MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ KIẾN THỨC HÓA HỌC CĂN BẢN docx

Nguyên tố hóa học Nguyên tố hóa học là loại nguyên tử thứ nguyên tử mà các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học thì có cùng số thứ tự nguyên tử Z bậc số nguyên tử, số hiệu, số điện

Một số khái niệm và kiến thức hóa học cơ bản

Vietsciences- Võ Hồng Thái 30/10/2007

Những bài cùng tác giả

Môn hóa học được bắt đầu giảng dạy ở lớp 8 bậc phổ thông Tuy nhiên một số học sinh do lơ là

ở các lớp bắt đầu học môn này nên mất căn bản và thấy môn hóa học mông lung khó hiểu, dẫn

đến không thích môn học này Thực ra môn hóa học là môn học nhằm khảo sát sự biến hóa

giữa các chất, từ các chất này có thể phản ứng với nhau để tạo ra các chất khác Tại sao nó xảy

ra được, tại sao không có phản ứng xảy ra, và nếu xảy ra thì sản phẩm là gì? Phần lý thuyết

và thực nghiệm cũng có nhiều điều thú vị nếu ta biết được các qui luật của nó

Hiện nay khi thi tốt nghiệp trung học phổ thông hay thi tuyển vào đại học khối A, khối B còn thi

môn hóa học và cách thi trắc nghiệm Do đó các kiến thức cơ bản học sinh cần biết để vận dụng

khi gặp các câu hỏi trắc nghiệm cụ thể Trong các môn học, có lẽ môn hóa học là rất phong phú

cho các câu hỏi trắc nghiệm, từ các kiến thức cơ bản, sơ đẳng nhất đến các kiến thức và các

phép tính phức tạp Điều này cho thấy để làm đúng các câu trắc nghiệm thì các kiến thức cơ

bản của hóa học, người học cần phải nắm vững Hơn nữa, khi học hóa học thì các khái niệm

như nguyên tử, nguyên tố, khối lượng nguyên tử, mol, thù hình, người học cần phải biết

1 Nguyên tố hóa học

Nguyên tố hóa học là loại nguyên tử (thứ nguyên tử) mà các nguyên tử của cùng một nguyên

tố hóa học thì có cùng số thứ tự nguyên tử Z (bậc số nguyên tử, số hiệu, số điện tích hạt

nhân) Theo thông tin mới nhất, thì hiện nay được biết có 117 nguyên tố học, tức được biết

có 117 loại nguyên tử Tuy nhiên các nguyên tố có Z > 92 là các nguyên tố hóa học nhân tạo,

do con người bắn phá các nguyên tố có sẵn mà phát sinh ra nguyên tố mới

Thí dụ: H2SO4 được tạo bởi 3 nguyên tố hóa học, đó là các nguyên tố hydrogen (loại nguyên

tử hydrogen), nguyên tố lưu huỳnh (loại nguyên tử lưu huỳnh) và nguyên tố oxi (loại nguyên tử oxi)

2 Nguyên tử

Nguyên tử là phần nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học mà còn giữ được bản chất của

nguyên tố đó

Thí dụ: Phân tử H2SO4 được tạo bởi 3 nguyên tố hóa học (3 loại nguyên tử) và 7 nguyên tử

(2 nguyên tử H, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O) Phân tử C12H22O11 gồm 3 nguyên tố hóa học (nguyên tố cacbon, nguyên tố

hydrogen và nguyên tố oxi) và 45 nguyên tử (12 nguyên tử cacbon, 22 nguyên tử hydrogen và 11 nguyên tử oxi)

Như vậy, nguyên tố là loại nguyên tử, còn nguyên tử là phần nhỏ nhất của nguyên tố

3 Phân tử

Phân tử là phần nhỏ nhất của một chất (chất nguyên chất) mà còn giữ được tính chất (tính

chất hóa học) của chất đó

Thí dụ: Phần nhỏ nhất của nước mà còn giữ được tính chất của nước là một phân tử nước

(H2O) Phần nhỏ nhất của đường mà còn giữ được tính chất của đường (đường saccarozơ, saccharose, sucrose) là một phân tử đuờng (C12H22O11)

Phân tử có thể gồm một nguyên tử tạo nên, như: He, Ne, Na, Cu, Fe (phân tử đơn nguyên

tử) Phân tử có thể gồm nhiều nguyên tử tạo nên, như: CH4, HCl, H2, O3, KMnO4 (phân tử đa

nguyên tử)

4 Ion

Ion là tập hợp gồm một nguyên tử hay một số nguyên tử có mang điện tích

Ion mang điện tích dương gọi là ion dương hay cation

Ion mang điện tích âm gọi là ion âm hay anion

Ion dương được tạo ra do một nguyên tử hay một số nguyên tử đã mất bớt điện tử

Thí dụ: Na+; NH4+; Mg2+; Al3+; CH3NH3+; Fe2+; Fe3+

Ion âm được tạo ra do một nguyên tử hay một số nguyên tử đã nhận thêm điện tử vào

Thí dụ: Cl-; OH-; SO42-; PO43-; CH3COO

-5 Đơn chất

Đơn chất là chất mà phân tử của nó gồm một nguyên tử hay các nguyên tử của cùng một

nguyên tố hóa học (cùng một loại nguyên tử)

Thí dụ: Ne, Na, H2, O2, O3, P, P4, S, S8, Cu, Cl2, N2, C là các đơn chất

6 Hợp chất

Hợp chất là chất mà phân tử của nó gồm các nguyên tử của ít nhất hai nguyên tố hóa học

tạo nên (ít nhất hai loại nguyên tử)

Thí dụ: HCl, H2O, CH4, C2H6O, KMnO4, C6H12O6, C3H7NO2S là các hợp chất

7 Khối lượng nguyên tử (Nguyên tử khối, Nguyên tử lượng)

Khối lượng nguyên tử là khối lượng của nguyên tử đó được tính bằng đơn vị khối lượng

nguyên tử Đơn vị khối lượng nguyên tử hiện nay là đơn vị cacbon (đvC, u, amu, atomic mass

unit)

1 đơn vị khối lượng nguyên tử = 1 đvklnt = 1 đvC = 1 u = 1 amu = 1/12 khối lượng của một

nguyên tử 12C =1/(6,022.1023) gam = 1,66.10-24 gam

Thí dụ: H có khối lượng nguyên tử bằng 1 (hiểu là 1 đơn vị khối lượng nguyên tử, hay 1 đvC

hay 1 u), nghĩa là 1 nguyên tử H có khối lượng bằng 1/12 khối lượng của một nguyên

tử 12C hay một nguyên tử H có khối lượng bằng đơn vị gam là 1/(6,022.1023) gam = 1,66.10-24 gam

O có khối lượng nguyên tử bằng 16 đơn vị cacbon, hay một nguyên tử O có khối

lượng gấp 16 lần so với 1/12 lần khối lượng của một nguyên tử 12C, hay một nguyên

tử O có khối lượng tính bằng gam là 16.1/(6,022.1023) gam = 2,6569.10-23 gam

8 Khối lượng phân tử (Phân tử khối, Phân tử lượng)

Khối lượng phân tử là khối lượng của một phân tử được tính bằng đơn vị cacbon Khối lượng

phân tử bằng tổng khối lượng của các nguyên tử có trong phân tử

Thí dụ: Khối lượng phân tử của nước (H2O) bằng: 2(1) + 1(16) = 18 (18 đvC; 18 u) Một

phân tử H2O có khối lượng gấp 18 lần so với 1/12 khối lượng của một nguyên tử đồng

vị 12C hay 1 phân tử H2O có khối lượng bằng 18/(6,022.1023) gam = 2,989.10-23 gam

9 Khối lượng ion

Khối lượng ion là khối lượng của một ion tính bằng đơn vị cacbon Do khối lượng của các điện

tử mất đi (tao ion duơng) hay nhận vào (tạo ion âm) rất không đáng kể so với khối lượng

nguyên tử nên khối lượng ion bằng tổng khối lượng của các nguyên tử tạo nên ion

Thí dụ: Khối lượng của ion NH4+ bằng 1(14) + 4(1) = 18 (18 đvC; 18 u) hay

18/(6,022.1023) gam = 2,989.10-23 gam Khối lượng của ion SO42- bằng 1(32) + 4(16) = 96 (96 đvC; 96 u) hay

96/(6,022.1023) gam = 1,594.10-22 gam

10 Mol

Mol của một chất là một lượng của chất đó mà trong đó có chứa số phần tử nhỏ nhất của

chất đó, mà còn giữ được bản chất của chất đó, bằng với số nguyên tử 12C có chứa trong 12

gam 12C Số nguyên tử 12Ccó chứa trong 12 gam 12C là 6,022.1023 (số Avogadro) Như vậy

mol một chất là tập hợp gồm 6,022.1023 phần tử (đơn vị) nhỏ nhất của chất đó nhưng còn

giữ được bản chất của chất đó

Thí dụ: 1 mol H gồm 6,022.1023 nguyên tử H

1 mol H2 gồm 6,022.1023 phân tử H2

1 mol H+ gồm 6,022.1023 ion H+

1 mol điện tử gồm 6,022.1023 điện tử (electron)

2 mol OH- gồm 2x6,022.1023 ion OH

Như vậy khái niệm mol giống như khái niệm chục hay tá trong sinh hoạt thường ngày

Một chục trứng gà là gồm 10 trứng gà Một tá viết chì là gồm 12 cây viết chì Tương

11 Khối lượng mol nguyên tử (Nguyên tử gam)

Khối lượng mol nguyên tử là khối lượng của một mol nguyên tử đó (khối lượng của

6,022.1023 nguyên tử) Trên nguyên tắc, khối lượng mol nguyên tử có thể tính bằng bất cứ

đơn vị khối lượng nào, như đvC, gam, kg, tấn, Tuy nhiên trong thực tế, khối lượng mol

nguyên tử hiểu là tính theo đơn vị gam Vì lý do đó mà khối lượng mol nguyên tử còn được

gọi là nguyên tử gam Về hình thức, khối lượng mol nguyên tử (hay nguyên tử gam) là khối

lượng được tính bằng đơn vị gam mà có số chỉ bằng với số chỉ khối lượng nguyên tử của

nguyên tử đó Về ý nghĩa, khối lượng mol nguyên tử là khối lượng tính bằng đơn vị gam của

1 mol nguyên tử hay của 6,022.1023 nguyên tử đó

Do 1 nguyên tử 12C có khối lượng 12 đvC, còn 12 gam là khối lượng của 1 mol 12C, nên khi

thay đvC bằng gam thì hiểu là đã nhân lên 6,022.1023 lần Do đó khối lượng của 1 nguyên

tử H là 1 đvC còn khối lượng của 1 mol H là 1 gam => khối lượng tính bằng gam của 1

nguyên tử H bằng 1/(6,022.1023) gam => 1 đvC = 1/(6,022.1023) gam = 1,66.10-24 gam

Thí dụ: Nhôm (Al) có khối lượng nguyên tử là 27 đvC thì khối lượng mol nguyên tử của Al là

27 gam Nghĩa là 1 mol Al hay 6,022.1023 nguyên tử Al có khối lượng 27 gam Như vậy khối lượng của 1 nguyên tử Al tính theo đơn vị gam là 27/(6,022.1023) gam = 4,48356.10-23 gam

12 Khối lượng mol phân tử (Phân tử gam)

Khối lượng mol phân tử là khối lượng của 1 mol phân tử (hay của 6,022.1023 phân tử) Tổng

quát khối lượng mol phân tử có thể tính bằng bất cứ đơn vị khối lượng nào cũng được, nhưng

trong thực tế người ta dùng đơn vị gam Như vậy khối lượng mol phân tử là khối lượng của 1

mol phân tử được tính bằng đơn vị gam (nên khối lượng mol phân tử còn được gọi là phân tử

gam) Do đó, về hình thức khối lượng mol phân tử là khối lượng tính bằng đơn vị gam của

một lượng phân tử mà có số chỉ bằng số chỉ khối lượng phân tử của phân tử đó Về ý nghĩa,

đây là khối lượng tính bằng gam của 1 mol phân tử hay của 6,022.1023 phân tử (Từ đơn vị

cacbon chuyển thành đơn vị gam thì đã tăng 6,022.1023 lần, nên khi thế đvC bằng đơn vị

gam thì đó là khối lượng của 1 mol phân tử)

Thí dụ: H2O có khối lượng phân tử là 18 đvC => khối lượng mol phân tử của H2O là 18

gam Tức 1 mol H2O (hay 6,022.1023 phân tử H2O) có khối lượng là 18 gam => khối lượng tính bằng gam của 1 phân tử H2O là 18/(6,022.1023) gam = 2,989.10-23 gam Trong quá trình dạy học tôi hỏi 1 phân tử nước có khối lượng bao nhiêu đơn vị cacbon

thì đa số các bạn học sinh trả lời đúng là 18 đơn vị cacbon, còn tôi hỏi tiếp 1 phân tử

nước có khối lượng bao nhiêu gam thì cũng có nhiều bạn học sinh trả lời là 18 gam Trả

Để tưởng tượng số Avogadro (6,022.1023) lớn như thế nào thì chúng ta làm thí

nghiệm tưởng tượng như sau Đem cân để lấy 18 gam nước, đây là khối lượng của 1

gam nước này đem rải đều khắp bề mặt trái đất (có diện tích khoảng năm trăm mười

13 Khối lượng mol ion (Ion gam)

Khối lượng mol ion là khối lượng của một mol ion hay của 6,022.1023 ion Tương tự khối

lượng mol nguyên tử, khối lượng mol phân tử, khối lượng mol ion được tính bằng đơn vị

gam Như vậy khối lượng mol ion (hay ion gam) là khối lượng tính bằng đơn vị gam của 1

mol ion (hay của 6,022.1023 ion) Về hình thức, khối lượng mol ion bằng khối lượng tính

bằng gam của một lượng ion mà có số chỉ bằng số chỉ khối lượng ion của ion đó Đây chính

là khối lượng tính bằng gam của 1 mol ion hay của 6,022.1023 ion

Thí dụ: SO42- có khối lượng ion là 96 đvC => khối lượng mol ion của SO42- là 96 gam

Nghĩa là 1 mol ion SO42- (hay 6,022.1023 ion SO42-) có khối lượng là 96 gam => 1 ion SO42- có khối lượng tính bằng gam là 96/(6,022.1023) gam = 1,594.10-22 gam

14 Từ khối lượng tính số mol

Sau khi biết được khối lượng mol nguyên tử, khối lượng mol phân tử, khối lượng mol ion

(nghĩa là biết được 1 mol nguyên tử, 1 mol phân tử, 1 mol ion có khối lượng bằng bao nhiêu

gam), thì từ khối lượng tính bằng gam của một lượng nguyên tử, phân tử hay ion nào đó,

chúng ta tính được dễ dàng trong khối lượng đó có bao nhiêu mol nguyên tử (phân tử hoặc

ion) Chúng ta lấy khối lượng tính bằng gam của nguyên tử (phân tử hoặc ion) đem chia cho

khối lượng của 1 mol nguyên tử (phân tử hoặc ion) thì sẽ biết được số mol nguyên tử (phân

tử hoặc ion)

n A = m A /M A

nA: số mol A

mA: khối lượng của A (tính bằng đơn vị gam)

MA: khối lượng mol của A (nguyên tử gam hoặc phân tử gam hoặc ion gam, tùy theo A là

nguyên tử hoặc phân tử hoặc ion)

Cách tính số mol kiểu này cũng giống như cách làm bài toán chia ở lớp cấp 1: Một cuốn

tập có giá 3 000 đồng, như vậy với 15 000 đồng thì mua được bao nhiêu cuốn tập?

15 000 đ/(3 000 đ/cuốn) = 5 cuốn

Thí dụ: Tính:

- Số mol Fe có trong 28 gam Fe

- Số mol CO2 có trong 11 gam CO2

- Số mol NH4+ có trong 27 gam NH4+ (Cho biết: Fe = 56; C = 12; O = 16; N = 14)

Khi đầu bài cho Fe = 56 thì hiểu là 1 nguyên tử Fe có khối lượng nhiều gấp 56 lần so

không cần ghi) Nếu để đơn vị thì ghi là 56 đvC/nguyên tử (1 nguyên tử Fe có khối

lượng 56 đvC) hay 56 gam/mol (1 mol Fe có khối lượng 56 gam) Chúng ta nên hiểu

theo cách 56 gam/mol để cụ thể hóa và dễ tính toán tìm số mol hơn Tương tự, C =

12 => 1 mol C có khối lượng là 12 gam; O = 16 => 1 mol O có khối lượng 16 gam; N

= 14 => 1 mol N có khối lượng 14 gam

nFe = 28g/(56g/mol) = 0,5 mol Fe

nCO2 = 11g/(44g/mol) = 0,25 mol CO2

nNH3 = 27g/(18g/mol) = 1,5 mol NH3

15 Định luật Avogadro (chỉ áp dụng cho chất khí hay hơi)

Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất thì các thể tích khí hay hơi bằng nhau sẽ chứa

số phân tử khí hay hơi bằng nhau (hay số mol bằng nhau)

Thí dụ: Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít khí H2 có chứa 6,022.1022 phân tử H2 hay 0,1 mol H2

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít khí CH4 có chứa 6,022.1022 phân tử CH4 hay 0,1 mol

CH4

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít hơi nước (H2O) có chứa 6,022.1022 phân tử H2O hay

0,1 mol H2O

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít khí heli (He) có chứa 6,022.1022 phân tử He hay 0,1

mol He

Chắc có bạn học sinh thắc mắc tại sao có phân tử khí hay hơi kích thước lớn nhỏ khác

nhau, mà cùng thể tích lại chứa cùng số phân tử, hơi khó hiểu Đáng lẽ phân tử có kích

thước lớn thì số phân tử phải ít hơn, còn phân tử có kích thước nhỏ thì phải có số phân

tử nhiều hơn chứ (trong cùng một thể tích bình chứa bằng nhau) Điều thắc mắc này

đúng với chất lỏng hay chất rắn, vì khi ở dạng lỏng hay rắn thì các phân tử tiếp xúc

nhau, nên nếu phân tử kích thước lớn thì chiếm thể tích lớn, còn phân tử kích thước

nhỏ thì chiếm thể tích nhỏ, nên nếu hai thể tích bình chứa bằng nhau, bình chứa phân

tử kích thước nhỏ sẽ chứa số phân tử nhiều hơn so với số phân tử có kích thước lớn

Tuy nhiên khi ở dạng khí thì các các phân tử ở cách xa nhau, khoảng cách giữa

hai phân tử rất lớn so với kích thước của phân tử Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và

áp suất, coi như khoảng cách trung bình giữa các phân tử khí bằng nhau, không phụ

thuộc vào kích thuớc lớn hay nhỏ của phân tử, nên trong cùng điều kiện về nhiệt độ và

áp suất, các thể tích khí bằng nhau sẽ chứa số phân tử bằng nhau Giống như khi để

tiếp xúc nhau thì khoảng cách giữa hai trái banh tennis sẽ nhỏ, còn khoảng cách hai

trái banh dùng trong bóng đá sẽ lớn Nhưng nếu đặt hai quá banh tennis mỗi trái đặt ở

một góc sân xa nhau, tương tự đặt hai trái banh bóng đá, mỗi trái đặt ở mỗi góc sân

xa nhau (cùng một sân), thì coi như khoảng cách giữa hai trái banh tennis và khoảng

cách giữa hai trái banh bóng đá là bằng nhau

Trong cách nói của tiếng Việt thì khi nói “khí” hiểu là bình thường (điều kiện thường,

25ºC, 1 atm) chất này hiện diện ở dạng khí, còn khi nói “hơi” thì hiểu là bình thường

chất này có thể không ở dạng khí mà ở dạng lỏng hay rắn Thí dụ người ta nói khí

hydrogen, khí cacbonic (không nói hơi hydrogen, hơi cacbonic, vì ở điều kiện thường,

hydrogen, cacbonic hiện diện ở dạng khí) trong khi người ta nói hơi nước, hơi thủy

ngân (không nói khí nước, khí thủy ngân, vì bình thường nước cũng như thủy ngân

hiện diện chủ yếu ở dạng lỏng) Tuy nhiên khi nói hơi, hiểu là lấy dạng khí của nó

Hệ quả của định luật Avogadro

Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, 1 mol bất kỳ khí hay hơi nào củng đều chiếm

thể tích bằng nhau Đặc biệt ở điều kiện tiêu chuẩn (0ºC, 1atm) 1 mol bất kỳ khí, hơi hay

hỗn hợp khí hơi nào cũng đều chiếm thể tích bằng nhau, bằng 22,4 lít hay 22 400 mL hay 22

400 cm3

Thí dụ: Ở 27,3ºC; 1atm, thì 1 mol khí CH4 chiếm thể tích 24,64 lít

Ở 27,3ºC; 1atm, thì 1 mol khí H2 chiếm thể tích 24,64 lít

Ở 27,3ºC; 1atm, thì 1 mol hơi nước (H2O) chiếm thể tích 24,64 lít

Ở điều kiện tiêu chuẩn (0ºC, 1atm), 1 mol khí CH4, 1 mol khí H2, 1 mol hơi nước

đều chiếm thể tích bằng nhau, đều bằng 22, 4 lít

16 Tính số mol của một chất khí khí hay hơi khi biết thể tích của nó ở điều

kiện tiêu chuẩn

Cách tính số mol ở số (14) áp dụng cho mọi chất (nguyên tử, phân tử, ion, dạng rắn, dạng

lỏng hay dạng khí) bằng cách lấy khối lượng của chất đó chia cho khối lượng của 1 mol chất

đó sẽ được số mol chất đó Ngoài ra, với chất khí hay hơi khi biết thể tích của khí hay hơi

này ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc), để tính số mol của lượng thể tích đo ở đktc thì chúng ta

lấy thể tích khí đem chia cho thể tích của 1 mol khí (ở đktc) Nếu thể tích tính bằng đơn vị lít

thì lấy thể tích này đem chia cho 22,4 líl/mol, còn nếu thể tích khí tính bằng mL (hay cm3)

thì lấy thể tích khí đem chia cho 22400 mL/mol (hay 22400 cm3/mol)

n A = V A (L)/22,4(L/mol)

n A = V A (mL)/22400(mL/mol)

nA: số mol khí (hay hơi) A

VA(L): thể tích khí A ở đktc tính bằng đơn vị lít

22,4(L/mol): thể tích của 1 mol khí ở đktc, tính bằng đơn vị lít

VA(mL): thể tích của khí A ở đktc, tính bằng đơn vị mL hay cm3

22400 (mL/mol): thể tích của 1 mol khí ở đktc tính bằng đơn vị mL hay cm3

Thí dụ: Tính:

- Số mol H2 có trong 44,8 lít H2 (đo ở đktc)

- Số mol H2O có trong 112 mL hơi nước (đktc)

- Số phân tử NH3 có trong 560 cm3 NH3 (đktc)

- Số gam C có trong 11,2 lít CO2 (đktc)

(Cho biết C = 12)

nH2 = 44,8L/(22,4L/mol) = 2 mol H2

nH2O = 112mL/(22400mL/mol) = 0,005 mol H2O

nNH3 = 560cm3/(22400cm3/mol) = 0,025 mol NH3

=> có 0,025 mol.(6,022.1023 phân tử/mol) = 1,5055.1022 phân tử NH3

nCO2 = 11,2L/(22,4L/mol) = 0,5 mol CO2

=> có 0,5 mol C (do 1 mol CO2 có chứa 1 mol C) => 0,5mol.(12g/mol) = 6 gam C

Chú ý: 1 L = 1 dm3 = 1 000 cm3 = 1 000 mL => 1 mL = 1 cm3

1 m3 = 1 000dm3 = 1 000 L

17 Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Khí lý tưởng là khí không có thể tích riêng (nghĩa là nếu dùng áp suất đủ lớn thì có thể nén

một thể tích khí lý tưởng về trị số không (0), trong khi khí thật không thể về thể tích bằng 0

được, khi nén một thể tích khí thật ở áp suất thật cao thì các khí thật hóa lỏng rồi hóa rắn,

có các phân tử ở sát bên nhau không có thể tích bằng 0) Khí lý tưởng cũng không có lực hút

liên phân tử (lực Van der Waals), giữa các phân tử khí lý tưởng không có lực hút lẫn nhau,

trong khi giữa các phân tử khí thật luôn luôn hiện diện lực hút giữa các phân tử với nhau Do

đó khí lý tưởng không có thật, tuy nhiên để đơn giản hóa phép tính, không sai số nhiều, thì

người coi khí như là khí lý tưởng (ở áp suất không cao quá, nhiệt độ không thấp quá)

Ở phổ thông, coi tất cả các khí đều là khí lý tưởng, nên chúng ta có thể áp dụng phương

trình trạng thái khí lý tưởng cho mọi khí cũng như hơi để tính số mol khí hay hơi khi biết thể

tích khí hay hơi đo ở điều kiện không tiêu chuẩn (nhiệt độ khác 0ºC hay áp suất khác 1atm)

pV = nRT

như: atm, mmHg (torr), cmHg, N/m2 (Pa, Pascal), dyn/cm2 (bari, barye), bar (1 bar =

106 bari ≈1atm)

V: thể tích khí, trên nguyên tắc có thể tính bằng bất cứ đơn vị thể tích nào cũng được, như

L (dm3), mL (cm3), m3,

n: số mol khí (khí lý tưởng)

R: hằng số khí lý tưởng, R có nhiều trị số tùy theo đơn vị của áp suất p và của thể tích V

Tuy nhiên để giúp tính nhanh số mol chất khí và dễ nhớ thì ta nên thuộc lòng trị số của R

= 22,4/273 (lít.atm.mol-1.K-1) ≈ 0,08205 lít.atm.mol-1.K-1 Khi đã dùng trị số R =

22,4/273 thì bắt buộc đơn vị áp suất p phải là atm, đơn vị của thể tích V phải là lít Còn nhiệt độ T thì luôn luôn là nhiệt độ tuyệt đối K (Kenvil)

T: nhiệt độ của khí, bắt buộc phải dùng nhiệt độ K Trong hầu hết bài toán hóa học, người ta

cho nhiệt độ bách phân ºC (Celsius) Công thức đổi từ độ C sang độ K là:

T(K) = t(ºC) + 273

1 atm = 760 mmHg = 76 cmHg =>

1 mmHg = 1/760 atm; 1 cmHg = 1/76 atm

1 L = 1 000 mL = 1 000 cm3 => 1 mL = 1 cm3 = 0,001 L

Từ pV = nRT =>

R = pV/(nT) = [1atm.22,4L]/[1mol.(0 + 273)K] = 22,4/273

L.atm.mol-1.K-1

Khi thay trị số p, V (V của 1 mol khí) ở đktc theo các đơn vị áp suất, thể tích khác nhau, ta

sẽ tính được R có các trị số khác nhau, tùy theo đơn vị của áp suất và thể tích đã dùng

-Số mol của H2O có trong 168 cm3 hơi nước đo ở 136,5ºC; 836 mmHg

-Số phân tử CH4 có trong 0,5376 m3 metan (54,6ºC; 68,4 cmHg)

nCO2= pV/RT = [1atm.0,4928L]/[(22,4/273)(L.atm.mol-1.K-1).(27,3 + 273)K] = 0,02 mol

nH 2 O = pV/RT = [1atm.0,168L]/[(22,4/273)(L.atm.mol-1.K-1).(136,5 + 273)K] = 0,005

mol

nCH4 = pV/RT = [(68,4/76)atm.537,6L]/[(22,4/273)(L.atm.mol-1.K-1).(54,6 + 273)K] = 18

mol

=> 18 mol.(6,022.1023 phân tử/mol) ≈ 1,084.1025 phân tử CH4

Tôi để đơn vị để thấy phải dùng đơn vị thích hợp, khi tính toán nhanh thì ta hiểu ngầm,

không viết đơn vị trong phép toán, nhưng kết quả sau cùng phải để đơn vị (vì con số

không có đơn vị thì không có ý nghĩa) Do bài viết đưa lên mạng nên các phép chia

thường viết theo hàng ngang Khi làm bài hay soạn lại thì nên viết số bị chia đặt ở trên

còn số chia đặt bên dưới và có gạch (dạng phân số) để dễ theo dõi hơn

Như vậy khi bài toán hóa học cho biết một luợng thể tích khí đo ở điều kiện không tiêu chuẩn,

ta áp dụng công thức pV = nRT để tính số mol khí có trong lượng thể tích này như đã trình

bày trên (từ bộ ba V, T, p ta tính được số mol khí n) Cách này có thể áp dụng trong hầu hết

các trường hợp để tính số mol khí có khi biết thể tích khí đo ở điều kiện nhiệt độ, áp suất nào

(kể cả đktc) Tuy nhiên, nếu không muốn dùng trị số R hay không nhớ cách đổi đơn vị áp

suất, thể tích, thì ta có thể áp dụng công thức:

p 2 V 2 /T 2 = p 1 V 1 /T 1 hay pV/T = p 0 V 0 /T 0

p2, p1: áp suất của khí ứng với sau và trước, dùng bất cứ đơn vị áp suất nào cũng được,

nhưng phải đo cùng một đơn vị áp suất

V2, V1: thể tích của khí ứng với sau và trước, dùng bất cứ đơn vị thể tích nào cũng được,

nhưng phải cùng đo cùng đơn vị thể tích

T2, T1: nhiệt độ khí ứng với sau và trước, bắt buộc phải dùng nhiệt độ tuyệt đối K (không

được dùng nhiệt độ C, do đó phải đổi nhiệt độ C ra nhiệt độ K bằng cách dùng công thức: T = t + 273)

p0 = 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg: áp suất ở đktc

T0 = 273K: nhiệt độ ở đktc

V0: thể tích khí ở đktc (V0 = 22,4 L = 22 400 mL nếu có 1 mol khí

V0 = n.22,4L = n.22 400 mL nếu có n mol khí)

p, V, T: áp suất, thể tích, nhiệt độ của khí ở điều kiện bất kỳ (không tiêu chuẩn)

Các công thức được áp dụng trong trường hợp số mol khí n không đổi, n mol khí này có thể

tích ở các nhiệt độ, áp suất khác nhau mà thôi

Công thức p2V2/T2 = p1V1/T1 được dùng để tính thể tích khí V2 ở p2, T2 khi biết thể tích khí

đó V1 ở p1, T1