hoá học đại cương

Phân tử được tạo ra từ các nguyên tử thông qua các mối liên kết hóa học giữa chúng 3.. Điều kiện tạo liên kết cộng hóa trị A-B Độ âm điện, có chứa điện tử độc thân và có khả năng góp c

SỐ ĐƠN VỊ TÍN CHỈ: 2 (30 tiết/ 50’)

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH

1 Hóa học Đại cương, Nguyễn Đức Chung Nhà xuất bản

ĐHQG tp HCM, 2002

2 Bài tập và Trắc nghiệm Hóa học Đại cương, Nguyễn Đức

Chung. Nhà xuất bản KH & KT, 1998

3 Cơ sở lí thuyết Hóa học (Dùng cho các trường Đại học kĩ

thuật không chuyên hóa).

- Quyển 1/ phần 1- Cấu tạo vật chất, Nguyễn Đình Chi Nhà xuất bản Đại học và giáo dục chuyên nghiệp, 1991.

- Quyển 1/ phần 2- Nhiệt động hóa học, Động hóa học, Điện hóa học, Nguyễn Hạnh Nhà xuất bản Đại học và giáo dục chuyên nghiệp, 1990.

4 Bài tập Hóa học, Nguyễn Đình Chi Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1986.

5 Hóa đại cương, Nguyễn Đình Xoa Trường Đại học BK tp HCM, Quyển 1- 1989; Quyển 2- 1990.

ĐÁNH GIÁ KẾT THÚC HỌC PHẦN

I Cột điểm 1: Kiến thức, kĩ năng qua bài kiểm tra

50 phút tự luận: 30%

II Cột điểm 2: Kiến thức, kĩ năng và thái độ: 70%

1 Qua bài thi tự luận 60 phút trên lớp: 50%

2 Thái độ học tập trên lớp (2/3 thời gian tham

dự trên lớp; xung phong làm bài tập, xây dựng bài trên lớp ): 20%

III Nội dung đề thi tự luận:

1 Theo tài liệu: Câu hỏi lí thuyết và bài tập Hóa học Đại cương

2 Biên soạn: TS GVC Nguyễn Phước Vĩnh Hòa

01.2012.

NỘI DUNG MÔN HỌC (Gồm 12 vấn đề thuộc 7 chương)

Chương 1: Cấu tạo nguyên tử và Bảng tuần hoàn nguyên

tố hóa học (Vấn đề 1)

Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử (Vấn đề 2)

Chương 3: Trạng thái tập hợp vật chất (Vấn đề 3)

Chương 4: Cơ sở nhiệt động lực học Hóa học (Vấn đề 4)

Chương 5: Động lực học, cân bằng Hóa học (Vấn đề 5, 6)

Chương 6: Dung dịch thật (dung dịch phân tử và dung

dịch điện li (Vấn đề 7, 8, 9, 10,11)

Chương 7: Các quá trình điện hóa (Vấn đề 12)

Chương 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ BẢNG

TUẦN HOÀN NGUYÊN TỐ

 Nội dung: 1 Cấu tạo nguyên tử

2 Bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học

 Tại sao, chúng ta phải nghiên cứu 2 nội dung này

1 Hiện nay trên 112 nguyên tố hóa học →Thế giới VC

2 Hóa học nghiên cứu:

- Cấu tạo V/C

- Sự chuyển chất này → Chất khác

- Các hiện tượng kèm theo sự chuyển chất

3 Cấu tạo bên trong (nguyên tử; phân tử) quyết định tính chất bên ngoài (tính chất vật lí và hóa học chất hóa học)

1.1 Các thuyết cổ điển về cấu tạo nguyên tử và Các hạt cơ bản trong nguyên tử (Ruzopho-1911; Borh- 1913; Somophen-1916)

1.2 Cấu tạo nguyên tử theo cơ học lượng tử (1926)

1.2.1 Cơ sở ra đời của cơ học lượng tử: Bản chất nhị nguyên ánh sáng Đơbrơi (Louis de Broglie), 1924; Sóng vật chất Đơbrơi, 1924; Hệ thức bất định Hâyxenbec (Werner Heisenberg),

1927)

1.2.2 Hai tiên đề của cơ học lượng tử (1926)

1 Tiên đề 1: Hàm sóng- Orbitan nguyên tử (AO)

2 Tiên đề 2: Phương trình sóng Srôđingơ (Schrödinger)

3 Kết quả giải bài toán nguyên tử H của CHLT

- Phần xuyên tâm: En và số lượng tử n = 1,2,…; Hàm bán kính:

Giá trị hàm bán kính, hàm cầu và năng lượng AO

Hình dạng mây điện tử ns; np

Hình dạng 5 AO (n-1)d

Kích thước AO ns, np

1.3 Cấu trúc điện tử trong nguyên tử

1.3.1 Khái niệm lớp điện tử n; phân lớp điện tử l

và ô lượng tử (n; l; m)

1.3.2 Các nguyên lí, quy tắc sắp xếp điện tử

trong nguyên tử

1 Nguyên lí ngoại trừ- Pao li

2 Nguyên lí vững bền- Quy tắc Klechkopxki

3 Quy tắc độ bội cực đại- Hund

1.3.3 Phương pháp biểu diễn cấu trúc nguyên tử

1 Phương pháp theo mức năng lượng (chỉ có

Pao li và Klechkopxki)

2 Phương pháp theo ô lượng tử (Có Pao li,

Klechkopxki và Hund)

1.4 Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn

nguyên tố

1.4.1 Định luật tuần hoàn nguyên tố

1 Theo Mendeleep (Đimitri Mendeleev), 1869

2 Theo quan điểm hiện đại (Van den Brook và

Henry Moseley, 1913)

1.4.2 Cấu tạo Bảng tuần hoàn nguyên tố của

Mendeleep

1 Chu kì, Nhóm, Họ

2 Khái niệm nguyên tố s; p; d; f

3 Phương pháp xác định vị trí nguyên tố trong

Bảng tuần hoàn

1.4.3 Quy luật biến thiên các đại lượng đặc trưng

cho tính chất của nguyên tố hóa học (I, E, A, Số oxi hóa ±, Bán kính nguyên tử- Ion R)

Bài tập và câu hỏi Chương 1

Quyển Bài tập và Trắc nghiệm: Ng Đức Chung

1 Phần trắc nghiệm: 1,3,4 (Trang 258); 7,9

(259); 11,12,13 (260); 14,15,16,17, 18,19,21

(261); 22,24,26,27 (262); 28,291,2 (263); 3,4,5 (264); 8,9,10,11,12 (265); 13, 15 (266);

2 Xem đáp án: Câu 1 (trang 21); 6 (26); 7 (27);

8 (29); 11, 12, 13, 14, 15 (32); 16 (34); 17 (35);

18 (36); 2.1 (37); 2.7 (39); 2.19 (43); 2.20, 2.21 (44); 2.22, 2.23 (45); 2.24, 2.25, 2.26 (46); 2.27, 2.28, 2.29, 2.30 (47); 2.32, 2.23, 2.34 (48); 2.35, 2.36, 2.37 (49); 2.38, 2.39, 2.40 (50); 2.41, 2.42 (51); 2.50 (53); 2.51, 2.52 (54); 2.56, 2.57 (55);

Chương 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU

TẠO PHÂN TỬ

 Nội dung: 1 Khảo sát liên kết hóa học theo quan điểm cổ điển và hiện đại

2 Cấu tạo phân tử

 Tại sao, chúng ta phải nghiên cứu 2 nội

dung này

1 Cấu tạo phân tử quyết định tính chất vật lí

và hóa học của phân tử

2 Phân tử được tạo ra từ các nguyên tử thông qua các mối liên kết hóa học giữa chúng

3 Các thuyết về cấu tạo phân tử phải dựa

trên cơ sở các thuyết cấu tạo về nguyên tử

2.1 Các thuyết liên kết hóa học theo quan điểm

cổ điển (Thuyết điện tử về liên kết hóa học)

2.1.1 Thuyết liên kết ion của W Kossel (1916)

1 Các hợp chất ion (các muối, oxit) của kim loại

điển hình và phi kim điển hình: NaCl, K 2 O …

2 Điều kiện tạo liên kết ion A-B (Độ âm điện, khả

năng nhường, nhân điện tử của A, B)

3 Con đường tạo liên kết ion: Ion trái dấu hút

nhau để tạo liên kết

4 Bản chất lực liên kết ion: Lực hút tĩnh điện giữa

ion dương và ion âm

5 Biểu diễn liên kết ion: Một vạch liên kết “ ”

Ví dụ: Từ 2 đơn chất Na, Clo nguy hiểm đã

tạo ra hợp chất NaCl- một chất hoàn toàn

không có hại mà chúng ta vẫn ăn hằng ngày

có thể mô tả:

Kim loại Na + Khí clo Muối ăn NaCl

Quá trình hình thành liên kết ion trong phân

tử muối ăn NaCl

6 Liên kết ion mang bản chất lực hút tĩnh điện rất mạnh nên hợp chất ion thường là chất rắn tinh thể, nóng chảy ở nhiệt độ cao trên

1000 0 C Trong dung môi phân cực, các ion bị solvat hoá và dung dịch thường dẫn điện.

7 Nhiều hợp chất hữu cơ như CH 3 Na; C 2 H 5 K … cũng tồn tại loại liên kết ion giống như hợp chất vô cơ.

2.1.2 Thuyết liên kết cộng hóa trị của N Lewis (1916)

1 Các hợp chất cộng hóa trị (Đa số các phân tử vô

cơ và hữu cơ)

2 Điều kiện tạo liên kết cộng hóa trị A-B (Độ âm

điện, có chứa điện tử độc thân và có khả năng

góp chung các điện tử này)

3 Con đường tạo liên kết cộng hóa trị: Bỏ ra một

hoặc nhiều e độc thân để tạo liên kết 2e, 2 tâm

4 Bản chất lực liên kết cộng hóa trị: Không chỉ ra

Ví dụ: Sự hình thành liên kết cộng hoá trị

không cực từ các nguyên tử giống nhau trong phân tử H2 và F2 được mô tả:

Ví dụ: Sự hình thành liên kết cộng hoá trị có cực trong phân tử CO 2 và CF 4 được mô tả:

2.1.3 Liên kết phối trí (Cộng hóa trị cho nhận)

1 Điều kiện liên kết: nguyên tử cho có các cặp e chưa phân

chia, nguyên tử nhận có AO trống.

2 Con đường tạo liên kết: cặp điện tử dùng chung là thuộc

về một nguyên tử gọi là nguyên tử cho, nguyên tử có AO trống tạo liên kết với nguyên tử cho được gọi là nguyên

tử nhận

3 Bản chất liên kết: Liên kết phối trí thực chất cũng là một

kiểu liên kết cộng hoá trị 2 e, 2 tâm; là liên kết có cực về phía nguyên tử nhận:

4 Liên kết phối trí có thể gặp trong nhiều hợp chất vô cơ

cũng như hữu cơ chứa các Halogen, S, N, P … như một

số oxit, oxi axit, muối Ví dụ: NH 3 + H + NH 4 + Trong H 3 O + , NH 3 BF 3 thì O, N là nguyên tử cho; H + , B là nguyên tử nhận Liên kết phối trí cũng được tìm thấy

trong nhiều hợp chất hữu cơ có chứa N như các amin và dẫn xuất của nó

4 Ứng dụng: Giải thích sự thay đổi một số tính chất của

chất như: tính axit- baz, khả năng tạo phức

2.1.4 Liên kết Hiđro

1 Điều kiện hình thành: Trong các hợp chất chứa nguyên tử H liên kết với nguyên tử của nguyên tố A có độ âm điện mạnh, nguyên

tử H có khả năng tạo liên kết hidro với nguyên tử của nguyên tố

B cũng có độ âm điện mạnh có thể được mô tả: -AH …B.

2 Các kiểu liên kết hidro: Nếu A và B cùng một phân tử thì cho liên kết Hidro nội phân tử; A và B không cùng một phân tử thì cho liên kết Hidro ngoại phân tử (Liên phân tử).

3 Bản chất lực kiên kết: Liên kết Hidro mang bản chất lực hút Van der waals yếu (Lực hút Van der waal là lực hút tĩnh điện giữa các điện tích trái dấu)

4 Độ mạnh liên kết: Độ mạnh của liên kết sẽ tăng khi A và B có độ

âm điện càng lớn và kích thước của B càng nhỏ

5 Các hợp chất có liên kết: Trong các chất hữu cơ, liên kết này

thường gặp trong dung dịch của các ancol, amin- ancol, ancol, các protein, HX

cacbonyl-6 Ứng dụng: Giải thích sự thay đổi nhiều tính chất vốn có của chất như độ điện li, tính axit- baz, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, cấu trúc của chất …

Ví dụ: Liên kết hidro giữa một số chất hữu cơ

2.2 Thuyết liên kết hóa học theo quan điểm bán hiện đại- Thuyết VB về cặp điện tử liên kết

2.2.1 Cơ sở ra đời VB- Kết quả giải bài toán phân

tử H 2 của Heitler- London (1927)

1 Điều kiện tạo liên kết:

 Phân tử H 2 chỉ có 1 liên kết do mỗi nguyên tử H chỉ

có một điện tử độc thân

 2 điện tử độc thân tạo liên kết có spin đối song

song-spin định hướng ngược chiều nhau- Spin trái dấu

nhau (↑↓)

2 Con đường tạo liên kết: Mây 2 điện tử độc thân sẽ

xen phủ nhau, trộn lẫn với nhau (tổ hợp tuyến tính với nhau) để tạo liên kết 2 điện tử, 2 tâm

3 Bản chất lực liên kết: Lực hút tĩnh điện

4 Biểu diễn liên kết: Một vạch liên kết “ ↑↓ ”

2.2.2 Thuyết VB về cặp điện tử liên kết

(Đây là sự khái quát hóa kết quả bài toán phân tử H 2 của Heitler- London cho các phân tử khác)

2.2.2.1 Tiên đề hóa trị spin (Sự khái quát hóa điều

kiện tạo liên kết)

1 Liên kết chỉ tạo thành khi các nguyên tử tham

gia liên kết có chứa điện tử độc thân

2 2 điện tử độc thân tạo liên kết 2 tâm, 2 điện tử

phải có spin định hướng ngược chiều nhau

3 Số liên kết cộng hóa trị được tạo thành bằng số

điện tử độc thân của nguyên tố đó ở trạng thái

cơ bản cũng như kích thích

4 Ứng dụng của tiên đề: Giải thích tính bão hòa

của liên kết cộng hóa trị và tính đa hóa trị của một nguyên tố trong các hợp chất khác nhau

2.2.2.2 Tiên đề xen phủ cực đại AO

(Sự khái quát hóa con đường tạo liên kết)

1 Khi các đám mây điện tử độc thân liên kết xen phủ

lẫn nhau, trộn lẫn nhau (tổ hợp tuyến tính với

nhau) thì liên kết được hình thành

2 Sự tổ hợp tuyến tính giữa các AO liên kết càng lớn

thì liên kết càng bền

3 Liên kết bền nhất khi có sự xen phủ, trộn lẫn giữa

các AO liên kết đạt Max và liên kết sẽ được định

hướng theo hướng này

4 Ứng dụng: Giải thích tính định hướng của liên kết

cộng hóa trị và sự tạo thành góc hóa trị và cấu hình không gian phân tử

5 Bản chất lực liên kết: Vẫn là lực hút tĩnh điện

6 Biểu diễn liên kết: Bằng các liên kết 2 điện tử có

spin định hướng ngược nhau và 2 tâm “ ↑↓ ”

2.2.3 Thuyết lai hóa AO của Pauling và Slater- 1927

1 Dự liệu thực nghiệm về cấu trúc nhiều phân tử,

VB không giải thích thỏa mãn (Ví dụ: CH 4 …)

2 Đây là sự bổ sung và hoàn thiện lí thuyết VB

3 Lai hóa AO là gì?

4 Điều kiện lai hóa bền?

5 Nguyên tắc lai hóa AO?

6 Các kiểu lai hóa AO cơ bản: sp 3 (lai hóa tứ diện đều); sp 2 (lai hóa tam giác đều); sp (lai hóa đường thẳng); sp 3 d (lai hóa lưỡng chóp tam giác); sp 3 d 2 (lai hóa bát diện đều) …

1 Lai hóa sp 3 (Lai hóa tứ diện đều)

Các chất: RH no và dẫn xuất X; H 2 O, H 3 O + ; NH 3;

NH 4 + ; R-N=; SO 4 2- ; …

2 Lai hóa sp 2 (Lai hóa tam giác đều)

Các chất: anken; polien; aren và dẫn xuất X;

-=C=O; BX 3 ; BH 3 ; CO 3 2- ; SO 3 ; SO 2 …

3 Lai hóa sp (Lai hóa đường thẳng)

Các chất: Ankyn; poliyn và dẫn xuất X; -C≡N; BeX 2 ; BeH 2 ; CO 2 ; ZnX 2 …

4 Liên kết б; π

a Liên kết σ được hình thành do sự xen phủ cực

đại dọc theo trục liên nhân (trục liên kết) của

hai đám mây nguyên tử liên kết (có mặt phẳng đối xứng quay xung quanh trục liên kết) tạo ra

σs-s; σp-p; σs-p; σs- AO lai hóa; σp-AO lai

hóa; σAO lai hóa – AO lai hóa …

b Liên kết π được hình thành do sự xen phủ hông

(có mặt phẳng đối xứng đi qua trục liên kết)

của hai đám mây nguyên tử p, d liên kết có trục song song với nhau tạo ra π p-p; πp-d; πd-d (δ)

Ví dụ: Sự tạo ra liên kết σs-sp; πp-p với nguyên tử C có lai hóa sp; sp 2

Ví dụ: Sự tạo ra liên kết σs-sp2; σsp2-sp2 và

πp-p trong C 2 H 4

Ví dụ: Sự tạo ra liên kết σs-sp; σsp-sp và πp-p

trong C 2 H 2

Ví dụ: Sự tạo ra liên kết σs-sp2; σsp2-sp2 và

πp-p trong C 6 H 6

2.2 Cấu tạo phân tử

2.2.1 Các đại lượng đặc trưng cho liên kết (Tự xem)

1 Năng lượng liên kết (Kcal)

2 Phân tử có cực và không có cực

- Giá trị moment lưỡng cực của một số hợp chất Đơn vị: D (Viết tắt tên nhà hoá học Phần Lan- Peter J Debye, giải thưởng Nobel năm 1936)

H 2 = 0; CH 4 = 0; Cl 2 = 0; CH 3 Cl= 1,87; HF= 1,91;

CH 2 Cl 2 = 1,55; HCl= 1,08; CHCl 3 = 1,02;

HBr = 0,80; HI= 0,42; NH 3 = 1,47;

BF 3 = 0; NF 3 = 1,47; CO 2 = 0; H 2 O= 1,85; CCl 4 = 0

2.2.3 Sự phân cực phân tử ion

Bài tập và câu hỏi Chương 2 Quyển Bài tập và Trắc nghiệm: Ng Đức Chung

Chương 3: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HÓA HỌC

 Nội dung: 1 Nguyên lí 1 nhiệt động lực- Xác

định hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học

2 Nguyên lí 2 nhiệt động lực- Xác định tiêu chuẩn tự xảy ra và điều kiện cân bằng của quá trình hóa học trong hệ cô lập, hệ kín và hệ mở

 Tại sao, chúng ta phải nghiên cứu

1 Đây là phương pháp nghiên cứu sự chuyển hóa giữa các chất hóa học thông qua việc NC sự chuyển hóa giữa hóa năng và các dạng năng lượng khác

2 Cho phép chúng ta tính toán để xác định hiệu

ứng nhiệt của phản ứng hóa học và khả năng,

chiều hướng, giới hạn của quá trình hóa học trong

hệ cô lập, hệ kín

3.1 Các khái niệm cơ bản (Tự xem)

3.1.3 Hàm trạng thái- Năng lượng E, nội năng U

3.1.4 Hàm quá trình- Công A và nhiệt Q

3.2 Nguyên lí 1 nhiệt động học

3.2.1 Các cách phát biểu và ý nghĩa vật lí

1 Định luật tương đương cho quá trình kín

2 Động cơ vĩnh cửu loại 1

3 Nguyên lí trạng thái đầu, cuối cho hệ mở

3.2.2 Biểu thức toán nguyên lí 1 qua nhiệt, công và ý nghĩa

3.2.3 Nhiệt hóa học và Hệ quả nguyên lí 1- Định luật Hec xơ

(G.I Hess- 1840)

1 Hiệu ứng nhiệt đẳng áp ∆H, đẳng tích ∆U

2 Phương trình nhiệt hóa học- Quy ước về hiệu ứng nhiệt theo nhiệt động học và nhiệt hóa học

3 Phương pháp xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học

a Theo sinh nhiệt

b Theo thiêu nhiệt

c Theo định luật Hess và chu trình Booc- Habe

d Theo phương pháp đại số

e Theo năng lượng liên kết

3.3 Nguyên lí 2 nhiệt động học

3.3.1 Các cách phát biểu qua nhiệt Q, công A và ý nghĩa

1 Tiên đề Clausius (1850)

2 Tiên đề Kelvil (1851)

3 Tiên đề Thomson- Plang (Động cơ vĩnh cửu loại 2)

3.3.2 Biểu thức toán nguyên lí 2 qua Q, A và ý nghĩa

3.3.3 Nguyên lí 2 qua hàm Entropi S (1865)- Tiêu chuẩn tự

trong hệ cô lập

1 Khái niệm về S (Sự ra đời, tính chất, biểu thức toán)

2 Ý nghĩa vật lí của S (Về chiều hướng của quá trình tự nhiên trong hệ cô lập, về tính thống kê của hệ thống) 3.3.4 Các thế nhiệt động/ (các hàm đặc trưng) Φ a, b và thế

nhiệt động đẳng nhiệt đẳng áp G(T,P)/ (hàm năng lượng tự do Gibbs)- Tiêu chuẩn tự xảy ra và điều kiện cân bằng của quá trình hóa học trong hệ kín

3.3.5 Hóa thế µ i của cấu tử i- Tiêu chuẩn tự xảy ra và điều

Bài tập và câu hỏi Chương 3 Quyển Bài tập và Trắc nghiệm: Ng Đức Chung

1 Phần trắc nghiệm: 1, 2 (272); 3, 4, 5, 6, 7

(273); 8, 9,10, 11 (274); 12, 13, 14, 15 (275); 16,

17, 18, 19 (276); 20, 21, 22, 23, 24 (277)

2 Xem đáp án: 1, 2, 3 (trang 118); 4 (119); 6 (120); 7 (121); 8, 9 (124); 10, 12 (126); 13, 14 (127); 17 (131); 19, 20 (132); 5.1 (142); 5.5, 5.6, 5.7 (143); 5.9, 5.10 (144); 5.11, 5.12, 5.13 5.14 5.15, 5.16 (145); 5.20 (146); 5.21, 5.22 5.23

(147); 5.24 (148); 5.31, 5.32, 5.33 (151); 5.36, 5.37, 5.38 (153); 5.39, 5.41, 5.42 (155)