Bài giảng Hóa đại cương vô cơ: Chương 3 - Nguyên tố nhóm I

Trạng thái thiên nhiên Li - Na - K - Rb - Cs - Fr  Do hoạt động hóa học mạnh nên các kim loại kiềmtrong thiên nhiên chủ yếu ở dạng hợp chất:  Nguồn thiên nhiên chủ yếu Lithi [LiAlSi2O6

CHƯƠNG 3:

NGUYÊN TỐ

NHÓM I

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.1 Trạng thái thiên nhiên

Li - Na - K - Rb - Cs - Fr

 Do hoạt động hóa học mạnh nên các kim loại kiềmtrong thiên nhiên chủ yếu ở dạng hợp chất:

 Nguồn thiên nhiên chủ yếu Lithi [LiAl(Si2O6)]

 Natri (NaCl trong nước biển, NaNO3)

 Kali (KCl trong nước biển, quặng KCl.MgCl2.6H2O)

 Rubidi (lượng nhỏ trong quặng của lithi)

 Cesi (Cs4Al4Si9O26.H2O)

 Franci (viết trong chuỗi phản ứng phóng xa 235U)

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.1 Trạng thái thiên nhiên

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.2 Những đặc tính nguyên tử & vật lý chủ yếu

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.2 Các phản ứng chính & hợp chất thông dụng

1/ Khử H trong nước từ +1 về 0:

2E (r) + 2H20(l) → 2E+ (aq) + 2OH- (aq) +H2 (k)

Phản ứng mạnh hơn đối với kim loại càng ở phía dướicủa nhóm, ví như đối với Rb và Cs là phản ứng nổ

2/ Khử Oxy tạo ra các loại oxyd:

4Li (r) + O2 (k) → 2Li2O (r) (Lithi oxyd)2Na(r) + O2(k)→Na2O2(r) (Natri peroxyd)K(r) + O2(k) → KO2(r) (kali superoxyd)

(tương tự cho Rb, Cs)

1.2.1 Tính khử của kim loại kiềm

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.2 Các phản ứng chính & hợp chất thông dụng

 Kết hợp E+ với một anion lớn để tạo ra muối hoặcmuối kép kết tủa

Ví dụ: Định tính Na+:

Na+(aq)+Zn(UO2)3(CH3COO)8(aq)+CH3COOH(aq)

→NaZ(UO2)3(CH3COO)9(r)+ H+(aq)

Tủa tinh thể màu vàng lục (hình nhẫn)

 Do khoảng cách các lớp năng lượng là khác nhau đốivới mỗi kim loại kiềm nên nguyên tố hay muối củachúng có những màu đặc trưng trong n gọn lửa: Lithi(màu đỏ), natri (màu vàng), kali (màu tím), rubidi(tím hồng), cesi ( xanh da trời)

1.2.3 Các phản ứng định tính thường gặp

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.2 Các phản ứng chính & hợp chất thông dụng

 Lithi clorid (LiCl) và lithi bromid (LiBr) dùng trong máy hút ẩm, máy làm lạnh không khí

 Natri clorid (NaCl) dùng sản xuất Na, NaOH,

Na2CO3 (dùng trong công nghiệp thủy tinh), NaHCO3 (dễ tách CO2 ở nhiệt độ thấp dùng làm bột

nở hoặc thiết bị chống cháy)

 NaOH là nguyên liệu chế tạo các chất tẩy rửa, các muối natri phosphat và các alcol

 Kali nitrat (KNO3) dùng làm thuốc nổ pháo hoa.

1.2.4 Những hợp chất thông dụng

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

 Lithi carbonat, Li2CO3 dùng làm thuôc chống loạn tâmthần Điều trị và phòng bệnh hưng cảm, trầm cảm

 Natri clorid, NaCl làm thuốc cung cấp chất điện giảitrong các trường hợp tiêu chảy, sốt cao, sau phẫuthuật, mất máu và các trường hợp mất nước khác.Dung dịch NaCl 0,9% còn dùng ngoài để tưới, rửa,thụt các mô bị tổn thương

1 NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM)

1.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

 Na+ thường là cation được lựa chọn để tối ưu hóa tácdụng dược học của các thuốc hữu cơ, như Na-phenobarbital (thuốc an thần, gây ngủ, giãn cơ), Na-sulfamid (thuốc kháng khuẩn)

 Kali clorid, KCl chất điện giải dùng điều trị giảm kalimáu

 Rubidi và cesi cho đến nay chưa có ứng dụng trog Dược

Y-2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

2.1 Trạng thái thiên nhiên

 Đồng trong thiên nhiên phổ biến hơn vàng bạc Nó tồntại chủ yếu dưới dạng Cu2S, CuS, CuFeS2.

 Bạc thường ở dạng sulfid Ag2S hoặc tự do (Ag)

 Vàng tồn tại chủ yếu dưới dạng tự do (Au) thànhnhững hạt lẫn trong đá thạch anh, cát hoặc lẫn vớiquặng đồng, bạc

 Các nguyên tố IB có số oxy hóa cao nhất lớn hơn

số thứ tự của nhóm Thực tế số oxy hóa bền nhất của bạc là +1, đồng là +2, vàng là +3

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

2.2 Đặc tính nguyên tử và vật lý

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

2.2 Đặc tính nguyên tử và vật lý

 Chú ý: vì tính kim loại yếu nên tất cả trạng thái

oxy hóa dương đều không bền, dễ chuyển về trạng thái oxy hóa không (Cu0, Ag0, Au0)

 Các kim loại IB có màu riêng: Ag (màu trắng), Cu (màu đỏ), Au (màu vàng chói)

 Đồng, bạc, vàng có thể tạo nhiều phức chất với vai trò là ion trung tâm

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

2.3 Những phản ứng và hợp chất thường gặp

 Oxyd:

 4CuO (r) → 2Cu2O (r) + O2 (k)

 CuO (r) + 2HCl (aq) → CuCl2 (aq) + H2O

 Hydroxyd: đồng (II) hydroxyd màu xanh, không

tan trong nước, nhưng dễ tan trong acid, trongkiềm đặc và trong dung dịch amoniac:

 Cu(OH)2 (r) + H2SO4 (aq) → CuSO4(aq) + 2H2O

 Cu(OH)2 (r) + 2NaOH (aq) → Na2[Cu(OH)4] (aq)

 Cu(OH)2 (r) + 4NH4 (aq) → [Cu(NH3)4](OH)2(aq)

2.3.1 Đồng có số oxy hóa +2 đặc trưng hơn là +1

 Ion Cu2+ có tính oxy hóa, có thể bị khử đến Cu+,

2.3.1 Đồng có số oxy hóa +2 đặc trưng hơn là +1

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

2.3 Những phản ứng và hợp chất thường gặp

 Oxyd:

2Ag2O → 4Ag + O2

 Hydroxyd: AgOH không tách ra được ở dạng tự do

vì ngay khi hình thành đã phân hủy:

 2Ag+(aq) + 2OH- (aq) → 2AgOH (r) + Ag2O (r)+H2O

 Ag2O tan ít nhưng tác dụng một phần với nướctạo dung dịch có tính kiềm

 Ag2O(r) + H2O 2AgOH → 2Ag+(aq) + 2OH- (aq)

2.3.2 Bạc có số oxy hóa đặc trưng +1

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

 Phản ứng ngay cả với các chất khử yếu hữu cơnhư aldehyd, glucose

 Ion Ag+ dễ tạo phức với nhiều phối tử nên cácmuối khó tan có thể chuyển thành phức dễ tan:

AgX (r) + 2NH (aq) → [Ag(NH ) ]+ (aq) + X- (aq)

2.3.2 Bạc có số oxy hóa đặc trưng +1

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

2.3 Những phản ứng và hợp chất thường gặp

 Oxyd: (Au2O) màu nâu, dễ bị phân hủy:

2Au2O3 → 4Au + 3O2

 Hydroxyd: (Au(OH)3) là bột màu nâu đỏ, không

tan trong nước, kém bền, có tính lưỡng tính nên tan trong cả acid và kiềm

Au(OH)3(r) + 4HCl (aq) → H[AuCl4](aq) + 3H2O

Au(OH)3(r) + NaOH (aq) → Na[Au(OH)4]

2.3.2 Vàng có số oxy hóa đặc trưng +2

 Các phức của Au3+ có cấu hình vuông phẳng đặctrưng của cấu hình electron d8

2.3.2 Vàng có số oxy hóa đặc trưng +2

 Đồng có mặt trong sắc tố hô hấp, trong nhiều enzym

và phân bố rộng rãi trong cơ thể để điều chỉnh chuyểnhóa protid, lipid, glucid

 Đồng cũng điều chỉnh sự hấp thu và phân bố cácvitamin C, A, E,P do đó tăng sức đề kháng của cơ thểchống nhiễm độc, nhiễm trùng

2.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

2.4.1 Đồng

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

 Hợp chất của đồng có nhiều ứng dụng trong y học

 Đồng gluconat, CuCl2.2H2O và CuSO4.5H2O đượcghi chính thức trong các chuyên luận về thuốc

 Đồng vị phóng xạ 64Cu dùng trong nghiên cứuchuyển hóa chất khoáng

 Các hợp chất của đồng còn dùng làm thuốc diệtnấm, côn trùng, và đặc biệt tốt trong diệt tảo

2.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

2.4.1 Đồng

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

 Ion Ag+ có tác dụng tiệt trùng ngay ở nồng độ

rất nhỏ, chỉ khoảng 10M

 Do có thể kết tủa protein và clorid trong mô bị

tổn thương, cùng với tính oxy hóa của Ag+, các hợp chất của bạc, ví dụ như AgNO3, có tác dụng diệt mầm bệnh tại chỗ

2.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

2.4.2 Bạc

2 NHÓM IB (Cu – Au - Ag)

 Để làm thuốc diệt khuẩn dùng ngoài, người ta tạo racác chế phẩm chứa bạc hoặc hợp chất của nó có tácdụng kéo dài

Ví dụ: Bạc sulfadiazin (C10H9AgN4O2S = 357,13)dùng phòng và chữa nhiễm khuẩn các vết thương,vết bỏng

 Các chế phẩm dược dụng của bạc nhạy cảm với ánhsáng, dễ chuyển ion Ag+ thành Ag màu đen nên gây

ra các vấn đề thẩm mỹ trong sử dụng, hoặc phải bảoquản thuốc trong bao bì tránh ánh sáng

2.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

2.4.2 Bạc

2.4 Vai trò & ứng dụng trong Y – Dƣợc Độc tính

2.4.3 Vàng