TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP

BBÀÀI GII GIẢẢNG HONG HOÁÁ HHỌỌC CC CÁÁC NGUYÊN C NGUYÊN TTỐỐ KIM LOKIM LOẠẠII

Giảng viên: TS. Bùi V ăn Thắng

Nội dung: 12 chương

Thời gian: 30 tiết (15 tuần học –mỗi tuần 2 tiết)

Chương 1. Đại cương về kim loạiChương 2. Các nguyên tố nhóm IAChương 3. Các nguyên tố nhóm IIAChương 4. Các nguyên tố nhóm IIIAChương 5. Các nguyên tố nhóm IVA (Ge, Sn, Pb)Chương 6. Các nguyên tố nhóm VA (As, Sb, Bi)Chương 7. Các nguyên tố chuyển tiếpChương 8. Các nguyên tố nhóm IB (Cu, Ag, Au)Chương 9. Các nguyên tố nhóm IIB (Zn, Cd, Hg)Chương 10. Các nguyên tố nhóm VIB (Cr, Mo, W)Chương 11. Các nguyên tố nhóm VIIB (Mn, Tc, Re)Chương 12. Các nguyên tố nhóm VIIIB (Fe, Co, Ni vàhọ platin)

0,590Tự luậnThi kết thúc môn học2

0,245Kiểm tra cuối kỳ0,245Kiểm tra giữa kỳ0,1Chuyên cần

Kiểm tra điều kiện1

Trọng sốThời gian (phút)STT

PGS.TS. Nguyễn Đức Vận, 2013, Hoá học Vô cơ, Tập 2, Các kim loại điển hình, NXB KH&KT.

PGS.TS. Nguyễn Đức Vận, ThS. Nguyễn Huy Tiến, 2008, Câu hỏi và bài tập Hoá học Vô cơ (Phần bài tập), NXB KH&KT.

Hoàng Nhâm, 2006, Hoá học Vô cơ, Tập II, NXB GD. Hoàng Nhâm, 2005, Hoá học Vô cơ, Tập III, NXB GD.

B�ng 1.1. Thành phần các nguyên tố có độ phổ biến cao trong thạch quyển

2,102,0Mg

1.10-22,5.10-2N2,601,4K

5.10-22.10-2S2,642,4Na

8.10-25.10-2P3,602,0Ca

9.10-23,2.10-2Mn5,102,0Fe

(1.10-1)(1,5.10-1)C8,806,6Al

6.10-12,5.10-1Ti27,6020Si

(0,15)3,0H47,2058O

% khối lượng

% nguyên tử

Nguyên tố

% khối lượng

% nguyên tử

Nguyên tố

B�ng 1.2. Vị trí của kim loại, bán kim loại và phi kim trong bảng tuần hoàn

RaFr

8887

RnAtPoBiPbTlLa – HgBaCs

86858483828157 – 805655

XeITeSbSnInY – CdSrRb

54535251504939 – 483837

KrBrSeAsGeGaSc – ZnCaK

36353433323121 – 302019

ArClSPSiAlMgNa

1817161514131211

NeFONCBBeLi

109876543

HeH

21

Các kim loại tiêu biểu: � Nhóm IA: ns1

� Nhóm IIA: ns2

� Nhóm IIIA (ns2np1)� Sn (5s25p2), Pb (6s26p2) – IVA� Bi (6s26p3) - VA

Các kim loại chuyển tiếp:

� Sc (Z = 21, 3d14s2) → Zn (Z = 30, 3d104s2)Dãy các nguyên tố thứ nhất, 3d1-104s1-2; ngoại lệ Cr, Cu

� Y (Z = 39, 4d15s2) → Cd (Z = 48, 4d105s2)Dãy các nguyên tố thứ hai, (n-1)d1-10ns1-2

� Họ lantanit: Ce (Z = 58) → Lu (Z = 71)� Họ actinit: Th (Z = 90) → Lr (Z = 103)

Ba kiểu cấu trúc chính của kim loại

Lập phương tâm mặt

Lục phương chặt khít

A

A

C

B

A

A

B

Lớp A Lớp A

Lớp B

Lớp C

Lớp BLớp A

Lớp A

Lớp B

(a)

(b)

A

B

C A

A

B

LËp ph−¬ng t©m khèi LËp ph−¬ng t©m mÆt Lôc ph−¬ng chÆt khÝt(a) (b) (c)

(a) (b) (c) (d)

(a) mạng lý tưởng; (b) mạng khuyết Schottky; (c) mạng khuyết Frenkel; (d) mạng thay thế.

TT O

T

TO

O

Lục phươngchặt khít

Lập phương tâm mặt

Na

Cl

Vuarit ZnSSZn

A

A'

B

B'

A

Sphalerit ZnSSZn

Mạng tinh thể NaCl

Mạng tinh thể lập phương Mạng tinh thể lục phương

OxiTi Rutin TiO2

(a)

CaF Florit (CaF2)

(b)

Thuyết khí electron Thuyết vùng Thuyết liên kết hoá trị

1s

2s

Li Li2 Li3 Li8 LiNE

Vïng

Vïng

Vïng

1s2s

2p

3s

3p Vïng

Vïng

Vïng cÊm

Vïng xen phñ

Mg MgN

E

dÉn

ho¸trÞ

cÊm

dÉn

ho¸ trÞ

� Trạng thái

� Màu sắc

� Vẻ sáng

� Tính cứng

� Khối lượng riêng

� Nhiệt động nóng chảy

� Nhiệt độ sôi

� Tính dẫn điện

� Tính dẫn nhiệt,…

� Trạng thái tinh thể

� Bản chất của liên kết trong kim loại

Bảng 1.2. Độ cứng của kim loại theo thang khoáng vật (phương pháp rạch)(1)

2,25Bi3,0Th5,0Co6,0Ge

0,2Cs1,5Pb2,5Au3,0Sb5,5Hf6,5Ru

0,3Rb1,5Hg2,5Ce3,0Cu5,5Mo6,5Ta

0,4Na1,5Sn2,5La3,5Pt5,5Be6,5Ir

0,5K1,5Sr2,5Ag4,0Ni6,0Rh7,0Re

0,6Li1,5Ga2,5Zn4,0Fe6,0Nb7,0Os

1,0Tl1,75Ca2,5Mg4,75Od6,0Mn7,5W

1,25Ba2,0Cd2,75Al5,0Zr6,0Ti8,5Cr

(1) (đá hoạt thạch tức bột talc = 1; kim cương = 10; than chì = 0,5)

Độ cứng phụ thuộc: (1) mạng tinh thể; (2) bán kính nguyên tử

Bảng 1.3. Khối lượng riêng của các kim loại (g/cm3)

0,5Li1,9Cs5,9Ga7,2Cr8,9Ni11,5Th18,3U

0,9K2,6Sr6,0V7,3Sn8,9Co11,9Tl19,3W

1,0Na2,7Al6,2La7,3In9,0Cu12,0Pd19,3Au

1,5Rb3,5Ba6,5Zr7,4Mn9,8Bi12,2Ru20,9Re

1,6Ca4,5Ti6,6Sb7,9Fe10,3Mo12,4Rh21,5Pt

1,7Mg5,4Ge6,9Ce8,6Nb10,5Ag13,6Hg22,5Ir

1,8Be5,7As7,1Zn8,7Cd11,3Pb16,6Ta22,6Os

Khối lượng riêng phụ thuộc: (1) Cấu trúc mạng; (2) Khối lượng của nguyên tử kim loại

Bảng 1.4. Nhiệt độ nóng chảy của kim loại (Tnc0C)

-39Hg186Li631Sb851Ca1284Re1744Pt2450Ir

28Cs232Sn651Mg959Ge1455Ni1800Th2500Ru

30Ga271Bi660Al961Ag1495Co1800Cr2625Mo

39Rh303Tl704Ba1063Au1539Fe1900Zr2700Os

63K321Cd770Sr1083Cu1555Pd1966Rh3000Ta

98Na327Pb814As1133U1725Ti2230Hf3170Re

156In449Zr826La1250Mn1735V2415Nb3410W

- Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc: (1) cấu trúc mạng; (2) lực tương tác giữa các tiểu phân trong mạng.- Các kim loại chuyển tiếp có nhiệt độ nóng chảy cao hơn các kim loại chuyển tiếp.

Bảng I.5. Nhiệt độ sôi của các kim loại (Ts, oC)

357Hg907Zn1560Bi2150Mn2740Fe3700Nd5200Th

610As1110Mg1630Sb2210Ag2900Co4000Pd5300Ta

670Cs1336Li1740Pb2360Sn2970Be4400Pt5300Ir

680Rb1380Sr1800La2500Cr2970Au4500Rh5300Hf

767Cd1440Ca2000In2600Cu3260Ti4800Mo5300Os

770K1460Tl2060Al2700Ge3400V4900Ru5500Re

890Na1540Ba2070Ga2730Ni3500U5050Zr5930W

Nhiệt độ sôi: (1) liên kết kim loại; (2) bán kính nguyên tử

Bảng I.6. Độ dẫn nhiệt của các kim loại (Hg = 1)

1,0Hg4,2Pb7,1Ir8,3Cr10,6Rh17,5Mo26,0Al

1,0Bi4,7Tl7,9Sn8,3Co10,8Cd18,5Mg35,3Au

2,2Sb6,5Ta8,1Pd8,5Li11,8K19,2Be46,2Cu

2,9In7,0Ni8,3Pt9,5Fe16,2Na23,2W48,8Ag

Bảng I.7. Độ dẫn điện của một số kim loại (Hg = 1)

0,001

Ge2,6U4,8Cs8,3Sn10,6Os15,7Ir20,8Ca

0,8Bi3,7V5,2Be9,6Ru10,6In16,0Zn21,4Mg

1,2Ce4,2Sr5,3Th9,6Pd11,2Li17,5W36,1Al

1,6La4,6Re6,2Ta9,7Pt12,6Cd19,4Rh39,6Au

1,7Ga4,6Pb7,3Cr9,8Fe13,6K20,0Mo56,9Cu

2,5Sb4,8Nb7,7Rb9,9Co13,9Ni20,8Na59,0Ag

Nguyên tắc chung điều chế kim loại là khử các ion kim loại Mn+ có trong thành phần các hợp chất như oxit, sunfua, halogenua,…tạo thành kim loại tự do theo sơ đồ sau:

Mn+ + ne → M

Dựa trên nguyên tắc đó, thực tế áp dụng các phương pháp sau đây: - Phương pháp dùng chất khử hoá học- Phương pháp điện phân- Phương pháp nhiệt phân.