nồng độ thứ i và Zi là điện tích của n ĩ .- Biết lực ion µ ta c ĩ thể tính đượ c f

µ ≃ 0 dung dịch rất lỗng, c ĩ thể bỏ qua các tươ ng tác ion, khi đĩ f = 1 và a = C 0<µ<0,02 thì µ−= 2Z5,0f lg

0,02<µ<0,2 thìµ+

µ−=

1

Z5,0f lg

2

7.9. Khái niệm axit – bazơ 7.9.1. Các luận điểm căn bản1. Thuyế t đ iệ n ly* Theo Arrênuyt:







Axit là những chất trong nướ c điện ly cho cation H+ và anion gốc axit Bazơ là những chất điện ly cho anion gốc hyđroxyl OH- và cation gốc bazơ Phản ứng trung hịa của axit vớ i bazơ cho muối và nướ c.

VD: HCl = H+ + Cl- NaOH = Na+ + OH- HCl + NaOH = NaCl + H2O

Các muối điện ly cho anion gốc axit và cation gốc bazơ :VD: Na2SO4 = 2Na+ + SO42-

* Hạn chế:Thuyết axit – bazơ của Arrênuyt áp dụng đúng cho trườ ng hợ p dung mơ i là nướ c nhưng khơ ngáp dụng đượ c cho các dung mơ i khác. Mặt khác c ĩ nhiều phản ứng tạo nên muối giống như phản ứng trung hịa nhưng trong đĩ khơ ng c ĩ sự tham gia của ion H+ và ion OH-. VD: Khíamoniac tác dụng vớ i khí HCl tạo thành muối NH4Cl theo phản ứng :

NH3(k) + HCl(k) = NH4Cl(r)Khí HCl khi tan trong benzen tuy khơ ng phân ly ra ion H+ nhưng vẫn làm đổi màu chất chỉ thị Những trườ ng hợ p như vậy, thuyết Arrênuyt khơ ng giải thích đượ c. Rõ ràng là cần c ĩ một lý

thuyết chung hơ n nữa về axit – bazơ .

2. Thuyế t protonNăm 1923 gần như đồng thờ i vớ i nhau nhà h ĩ a học Đan Mạch là Bronsted (1879-1947) và nhàh ĩ a học ngườ i Anh là Loury (1874-1936) đã đưa ra một định ngh ĩ a rộng hơ n về axit và bazơ :Axit là chất c ĩ thể cho proton và bazơ là chất c ĩ thể nhận proton. Bở i vậy thuyết axit-bazơ củaBronsted và Loury đượ c gọi là thuyết proton. Khi cho proton, axit A biến thành bazơ B:

A ⇌ B + H+ Mỗi axit tươ ng ứng vớ i một bazơ liên hiệp B và mỗi bazơ B tươ ng ứng vớ i một axit liên hợ p A.

Axit Bazơ liên hợ p (hiệp)CH3COOH - H+ CH3COO- NH4

+ - H+ NH3

Bazơ Axit liên hợ pOH- + H+ H2OHCO3

- + H+ H2CO3

Proton khơ ng tồn tại tự do. Một chất chỉ thể hiện tính axit khi c ĩ mặt một bazơ để nhận proton.Ngượ c lại, một chất chỉ thể hiện tính bazơ khi c ĩ mặt một axit để cho proton. Thực chất củaphản ứng giữa một axit vớ i một bazơ là sự chuyển proton.

VD1:CH3COOH + NH3 → CH3COO- + NH4

+ Axit bazơ

⇒ * CH3COOH/CH3COO- là một cặp axit – bazơ liên hợ p* NH4

+ /NH3 là một cặp axit – bazơ liên hợ p khác

VD2:

NH4+ + H2O → NH3 + H3O

+

CH3COO- + H2O → CH3COOH + OH-







- Trong dung dịch nướ c, proton kết hợ p vớ i một phân tử nướ c tạo thành ion oxoni H3O+

H+ + H2O = H3O+

- Tùy thuộc điều kiện cụ thể, một chất c ĩ thể là axit hoặc bazơ :VD:

NH4+ + H2O(bazơ ) → NH3 + H3O

+

CH3COO- + H2O(axit) → CH3COOH + OH-

⇒ Nướ c đượ c gọi là dung mơ i lưỡ ng tính

Như vậy khác vớ i thuyết axit – bazơ của Arrênuyt chỉ áp dụng đượ c cho mơ i trườ ng nướ c,thuyết của Bronsted-Loury c ĩ thể áp dụng cho bất kỳ mơ i trườ ng nào và cả khi khơ ng c ĩ mơ itrườ ng.

3. Thuyế t electronThuyết proton của Bronsted – Loury đã đượ c các nhà h ĩ a học coi là hồn hảo nhất trong lýthuyết axit – bazơ . Tuy nhiên thuyết đĩ chỉ đúng cho những phản ứng axit – bazơ , trong đĩ tính

chất axit – bazơ là thực tế gây nên bở i proton. C ĩ những chất cũng thể hiện mạnh tính axit, tínhbazơ nhưng khơ ng phải là axit, bazơ theo thuyết proton vì rằng trong đĩ khơ ng c ĩ mặt proton.Bở i vậy, đồng thờ i vớ i thuyết proton, thuyết electron của Liuyt ra đờ i (năm 1923).

Theo Liuyt: Bazơ là chất cho cặp electron để tạo thành liên kết cộng h ĩ a trị Axit là chất nhận cặp electron. Như vậy tươ ng tác axit-bazơ là sự tạo thành liên kết cộng h ĩ a trị kiểu cho – nhận:

VD1:

NH

HH

ClH NH

HH

H+ = Cl

+

-

Bazơ axit

VD2:

OH H OH H+ =+-

Bazơ axit

VD3:

N

H

HH

B

F

N

H

HH

+ =FF

B

F

FF

Bazơ axitVD4:

Cu

NH3

= NH3

NH3

H3N4NH3 + Cu2+

Bazơ axit







Trong các ví dụ 1 và 2, những axit (H+, HCl) và bazơ (NH3, OH-) theo thuyết electron cũng lànhững axit và bazơ theo thuyết proton. Những chất chỉ là axit hay bazơ theo thuyết electronđượ c gọi là axit Liuyt hay bazơ Liuyt. VD: như Cu2+ và BF các ví dụ 3 và 4 là những axit Liuyt

⇒ Như vậy ta thấy rằng thuyết electron của Liuyt đã đưa thêm vào danh sách axit những hợ pchất khơ ng chứa proton nhưng c ĩ đầy đủ những chỉ tiêu của axit. Tuy nhiên nhượ c điểm chính

của thuyết này là khơ ng giải quyết đượ c vấn đề độ mạnh của axit và bazơ như thuyết Arrênuytvà thuyết Bronsted – Loury.

* SO SÁNH BA THUYẾT

Thuyết Arreniuyt Thuyết Bronsted –Laury Thuyết Lewis- Axit: Khi phân li trongnướ c cho H+ (trong cấutrúc phân tử phải c ĩ H)

- Bazơ : Khi phân li trongnướ c cho OH- (trong cấutrúc phân tử phải c ĩ nh ĩ mOH-)

- Axit: C ĩ khả năng cho proton(giống thuyết Arreniuyt)

- Bazơ : C ĩ khả năng nhậnproton (khơ ng cần trong phântử c ĩ nh ĩ m OH)Vd : NH3 và H2O

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

H2O + H2O ⇋ H3O+ + OH-

- Axit: C ĩ khả năng nhậncặp electron (trong phân tử khơ ng cần phải c ĩ H)Vd : AlCl3 - Bazơ : c ĩ cặp electron chưasử dụng và c ĩ khả năng chođi ( c ĩ ý ngh ĩ a tươ ng tự bazơ theo định ngh ĩ a củaBronsted)

Quan niệ m axit – bazơ là tính chấ t tươ ng đố i vì tính axit chỉ xuấ t hiệ n khí cĩ bazơ và ngượ c l ại.

7.9.2. Độ mạnh của axit và của bazơ Độ mạ nh tươ ng đố i củ a các cặ p axit – bazơ :Theo Bronsted – Loury, độ mạnh của một axit thể hiện khả năng cho proton, cịn độ mạnh của

một bazơ thể hiện khả năng nhận proton. Phản ứng HCl + H2O → H3O+ + Cl- xảy ra hồn tồn:

HCl là axit mạnh hơ n H3O+ và H2O là bazơ mạnh hơ n Cl-. N ĩ i chung axit càng mạ nh bao

nhiêu, bazơ liên hợ p vớ i nĩ càng yế u bấ y nhiêu và ngượ c l ại. Nhờ vậy ta c ĩ thể phân loại cácaxit – bazơ vớ i lực axit giảm dần từ trên xuống, trong khi lực bazơ liên hợ p tăng tươ ng ứng.Một axit ở hàng trên tác dụng đượ c vớ i bazơ ở hàng dướ i bảng

Axit liên hợ p Bazơ liên hợ pHClO4 ClO4 H2SO4 HSO4 HCl Cl- HCl Cl- HCl Cl- HNO3 NO3

- H3O

+ H2OH2SO3 HSO3

- HSO4

- SO42-

LỰ C

AXIT

TĂNG

LỰ C

BAZƠ

TĂNG







HF F- HCH3COO CH3COO- H2S HS- HSO3

- SO32-

H2O OH- HS- S2-

OH-

O2-

Đại l ượ ng đặ c trư ng cho độ mạ nh củ a axit hay bazơ :Ngườ i ta thườ ng chọn H2O là dung mơ i để định lực axit hay bazơ

* Axit A + H2O ⇌⇌⇌⇌ B + H3O+

Áp dụng định luật tác dụng khối lượ ng:

Hằng số cân bằng:[ ][ ] [ ]OHA

OHBK

2

3

××

=+

⇒ [ ]

[ ]

[ ] A

O H B

O H K

+

=×3

2 . Đây là một hằng số gọi là hằng số axit, ký hiệu là KA

⇒ [ ]

[ ]A

OHBK 3

A

+

=

pKA = -lgKA: đượ c gọi là chỉ số axit.

⇒ Hằng số axit KA càng lớ n ( tức chỉ số axit pKA càng nhỏ) thì lực axit càng mạnh.VD: Axit CH3COOH ( KA = 1,86.10-5, pKA = 4,73) mạnh hơ n axit HCN(KA = 7,2.10-10,

pKA = 9,14)Chú ý: [] là ký hiệu của nồng độ ở trạng thái cân bằng

- Vớ i axit đa chức, sự điện ly xảy ra qua nhiều giai đoạn:VD:

H3PO4 + H2O ⇌ H2PO4- + H3O

+ K1 = 7,51×10-2, pK1 = 1,12

H2PO4- + H2O ⇌ HPO4

2- + H3O+ K2 = 6,23×10-8, pK2 = 7,21

HPO42- + H2O ⇌ PO4

3- + H3O+ K3 = 2,20×10-13, pK3 = 12,66

* Bazơ B + H2O ⇌⇌⇌⇌ A + OH- - Hằng số bazơ

[ ] [ ]

[ ]B

OHAOHKK 2B

−

=×=

- Chỉ số bazơ : pKB = -lgKB

⇒⇒⇒⇒ Hằng số bazơ KB càng lớ n ( tức chỉ số bazơ pKB càng nhỏ ) thì lực bazơ càng mạnh.







VD: Amoniac (KNH3 = 1,79×10-5, pKNH3 = 4,75) là bazơ mạnh hơ n Anilin (256 NHHCK =

410×10-10, pKB = 9,4)

7.9.3. Tích số ion của nướ c* Chứ ng minh

Vậy KW = [H3O+][HO-] = 10-14 ( 250C)

KW

: hằng số tự phân hay là tích số ion của nướ c

Chú ý: - Cân bằng điện ly của nướ c luơ n tồn tại trong nướ c nguyên chất cũng như trong dungdịch nướ c. Điều quan trọng là trong nướ c nguyên chất (tinh khiết), nồng độ của H3O

+ và OH- bằng nhau cịn trong dung dịch nướ c, các nồng độ đĩ c ĩ thể khơ ng bằng nhau nhưng tích cácnồng độ đĩ luơ n luơ n là hằng số

- Các giá trị hằng số cân bằng thườ ng đượ c xác định ở nhiệt độ 250C

* Trong nướ c nguyên chất và dung dịch trung tính:[H3O

+] = [OH-] = 10-7 * Trong dung dịch axit:

[H3O

+

] > [OH

-

] suy ra [H3O

+

] > 10

-7

, [OH

-

]< 10

-7

* Trong dung dịch kiềm:[H3O

+] < [OH-] suy ra [H3O+] < 10-7, [OH-] > 10-7

Như vậy ta c ĩ thể dựa vào nồng độ ion H3O+ hay ion OH- để biết tính chất mơ i trườ ng của một

dung dịch. Tuy nhiên để biểu thị mơ i trườ ng một cách tiện lợ i hơ n, ngườ i ta sử dụng đại lượ ngchỉ số hiđro pH (hoặc chỉ số hiđroxyl pOH) vớ i qui ướ c:

Chỉ số Hiđro: pH = -lg[H3O+]

Chỉ số Hiđroxyl: pOH = -lg[OH-]

⇒ pH + pOH = 14 (250C)

Dung dịch trung tính: pH = 7 (pOH = 7) Dung dịch axit: pH < 7 (pOH > 7) Dung dịch bazơ : pH >7 (pOH < 7)

7.9.4. Liên hệ giữ a KA và KB của một cặp axit – bazơ liên hợ p

Ta c ĩ :[ ][ ]

[ ]A

OHBK 3

A

+

=







[ ][ ]B

OHAKB

−

=

⇒ KA×KB = [H3O+][OH-] = KW

Vậy pKA + pKB = pKW = 14

⇒ Từ đĩ cho ta thấy: Axit càng mạnh thì bazơ liên hợ p càng yếu

7.10. Sự thủy phân muốia/ Định ngh ĩ a- Thủy phân muối là phản ứng trao đổi giữa các ion của muối vớ i các ion của nướ c. TheoBronsted – Loury phản ứng thủy phân thực chất là phản ứng chuyển proton như mọi phản ứngaxit – bazơ .

- Sự thủy phân xảy ra vớ i các gốc axit yếu hoặc cation gốc bazơ yếuVD1: Muối axit yếu – bazơ mạnh

CH3COONa ⇌ CH3COO-

+ Na+

CH3COO- + HOH ⇌ CH3COOH + OH-

⇒ dung dịch natri axetat c ĩ tính kiềm

VD2: Muối axit mạnh – bazơ yếu

NH4Cl ⇌ NH4+ + Cl-

NH4+ + HOH ⇌ NH4OH + H+

⇒ dd NH4Cl c ĩ tính axit.

VD3: Muối axit yếu – bazơ yếuNH4CN ⇌ NH4

+ + CN-

NH4+ + HOH ⇌ NH4OH + H+

CN- + HOH ⇌ HCN + OH-

⇒ Vì KA(NH4+) = 5,6.10-10 < KB(CN-) = 2,04.10-5) ⇒Mơ i trườ ng kiềm

NH4NO2 ⇌ NH4+ + NO2

-

NH4+ + HOH ⇌ NH3 + H3O

+

NO2- + HOH ⇌ HNO2

- + OH-

Vì KA(NH

4

+) = 5,6.10-10 > KB(NO

2

-) = 0,22.10-10 ⇒ Mơ i trườ ng axit

7.11. Dung dịch đệma/ Định ngh ĩ aDung dịch đệm là dung dịch chứa hỗn hợ p một axit yếu vớ i bazơ liên hợ p của n ĩ .

HA + H2O ⇌ B + H3O+

Axit Bazơ liên hợ pb/ Tính chấtDung dịch đệm c ĩ đặc điểm là pH thay đổi rất ít khi thêm một lượ ng axit hoặc bazơ Khi thêm một lượ ng axit mạnh:







Khi thêm một lượ ng bazơ mạnh:

c/ pH của dung dịch đệm

HA + H2O ⇌ B + H3O+

⇒ [ ]

[ ]A

OHBK 3

A

+

= ⇒ [ ] [ ][ ] B

HAK O H

A=+

3

⇒ pHđệm = pKA – lg

7.12. Tích số tana/ Định ngh ĩ aTích số tan là tích nồng độ các ion trong dung dịch bão hịa của chất điện ly ít tan vớ i số mũ thích hợ p.

AmBn(r) ⇌ AmBn( dd) ⇌mAn+ + nBm-

Ks hay TtAmBn = [An+]m[Bm-]n

b/ Mối liên hệ giữ a độ tan (S) và tích số tan

Ks(AmBn) = mmnnSm+n

c/ Điều kiện kết tủa của chất điện li ít tanChất điện li ít tan sẽ xuất hiện dướ i dạng kết tủa khi: Tích số nồng độ các ion vớ i số mũ thíchhợ p vượ t quá giá trị tích số tan ở nhiệt độ đã cho

AmBn(r) ⇌ AmBn( dd) ⇌mAn+ + nBm-

Q = [An+]m[Bm-]n ≥ Ks

Chất điện li ít tan sẽ tan vào dung dịch khi: Tích nồng độ các ion nhỏ hơ n giá trị tích số tan tạinhiệt độ đĩ .

Q = [An+]m[Bm-]n ≤ Ks

7.13. Tính tốn chi tiết pH các dung dịch7.13.1. Định luật bảo tồn nồng độ đầu- Nồng độ gốc (Co): là nồng độ một chất nào đĩ trướ c khi trộn hỗn hợ p phản ứng.

[Bazơ liên hợ p]

[Axit]







- Nồng độ đầu (C): là nồng độ một chất nào đĩ trướ c khi tham gia phản ứng. Nồng độ đầu khácvớ i nồng độ gốc ở chỗ c ĩ sự thay đổi thể tích khi trộn lẫn các dung dịch.- Nồng độ cân bằng ([ ]): là nồng độ một cấu tử sau phản ứng và hệ ở trạng thái cân bằng.

VD: Trộn 20ml dung dịch NaOH 0,15M vớ i 10ml dd NaCl 0,06M đượ c 30ml hỗn hợ p. Ta c ĩ : Nồng độ gốc C0 của các chất:

C0

(NaOH) = 0,15M, Vo

(NaOH) = 20mlC0(NaCl) = 0,06M, Vo(NaCl) = 10mlVhh = 20 + 10 = 30ml

Nồng độ đầuNồng độ đầu từng chất:

CNaOH = 0,1530

20× = 0,10M

CNaCl = 0,0630

10× = 0,02M

Nồng độ cân bằngTa c ĩ cân bằng sau (bỏ qua sự điện ly của nướ c):NaOH = Na+ + OH- NaCl = Na+ + Cl- [Na+] =

NaClNaNaOHNaCC ++ + = 0,12M

[Cl-] =NaClNa

C + = 0,02M

[OH-] =NaOHOH

C − = 0,10M

- Theo định luật bảo tồn khối lượ ng: nồ ng độ đầu củ a mộ t cấ u tử bấ t k ỳ đ úng bằ ng tổ ng các

nồ ng độ cân bằ ng củ a tấ t cả các d ạ ng tồ n tại củ a cấ u tử đĩ trong dung d ị ch ở trạ ng thái cân bằ ng.

VD: Trong dung dịch H3PO4 0,1M c ĩ các cân bằng sau:

H3PO4→ H+ + H2PO4-

H2PO4- → H+ + HPO4

2-

HPO42- → H+ + PO4

3- Nồng độ đầu của axit H3PO4 là 0,1M, áp dụng định luật bảo tồn khối lượ ng (tức bảo tồn nồngđộ đầu):

=43POHC [H3PO4] + [H2PO4

-] + [HPO42-] + [PO4

3-] = 0,1

7.13.2. Định luật trung hịa điện tíchDo sự trung hịa điện của dung dịch các chất điện ly, tổ ng các đ iệ n tích âm củ a các anion phải

bằ ng tổ ng các đ iệ n tích d ươ ng củ a các cation.

VD: Trong dung dịch H3PO4:

[H+] = [H2PO4-] + 2×[HPO4

2-] + 3× [PO43-] + [OH-]

Trong dung dịch Na3PO4:

[Na] + [H+] = [H2PO4-] + 2×[HPO4

2-] + 3× [PO43-] + [OH-]







7.13.3. pH dung dịch axit mạnhGiả sử c ĩ dung dịch đơ n axit mạnh HA nồng độ đầu CA:

HA + H2O = H3O+ + A-

H2O + H2O = H3O+ + OH-

C ĩ thể viết đơ n giản:

HA = H+

+ A-

H2O = H+ + OH- Định luật bảo tồn nồng độ đầu:

[A-] = CA Định luật trung hịa điện:

[H+] = [A-] + [OH-] = CA +[ ]+H

Kw

⇒ [H+]2 - CA[H+] - KW = 0 (1)

a / CA<<10-7 : c ĩ thể bỏ qua nồng độ H+ do axit điện ly, vì vậy:

[H+

]2

= KW ⇒ wKH =+

⇒ pH = -lg[H+]

= -lg wK

⇒ pH = 7

b/ CA ≃≃≃≃10-7: Giải phươ ng trình bậc hai (1)

c/ CA>>10-7: C ĩ thể bỏ qua H+ do nướ c điện ly, vì thế:

[H+] = CA ⇒ pH = pCA

7.13.4. pH dung dịch bazơ mạnhGiả sử c ĩ dung dịch đơ n bazơ mạnh B nồng độ CB

B + H2O = HB+ + OH- H2O + H2O = H3O

+ + OH-

Định luật bảo tồn nồng độ đầu:[HB+] = CB

Định luật trung hịa điện:[OH-] = [HB+] + [H+]

⇒ [ ]+H

Kw = CB + [H+]

⇒ [H+]2 - CB[H+] - KW = 0 (2)

a/ CB<<10-7: Bỏ qua sự phân ly của bazơ

⇒ wKOHH == −+







⇒ pH = 7

b/ CB ≃≃≃≃10-7: Giải phươ ng trình bậc hai (2)

c/ CB>>10-7: C ĩ thể bỏ qua sự điện ly của nướ c

⇒[OH-

] = CB ⇒ [H+] =

B

w

C

K

⇒ pH = pKW + lgCB

⇒ pH = 14 + lgCB

7.13.5. pH dung dịch đơ n axit yếuGiả sử c ĩ dung dịch đơ n axit yếu HA nồng độ C0

C0>>10-7 ⇒ Bỏ qua quá trình ion h ĩ a của nướ c

HA + H2O = H3O

+

+ A

-

Ban đầu C0 Phản ứng x x xCịn lại (C0 – x) x x

⇒ KA = xC

x

−0

2

Nếu C0 >> x ⇒ KAC0= x2 ⇒ 0C K

A =[H3O+]

⇒ pH = 2

1

(pKA + pC0)

7.13.6. pH dung dịch đơ n bazơ yếuGiả sử c ĩ dung dịch đơ n bazơ mạnh B nồng độ C0

C0>>10-7 ⇒ Bỏ qua quá trình ion h ĩ a của nướ cB + H2O = HB+ + OH-

Ban đầu C0 Phản ứng x x xCịn lại (C0 – x) x x

⇒ Kb=

xC

x

−0

2

Nếu C0 >> x ⇒ KAC0= x2 ⇒ 0C K

B =[OH-]

⇒ pOH =2

1(pKB + pC0)

⇒ pH = 14 -2

1(pKB + pC0)







Chươ ng 8: ĐIỆN HÓA HỌC

8.1. Các phản ứ ng oxi hóa khử 8.1.1. Phản ứ ng oxi hóa khử - Phả n ứ ng oxi hóa khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxy hóa của một hoặc vàinguyên tố. Trong đó nguyên nhân là có sự chuyển dờ i hoàn toàn (hoặc một phần) electrron từ nguyên tử của nguyên tố này sang nguyên tử của nguyên tố kia.

2Na - 2e- = Na+ sự oxi hóaCl2 + 2e- = Cl- sự khử

- Quá trình cho electron đượ c gọi là sự oxy hóa - Quá trình nhận electron đượ c gọi là sự khử - Chấ t oxy hóa là chất chứa nguyên tố nhận electron

- Chấ t khử là chất chứa nguyên tố cho electron.

8.1.2. Thiết lập phươ ng trình phản ứ ng oxi hóa khử a/ Phươ ng pháp cân bằ ng electronPhươ ng pháp này dựa vào sự bảo toàn electron ngh ĩ a là tổng số electron của chất khử cho phảibằng tổng số electron chất oxi hóa nhận. Cân bằng theo 5 bướ c:

Các bướ c Cách tiến hành1 Viết sơ đồ phản ứng vớ i các chất tham gia

Xác định nguyên tố có số oxi hóa thay đổi2 Viết các phươ ng trình:

* Khử (Cho electron)* Oxi hóa ( Nhận electron)

3 Cân bằng electron: Nhân hệ số để:Tổng số electron cho = Tổng số electron nhận(hay ∑ soh tăng = ∑ soh giảm) (soh: số oxi hóa)

4 Cân bằng nguyên tố: nói chung theo thứ tự:1. Kim loại (ion dươ ng)2. Gốc axit (ion âm)3. Môi trườ ng (Axit, bazơ )4. Nướ c (Cân bằng H2O là để cân bằng hiđro)

5 Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế (phải bằng nhau)

Ví dụ:0

Cu + H 3

5

ON+

loãng → )NO(Cu 3

0

+ ↑+

ON2

+ H2O

3 × 0

Cu - 2e =2

Cu+

2 × 5

N+

+ 3e =2

N+

3Cu + 2HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + H2O

2Na + Cl2 = 2Na Cl

2.1e

+ -







Sau đó thêm 6 gốc NO3- (trong đó N không thay đổi số oxi hóa) ngh ĩ a là tất cả có 8 HNO3

Cuối cùng ta có:3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

b/ Phươ ng pháp cân bằ ng ion – electron

- Phươ ng pháp này không đòi hỏi phải biết chính xác số oxi hóa của nguyên tố, nhưng chỉ ápdụng đượ c cho trườ ng hợ p các phản ứng oxi hóa- khử xảy ra trong dung dịch, ở đó phần lớ ncác chất oxi hóa và chất khử tồn tại ở dạng ion:- Cân bằng theo 5 bướ c:

Các bướ c Cách tiến hành1 Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi và viết các nửa

phản ứng oxi hóa và khử 2 Cân bằng phươ ng trình các nửa phản ứng:

+ Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế nửa phản ứng:- Thêm H+ hay OH-

- Thêm H2O để cân bằng số nguyên tử hiđro- Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế (phải bằng nhau)

+ Cân bằng điện tích: thêm electron vào mỗi nửa phản ứng để cân bằngđiện tích

3 Cân bằng electron: Nhân hệ số để:

∑electron cho = ∑electron nhận (hay ∑soh tăng = ∑soh giảm

4 Cộng các nửa phản ứng, ta có phươ ng trình ion thu gọn5 Để chuyển phươ ng trình dạng ion thu gọn thành phươ ng trình ion đầy đủ và

phươ ng trình phân tử cần cộng vào hai vế những lượ ng như nhau các cationhoặc anion để bù trừ điện tích

Ví dụ:Cân bằng phươ ng trình phản ứng:

Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O Bướ c 1:Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxihóa thay đổi và viết các nửa phản ứng oxihóa khử:

Al + H+ + NO3- → Al3+ + 3NO3

- + N2O + H2O0

Al → +3

Al

−+

3

5

ON → ON2

1+

Bướ c 2:- Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của nửa phản ứng:

Al → +3

Al

2 −3NO + 10H+ → N2O + 5H2O

- Cân bằng điện tíchAl - 3e = Al3+

2 −3NO + 10H+ + 8e = N2O + 5H2O

Bướ c 3:









3 × 2Br + 2e = 2Br-

2 −2CrO + 8OH- + 3Br2 = 2 −2

4CrO + 6Br- + 4H2O2NaCrO2 + 8NaOH + 3Br2 = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O

c/ Phả n ứ ng có nướ c tham giaNếu sản phẩm sau phản ứng có axit tạo thành, ta cân bằng theo phản ứng có axit tham gia, nếusản phẩm sau phản ứng có kiềm tạo thành ta cân bằng theo phản ứng có kiềm tham gia.VD: KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4 + KOH

Phản ứng khử: −4MnO + 3e → MnO2

Phản ứng oxihóa: −23SO - 2e → −2

4SO

2 × −4MnO + 3e + 2H2O = MnO2 + 4OH-

3 × −23SO - 2e + 2OH- = −2

4SO + H2O

2 −4MnO + 4H2O + 3 −2

3SO + 6OH- = 2MnO2 + 8OH- + 3 −24SO + 3H2O

Giản ướ c: H2O và OH- ta có:2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

8.2. Điệ n cự c8.2.1. Lớ p đ iệ n tích kép* Nhúng một tấm kim loại (ví dụ: Zn) vào nướ c thì một cân bằng độngđượ c thiết lập nhanh chóng:

M + mH2O - ne- ⇌ Mn+.mH2O (trong dung dịch)

* K ế t quả: giữa bề mặt kim loại và dung dịch xuất hiện một l ớ p đ iệ n

tích kép và sinh ra một hiệu thế cân bằng.* Khả năng chuyển ion từ kim loại vào nướ c phụ thuộc vào năng lượ ngmạng lướ i tinh thể của kim loại và năng lượ ng hiđrat hóa của ion kimloại. Khả năng đó của các kim loại là khác nhau nên mỗi kim loại cómột thế riêng. VD: Thế của kẽm về giá trị lớ n hơ n thế của đồng.

* Nếu nhúng tấm kim loại vào dung dịch muối kim loại đó, cân bằngtươ ng tự vẫn tồn tại.

8.2.2. Điệ n cự c

- Hệ gồm một tấm kim loại nhúng trong dung dịch một muối của kim loại đó đượ c gọi là đ iệ n cự c- Hiệu thế cân bằng sinh ra giữa mặt kim loại và lớ p dung dịch bao quanh kim loại đượ c gọi là

thế đ iệ n cự c

VD: Thanh kẽm tiếp xúc dung dịch ZnSO4

- Sơ đồ điện cực: M M n+

- Phản ứng điện cực:

-----

-

-

--------- -

------

----------

++++++++++++

+++++++++++++ +

Hình – L p đ i n tích kép







Mn+ + ne- = MVD: Zn2+ + 2e- = Zn

8.3. Nguyên tố điện hóa (Nguyên tố Ganvani)a/ Khái niệmNguyên tố điện hóa hay nguyên tố Ganvani còn đượ c gọi là nguồn điện hóa học là một hệ điện

hóa cho phép biến đổi năng lượ ng của phản ứng hóa học trên điện cực thành điện năng

b/ Cấu tạoNguyên tố điện hóa gồm hai điện cực bằng kim loại đượ c nhúng vào dung dịch điện phân. VD :Điển hình cho nguyên tố điện hóa là nguyên tố Đ anien-Jacobi hay

Pin Daniell gồm : Bản đồng và kẽm đượ c dùng làm điện cực và nhúng vào dung

dịch đồng sunfat và kẽm sunfat tươ ng ứng có nồng độ xác định. Hai dung dịch này đượ c ngăn cách bằng vách ngăn xốp để

tránh sự pha trộn của chúng.

c/ Hoạt động- Nếu hai điện cực này đượ c nối nhau bằng dây dẫn ở mạch ngoài thì :

- Khi đó hiệu thế đo đượ c E sẽ đượ c gọi là suấ t đ iệ n độ ng (viết tắt làsđđ) của nguyên tố ganvani. Điện cực Zn đượ c gọi là anod, tại đó xảy ra quá trình :

Cực âm :

⇒ Điện cực Cu là catot, tại đó xảy ra quá trình :

Cực dươ ng :

⇒ Đối vơ i toàn bộ nguyên tố, quá trình oxi hóa khử bằng tổng các quá trình xảy ra trên từng

điện cực (bán nguyên tố) tức là :Pin :

d/ Sơ đồ pinSơ đồ nguyên tố điện hóa Đanien-Jacobi đượ c viết một cách ngắn gon như sau :

)(CuCuSOZnSOZn)( 44 +−

Ranh giớ i phân chia điện cực và dung dịch đượ c ghi bằng một vạch dọc, còn ranh giớ ihai dung dịch đượ c ghi bằng hai vạch.

Anot đượ c viết ở bên trái, catot ở bên phải. Electron (tích điện âm) dờ i cực Zn (cực âm)tớ i cực Cu (cực dươ ng).

8.4. Thế điện cự c tiêu chuẩna/ Định ngh ĩ a- Điện cực chuẩn so sánh đượ c quốc tế chấp nhận là điện cực hiđro tiêu chuẩn (áp suất khí H2

bằng 1atm và nồng độ l / mol1CH

=+ ) bằng không ( 0H2

E = 0).









Sức điện động của pin = thế của điện cực dươ ng – thế của điện cực âm

VD1: Sức điện động chuẩn của pin kẽm – hiđro:

E0 = V76,0)76,0(00,0EE 0Zn

0H2

=−−=−

VD2: Sức điện động chuẩn của pin đồng – hiđro:

E0 = V34,000,034,0EE 0H

0Cu 2

=−=−

VD3: Sức điện động chuẩn của pin kẽm – đồng:

E0 = V1,1)76,0(34,0EE 0Zn

0Cu =−−=−

VD4: Sức điện động chuẩn của pin magie – kẽm là:

E0 = V6,1)36,2(76,0EE 0Mg

0Zn =−−−=−

- Dựa vào suất điện động của pin ngườ i ta có thể xác định trực tiếp biến thiên năng lượ ngGibbs của phản ứng oxy hóa – khử. Đây là một trong những phươ ng pháp nhạy bén nhất để xácđịnh năng lượ ng Gibbs của phản ứng vì sức điện động của pin điện có thể đo đượ c vớ i độ chínhxác cao. Thật vậy sức điện động của pin điện liên quan tớ i năng lượ ng Gibbs của phản ứng bở ihệ thức :

∆ G = -nFE

Và ở các điều kiện chuẩn:0G∆ = -nFE0

E0 và E là sức điện động ( bằng V) của pin ở điều kiện chuẩn và ở điều kiện khác vớ i

điều kiện chuẩn F là hằng số Farađay bằng 96500 culông/ đươ ng lượ ng gam

0G∆ và ∆ G là biến thiên năng lượ ng Gibbs (tính bằng J) ở điều kiện chuẩn và điều

kiện bất kỳ n là số electron tối thiểu đượ c trao chuyển trong phản ứng oxihóa – khử.

Như vậy, phản ứng trong pin sẽ tự phát xảy ra khi ∆ G < 0, ngh ĩ a là khi E > 0 thì phản ứng sẽ xảy ra theo chiều thuận. Còn ngượ c lại E < 0 thì phản ứng xảy ra theo chiều nghịch. Như vậydựa vào thế điện cực chuẩn ngườ i ta dự đoán đượ c chiều của phản ứng oxihóa – khử xảy ratrong dung dịch nướ c.

VD: Phản ứng dướ i đây có tự diễn biến hay không? (Tất cả các chất ở trạng thái chuẩn)

Sn2+ + 2I- → Sn + I2 Giải:

Sự oxy hóa: 2I- - 2e- → I2 E0 = -0,54V

Sự khử: Sn2+ + 2e- → Sn E0 = -014V

Phản ứng: Sn2+ + 2I- → Sn + I2 E0 = -0,68VVì sức điện động âm, phản ứng trên không xảy ra, phản ứng ngượ c lại tự diễn biến:

Sn + I2 → Sn2+ + 2I-







8.5. Phươ ng trình NERNSTSự phụ thuộc của thế điện cực cũng như sức điện động của pin theo nồng độ đượ c mô tả địnhlượ ng bằng phươ ng trình Nernst:

E = E0 - Qlgn

0592,0 (ở 250C)

Trong đó: E0: Thế điện cực tiêu chuẩn của điện cực hoặc sức điện động (đkc) của pin. n: Số electron tham gia Q: Biểu thức định luật tác dụng khối lượ ng

8.6. Hằng số cân bằngKhi hệ phản ứng oxi hóa – khử ở trạng thái cân bằng, E của hệ bằng không. Như thế ta có:

0 = E0 - Klgn

0592,0 ở 250K

Vậy:E0 = Klg

n

0592,0

⇔ 0592,0

nE0

10K = Biểu thức cho phép ta xác định hằng số cân bằng phản ứng oxy – hóa khử K từ giá trị E0 vàngượ c lại.

VD: Tính hằng số cân bằng K của phản ứng:

Sn + 2Ag = Sn

2+

+ 2Ag E

0

= +0,936VGiải:

lgK = 621,310592,0

936,02

0592,0

nE0

=×

=

⇒ K = 4,18×1031

8.8. Sự điện phân8.8.1. Đị nh nghĩ a* Điện phân là quá trình oxy hóa – khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi cho dòng điện mộtchiều đi qua chất điện ly ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch.

VD: Viết các quá trình điện cực xảy ra khi cho dòng điên một chiều đi qua muối ăn nóng chảyở nhiệt độ 8500C vớ i hai điện cực graphit. Nêu phản ứng tổng quát:Giải:

Trướ c khi cho dòng điện một chiều đi qua, muối ăn nóng chảy điện ly thành các ion vàchuyển động hỗn loạn:

NaCl → Na+ + Cl- Khi có dòng điện một chiều đi qua, cation Na+ dờ i về cực âm, ở đó xảy ra quá trình khử (Catot), anion Cl- dờ i về cực dươ ng, ở đó xảy ra quá trình oxy hóa (Anot):







Na+ + 1e → Na

Cl- - 1e → 1/2Cl2↑

Phản ứng tổng quát: NaClđp

= Na + 1/2Cl2↑ (Ngườ i ta thườ ng điện phân nóng chảy các halogenua kim loại và hyđroxyt kim loại kiềm.)

* So sánh sự đ iệ n phân và quá trình xả y ra trong pin:

* Thứ tự nhậ n electron và nhườ ng electron tại catot và anod:1. CatotCác cation về catot và nhận electron theo thứ tự nói chung từ sau ra trướ c của dãy điện hóa

a/ Thứ tự nhậ n electron

Cation về catot, nhận electron theo thứ tự từ sau ra trướ c

Ion kim loại mạnhAl Fe

H+ của Ion kim loại H+ củanướ c trung bình axit

Ion kim loại yếu

b/ Sả n phẩ m tạ o thành- Nói chung : Mn+ + ne = M (đơ n chất)- Riêng vớ i ion H+ :

+ Của axit : 2H+ + 2e = H2↑

+ Của nướ c:2H2O ⇌ 2H+ + 2OH- 2H+ + 2e = H2↑

2H2O + 2e = H2↑ + 2OH-

2. AnotAnion về anot, nhườ ng electron theo thứ tự từ sau ra trướ c

Anion có oxi và F-

OH-

của nướ cOH- của bazơ

Anion không có oxi và RCOO-

a/ Thứ tự nhườ ng electron- Anion không có oxi (Cl-, Br-, S2-…) và gốc axit hữu cơ (RCOO-)- Anion OH- (OH- của bazơ ưu tiên hơ n của nướ c)- Anion có oxi (O2-, SO4

2-,…) và F-

b/ Sả n phẩ m tạ o thành- Anion đơ n nguyên tố: nhườ ng electron tạo đơ n chất tươ ng ứng:







S2- - 2e = S

2Cl- - 2e = Cl2↑

2O2- - 4e = O2↑

- Anion đa nguyên tố: nhườ ng electron thườ ng tạo gốc tự do, gốc tự do không bền sẽ biến đổi

bằng cách phân tích, cặp đôi để tạo thành sản phẩm bền hơ n:2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O

2SO42- - 2e = S2O8

2- (ion pesunfat)

- Riêng vớ i OH-:+ Của bazơ : 2OH- - 2e = 1/2O2 + H2O+ Của nướ c:

2H2O ⇌ 2H+ + 2OH-

2OH- - 2e = 1/2O2↑ + H2O

H2O - 2e = 1/2O2↑ + 2H+

Tóm lại:Cách viết phản ứng điện phân của một dung dịch bất kỳ:- Viết các phươ ng trình điện li- Viết các phươ ng trình cho – nhận electron ở các điện cực- Phươ ng trình điện phân: cộng hai quá trình nhận electron ở catot và nhườ ng electron ở anot.

8.8.3. Định luật Faradaya/ Định luật 1: “Khố i l ượ ng chấ t thoát ra tỉ l ệ thuậ n vớ i đ iệ n l ượ ng qua bình đ iệ n phân”

m = kQ

Hằng số tỉ lệ k đượ c gọi là đươ ng lượ ng điện hóa, về giá trị của nó đúng bằng khốilượ ng chất thoát ra ở điện cực khi có một đơ n vị điện lượ ng đi qua bình điện phân.

Điện lượ ng Q có thể tính theo đơ n vị Faraday điện lượ ng (F), ampe giờ (Ah) haycoulomb (C) vớ i: 1F = 26,8Ah = 96500C

b/ Định luật 2:“Nhữ ng đ iệ n l ượ ng như nhau làm thoát ra cùng mộ t đươ ng l ượ ng gam chấ t”

Q1 = Q2 ⇒ n1’= n2’Cứ một Faraday điện lượ ng (hoặc 26,8Ah hoặc 965020C) qua bình điện phân làm thoát ra 1

đươ ng lượ ng gam chất bất kỳ

Công thức Faraday: m =nF

AIt

Trong đó:m: lượ ng đơ n chất thu đượ c ở điện cực (gam)A: Khối lượ ng mol nguyên tử của nguyên tố tạo nên đơ n chất (gam/mol)n: Số electron trao đổi trong phản ứng ở điện cựcI: Cườ ng độ dòng điện (Ampe)







BÀI TẬP CHƯƠNG 1Dạng 1: Nguyên tử - Phân tử 1. Tính khối lượng phân tử của chất khí, biết rằng 800ml khí đ ! 1" 0 #$ "80mm%g c&khối lượng ' g.

'. %() *+c đnh-a Trng '80 gam /t c& ba nhi2 ng2)n tử /t 3 4hối lượng của m5t ng2)n tử /t l$ ba nhi2 gam3 b 6& ba nhi2 ml phân tử nit7 trng '80g nit73 đktc, lượng nit7 trn chiếm th9 tíchl$ ba nhi2 lít3

:. Trng 1 lit nư;c c& ba nhi2 ml nư;c 3 <a nhi2 phân tử nư;c3 <a nhi2 ng2)ntử hiđr3 <a nhi2 ng2)n tử *i3 => nư;c ? 1 gml@

A. 6& ba nhi2 phân tử khí chBa trng ::,Cl chất khí ! đktc3 6Dng th9 tích đ& củacacbn đi*it ! đktc c& khối lượng bằng ba nhi23

Dạng 2: Xác !nh "#ng $"%ng c&' các ch(t t)*ng t+ng ,hn .ng c/ th0' "#ng $"%ng c&' t+ng nguyên t3E. Fnh đư7ng lượng tGng ng2)n tố Hư;i đâ) trng c+c phIn Bnga J K L' M JL' FJ ? 3 b NO K 6l' M NO6l: FNO ? 3c 6 K L' M 6L F6 ? 3H 6 K L' M 6L' F6 ? 3

4 "#ng $"%ng c&' h%, ch(tC. Fnh đư7ng lượng tGng a*it, tGng baP7 trng c+c phIn Bng-a %:QLA K RaL% M Ra%'QLA K %'L b %:QLA K :RaL% M Ra:QLA K :%'Lc '%6l K 62=L%@' M 626l' K '%'LH %6l K 62=L%@' M 62=L%@6l K %'L

". Fnh đư7ng lượng c+c chất gSch Hư;i-a NOJLA K <a6l' M <aJLA K NO6l'

b l'L: K C%6l M 'l6l: K :%'L

c 6L' K RaL% M Ra%6L:

H 6L' K 'RaL% M Ra'6L: K %'LO l'L: K 'RaL% M 'RalL' K %'LU 46r=JLA@'.1'%'L K :4L% M 6r=L%@: K '4 'JLA K 1'%'L

8. Fnh đư7ng lượng c+c chất gSch Hư;i-a 'NO6l: K Jn6l' M 'NO6l' K Jn6lA

b '4VnLA K E%RL' K :%'JLA M 'VnJLA K 4 'JLA K E%RL: K :%'L





c 4 '6r 'L" K :%'J K A%'JLA M 6r '=JLA@: K :JW K 4 'JLA K "%'L

X. Fnh đư7ng lượng 4VnLA trng tGng Y2+ trZnh b khử th$nh-a VnJLA b VnL' c 4 'VnLA

Dạng 5: 67t 83 49 t*án 8ử ;/ng !nh $u<t "#ng $"%ng

10. V5t kim lSi tS #;i *i hai *it. 4hi đ2n n&ng : g m[i *it trng m5t l2\ng khíhiđr c& Hư, lượng nư;c l]n lượt th2 được l$ 0,C"X g #$ 0,:"" g.a Tính đư7ng lượng của kim lSi trng tGng *it b Fnh tn kim lSi.

11. Thiếc tS được hai *it, #^ khối lượng lSi thB nhất c& "8,8_ thiếc, lSi thB hai c&88,1'_ thiếc. Tính đư7ng lượng #$ /ố *i h&a của thiếc trng m[i trư`ng hợp, biết khốilượng ng2)n tử thiếc l$ 118,".

1'. 1,:EE g m5t m2ối /t clr2a t+c Hng #Ga đủ 1,00 g RaL%. Tính đư7ng lượng của

m2ối /t clr2a, đnh cng thBc phân tử của n&.1:. TZm đư7ng lượng của kim lSi, biết rằng tG ' g hiđr*it kim lSi n$) c& th9 tS th$nh:,"Agam m2ối /2nUat kim lSi.

BÀI TẬP CHƯƠNG 2

Dạng 1 : C(u tạ* nguyên tử

1. +c đnh /ố đidn tích hSt nhân, /ố prtn, /ố n7trn, /ố OlOctrn, /ố khối của c+c ng2)n

tố c& ke hid2- Q2,f, Ra,N,i ':XXA':8X'':1118X":

'. < /2ng ch đủ nhng ch[ cjn trống trng bIng /a2-

4í hid2Jố thB tng2)n tử

Jố khối Jố prtn Jố OlOctrn Jố n7trn Fidn tích

+'X0Jr 11

10 1'

8' :E 1

<iết Jr= ? :8@ Ra= ? 11@ <r= ? :E@

Dạng 2: =ng >!:. 6l trng t nhin =khối lượng ng2)n tử :E,AE@ g\m ' đ\ng #-





F\ng # 4hối lượng ng2)n tử

6l:E

6l:"

:A,X":C,X"

TZm h$m lượng _ /ố ng2)n tử c+c đ\ng #.

Dạng 5: F5 H$i /&ng o Ta đ5 #$ tốc đ5 của OlOctrnA. TZm đ5 H$i /&ng của m5t OlOctrn ch2)9n đ5ng #;i tốc đ5 '18Ekm/.

E. V5t OlOctrn ta đ5 *+c đnh #;i /ai /ố ∆ * ? 1010m. %qi khi đ& tốc đ5 của n& / *+cđnh #;i /ai /ố cs ba nhi23

Dạng ?: Các 83 $"%ng tử

C. Z /a m[i b5 A /ố lượng tử Hư;i đâ) khng th9 l$ b5 A /ố lượng tử của m5t OlOctrntrng m5t ng2)n tử n$ đ&3a n ? :, l ? K:, m l ? K1, m/ ? K1' b n ? ', l ? K1, ml ? K', m/ ? K1'c n ? ', l ? K1, ml ? 1, m/ ? 0H n ? A, l ? K:, m l ? A, m/ ? 1'

". %() lup bIng c+c gi+ tr A /ố lượng tử ch tGng OlOctrn ! trSng th+i bZnh thư`ng củang2)n tử c& cấ2 hZnh- 1/''/''p'

8. 6& tối đa ba nhi2 OlOctrn Bng #;i-a n ? ' b n ? ' l ? 1

c n ? :, l ? 1, ml ? 0H n ? :, l ? ', m l ? 0, m/ ? K1'

X. +c đnh tn ng2)n tử c& OlOctrn ch&t cDng đi^n #$ cấ2 hZnh OlOctrn c& b5 A /ốlượng tử như /a2-a n ? ', l ? 0, ml ? 0, m/ ? K1' b n ? ', l ? 1, ml ? 1, m/ ? 1'c n ? A, l ? 0, ml ? 0, m/ ? K1'H n ? :, l ? ', m l ? ', m/ ? 1'<iết i= ?:@ NO= ? 'C@ RO= ? 10@ 4= ? 1X@ L= ?8@ n= ? :0@

10. 6h biết OlOctrn c& A /ố lượng tử Hư;i đâ) l$ OlOctrn thB mấ) trng ng2)n tử 3a n ? ', l ? 0, ml ? 0, m/ ? K1' b n ? :, l ? 1, ml ?1, m/ ? 1'c n ? :, l ? ', ml ? K', m/ ? K1'H n ? A, l ? ', ml ? K1, m/ ? 1'

11. 6h biết b5 A /ố lượng tử Bng #;i OlOctrn ch&t cDng của -a Vg = ? 1'@ b 6l = ? 1"@





1'. TZm /ố OlOctrn tối đa c& trng-a V[i phân l;p- '/, :p, AH, EU b V[i l;p- , V, Rc V5t phân l;p c& l ? :H V5t rbitan ng2)n tử c& l ? :

Dạng @ : C(u hAnh $ct)*n - Tnh ch(t c&' nguyên tử 1:. iết chi tiết cấ2 hZnh của c+c in #$ ng2)n tử /a2 -<r = ? :E@, 6a = ? '0@, 6l =?1"@, J'=?1C@, NO'K = ? 'C@, Q = ? 1E@ #$ Ri 'K = ?'8@

1A. iết cấ2 hZnh OlOctrn c+c ng2)n tử của c+c ng2)n tố -a 6r = ? 'A@ #$ V = ? A'@ b 62 = ? 'X@ #$ g = ? A"@

1E. V5t ng2)n tố c& cấ2 hZnh OlOctrn như /a2 -a 1/''/''pC

b 1/''/''pC:/':pE

c 1/''/''pC:/':pC:H:A/'

H 1/''/''pC:/':pA

O 1/''/''pC:/':pC:H10A/'Ap1

U 1/''/''pC:/':pC

+c đnh # trí của chvng =ch2 kw, nh&m, phân nh&m@ trng hd thống t2]n h$n. Rg2)n tốn$ l$ kim lSi, l$ phi kim, l$ khí hiếm3

1C. Trng /ố c+c ng2)n tử, in ch Hư;i đâ), ti92 phân n$ c& b+n kính l;n nhất3 Z /a3Vg, Ra, Vg'K, l

1". Trng /ố E in ch /a2 đâ), in n$ c& b+n kính nhq nhất3iK, RaK, 4 K, <O'K, Vg'K

18. 6h c+c ti92 phân c& cDng OlOctrn /a2 đâ)-L', N, RaK, Vg'K

ếp chvng thO thB t-a <+n kính in txng H]n b Rxng lượng in h&a txng H]n

1X. ếp c+c ti92 phân trng tGng nh&m thO thB t txng H]n của nxng lư7ng in h&a-a 4 K, r, 6l

b Ra, Vg, lc 6 , R, L y

BÀI TẬP CHƯƠNG 5





1. ziIi thích thO Y2an đi9m 4//Ol o O{i/ / hZnh th$nh c+c lin kết trng phân tửHư;i đâ) *2ất ph+t tG c+c ng2)n tử-a 6a6l', Ra'L b R%:, 6L', 6'%'

+c đnh h&a tr tGng ng2)n tố trng m[i trư`ng hợp.

'. %() ch biết trng c+c phân tử /a2, lin kết n$ l$ lin kết in, lin kết c5ng h&a tr-4N, %N, Q6lE, JL', 6a6l', R%A6l. Z /a3

:. iết cng thBc cấ2 tS O{i/ ch c+c in #$ phân tử /a2- −':6L , −

' RL , 6J', RN:

A. Trng phân tử %RL: c& m5t lin kết c5ng h&a tr được tS th$nh bằng c+ch |chnhun}. ziIi thích / tS th$nh lin kết đ&.

E. Tính biến thin nxng lượng ch tGng Y2+ trZnh /a2-a i=k@ K ~=k@ → iK=k@ K ~=k@

b Ra=k@ K N=k@ → RaK=k@ K N=k@

c 4=k@ K 6l=k@ → 4 K=k@ K 6l=k@<iết- Rxng lượng in h&a-

i=k@ O → iK=k@ ~1 ? E'0k•

Ra=k@ O → RaK=k@ ~1 ? AXE,Xk•

4=k@ O → 4 K=k@ ~1 ? A18,"k•€i lc OlOctrn-

~=k@ K O → ~=k@ ? 'XEk•

N=k@ K O → N=k@ ? :'8k•

6l=k@ K O → 6l=k@ ? :AXk•

C. TG c+c H kidn- R%:=k@ → R%'=k@ K %=k@ 0%∆ ? A:Ek•

R%'=k@→

R%=k@ K %=k@0

%∆ ? :81k• R%=k@ → R=k@ K %=k@ 0%∆ ? :C0k•Tính nxng lượng lin kết tr2ng bZnh của lin kết R%

". ếp c+c lin kết /a2 đâ) thO trut t mBc đ5 phân cc txng H]n- <6l, Ra6l, 6a6l,<O6l.





8. ếp c+c phân tử /a2 đâ) thO chi^2 txng của mmOn lưsng cc phân tử- <N :, %'J,%'L.

X. VmOn lưsng cc của phân tử JL' bằng E,:".10:06.m #$ của 6L' bằng 0. R2 nhun*‚t hZnh hc của hai phân tử trn.

10. <a phân tử %6l, %<r #$ %~ c& đƒc đi9m-

in kết F5 H$i =pm@ VmOn lưsng cc =>@%6l%<r %~

1'"1A'1C1

1,0:0,"X0,:8

Tính _ đƒc tính in của m[i lin kết. <iết 1pm ? 101'm #$ 1> ? :,::.10:06.m

BÀI TẬP CHƯƠNG ?Dạng 1: Ec F'n ;) ''$8

1. >ư;i đâ) l$ ba chất, ch biết lc tư7ng t+c n$ *I) ra gia c+c ti92 phân trng m[ichất. a iN b 6%A c JL'( µCH 4 = 0 ; µ SO2 O)

'. 6h biết lc tư7ng t+c n$ *I) ra gia c+c phân tử trng m[i chất /a2- a <OnPOn b Vt)l clr2a c Ratri clr2a H 6acbn Hi/2nU2a ( µCS 2 = µC 6 H 6 = 0)

:. Rhidt đ5 n&ng chI) của brm <r ' l$ ",'06 #$ nhidt đ5 n&ng chI) của it clr2a l$K'",'06. ziIi thích / kh+c bidt trn.

A. ziIi thích c+c H kidn thc nghidm /a2 -a mniac c& nhidt đ5 /i ca h7n mOtan. b 4ali clr2a c& nhidt đ5 n&ng chI) ca h7n it. = µ NH 3 O)

Dạng 2: T8 >9 Tnc- 7 t'n

E. %() giIi thích c+c H kidn thc nghidm #^ nhidt đ5 /i, nhidt h&a h7i của c+c chấtth25c H() /a2 đâ)-

Qhân tử %'L %'J %'JO Rhidt đ5 /i T/ =4@ :": '1: ':' Rhidt h&a h7i ∆%hh =k•.ml1@ A0,C 18,8 1X,'





J biến đi nhidt đ5 /i, nhidt h&a h7i của H() %'L, %'J, %'JO như trn c& cjn đvngch tGng H() chất Hư;i đâ) khng3 Tai /a3

a R%:, Q%:, /%:, Jb%:

b %N, %6l, %<r, %~c 6%A, Ji%A

C. <Sn h() ch biết trng /ố c+c chất th25c tGng H() /a2-a 6hất n$ c& nhidt đ5 /i ca nhất-6L', JL', 6'%EL%, 6%:L%, %~ b 6hất n$ H„ tan trng nư;c nhất-6'%C, 6'%', 6'%E6l, R%:, %'Jc 6hất n$ c& nhidt đ5 n&ng chI) ca nhất-Q%:, R%: #$ =6%:@: R

". 6h c+c chất /a2- anđOhit a*Otic, a*it Umic, HimOt)lOtO, ancl Ot)lic #$ nhidt đ5 /icủa chvng =khng thO thB t@ l$- 100,"06 '106, ':06 "8,:06. %() *ếp c+c chất #;i

nhidt đ5 /i tư7ng Bng thO thB t tr /ố giIm H]n #$ giIi thích tSi /a c+c chất trn c& phân tử khối *ấp *… nha2 m$ lSi kh+c nha2 nhi^2 #^ nhidt đ5 /i như #u).

8. Jp *ếp thO trZnh t txng H]n nhidt đ5 /i c+c chất /a2-6%:6%'6%'L% 6%:6LL6%: 6%:6%'6LL% 6C%E6LL% %6LL6%: 6%:6LL% 6'%EL%

Dạng 5 : Ph"#ng t)Anh F'n;)''$8

X. 4hối lượng ring của khí *i L' ! đi^2 kidn ti2 ch2†n l$ 1,A:gl. TZm khối lượngring của n& ! 1"06 #$ 800mm%g. =6hưa biết khối lượng phân tử L*i@

10. Tính +p /2ất của 0,C ml khí R%: chBa trng bZnh H2ng tích :l ! 'E06, #;i giI thiếtrằng-a mniac l$ m5t chất khí le tư!ng. b mniac l$ m5t khí thc, c& th9 tính +p /2ất của n& thO phư7ng trZnh an >Or ‡aal/#;i c+c hằng /ố- a ? A,1"l'.atm.ml' #$ b ? 0,0:"1l.ml1.

BÀI TẬP CHƯƠNG @Dạng 1: Tnh ∆%0 ;E' >9* các ,h"#ng t)Anh 4t

1. Tính nxng lượng mSng lư;i tinh th9 in VgJ tG c+c H kidn-ntanpi tS th$nh ti2 ch2†n của VgJ=r@ ? :A:,Xk•.ml1

Rhidt thxng ha của Vg=r@ l$ 1E',"k•.ml1

Rxng lượng in h&a của Vg- ~1 K ~' ? '1"8,'k•.ml1

Rxng lượng phân li ch 1 ml ng2)n tử lư2 h2wnh- EE",: k•.ml1





€i lc #;i OlOctrn của lư2 h2wnh- 1 K ' ? :0'k•.ml1

'. TG c+c H kidn /a2-6 =than chZ@ K L'=k@ M 6L'=k@ ∆%0 ? :X:,Ek•%'=k@ K 1'L'=k@ M %'L =l@ ∆%0 ? '8E,8k•'6'%C=k@ K "L'=k@ M A6L'=k@ K C%'L=l@ ∆%0 ? :11X,Ck•

Tính biến thin Ontanpi ti2 ch2†n của phIn Bng-'6=than chZ@ K :%'=k@ M 6'%C=k@ ∆%0 ? 3

:. +c đnh hid2 Bng nhidt của phIn Bng-6%A=k@ K 6l'=k@ ? 6%:6l=k@ K %6l=k@6h biết hid2 Bng nhidt của c+c phIn Bng /a2 đâ)-6%A=k@ K 'L'=k@ ? 6L'=k@ K '%'L=l@, ∆%1 ? '1',"Xkcal6%:6l=k@ K :'L'=k@ ? 6L'=k@ K %'L=l@ K %6l=k@, ∆%' ? 1CA,0kcal%'=k@ K 1'L'=k@ ? %'L=l@, ∆%: ? C8,:'kcal1'%'=k@ K 1'6l'=k@ ? %6l=k@, ∆%A ? '',0Ckcal

A. %() *+c đnh nxng lượng lin kết 6% trng phân tử 6%A, ch biết nhidt thxng ha củagraphit bằng 1"0,Xkcalml, nhidt phân l) của khí h)đr bằng 10:,'C kcalml #$ hid2Bng nhidt của phIn Bng /a2- 6=graphit@ K '%'=k@ ? 6%A=k@, 0

'X8 H ∆ ? 1",8Xkcal

Dạng 2: Các 49 t<, $ên Ju'n n cKng th.c: L ∆ M ∑ n ,hO - ∑ Tác ch(t

%a) - L∆ M ∑ Tác ch(t - ∑ n ,hOE. 6xn cB #$ nxng lượng lin kết-

in kết C C 6 6 6 6l 6l 6l Rxng lượng lin kết =k•ml@ 81' :A" ::X 'A',"

Tính biến thin Ontanpi ti2 ch2†n của phIn Bng /a2-

H C C %=k@ K '6l 6l=k@ H C C H(k)

Cl Cl

Cl Cl

C. 6]n ti2 tốn nhidt lượng bằng ba nhi2 đ9 đi^2 chế 1000g can*i cacb2a 6a6'=r@ tGcan*i *it #$ cacbn 6=r@3

6aL=r@ K :6=r@ 6a6'=r@ K 6L=k@0tt H ∆ =k•ml@ C:E,E 0 EX,A 110,E

". 6h biết nhidt tS th$nh ti2 ch2†n, Ontrpi ti2 ch2†n của tGng chất Hư;i đâ)- 6%:L%=l@ K :'L'=k@ M 6L'=k@ K '%'L=k@

0tt H ∆ =k•ml@ ':8,CC 0 :X:,E 'A1,8'





0'X8S =•.ml1.4 1@ 1'C,8 '0E,0: '1:,C: 188,"'

Tính hid2 Bng nhidt đˆng +p phIn Bng, hid2 Bng nhidt đˆng tích phIn Bng, biến thinOntrpi phIn Bng, biến thin thế đˆng +p phIn Bng ! đi^2 kidn ch2†n.

Dạng 5: NQng $"%ng G448

8. ư2 h2wnh thqi #$ lư2 h2wnh đ7n t$ l$ hai HSng thD hZnh của lư2 h2wnh. %qi-a 'E06, HSng thD thZnh n$ b^n h7n3 b Rế2 giI thiết đ7n giIn- biến thin Ontanpi #$ Ontrpi phIn Bng ít biến đi thO nhidt đ5,thZ tSi nhidt đ5 n$ hai HSng thD hZnh cân bằng nha23 J=thi@ J=đ7n t$@ 0

tt H ∆ =k•ml@ 0 0,:

0'X8S =•.ml1.4 1@ :1,X :',C

Dạng ?: T A RS S ∆U VWhKng $ên Ju'n n gá t)! C,S C>

X. Rgưì ta đ( c2ng cấp m5t nhidt lượng 1 kcal ch 1,' lit khí *i trng m5t *i lanh tSi +p/2ất khng đi 1atm, khí *i đ( H(n n! t;i th9 tích 1,Elit. Tính biến thin n5i nxng củaY2+ trZnh.

10. 6h2)9n 1 ml nư;c lqng th$nh h7i ! 10006, 1atm. Tính nhidt lượng, cng #$ ∆f củaY2+ trZnh, biết nhidt h&a h7i của nư;c bằng A0,C"k•.ml1. 6i h7i nư;c như l$ m5t khí letư!ng.

11. Tính biến thin n5i nxng khi l$m ba) h7i 10 g nư;c ! '006, 1atm. 6hấp nhun h7inư;c như khí le tư!ng. Rhidt ba) h7i của nư;c ! '006 bằng 'AE1,8'A•g.

Dạng @: n‰Tf% ∆+∆=∆ Vá, ;/ng t)*ng 1 ,h"#ng t)Anh ,hn .ng

1'. Tính / kh+c nha2 của ∆% #$ ∆f trng c+c Y2+ trZnh /a2-a %'=k@ K 1'L'=k@ ? %'L=l@ ! T ? 'X8,'04 b 6%:6LL6'%E=l@ K %'L=l@ ? 6%:6LL%=l@ K 6'%EL%=l@ ! T ? 'X8,'04 c 1'R'=k@ K :'%'=k@ ? R%:=k@ ! T ? C":,'04 H 6=r@ K '%'=k@ ? 6%A=k@ ! T ? 10":04

1:. a +c đnh hid2 Bng nhidt của phIn Bng tng hợp aciH acr)lic -HC CH K 6L K %'L=l@ → 6%'?6%6LL%=l@ ∆%0

+p /2ất 1atm #$ nhidt đ5 'X804, nế2 biết nhidt tS th$nh ch2†n của c+c hợp chất tư7ngBng-

HC CH 6L %'L 6%'?6%6LL%0

,'X8 tt H ∆ =kcalml@ EA,1X 'C,A1C C8,:1" X1,:X' b +c đnh hid2 Bng nhidt của phIn Bng n$) ! đi^2 kidn đˆng tích





1A. +c đnh nhidt tS th$nh của mOtan =6%A@ ! nhidt đ5 'X804 #$ !-a p ? cn/t b ? cn/t

Rế2 biết nhidt tS th$nh #$ nhidt đốt ch+) của c+c chất như /a2-%'L=l@ 0

,'X8 tt H ∆ ? C8,:1 4calml

6L'=k@ 0,'X8 tt H ∆ ? XA,0E 4calml

6%A=k@ 0'X8 H ∆ ,đc? '1',"8 4calml

1E. 'X804, khi naphtalOn =lqng@ ch+) trng bm nhidt lượng kế tS th$nh nư;c #$ khí6L' thZ ∆f ? 1':1,8 4calml. Tính nhidt đốt ch+) của naphtalOn ! +p /2ất khng đinế2 h7i nư;c tS th$nh /-a Rgưng ta 4hng ngưng t

Dạng Y: Tnh 7 tQng Znt)K,

1C. Tính đ5 txng ntrpi tng c5ng khi tr5n 100cm:

*) #;i A00cm:

nit7 ! 'X80

4 #$ +p/2ất 1atm. Th9 tích ch2ng của hd ? cn/t.

1". Tính biến thin ntrpi khi 100g nư;c lqng ! '":04 ch2)9n h&a th$nh h7i ! :X004. Rhidt h&a h7i ring của nư;c ! :":04 l$ E:X calgam. Rhidt H2ng ring của nư;c lqng l$1cal.g1.đ51. Rhidt H2ng ring đˆng +p của h7i nư;c l$ 0,E cal.g1.đ51.

Dạng [: T A RS S ∆U Vên Ju'n n gá t)! C,S C>

18. 100gam nit7 ! 006 #$ 1atm. %() tính Š, ∆f, khi-a H(n đˆng nhidt đến th9 tích '00lit b txng +p /2ất t;i 1,Eatm, khi th9 tích khng đic H(n đˆng +p t;i th9 tích gấp đi

(Biết C v = 5Cal.mol -1 .K -1 )

BÀI TẬP CHƯƠNG Y

Dạng 1: Ft 40u th.c t3c 7

1. >a #$ đ5 biến thin n\ng đ5 t+c chất #$ biến thin n\ng đ5 /In ph†m, h() bi92 th

tốc đ5 tr2ng bZnh của phIn Bng /a2-AR%:=k@ K EL'=k@ M ARL=k@ K C%'L=k@

'. Fối #;i phIn Bng 'R'LE=k@ M ARL'=k@ K L'=k@, tốc đ5 phIn Bng được bi92 th b!i

bi92 thBc-;t

\;> 2 . %() #iết bi92 thBc tốc đ5 phIn Bng thng Y2a c+c chất kh+c trng

phư7ng trZnh phIn Bng.





:. >a #$ đ5 biến thin n\ng đ5 t+c chất #$ biến thin n\ng đ5 /In ph†m, h() bi92 thtốc đ5 tBc thì của phIn Bng /a2-

~=HH@ K L6l=HH@ M 6l=HH@ K L~=HH@

Dạng 2: !nh $u<t tác ;/ng ]h3 $"%ng

A. Fối #;i phIn Bng- R' K :%' ⇔ 'R%:, tốc đ5 của phIn Bng th2un tha) đi thế n$khi txng +p /2ất của hd phIn Bng ln : l]n3

Dạng 5: Các 49 t<, $ên Ju'n n 4<c ,hn .ng

E. QhIn Bng phân hủ) đinit7 pOnt*it R'LE l$ m5t phIn Bng buc m5t c& gi+ tr hằng /ố tốcđ5 k ? E,1 10A /1 tSi AE06.

'R'LE=k@ M ARL'=k@ K L'=k@a <iết n\ng đ5 đ]2 của R'LE l$ 0,'EV , hqi /a2 :,'phvt, n\ng đ5 của n& l$ ba nhi23 b Ja2 ba lâ2 n\ng đ5 R'LE giIm tG 0,'EV th$nh 0,1EV3

c Ja2 ba lâ2 ch2)9n h&a hết C'_ R'LE3C. J phân hủ) %'L' trng H2ng Hch nư;c l$ phIn Bng buc 1-

%'L' M %'L K L>a #$ H kidn /a2-‹ Thì gian phIn Bng- 0 E 10 1E '0 :0 A0‹ R\ng đ5 %'L' =mllit@- ':,C 18,1 1A,8 1',1 X,A E,8 :,"%() *+c đnh-1 %ằng /ố tốc đ5 tr2ng bZnh của phIn Bng.' Thì gian đ9 n\ng đ5 ban đ]2 của %'L' cjn lSi bằng Œ 3: Ja2 E0 phvt c& ba nhi2 _ %'L' đ( tham gia phIn Bng3A Thì gian đ9 :0_ %'L' đ( tham gia phIn Bng3

". QhIn Bng phân hủ) ph&ng *S của m5t đ\ng # l$ buc m5t #$ c& ch2 kw b+n hủ) t 1' ?1Ephvt. Ja2 ba lâ2 80_ đ\ng # đ& b phân hủ)3

8. 6h2 kw b+n hủ) của R'LE ! 'E06 l$ E,"gi`. Tính hằng /ố tốc đ5 của phIn Bng #$ thìgian c]n thiết đ9 R'LE phân hủ) hết "E_ 8",E_ nế2 phIn Bng phân hủ) l$ buc 1.

X. pha khí, hai ng2)n tử it kết hợp ch m5t phân tử it~=k@ K ~=k@ M ~'=k@

Fâ) l$ m5t phIn Bng buc hai #$ tSi ':06 c& hằng /ố tốc đ5 l$ k ? ".10Xml1.l./1.a vc đ]2, ng2)n tử ~t c& n\ng đ5 0,08CV, tính n\ng đ5 của n& /a2 ' phvt. b Tính ch2 kw b+n hủ) của phIn Bng nế2 lvc đ]2-

• R\ng đ5 it l$ 0,CV• R\ng đ5 it l$ 0,A'V

10. Nc malHOh)t =%6%L@ #$ h)đr pOciH =%'L'@, phIn Bng #;i nha2 tS th$nh aciHUcmic =%6LL%@ l$ phIn Bng 1 chi^2 buc '-





%6%L K %'L' M %6LL% K %'L1 Rế2 tr5n m5t th9 tích bằng nha2 =1lít@ của H2ng Hch % 'L' =n\ng đ5 1V@ #;i H2ng Hch%6%L =n\ng đ5 1V@ thZ /a2 ' gi` n\ng đ5 của %6%L cjn lSi l$ 0,'1E mllit.Tính hằng /ố tốc đ5 của phIn Bng #$ ch2 kw b+n hủ).' Rế2 tr5n 1 lít H2ng Hch %6%L =n\ng đ5 1V@ #;i : lít H2ng Hch % 'L' =n\ng đ5 1V@thZ /a2 : gi` n\ng đ5 của aciH Ucmic tS th$nh l$ ba nhi23

: Rế2 tr5n 1 lit H2ng Hch %6%L = n\ng đ5 0,EV@ #;i 1 lit H2ng Hch % 'L' =n\ng đ51V@ thZ thì gian c]n thiết đ9 %6%L cjn lSi 10_ l$ ba nhi23

11. QhIn Bng *$ phjng h&a O/tO Ot)l a*Otat bằng H2ng Hch RaL% ! 10 06 c& hằng /ố tốcđ5 bằng ',:8ml1lph1. Tính thì gian c]n đ9 *$ phjng h&a E0_ Ot)l a*Otat ! 10 06 khitr5n 1 lit H2ng Hch Ot)l a*Otat 0,0EV #;i-a 1 lít H2ng Hch RaL% 0,0EV b 1 lit H2ng Hch RaL% 0,1Vc 1 lit H2ng Hch RaL% 0,0AV

Dạng ?: H^ 83 nh^t 7 _1'. %d /ố nhidt đ5 của tốc đ5 phIn Bng bằng :,E. 1E06 hằng /ố tốc đ5 phIn Bng n$) bằng 0,'/1. TZm hằng /ố tốc đ5 phIn Bn ! A006.

1:. Tính hd /ố nhidt đ5 của tốc đ5 phIn Bng trng tGng trư`ng hợp /a2-a :X:04, phIn Bng kết thvc /a2 18phvt, ! AE:04, phIn Bng kết thvc /a2 1,E/. b %S b;t nhidt đ5 AE06, phIn Bng chum 'El]n.

Dạng @: NQng $"%ng h*ạt h`'

1A. J2nlli#an nghin cB2 phIn Bng-'~=k@ K %'=k@ M '%~=k@6h thấ) rằng hằng /ố tốc đ5 phIn Bng ! A1" 04 bằng 1,1'.10EV'./1 #$ ! ":",X04 bằng18,EA.10EV'./1. +c đnh nxng lượng hSt h&a #$ hằng /ố tốc đ5 phIn Bng ! C::,'04.

1E. Thủ) phân 6%:6l trng %'L l$ m5t phIn Bng c& buc đ5ng hc l$ m5t. 'E06, phInBng c& hằng /ố tốc đ5 k 'X8 ?:,:' 1010/1, #$ ! A006 c& k :1:?:,1: 10X/1. Tính nxnglượng hSt h&a của phIn Bng.

1C. Trng m5t phIn Bng buc nhất tiến h$nh ! '"06, n\ng đ5 chất đ]2 giIn đi m5t nửa /a2

E000/. :"06 n\ng đ5 giIm đi ' l]n /a2 1000/. +c đnh nxng lượng hSt h&a của phInBng.

BÀI TẬP CHƯƠNG [

Dạng 1: Xác !nh n=ng 7 c&' các ch(t





1 %ja tan 100 gam 62JLA.E%'L #$ A00 gam H2ng Hch 62JLA A_. TZm n\ng đ5 ph]ntrxm của H2ng Hch th2 được.

' 6]n lấ) ba nhi2 H2ng Hch %'JLA "A_ => ? 1,CCA gml@ đ9 pha chế 'E0 gam H2ngHch %'JLA '0_.

: +c đnh n\ng đ5 ph]n trxm của H2ng Hch %RL: 1','V = > ? 1,:E gml@ #$ H2ngHch %6l 8V = > ? 1,': gml@.

A %ja tan 'E gam 6a6l'.C%'L trng :00ml nư;c. >2ng Hch th2 được c& khối lượngring 1,08 gml. Tính n\ng đ5 ph]n trxm #$ n\ng đ5 mll của H2ng Hch.

E >2ng Hch a*it 6%:6LL% ',0:V c& > ? 1,01" gml. TZm n\ng đ5 mlan của H2ngHch.

C >2ng Hch a*it /2nU2ric '"_ c& > ? 1,1X8 gml. TZm n\ng đ5 mll #$ n\ng đ5 mlan

của H2ng Hch." V5t H2ng Hch chBa 11C gam a*Otn 6%:6L6%:, 1:8 gam rượ2 Ot)lic 6'%EL% #$ 1'Cgam nư;c. +c đnh n\ng đ5 ph]n ml của tGng chất trng H2ng Hch trn.

8 4hối lượng ring của H2ng Hch 46l 10_ l$ 1,0C gml. Tính n\ng đ5 mll, n\ng đ5mlan #$ n\ng đ5 ph]n ml của 46l trng H2ng Hch.

X6]n tr5n ba nhi2 gam 4L% ng2)n chất #$ 1'00 gam H2ng Hch 4L% 1'_ đ9được H2ng Hch 4L% '0_.

10 Tính th9 tích H2ng Hch a*it %6l :8_ = >1 ? 1,1XA@ #$ th9 tích H2ng Hch %6l 8_= >' ? 1,0:X@ c]n đ9 pha chế th$nh A000 ml H2ng Hch '0_ = H ? 1,1@

11 6]n tr5n ba nhi2 ml H2ng Hch %6l 1V #;i ba nhi2 ml H2ng Hch %6l 0,'EV đ9th2 được 1000ml H2ng Hch %6l 0,EV3 ziI thiết rằng khi pha tr5n th9 tích được bIt$n.

1' TZm khối lượng H2ng Hch 4L% ",X:_ c]n thiết đ9 khi hja tan #$ đ& A" gam 4 'Lth2 được H2ng Hch 4L% '1_.

1: TZm khối lượng JL: #$ khối lượng H2ng Hch %'JLA AX_ c]n đ9 pha chế AE0 gamH2ng Hch %'JLA 8:,:_.

1A Fnh đư7ng lượng a*it /2nU2ric trng phIn Bng /a2- %'JLA K 'RaL% M Ra'JLA K '%'LQha AX gam %'JLA ng2)n chất th$nh '00 ml H2ng Hch. Fnh n\ng đ5 đư7ng lượng gamcủa H2ng Hch a*it.





1E Ratri cacbnat tham gia phIn Bng- Ra'6L: K '%6l M 'Ra6l K %'L K 6L'6]n lấ) ba nhi2 gam Ra'6L:.10%'L đ9 pha chế 1 lit H2ng Hch Ra'6L: 0,1R.

1C 6]n lấ) ba nhi2 ml H2ng Hch %'JLA XC_ = > ? 1,8A gml@ đ9 pha chế th$nh 1 litH2ng Hch %'JLA 0,ER = ch biết đư7ng lượng a*it /2nU2ric l$ AXđ#6@3

1" Fnh n\ng đ5 đư7ng lượng của H2ng Hch a*it % :QLA, biết rằng A0ml H2ng Hch a*ittr2ng hja đvng 1'0 ml H2ng Hch RaL% 0,E:1 R.

18 TZm th9 tích H2ng Hch 4VnLA 0,'ER #Ga đủ đ9 *i h&a E0 ml H2ng Hch RaRL ' 0,'V thO phư7ng trZnh phIn Bng = chưa cân bằng@- RaRL' K 4VnLA K %'JLA M RaRL: K VnJLA K 4 'JLA K %'L

1X Tính khối lượng Ra'J'L:.E%'L c]n thiết đ9 pha chế E00 ml H2ng Hch Ra 'J'L: 0,'Rch phIn Bng-

' −'

:'OS K ~' M−'

CAOS K '~

Dạng 2 : 7 t'n

'0 TZm đ5 tan của Ra6l trng %'L ! '006, biết rằng tSi nhidt đ5 đ& 1:,C gam H2ng Hch<a6l' b( hja c& chBa :,C gam Ra6l.

'1 8006 m5t H2ng Hch m2ối c& khối lượng :10 gam. 4hối lượng nư;c trng H2ngHch nhi^2 h7n khối lượng m2ối X0 gam. 6& ba nhi2 gam m2ối b kết tinh lSi nế2 l$mlSnh H2ng Hch đến 0063 <iết đ5 tan của m2ối ! 006 l$ 1A,: gam.

'' Fnh /ố gam tinh th9 VgJLA.C%'L t+ch ra khqi H2ng Hch khi hS nhidt đ5 1CA' gamH2ng Hch b( hja VgJLA ! 8006 *2ống '006, biết đ5 tan của VgJLA ! 8006 l$ CA,'gam #$ ! '006 l$ AA,E gam.

': >Dng m5t lượng #Ga đủ H2ng Hch a*it /2nU2ric '0_ đ2n n&ng đ9 hja tan đvng 0,'ml đ\ng *it 62L. Ja2 phIn Bng l$m ng25i H2ng Hch th2 được t;i 10 06. Tính khốilượng m2ối kết tinh ngum nư;c 62JLA.E%'L th+t ra khqi H2ng Hch. <iết rằng đ5 tancủa H2ng Hch 62JLA ! 1006 l$ 1",A gam.

Dạng 5 : a, 8u(t thO th(uπ

? 6‰T'A 6]n phIi c& ba nhi2 gam gl2cP7 =6C%1'LC@ trng 1 lit H2ng Hch đ9 +p /2ất th†mthấ2 của n& bằng +p /2ất th†m thấ2 của H2ng Hch chBa : gam anHOhit Urmic =%6%L@trng 1lit H2ng Hch 3

'E €p /2ất th†m thấ2 của m+2 ! :" 06 l$ ",CE atm. 6]n hja tan ba nhi2 gam gl2cP7 #$ nư;c th$nh 1 lit H2ng Hch đ9 khi tim #$ c7 th9 gl2cP7 cŽng c& +p /2ất th†m thấ2như m+2.





Dạng ? : a, 8u(t h# 4* hb' c&' ;ung ;!ch

'C '006, +p /2ất h7i nư;c b( hja l$ 1",E mm%g. TZm +p /2ất h7i b( hja ! '006 củaH2ng Hch chBa 0,'ml đư`ng hja tan trng AE0 gam %'L.

'" €p /2ất h7i nư;c b( hja ! "00

6 l$ '::,8 mm%g. '"0 gam %'L hja tan 1' gam chấttan c& +p /2ất h7i b( hja l$ ':0,C8 mm%g. Fnh khối lượng ml phân tử chất tan.

Dạng @ : Nh^t 7 8K c&' ;ung ;!ch

'8 l$ m5t chất khng ba) h7i, khng đidn li. 10,C gam hja tan trng "A0 gam HiOt)lOtO ch m5t H2ng Hch c& đ5 txng nhidt đ5 /i l$ 0,'8A 06. <iết hằng /ố nghidm /i củaHiOt)l OtO l$ ',1106.kgml. TZm khối lượng ml phân tử chất .

'X 4hi hja tan 1: gam camph #$ A00 gam HiOt)l OtO thZ nhidt đ5 /i txng thm

0,AE:0

6. <iết hằng /ố nghidm /i của HiOt)l OtO l$ ',110

6.kgml. TZm khối lượng ml phân tử của camph.

Dạng Y : Nh^t 7 Kng c c&' ;ung ;!ch

:0 Rhidt đ5 đng đƒc của naphtalOn l$ 80,C 06. 4hi hja tan 0,E1' gam m5t hợp chất <trng ",0: gam naphtalOn thZ HDng Hch đng đƒc ! "E,' 06. <iết hằng /ố nghidm đngcủa naphtalOn l$ C,806.kgml. Tính khối lượng ml phân tử của <.

:1 :,E gam m5t chất khng đidn li hja tan trng E0 gam nư;c ch m5t H2ng Hch c&th9 tích E',E ml #$ đng đƒc tSi 0,8C06. <iết 4 đ ? 1,8"06.4gmla Tính n\ng đ5 mlan, n\ng đ5 ph]n ml #$ n\ng đ5 mll của chất . b TZm khối lượng ml phân tử của .

Dạng [: 7 ^n $ d H^ 83 eng t)"#ng

:C TZm đ5 đidn li a*it %6R 0,0EV, biết n& c& 4 ? ".1010.

:" 6]n thm ba nhi2 nư;c #$ :00 ml H2ng Hch a*it a*Otic 6%:6LL% 0,'V = 4 ?1,8.10E@ đ9 đ5 đidn li của n& txng gấp đi3

:8 >2ng Hch chBa ',1 gam 4L% trng 'E0 gam % 'L đng đƒc ! 0,E1X06. TZm hd /ốđˆng trư7ng i của H2ng Hch. <iết 4 đ ? 1,8C06.4gml

:X >2ng Hch 8 gam l'=JLA@: trng 'E gam nư;c đng đƒc tSi A,AC 06. Fnh đ5 đidn li bi92 kiến của nhm /2nUat trng H2ng Hch n$). <iết 4 đ ? 1,8C06.4gml

A0 F5 đidn li bi92 kiến của H2ng Hch nJLA 0,1R l$ A0_. TZm +p /2ất th†m thấ2 củaH2ng Hch ! 006.







E' Tính p% tGng H2ng Hch đdm /a2-a 46R 0,1V K %6R E.10:V. <iết 4a=%6R@ ? 10X,1A b R%: 0,0EV K R%A6l 0,0'V. <iết 4b=R%:@ ? 10A,"E

E: Tr5n 100ml H2ng Hch %6LL% 0,1V #;i 100ml H2ng Hch RaL% 0,0EV được'00ml H2ng Hch m;i. TZm p% của H2ng Hch n$). p% của H2ng Hch / tha) đi như thế

n$ khi thm tiếp 0,001ml %6l hƒc 0,001ml RaL%3 <iết 4a=%6LL%@ ? 10:,"E

EA 6& E0ml H2ng Hch chBa h[n hợp a*it a*Otic 6%:6LL% 0,1EV #$ natri a*Otat6%:6LLRa 0,'V. Thm #$ đ& E0 ml H2ng Hch a*it clhiHric %6l 0,1V được 100mlH2ng Hch m;i. TZm p% H2ng Hch n$).6h biết 4 a=6%:6LL%@ ? 1,8.10E

EE 6& ba a*it )ế2 /a2- % = 4 a ? ',".10:@, %<=4 a ? A,A.10C@ #$ %6 =4 a ? ',C.10X@. F9 pha chế m5t H2ng Hch đdm c& p% ? 8,C ta nn chn a*it n$ trng ba a*it trn3 Z /a3

Dạng 11: Tch 83 t'nEC F5 tan của QbJLA trng nư;c ! nhidt đ5 thư`ng l$ 0,0:8 gam trng 1000ml H2ngHch. TZm tích /ố tan của chZ /2nUat tSi nhidt đ5 thư`ng.

E" Tích /ố tan của Qb:=QLA@' ! nhidt đ5 phjng l$ ",X.10A:. Tính đ5 tan =tính thO n\ng đ5mll@ của n& tSi nhidt đ5 phjng3

E8 'E06, tích /ố tan của JrJLA bằng :,8.10". 4hi tr5n m5t th9 tích H2ng Hch Jr6l'

0,00'R #;i cDng 1 th9 tích H2ng Hch 4 'JLA 0,00'R thZ kết tủa JrJLA c& *2ất hidnkhng3

EX Thm RaL% #$ H2ng Hch Vg=RL:@' 0,1V. Tính p% tSi đ& Vg=L%@' bt đ]2 kếttủa. Tích /ố tan của Vg=L%@' l$ 1,'.1011

C0 R\ng đ5 của 6r −'AO c]n ch thm phIi nằm trng khIng n$ đ9 c& th9 l$m kết tủa

được <a'K Hư;i HSng <a6rLA m$ khng l$m kết tủa Jr6rLA tG h[n hợp <a6l' 0,01V,Jr6l' 0,1V. <iết 4 /=<a6rLA@ ? 10X,X: #$ 4 /=Jr6rLA@ ? 10A,CE

BÀI TẬP CHƯƠNG fDạng 1: # = ,n

1. Thiết lup hai pin đidn- Trng pin đidn thB nhất đ\ng l$ catt Trng pin đidn thB hai đ\ng l$ antiết c+c phư7ng trZnh phIn Bng *I) ra tSi c+c đidn cc #$ trng pin

'. iết /7 đ\ c+c pin đidn tư7ng Bng #;i tGng phIn Bng-a 'gK=HH@ K 62=r@ M 'g=r@ K 62'K=HH@





b 'NO'K=HH@ K 6l'=k@ M 'NO:K=HH@ K '6l=HH@c 6l'=k@ K %'=k@ M '%K=HH@ K '6l=HH@H n=r@ K 'g6l=r@ M n'K=HH@ K '6l=HH@ K 'g=r@

Dạng 2: Th ^n cEc têu chuOn

:. %ai đidn cc tan ti2 ch2†n VagiO #$ F\ng được r+p th$nh m5t pin đidn.a iết /7 đ\ pin #$ phIn Bng *I) ra trng pin b TZm /Bc đidn đ5ng của pin <iết ? 0,:A #$ ? ',:C:

A. Trng /ố nhng cƒp chất Hư;i đâ), cƒp n$ c& phIn Bng ! trSng th+i ch2†n 3a 62=r@ K '%6l=HH 1V@ M 626l'=HH 1V@ K %'=k, 1atm@ b Vg=r@ K 'gRL:=HH 1V@ M Vg=RL:@'=HH 1V@ K 'g=r@

<iết ? 0,:A , ? ',:C:, ? 0,"XX

Dạng 5: Ph"#ng t)Anh N)n8t

E. iết bi92 thBc của phư7ng trZnh ROrn/t ch c+c Y2+ trZnh /a2-a n'K=HH@ K 'O ⇋ n=r@

b Vg=r@ 'O ⇋ Vg'K

c 6r' =HH@ K CNO'K=HH@ K 1A%K=HH@⇋ '6r :K=HH@ K CNO:K=HH@ K "%'L=l@

H n=r@ '%K=HH@ ⇋ n'K=HH@ K %'=k@

C. TZm /Bc đidn đ5ng của pin đidn c& /7 đ\-Jn=r@ @=@1",0=@1E,0=' r Ag M Ag M Sn ++

? 0,1:C ? 0,"XX

". V5t pin đidn r+p b!i cc nhm nhvng trng H2ng Hch l=RL :@: 0,01V #;i cc bScnhvng trng H2ng Hch gRL: 'V. TZm /Bc đidn đ5ng của pin.

? 0,"XX ? 1,CC'

8. 'E06, m5t đidn cc tan magiO ti2 ch2†n được r+p #;i m5t đidn cc tan km-

Vg=r@ @=@=@1= '' r Zndd Zn M dd Mg ++

R\ng đ5 n'K phIi bằng ba nhi2 đ9 ng2)n tố c& /Bc đidn đ5ng 1,C 3? ',:C: ? 0,"C:

X. 6h a*it %6l t+c Hng #;i H2ng Hch 4 '6r 'L", phIn Bng / Hi„n ra thO chi^2 n$ nế2như c+c chất đ^2 ! trSng th+i ch2†n3 Rế2 txng n\ng đ5 in %K hai l]n, phIn Bng / Hi„nra thO chi^2 n$3

0

' CuCu E +

0

' Mg Mg E +

0

' CuCu E +

0

' Mg Mg E +

0

Ag Ag E +

−'"O

0

JnJn' +

0

gg +

0

gg +

0

ll: +

0

VgVg' +0

nn' +





<iết 6r '−'

"O K 1A%K K CO ⇋ '6r :K K "%'L 0 ? 1,::

6l' K 'O ⇋ '6l 0 ? 1,:C

Biết @='

"' dd OCr − + 14H +(dd) + 6e- → 2Cr 3+(dd) + 7H 2O(l) E Cr 2

−'"O !Cr 3+ "

1#33$ E Cl 2 !2Cl - " 1#36$

Dạng ?: Hlng 83 cân 4lng

10. Tính hằng /ố cân bằng 4 của phIn Bnga Jn=r@ K 'gK=HH@ M Jn'K=HH@ K 'g=r@ b n'K=HH@ K '%'=k@ M n=r@ K '%K=HH@

<iết ? 0,1:C , ? 0,"XX , ? 0,"C:

Dạng @: E ^n ,hân

11. Tiến h$nh đidn phân '00ml H2ng Hch gRL : trng m5t bZnh đidn phân hai cc thanchZ ch đến khi catt bt đ]2 *2ất hidn bt khí thZ ngGng. F9 tr2ng hja H2ng Hch th2được c]n phIi HDng đvng E00ml HH 4L% 0,AVa TZm n\ng đ5 ml của H2ng Hch gRL: ban đ]2 b Ja2 đidn phân khối lượng catt txng ha) giIm ba nhi2 gam3c TZm th9 tích khí th+t ra ! EA,AC06, "C0mm%gH 4hối lượng H2ng Hch txng ha) giIm ba nhi2 gam3

1'. 6h Hjng đidn Y2a hai bZnh đidn phân mc nối tiếp- bZnh =1@ chBa H2ng Hch gRL :, bZnh ='@ chBa H2ng Hch <i=RL:@:. <Znh =1@ c& 0,X gam g th+t ra ! catt. 6h biết /ốgam <i th+t ra ! catt bZnh ='@. <iết V<i ? '0X

1:. 6& hai bZnh đidn phân mc nối tiếp. <Znh =1@ chBa H2ng Hch 0,:"'E gam m2ối củam5t clr2a kim lSi ki^m. <Znh ='@ chBa H2ng Hch 62JLA. Ja2 m5t thì gian catt bZnh='@ & 0 1C ki l i b+ $ bZ h =1@ ối l b đid hâ G hết H H h

0

' SnSn E +

0

Ag Ag E +

0

' Zn Zn E +


Documents

Bài giảng và bài tập hóa học đại cương khoa xây dựng đại học Văn Lang - Lê Thị Xuân Hương