Bài giảng Hóa đại cương vô cơ: Chương 10 - Nguyên tố nhóm VIII

Hiểu rõ vai trò sinh học của Fe, Co trong cơ thể và một sốhợp chất quan trọng của nguyên tố nhóm VIII được sửdụng trong Y - Dược.. Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các khí hiếm 8.

Trang 1

Chương này giúp sinh viên:

Viết được các phản ứng tạo phức và giải thích tính chấtcác phức của Fe, Co, Ni, Pt và Pd

Hiểu rõ vai trò sinh học của Fe, Co trong cơ thể và một sốhợp chất quan trọng của nguyên tố nhóm VIII được sửdụng trong Y - Dược

Chương 10: Nguyên tố nhóm VIII

Mục tiêu

Trang 2

10.1 Nhóm VIIIA : He - Ne - Ar - Kr - Xe - Rn

10.1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo và ứng dụng của đơn chất

 8.1.2 Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các khí hiếm

8.1.3 Các phản ứng chính

8.1.4 Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất

8.1.5 Vai trò và ứng dụng trong Y - Dược Độc tính

8.2 Nhóm VIIIB: Fe - Co - Ni / Ru - Rh - Pd / Os - Ir - Pt 8.2.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo và ứng dụng của đơn chất 8.2.2 Những đặc tính nguyên tử và vật lý

 8.2.3 Tính chất các kim loại họ Sắt

 8.2.4 Tính chất các kim loại họ Platin

8.2.5 Vai trò và ứng dụng trong Y - Dược

Nội dung

Trang 3

Heli ~ 0,4% khối lượng của khí

thiên nhiên (sản phẩm của phân huỷ phóng xạ).

[Nguyên tố phổ biến thứ 2 trong vũ trụ, sau hydro; là sản phẩm của phản ứng nhiệt hạch chuyển H —>

He].

Chưng cất khí thiên nhiên đã hoá lỏng.

Chất làm lạnh trong siêu dẫn, trong vật lý nhiệt độ thấp; chế tạo nhiệt kế

đo nhiệt độ 1 - 80K hoặc < 1K; tạo môi trường trơ chống cháy; thay thế N2trong hỗn hợp thở lặn sâu; làm pha động trong sắc ký khí; làm khí nhẹ cho bóng thám không, khí cầu.

Neon Không khí Chưng cất

phân đoạn không khí lỏng.

Trang 4

Chương 10: Nguyên tố nhóm VIII

10.1.2 Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các khí hiếm

Nhóm VIII A Tên

nguyên tố

Bán kính nguyên

tử (A°)

Bán kính ion (A°)

Năng lượng ion hoá thứ nhất (eV)

Độ âm điện (thang Pauling)

Khối lượng riêng (g/L)

Nhiệt độ Nóng chảy (°C)

Nhiệt

đô sôi (°C)

% trong thể tích khí quyển 2

Trang 5

10.1.2 Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các khí hiếm

Nhóm VIII A Tên

nguyên tố

Bán kính nguyên

tử (A°)

Bán kính ion (A°)

Năng lượng ion hoá thứ nhất (eV)

Độ âm điện (thang Pauling)

Khối lượng riêng (g/L)

Nhiệt độ Nóng chảy (°C)

Nhiệt

đô sôi (°C)

% trong thể tích khí quyển

Trang 6

Tính chất của các khí hiếm biến thiên đềuđặn, có thể dự đoán được theo quy luật chung:

+ Nằm cuối cùng ở mỗi chu kỳ, khí hiếm cókích thước nhỏ nhất trong chu kỳ của nó

+ Các khí hiếm có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt

độ sôi rất thấp, và tăng dần từ trên xuống dướitrong nhóm do kích thước và khối lượngnguyên tử tăng đã làm tăng lực khuếch tán

Trang 7

Tính chất của các khí hiếm biến thiên đềuđặn, có thể dự đoán được theo quy luật chung:

+ Do cấu hình "trơ" của lớp vỏ electron, cácnguyên tử khí hiếm đặc trưng bằng nàng lượngion hoá cực đại, và giảm dần khi kích thưốcnguyên tử tăng Chúng có ái lực âm vớielectron và hoạt tính hoá học rất yếu

Như vậy, nhóm VIIIA, một họ nguyên tố cóhoạt tính thấp nhất (trơ, có 8 electron lớpngoài)

Trang 8

Heli là 1 trong 5 chất khí (N2, 02, He, C02 và N20)

chính thức được sử dụng trong y học để điều chế

không khí nhân tạo.

Tuỳ theo mục đích sử dụng mà số chất khí và tỷ lệ

giữa chúng được trộn với nhau Không khí He, gồm

20% Oxy và 80% heli theo thể tích, nhẹ hơn không

khí thường, nên dùng cho mọi trường hợp khó thở.

 Độ hoà tan của He trong máu nhỏ hơn nhiều so

với Nitrogen, nên không khí He đặc biệt được dùng

cho thợ lặn sâu chịu áp suất cao của nước

Heli lỏng

Trang 9

Ar tương đối nhiều, vì là sản

phẩm phụ của chưng cất phân

đoạn không khí lỏng khi sản xuất

oxy và nitrogen Nó được dùng

làm môi trường trơ trong quá trình

công nghiệp chế tạo hoặc bảo

quản một số dược phẩm

Trang 10

Kr và Xe cũng được nghiên cứu khả

năng ứng dụng gây tê, nhưng rất hạn chế

vì sự khan hiếm của chúng trong thiên

nhiên

 133Xe được dùng trong nghiên cứu chẩn

đoán bằng đường thuốc xông cũng như

tiêm tĩnh mạch

Rn phóng xạ a dùng thay thế radi trong

điều trị một số loại ung thư

Trang 11

10.2 Nhóm VIIIB: Fe - Co - Ni / Ru - Rh - Pd / Os - Ir - Pt

Nguyên

tố

Nguốn thiên nhiên chủ yếu

Chế tạo nguyên tố Ứng dụng của đơn chất

Làm hợp kim với Carbon và các nguyên tố khác trong ngành luyện kim đen (gang là hợp kim Fe-C chứa > 2% C; thép chứa < 2% C; thép đặc biệt chứa thêm AI, Cr, Co,

Mo, Ni, Mn, Ti, W, V )

Cobalt Smaltit (CoAs2);

Chế tạo thuỷ tinh màu và sứ màu xanh cobalt; thuốc nhuộm màu cho sơn và mực; xúc tác cho các phản ứng hữu cơ; hợp kim với Cr và W làm mũi khoan, dụng cụ cắt gọt, phẫu thuật

Trang 12

27

Co

58,93 3d 7 4s 2 (+2, +3) Cobalt

28

Ni

58,69 3d 8 4s 2 (+2, +3) Nickel

Đặc tính

44

Ru

101,07 4d 7 5s 1

(+4, +8) Rutheni

45

Rh

102,91 4d 8 5s 1 (+3, +4, +6) Rhodi

46

Pd

106,42 4d 10 5s°

(+2, +3, +4) Paladi 76

Os

190,23 5d 6 6s 2

(+6, +8) Osmi

77

lr

192,22 5d 7 6s 2 (+3) Iridi

78

Pt

195,08 5d 9 6s 1

(+2, +4) Bạch kim (platin)

Trang 13

Trang 14

10.2.3 Tính chất các kim loại họ sắt (Fe - Co – Ni)

10.2.3.1 Đơn chất

 Fe - Co - Ni đều có các đồng vị bền và đvị phóng xạ.

 Các kim loại họ sắt tạo nên rất nhiều hợp kim có vai

trò quan trọng trong đời sống, khoa học và công nghệ

Fe - Co - Ni là những kim loại có hoạt tính hoá học

trung bình và giảm nhanh theo chiều Fe - Co - Ni

Ở điều kiện thường, Fe - Co - Ni bền vững, không tác dụng ngay

cả với các phi kim oxy hoá mạnh như O2, Cl2, Br2, S do lớp bảo vệ.

Ngược lại, khi lẫn tạp chất, lại ở nhiệt độ cao và trong không khí

ẩm, các kim loại Fe - Co - Ni trở nên hoạt động

Cấu hình electron chung: 3d 6,7,8 4s 2

Số oxy hoá đặc trưng của họ này là +2 và +3

Trang 15

10.2.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo và ứng dụng của đơn chất10.2.3 Tính chất các kim loại họ sắt

10.2.3.2 Oxyd

FeO: màu đen

Fe2O3: màu nâu đỏ

Fe3O4 (FeO.Fe2O3): màu đen

 FeO3 (sắt trioxyd ): không bền.

Tương tự như các oxyd của sắt,

đối vối cobalt và nickel người ta đã

biết và sử dụng các oxyd: CoO,

Co2O3, Co3O4 và NiO, Ni2O3, Ni3O4.

Quan trọng nhất

Trang 16

10.2.3.3 Hydroxyd

Các hydroxyd M(OH)9 không tan trong nước

 Điều chế: phản ứng muối M2+ và kiềm trong dung dịch:

M+(aq) + 20H-(aq)  M(OH)2 (r)

Các hydroxyd M(OH)3 cũng là những kết tủa, được điềuchế qua phản ứng trao đổi hoặc oxy hoá M(OH)2 —>M(OH)3

Trang 17

10.2.3.4 Muối

Các muối Fe2+, Co2+, Ni2+ tạo muối với hầu hết các anion bền

Các muối của acid mạnh dễ tan trong nước:

FeS04.7H20, Fe(Cl04)2.6H20: màu xanh nhạt

CoCl2.6H20, Co(NO3)2.6H20: màu hồng

NiS04.7H20, Ni(N03)2.6H20: màu lục

 Muối của acid yếu thường khó tan: FeS, FeHPO4/CoF2

CoCO3/NiS, NiCO3

Trang 18

Chương 10: Nguyên tố nhóm VIII

Trang 19

10.2.4 Tính chất các kim loại họ platin (Họ Bạch Kim)

(Ru - Rh - Pd / Os - Ir – Pt)

Tính chất vật lý:

Cấu hình electron chung: 3d6,7,84s2

 Số oxy hoá đặc trưng: +2, +3, +4

(riêng Ru và Os là +6, +8)

Màu sắc: có ánh kim trắng bạc

 Khó nóng chảy, khó sôi (nhất là Os)

 Độ tan: đa số có khả năng hoà tan nhiều với Hydro

Kim loại họ platin

Trang 20

10.2.4 Tính chất các kim loại họ platin (Họ Bạch Kim)

Tính chất hóa học:

Các KL họ platin kém hoạt động hơn so với họ sắt

Paladi hoà tan được trong HNO3:

3Pd + 8HNO3  3Pd(NO3)2 + 2NO + 4H20

Platin hoà tan trong nước cường thuỷ:

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Sắt

 Fe trong cơ thể dưới dạng phức chất của

protein có 3 chức năng quyết định sự sống:

+ Vận chuyển oxy

+ Dự trữ oxy

+ Vận chuyển electron (trong quá trình sản

xuất năng lượng của tế bào)

Cơ thể người trương thành chứa 3 - 4g Fe

Sắt

Trang 24

•Sắt

Sắt

Nhu cầu về Sắt hàng ngày từ 1 - 3mg

(nhưng thức ăn phải có 10 - 30mg Sắt, vì

ruột chỉ hấp thu được ~ 10% số đó)

Thiếu sắt dẫn đến bệnh thiếu máu nhược

sắc

Thức ăn chứa nhiều sắt là thịt nạc, gan,

tim, thận, tiết, lòng đỏ trứng, đậu, cần tây,

nấm hương, quả mơ, quả lê

Sắt

Trang 25

•Sắt

Cơ thể ngưòi có khoảng 4 - 5mg cobalt,

chủ yếu tích luỹ ở gan

Cobalt có vai trò rất lớn:

- Trong sự tạo huyết

- Giúp sắt nhanh chóng tham gia cấu tạo hemoglobin

- giúp cơ thể hấp thu vitamin B2, Bg, B2 và aminoacid

- Giúp gan tích luỹ vitamin B19 và tuyến giáp tích luỹ Iod

- Tăng cường hay bất hoạt một sô enzvm

Cobalt

Cobalt

Cobalt là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự sống, đượcphát hiện trong hầu hết sinh vật

Trang 26

- Giảm tiết sữa

 Mọi bệnh cảnh đều biến mất khi được chữa bằng các chếphẩm của Cobalt

Nguồn thực phẩm giàu cobalt là gan, sữa, thịt, trứng

Cobalt

Trang 27

•Sắt

Nickel

Hiện nay, chưa thấy hợp chất nào của nickel có

vai trò và được sử dụng trong Y - Dược học

Tuy nhiên, trong cơ thế người có chừng vài mg

Nickel, và hàng ngày ~ 0,1 mg Nickel tích luỹ

trong xương, động mạch chủ, phối, tuyến thượng

thận, não và da

Vai trò sinh học của nickel chưa được làm rõ

Tác dụng độc và gây dị ứng của nó đã được

biết ỏ nhiều ngưòi khi ăn phải các muối nickel

hoặc tiếp xúc với các đồ vật mạ nickel

Tinh thể Niken

Trang 28

Các kim loai họ platin

Cả 2 bộ ba của họ nguyên tố này:

Ru - Rh - Pd và Os - Ir - Pt đều

không có vai trò sinh học Riêng một

số phức của platin được dùng trong

điều trị ung thư

Cis-diamminedichloroplatinum

cis-diammine (1,1cyclobutamedicarboxylato)

Tiêu đề	Nguyên tố nhóm VIII
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Hóa học
Thể loại	bài giảng

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	1,02 MB