Các electron trong nguyên t đử ược chia thành các l p, phân l p, obitan... Nhóm và phân nhóm.. Do đó, nó phân nhóm ph nhóm VII... CH ƯƠ NG III... Quá trình hoà tan.
Trang 1Ch ươ ng I.
CÂU TAO NGUYÊN T – H TH NG TUÂN HOÀN CÁC NGUYÊN T ́ ̣ Ư Ệ Ố ̀ Ố
I C u t o nguyên t ấ ạ ử
Nguyên t g m h t nhân tích đi n dử ồ ạ ệ ương (Z+) tâm và có Z electron chuy n đ ng xung quanh h t nhân ở ể ộ ạ
1 H t nhân: ạ H t nhân g m: ạ ồ
− Proton: Đi n tích 1+, kh i lệ ố ượng b ng 1 đ.v.C, ký hi u ằ ệ (ch s ghi trên là kh i lỉ ố ố ượng, ch s ghi dỉ ố ướ i
là đi n tích) ệ
− N tron ơ : Không mang đi n tích, kh i lệ ố ượng b ng 1 đ.v.C ký hi u ằ ệ
Nh v y, ư ậ đi n tích Z c a h t nhân b ng t ng s proton ệ ủ ạ ằ ổ ố
* Kh i l ố ượ ng c a h t nhân coi nh b ng kh i l ủ ạ ư ằ ố ượ ng c a nguyên t ủ ử (vì kh i lố ượng c a electron nh khôngủ ỏ đáng k ) b ng t ng s proton (ký hi u là Z) và s n tron (ký hi u là N): ể ằ ổ ố ệ ố ơ ệ
Z + N ≈ A
A được g i là ọ s kh i ố ố
* Các d ng đ ng v khác nhau ạ ồ ị c a m t nguyên t là nh ng d ng nguyên t khác nhau có ủ ộ ố ữ ạ ử cùng s proton ố
nh ng ư khác s n tron trong h t nhân ố ơ ạ , do đó có cùng đi n tích h t nhân ệ ạ nh ng khác nhau v kh i lư ề ố ượng nguyên
t , t c là ử ứ s kh i A khác nhau ố ố
2 Ph n ng h t nhân: ả ứ ạ Ph n ng h t nhân là quá trình làm bi n đ i nh ng h t nhân c a nguyên t nàyả ứ ạ ế ổ ữ ạ ủ ố thành h t nhân c a nh ng nguyên t khác ạ ủ ữ ố
Trong ph n ng h t nhân, ả ứ ạ t ng s proton và t ng s kh i luôn đ ổ ố ổ ố ố ượ c b o toàn ả
Ví dụ:
V y X là C Phậ ương trình ph n ng h t nhân ả ứ ạ
3 C u t o v electron c a nguyên t ấ ạ ỏ ủ ử
Nguyên t là h trung hoà đi n, nên ử ệ ệ s electron chuy n đ ng xung quanh h t nhân b ng s đi n tích d ố ể ộ ạ ằ ố ệ ươ ng
Z c a h t nhân ủ ạ
Các electron trong nguyên t đử ược chia thành các l p, phân l p, obitan ớ ớ
a) Các l p electron ớ K t phía h t nhân tr ra để ừ ạ ở ược ký hi u: ệ
B ng s th t n = 1 2 3 4 5 6 7 … ằ ố ứ ự
B ng ch tằ ữ ương ng: K L M N O P Q … ứ
Nh ng electron thu c cùng m t l p có năng lữ ộ ộ ớ ượng g n b ng nhau L p electron càng g n h t nhân có m cầ ằ ớ ầ ạ ứ năng lượng càng th p, vì v y l p K có năng lấ ậ ớ ượng th p nh t ấ ấ
S electron t i đa có trong l p th n b ng 2nố ố ớ ứ ằ 2 C th s electron t i đa trong các l p nh sau: ụ ể ố ố ớ ư
L p : K L M N … ớ
S electron t i đa: 2 8 18 32 … ố ố
b) Các phân l p electron ớ Các electron trong cùng m t l p l i độ ớ ạ ược chia thành các phân l p ớ
L p th n có n phân l p, các phân l p đớ ứ ớ ớ ược ký hi u b ng ch : s, p, d, f, … k t h t nhân tr ra ệ ằ ữ ể ừ ạ ở Các electron trong cùng phân l p có năng lớ ượng b ng nhau ằ
L p K (n = 1) có 1 phân l p : 1s ớ ớ
L p L (n = 2) có 2 phân l p : 2s, 2p ớ ớ
L p M (n = 3) có 3 phân l p :3s, 3p, 3d ớ ớ
L p N (n = 4) có 4 phân l p : 4s, 4p, 4d, 4f ớ ớ
Th t m c năng lứ ự ứ ượng c a các phân l p x p theo chi u tăng d n nh sau : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p,ủ ớ ế ề ầ ư 5s, 4d, 5p, 6s…
S electron t i đa c a các phân l p nh sau: ố ố ủ ớ ư
Phân l p : s p d f ớ
S electron t i đa: 2 6 10 14 ố ố
c) Obitan nguyên t : là khu v c không gian xung quanh h t nhân mà đó kh năng có m t electron là l n ử ự ạ ở ả ặ ớ
nh t ấ (khu v c có m t đ đám mây electron l n nh t) ự ậ ộ ớ ấ
S và d ng obitan ph thu c đ c đi m m i phân l p electron ố ạ ụ ộ ặ ể ỗ ớ
Phân l p s có 1 obitan d ng hình c u ớ ạ ầ
Phân l p p có 3 obitan d ng hình s 8 n i ớ ạ ố ổ
Phân l p d có 5 obitan, phân l p f có 7 obitan Obitan d và f có d ng ph c t p h n ớ ớ ạ ứ ạ ơ
Trang 2M i obitan ch ch a t i đa 2 electron có spin ng ỗ ỉ ứ ố ượ c nhau M i obitan đỗ ược ký hi u b ng 1 ô vuông ệ ằ (còn
g i là ô lọ ượng t ), trong đó n u ch có 1 electron ử ế ỉ ta g i đó là electron đ c thân, n u đ 2 electron ọ ộ ế ủ ta g iọ các electron đã ghép đôi Obitan không có electron g i là obitan tr ng.ọ ố
4 C u hình electron và s phân b electron theo obitan ấ ự ố
a) Nguyên lý v ng b n: trong nguyên t , các electron l n l ữ ề ử ầ ượ t chi m các m c năng l ế ứ ượ ng t th p đ n cao ừ ấ ế
Ví dụ: Vi t c u hình electron c a Fe (Z = 26) ế ấ ủ
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
N u vi t theo ế ế th t các m c năng l ứ ự ứ ượ thì c u hình trên có d ng ng ấ ạ
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
Trên c s c u hình electron c a nguyên t , ta d dàng vi t c u hình electron c a cation ho c anion t o raơ ở ấ ủ ố ễ ế ấ ủ ặ ạ
t nguyên t c a nguyên t đó ừ ử ủ ố
Ví dụ: C u hình electron c a ấ ủ
Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
Đ i v i ố ớ anion thì thêm vào l p ngoài cùng s electron mà nguyên t đã nh n ớ ố ố ậ
Ví dụ:
S(Z = 16) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
C n hi u r ng : ầ ể ằ electron l p ngoài cùng theo c u hình electron ch không theo m c năng l ớ ấ ứ ứ ượ ng
5 Năng l ượ ng ion hoá, ái l c v i electron, đ âm đi n ự ớ ộ ệ
a) Năng l ượ ng ion hoá (I) Năng lượng ion hoá là năng lượng c n tiêu th đ tách 1e ra kh i nguyên tầ ụ ể ỏ ử
và bi n nguyên t thành ion dế ử ương Nguyên t càng d nhử ễ ường e (tính kim lo i càng m nh) thì I có tr sạ ạ ị ố càng nh ỏ
b) Ái l c v i electron ự ớ (E) Ái l c v i electron là năng lự ớ ượng gi i phóng khi k t h p 1e vào nguyên t , bi nả ế ợ ử ế nguyên t thành ion âm Nguyên t có kh năng thu e càng m nh (tính phi kim càng m nh) thì E có tr s càngử ử ả ạ ạ ị ố
l n ớ
c) Đ âm đi n ( ộ ệ χ).Đ âm đi n là đ i l ộ ệ ạ ượ ng đ c tr ng cho kh năng hút c p electron liên k t c a m t ặ ư ả ặ ế ủ ộ nguyên t trong phân t ử ử
Đ âm đi n độ ệ ược tính t I và E theo công th c: ừ ứ
− Nguyên t có ố χ càng l n thì nguyên t c a nó có kh năng hút c p e liên k t càng m nh.ớ ử ủ ả ặ ế ạ
− Đ âm đi n ộ ệ χ thường dùng đ tiên đoán m c đ phân c c c a liên k t và xét các hi u ng d chể ứ ộ ự ủ ế ệ ứ ị chuy n electron trong phân t ể ử
− N u hai nguyên t có ế ử χ b ng nhau s t o thành liên k t c ng hoá tr thu n tuý ằ ẽ ạ ế ộ ị ầ N u đ âm đi n ế ộ ệ khác
nhau nhi u ề (χ∆ > 1,7) s t o thành liên k t ion N u đ âm đi n khác nhau không nhi u (0 < ẽ ạ ế ế ộ ệ ề χ∆ < 1,7) sẽ
t o thành ạ liên k t c ng hoá tr có c c ế ộ ị ự
II H th ng tu n hoàn các nguyên t hoá h c ệ ố ầ ố ọ
1 Đ nh lu t tu n hoàn.ị ậ ầ
Tính ch t c a các nguyên t cũng nh thành ph n, tính ch t c a các đ n ch t và h p ch t c a chúng bi n ấ ủ ố ư ầ ấ ủ ơ ấ ợ ấ ủ ế thiên tu n hoàn theo chi u tăng đi n tích h t nhân ầ ề ệ ạ
2 B ng h th ng tu n hoàn.ả ệ ố ầ
Người ta s p x p 109 nguyên t hoá h c (đã tìm đắ ế ố ọ ược) theo chi u tăng d n c a đi n tích h t nhân Z thànhề ầ ủ ệ ạ
m t b ng g i là ộ ả ọ b ng h th ng tu n hoàn ả ệ ố ầ
Có 2 d ng b ng thạ ả ường g p.ặ
a D ng b ng dài ạ ả : Có 7 chu kỳ (m i chu kỳ là 1 hàng), 16 nhóm Các nhóm đỗ ược chia thành 2 lo i: Nhóm Aạ (g m các nguyên t s và p) và nhóm B (g m nh ng nguyên t d và f) ồ ố ồ ữ ố Nh ng nguyên t nhóm B đ u là kim ữ ố ở ề
lo i ạ
b D ng b ng ng n ạ ả ắ : Có 7 chu kỳ (chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, chu kỳ 4, 5, 6 có 2 hàng, chu kỳ 7 đang xây d ngự
m i có 1 hàng); 8 nhóm M i nhóm có 2 phân nhóm: Phân nhóm chính (g m các nguyên t s và p - ng v iớ ỗ ồ ố ứ ớ nhóm A trong b ng dài) và phân nhóm ph (g m các nguyên t d và f - ng v i nhóm B trong b ng dài) Hai hả ụ ồ ố ứ ớ ả ọ nguyên t f (h lantan và h actini) đố ọ ọ ược x p thành 2 hàng riêng.ế
Trong ch ươ ng trình PTTH và trong cu n sách này s d ng d ng b ng ng n ố ử ụ ạ ả ắ
3 Chu kỳ
Chu kỳ g m nh ng nguyên t mà nguyên t c a chúng có ồ ữ ố ử ủ cùng s l p electron ố ớ
M i chu kỳ đ u ỗ ề m đ u b ng kim lo i ki m, k t thúc b ng khí hi m ở ầ ằ ạ ề ế ằ ế
Trong m t chu kỳ ộ , đi t trái sang ph i theo chi u đi n tích h t nhân tăng d n.ừ ả ề ệ ạ ầ
- S electron l p ngoài cùng tăng d n.ố ở ớ ầ
Trang 3- L c hút gi a h t nhân và electron hoá tr l p ngoài cùng tăng d n, làm bán kính nguyên t gi m d n Doự ữ ạ ị ở ớ ầ ử ả ầ đó:
+ Đ âm đi n ộ ệ ệ c a các nguyên t tăng d n.ủ ố ầ
+ Tính kim lo i gi m d n, tính phi kim tăng d n.ạ ả ầ ầ
+ Tính baz c a các oxit, hiđroxit gi m d n, tính axit c a chúng tăng d n.ơ ủ ả ầ ủ ầ
- Hoá tr cao nh t đ i v i oxi tăng t I đ n VII Hoá tr đ i v i hiđro gi m t IV (nhóm IV) đ n I (nhómị ấ ố ớ ừ ế ị ố ớ ả ừ ế VII)
4 Nhóm và phân nhóm
Trong m t phân nhóm chính (nhóm A) khi đi t trên xu ng dộ ừ ố ưới theo chi u tăng đi n tích h t nhân.ề ệ ạ
- Bán kính nguyên t tăng (do s l p e tăng) nên l c hút gi a h t nhân và các electron l p ngoài cùng y uử ố ớ ự ữ ạ ở ớ ế
d n, t c là kh năng nhầ ứ ả ường electron c a nguyên t tăng d n Do đó:ủ ử ầ
+ Tính kim lo i tăng d n, tính phi kim gi m d n.ạ ầ ả ầ
+ Tính baz c a các oxit, hiđroxit tăng d n, tính axit c a chúng gi m d n.ơ ủ ầ ủ ả ầ
- Hoá tr cao nh t v i oxi (hoá tr dị ấ ớ ị ương) c a các nguyên t b ng s th t c a nhóm ch a nguyên t đó.ủ ố ằ ố ứ ự ủ ứ ố
5 Xét đoán tính ch t c a các nguyên t theo v trí trong b ng HTTH.ấ ủ ố ị ả
Khi bi t s th t c a m t nguyên t trong b ng HTTH (hay đi n tích h t nhân Z), ta có th suy ra v trí vàế ố ứ ự ủ ộ ố ả ệ ạ ể ị
nh ng tính ch t c b n c a nó Có 2 cách xét đoán.:ữ ấ ơ ả ủ
Cách 1: D a vào s nguyên t có trong các chu kỳ.ự ố ố
Chu kỳ 1 có 2 nguyên t và Z có s tr t 1 đ n 2.ố ố ị ừ ế
Chu kỳ 2 có 8 nguyên t và Z có s tr t 3 ố ố ị ừ ừ 10
Chu kỳ 3 có 8 nguyên t và Z có s tr t 11ố ố ị ừ ừ 18
Chu kỳ 4 có 18 nguyên t và Z có s tr t 19 ố ố ị ừ ừ 36
Chu kỳ 5 có 18 nguyên t và Z có s tr t 37 ố ố ị ừ ừ 54
Chu kỳ 6 có 32 nguyên t và Z có s tr t 55 ố ố ị ừ ừ 86
Chú ý:
- Các chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, các nguyên t đ u thu c phân nhóm chính ố ề ộ (nhóm A)
- Chu kỳ l n (4 và 5) có 18 nguyên t , d ng b ng ng n đớ ố ở ạ ả ắ ược x p thành 2 hàng ế Hàng trên có 10 nguyên t ,ố
trong đó 2 nguyên t đ u thu c phân nhóm chính ố ầ ộ (nhóm A), 8 nguyên t ố còn l i phân nhóm ph ạ ở ụ (phân nhóm
ph nhóm VIII có 3 nguyên t ) ụ ố Hàng d ướ i có 8 nguyên t ố, trong đó 2 nguyên t đ u phân nhóm ph , 6 ố ầ ở ụ nguyên t sau thu c phân nhóm chính ố ộ Đi u đó th hi n s đ sau:ề ể ệ ở ơ ồ
D u * : nguyên t phân nhóm chính.ấ ố
D u : nguyên t phân nhóm ph ấ ố ụ
Ví dụ: Xét đoán v trí c a nguyên t có Z = 26.ị ủ ố
Vì chu kỳ 4 ch a các nguyên t Z = 19 36, nên nguyên t Z = 26 thu c chu kỳ 4, hàng trên, phân nhóm phứ ố ố ộ ụ nhóm VIII Đó là Fe
Cách 2: D a vào c u hình electrong c a các nguyên t theo nh ng quy t c sau:ự ấ ủ ố ữ ắ
- S l p e ố ớ c a nguyên t ủ ử b ng s th t c a chu kỳ ằ ố ứ ự ủ
- Các nguyên t đang xây d ng e, l p ngoài cùng ố ự ở ớ (phân l p s ho c p) còn các l p trong đã bão hoà thìớ ặ ớ
thu c phân nhóm chính S th t c a nhóm b ng s e l p ngoài cùng ộ ố ứ ự ủ ằ ố ở ớ
- Các nguyên t đang xây d ng e l p sát l p ngoài cùng ố ự ở ớ ớ ( phân l p d) ở ớ thì thu c phân nhóm ph ộ ụ
Ví d : ụ Xét đoán v trí c a nguyên t có Z = 25.ị ủ ố
C u hấ ình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
- Có 4 l p e ớ ớ chu kỳ 4.ở
Đang xây d ng e phân l p 3d ự ở ớ ớ thu c phân nhóm ph Nguyên t này là kim lo i, khi tham gia ph n ngộ ụ ố ạ ả ứ
nó có th cho đi 2e 4s và 5e 3d, có hoá tr cao nh t 7ể ở ở ị ấ + Do đó, nó phân nhóm ph nhóm VII Đó là Mn.ở ụ
CH ƯƠ NG II.LIÊN KÊT HOA HOC ́ ́ ̣
1 Liên k t ion ế
Trang 4Liên k t ion đế ược hình thành gi a các nguyên t có đ âm đi n khác nhau nhi u (ữ ử ộ ệ ề ề 1,7) Khi đó nguyên
t có đ âm đi n l n (các phi kim đi n hình) thu e c a nguyên t có đ âm đi n nh (các kim lo i đi n hình)ố ộ ệ ớ ể ủ ử ộ ệ ỏ ạ ể
t o thành các ion ngạ ược d u Các ion này hút nhau b ng l c hút tĩnh đi n t o thành phân t ấ ằ ự ệ ạ ử
Liên k t ion có đ c đi m: Không bão hoà, không đ nh hế ặ ể ị ướng, do đó h p ch t ion t o thành nh ng m ngợ ấ ạ ữ ạ
lưới ion
Liên k t ion còn t o thành trong ph n ng trao đ i ion Ví d , khi tr n dd CaCl2 v i dd Na2CO3 t o ra k t t aế ạ ả ứ ổ ụ ộ ớ ạ ế ủ CaCO3:
3 Liên k t c ng hoá tr : ế ộ ị
3 1 Đ c đi m.ặ ể
Liên k t c ng hoá tr đế ộ ị ượ ạc t o thành do các nguyên t có ử đ âm đi n b ng nhau ộ ệ ằ ho c ặ khác nhau không
nhi u ề góp chung v i nhau các e hoá tr t o thành các c p e liên k t chuy n đ ng trong cùng 1 obitan (xungớ ị ạ ặ ế ể ộ quanh c 2 h t nhân) g i là ả ạ ọ obitan phân tử D a vào v trí c a các c p e liên k t trong phân t , ngự ị ủ ặ ế ử ười ta chia thành :
3.2 Liên k t c ng hoá tr không c c.ế ộ ị ự
ự TTo thành t 2 nguyên t c a cùng m t nguyên t ạừ ử ủ ộ ố Ví dụ : H : H, Cl : Cl.
C p e liên k t không b l ch v phía nguyên t nào.ặ ế ị ệ ề ử
ử Hoá tr c a các nguyên t đị ủ ố ược tính b ng s c p e dùng chung.ằ ố ặ
3 3 Liên k t c ng hoá tr có c c.ế ộ ị ự
ự T o thành t các nguyên t có đ âm đi n khác nhau không nhi u ạ ừ ử ộ ệ ề Ví dụ : H : Cl.
C p e liên k t b l ch v phía nguyên t có đ âm đi n l n h n.ặ ế ị ệ ề ử ộ ệ ớ ơ
ơ Hoá tr c a các nguyên t trong liên k t c ng hoá tr có c c đị ủ ố ế ộ ị ự ược tính b ng s c p e dùng chung Nguyênằ ố ặ
t có đ âm đi n l n có hoá tr âm, nguyên t kia hoá tr dố ộ ệ ớ ị ố ị ương Ví d , trong HCl, clo hoá tr 1ụ ị ị, hiđro hoá tr 1ị + 3.4 Liên k t cho - nh n (còn g i là liên k t ph i trí).ế ậ ọ ế ố
Đó là lo i liên k t c ng hoá tr mà c p e dùng chung ch do 1 nguyên t cung c p và đạ ế ộ ị ặ ỉ ố ấ ược g i là nguyên tọ ố cho e Nguyên t kia có obitan tr ng (obitan không có e) đố ố ược g i là nguyên t nh n e Liên k t cho - nh nọ ố ậ ế ậ
được ký hi u b ng mũi tên (ệ ằ ằ ) có chi u t ch t cho sang ch t nh n.ề ừ ấ ấ ậ
Ví dụ quá trình hình thành ion NH4+ (t NHừ 3 và H+) có b n ch t liên k t cho - nh n.ả ấ ế ậ
Sau khi liên k t cho - nh n hình thành thì 4 liên k t N - H hoàn toàn nh nhau Do đó, ta có th vi t CTCT vàế ậ ế ư ể ế CTE c a NHủ +
4 nh sau:ư
Đi u ki n đ t o thành liên k t cho - nh n gi a 2 nguyên t A B là: nguyên t A có đ 8e l p ngoài,ề ệ ể ạ ế ậ ữ ố ố ủ ớ trong đó có c p e t do(ch aặ ự ư tham gia liên k t) và nguyên t B ph i có obitan tr ng.ế ố ả ố
3.5 Liên k t và liên k t .ế ế
V b n ch t chúng là nh ng liên k t c ng hoá tr ề ả ấ ữ ế ộ ị
a) Liên k t ế Được hình thành do s xen ph 2 obitan (c a 2e tham gia liên k t)d c theo tr c liên k t Tuỳự ủ ủ ế ọ ụ ế theo lo i obitan tham gia liên k t là obitan s hay p ta có các lo i liên k t ki u s-s, s-p, p-p:ạ ế ạ ế ể
Obitan liên k t có tính đ i x ng tr c, v i tr c đ i x ng là tr c n i hai h t nhân nguyên t ế ố ứ ụ ớ ụ ố ứ ụ ố ạ ử
N u gi a 2 nguyên t ế ữ ử ch hình thành m t m i liên k t đ n ỉ ộ ố ế ơ thì đó là liên k t Khi đó, do tính đ i x ng c aế ố ứ ủ obitan liên k t , hai nguyên t có th quay quanh tr c liên k t.ế ử ể ụ ế
Trang 5b) Liên k t ế Được hình thành do s xen ph gi a các obitan p hai bên tr c liên k t Khi gi a 2 nguyên tự ủ ữ ở ụ ế ữ ử hình thành liên k t b i thì có 1 liên k t , còn l i là liên k t Ví dd trong liên k t (bb n nh t) và 2 liênế ộ ế ạ ế ụế ềấ
k t (kém b n h n).ế ề ơ
Liên k t không có tính đ i x ng tr c nên 2 nguyên t tham gia liên k t không có kh năng quay t doế ố ứ ụ ử ế ả ự quanh tr c liên k t Đó là nguyên nhân gây ra hi n tụ ế ệ ượng đ ng phân cis-trans c a các h p ch t h u c có n iồ ủ ợ ấ ữ ơ ố đôi
3.6 S lai hoá các obitan.ự
ự Khi gi i thích kh năng hình thành nhi u lo i hoá tr c a m t nguyên t (nh c a Fe, Cl, C…) ta khôngả ả ề ạ ị ủ ộ ố ư ủ
th căn c vào s e đ c thân ho c s e l p ngoài cùng mà ph i dùng khái ni m m i g i là "ể ứ ố ộ ặ ố ớ ả ệ ớ ọ s lai hoá obitan ự "
L y nguyên t C làm ví d :ấ ử ụ
C u hình e c a C (Z = 6).ấ ủ
N u d a vào s e đ c thân: C có hoá tr II.ế ự ố ộ ị
Trong th c t , C có hoá tr IV trong các h p ch t h u c Đi u này đự ế ị ợ ấ ữ ơ ề ược gi i thích là do s "lai hoá" obitanả ự 2s v i 3 obitan 2p t o thành 4 obitan q m i (obitan lai hoá) có năng lớ ạ ớ ượng đ ng nh t Khi đó 4e (2e c a obitanồ ấ ủ 2s và 2e c a obitan 2p)chuy n đ ng trên 4 obitan lai hoá q và tham gia liên k t làm cho cacbon có hoá tr IV Sauủ ể ộ ế ị khi lai hoá, c u hình e c a C có d ng:ấ ủ ạ
Các ki u lai hoá th ể ườ ng g p ặ
a) Lai hoá sp 3 Đó là ki u lai hoá gi a 1 obitan s v i 3 obitan p ể ữ ớ t o thành 4 obitan lai hoá q ạ đ nh hị ướng từ tâm đ n 4 đ nh c a t di n đ u, các tr c đ i x ng c a chúng t o v i nhau nh ng góc b ng 109ế ỉ ủ ứ ệ ề ụ ố ứ ủ ạ ớ ữ ằ o28' Ki u laiể hoá sp3 được g p trong các nguyên t O, N, C n m trong phân t Hặ ử ằ ử 2O, NH3, NH+
4, CH4,…
b) Lai hoá sp 2 Đó là ki u lai hoá gi a 1 obitan s và 2obitan p ể ữ t o thành 3 obitan lai hoá q ạ đ nh hị ướng t tâmừ
đ n 3 đ nh c a tam giác đ u Lai hoá spế ỉ ủ ề 2 được g p trong các phân t BClặ ử 3, C2H4,…
c) Lai hoá sp Đó là ki u lai hoá gi a 1 obitan s và 1 obitan p ể ữ t o ra 2 obitan lai hoá q ạ đ nh hị ướng th ng hàngẳ
v i nhau Lai hoá sp đớ ược g p trong các phân t BClặ ử 2, C2H2,…
4 Liên k t hiđro ế
Liên k t hiđro là m i liên k t ph ế ố ế ụ (hay m i liên k t th 2) ố ế ứ c a nguyên t H v i nguyên t có đ âm đi n l n ủ ử ớ ử ộ ệ ớ
(nh F, O, N…) T c là nguyên t hiđro linh đ ng b hút b i c p e ch a liên k t c a nguyên t có đ âm đi nư ứ ử ộ ị ở ặ ư ế ủ ử ộ ệ
l n h n.ớ ơ
Liên k t hiđro đế ược ký hi u b ng 3 d u ch m ( … ) ệ ằ ấ ấ và không tính hoá tr cũng nh s oxi hoá ị ư ố
Liên k t hiđro đế ược hình thành gi a các phân t cùng lo i Ví d : Gi a các phân t Hữ ử ạ ụ ữ ử 2O, HF, rượu, axit…
ho c gi a các phân t khác lo i Ví d : Gi a các phân t rặ ữ ử ạ ụ ữ ử ượu hay axit v i Hớ 2O:
ho c trong m t phân t (liên k t hiđro n i phân t ) Ví d :ặ ộ ử ế ộ ử ụ
Do có liên k t hiđro to thành trong dd nên:ế ạ
+ Tính axit c a HF gi m đi nhi u (so v i HBr, HCl).ủ ả ề ớ
+ Nhi t đ sôi và đ tan trong nệ ộ ộ ước c a rủ ượu và axit h u c tăng lên râ r t so v i các h p ch t có KLPTữ ơ ệ ớ ợ ấ
tương đương
CH ƯƠ NG III DUNG DICH - ĐIÊN LI – pH ̣ ̣
I DUNG DICH ̣
1 Đ nh nghĩa.ị
Dd là h đ ng th g m hai hay nhi u ch t mà t l thành ph n c a chúng có th thay đ i trong m t gi i ệ ồ ể ồ ề ấ ỷ ệ ầ ủ ể ổ ộ ớ
h n khá r ng ạ ộ
Trang 6Dd g m: ồ các ch t tan và dung môi ấ
Dung môi là môi trường đ phân b các phân t ho c ion ch t tan Thể ổ ử ặ ấ ường g p dung môi l ng và quanặ ỏ
tr ng nh t là Họ ấ 2O
2 Quá trình hoà tan
Khi hoà tan m t ch t thộ ấ ường x y ra 2 quá trình.ả
ả Phá huu c u trúc c a các ch t tan.ỷấ ủ ấ
ấ TTTng tác c a dung môi v i các ti u phân ch t tan.ư ơ ủ ớểấ
Ngoài ra còn x y ra hi n tả ệ ượng ion hoá ho c liên h p phân t ch t tan (liên k t hiđro).ặ ợ ử ấ ế
Ngược v i quá trình hoà tan là ớ quá trình k t tinh ế Trong dd, khi t c đ hoà tan b ng t c đ k t tinh, ta có ố ộ ằ ố ộ ế dd bão hoà Lúc đó ch t tan không tan thêm đấ ược n a.ữ
3 Đ tan c a các ch t.ộ ủ ấ
Đ tan đ ộ ượ c xác đ nh b ng l ị ằ ượ ng ch t tan bão hoà trong m t l ấ ộ ượ ng dung môi xác đ nh ị N u trong 100 gế
H2O hoà tan được:
>10 g ch t tan: ch t d tan hay tan nhi u.ấ ấ ễ ề
<1 g ch t tan: ch t tan ít.ấ ấ
< 0,01 g ch t tan: ch t th c t không tan.ấ ấ ự ế
4 Tinh th ng m nể ậ ước
Quá trình liên k t các phân t (ho c ion) ch t tan v i các phân t dung môi g i là ế ử ặ ấ ớ ử ọ quá trình sonvat hoá N uế dung môi là H2O thì đó là quá trình hiđrat hoá.
H p ch t t o thành g i là sonvat (hay hiđrat).ợ ấ ạ ọ
Ví dụ: CuSO4.5H2O ; Na2SO4.1OH2O
Các sonvat (hiđrat) khá b n v ng Khi làm bay h i dd thu đề ữ ơ ược chúng d ng tinh th , g i là nh ng ở ạ ể ọ ữ tinh thể
ng m H ậ 2 O Nước trong tinh th g i là ể ọ n ướ ế c k t tinh
M t s tinh th ng m nộ ố ể ậ ước thường g p:ặ
FeSO4.7H2O, Na2SO4.1OH2O, CaSO4.2H2O
5 N ng đ ddồ ộ
N ng đ dd là đ i l ồ ộ ạ ượ ng bi u th l ể ị ượ ng ch t tan có trong m t l ấ ộ ượ ng nh t đ nh dd ho c dung môi ấ ị ặ
a) N ng đ ph n trăm ồ ộ ầ (C%) N ng đ ph n trăm đ ồ ộ ầ ượ c bi u th b ng s gam ch t tan có trong 100 g dd ể ị ằ ố ấ
Trong đó : mt, mdd là kh i lố ượng c a ch t tan và c a dd.ủ ấ ủ
V là th tích dd (ml), D là kh i lể ố ượng riêng c a dd (g.ml)ủ
b) N ng đ mol ồ ộ (CM) N ng đ mol đ ồ ộ ượ c bi u th b ng s mol ch t tan trong 1 lít dd ể ị ằ ố ấ Ký hi u là M.ệ
c) Quan h gi a C% và C ệ ữ M.
Ví dụ : Tính n ng đ mol c a dd axit Hồ ộ ủ 2SO4 20%, có D = 1,143 g.ml
Gi i : Theo công th c trên ta có :ả ứ
II S ĐIÊN LI Ư ̣
1 Đ nh nghĩa.ị
ị S đi n li là quá trình phân li ch t tan thành các ion d ự ệ ấ ướ i tác d ng c a các phân t dung môi ụ ủ ử (thường là
nước) ho c ặ khi nóng ch y ả
Ion dương g i là ọ cation, ion âm g i là ọ anion.
Ch t đi n ly là nh ng ch t tan trong n ấ ệ ữ ấ ướ ạ c t o thành dd d n đi n ẫ ệ nh phân ly thành các ion.ờ
Ví d : Các ch t mu i axit, baz ụ ấ ố ơ
ơ Ch t không đi n li là ch t khi tan trong n ấ ệ ấ ướ ạ c t o thành dd không d n đi n ẫ ệ
Ví d : Dd đụ ường, dd rượu,…
ợ NNu ch t tan c u t o t các tinh th ion (nh NaCl, KOH,…) thì quá trình đi n ly là quá trình đi n li làếấ ấ ạ ừ ể ư ệ ệ quá trình tách các ion kh i m ng lỏ ạ ưới tinh th r i sau đó ion k t h p v i các phân t nể ồ ế ợ ớ ử ướ ạc t o thành ion hiđrat.
Trang 7NNu ch t tan g m các phân t phân c c (nh HCl, HBr, HNOếấ ồ ử ự ư 3,…) thì đ u tiên x y ra s ion hoá phân tầ ả ự ử
và sau đó là s hiđrat hoá các ion.ự
ự Phân tt dung môi phân c c càng m nh thì kh năng gây ra hi n tửự ạ ả ệ ượng đi n li đ i v i ch t tan càngệ ố ớ ấ
m nh.ạ
Trong m t s trộ ố ường h p quá trình đi n li liên quan v i kh năng t o liên k t hiđro c a phân t dung môiợ ệ ớ ả ạ ế ủ ử (nh s đi n li c a axit).ư ự ệ ủ
2 S đi n li c a axit, baz , mu i trong dd nự ệ ủ ơ ố ước
a) S đi n li c a axit ự ệ ủ
Axit đi n li ra cation H ệ + (đúng h n là Hơ 3O+) và anion g c axit ố
Đ đ n gi n, ngể ơ ả ười ta ch vi tỉ ế
N u axit nhi u l n axit thì s đi n li x y ra theo nhi u n c, n c sau y u h n n c trế ề ầ ự ệ ả ề ấ ấ ế ơ ấ ước
b) S đi n li c a baz ự ệ ủ ơ
Baz đi n li ra anion OH ơ ệ ệ và cation kim lo i ho c amoni ạ ặ
N u baz nhi u l n baz thì s đi n li x y ra theo nhi u n c, n c sau y u h n n c trế ơ ề ầ ơ ự ệ ả ề ấ ấ ế ơ ấ ước
c) S đi n ự ệ li c a mu i ủ ố
Mu i đi n li ra cation kim lo i hay amoni và anion g c axit, các mu i trung hoà thố ệ ạ ố ố ường ch đi n li 1 n c.ỉ ệ ấ
Mu i axit, mu i baz đi n li nhi u n c :ố ố ơ ệ ề ấ
Mu i baz :ố ơ
d) S đi n li c a hiđroxit l ự ệ ủ ưỡ ng tính
Hiđroxit l ưỡ ng tính có th đi n li theo 2 chi u ra c ion H ể ệ ề ả + và OH
3 Ch t đi n li m nh và ch t đi n li y u.ấ ệ ạ ấ ệ ế
a) Ch t đi n li m nh ấ ệ ạ
Ch t đi n li m nh là nh ng ch t trong dd n ấ ệ ạ ữ ấ ướ c đi n li hoàn toàn thành ion ệ Quá trình đi n li là quá trìnhệ
m t chi u, trong phộ ề ương trình đi n li dùng d u = Ví d :ệ ấ ụ
Nh ng ch t đi n li m nh là nh ng ch t mà ữ ấ ệ ạ ữ ấ tinh th ion ể ho c phân t có ặ ử liên k t phân c c m nh ế ự ạ
Đó là:
: HHu h t các mu i tan.ầế ố
ố Các axit mmnh: HCl, HNOạ 3, H2SO4,…
b) Ch t đi n li y u ấ ệ ế
ế Chh t đi n li y u là nh ng ch t trong dd nấệ ế ữ ấ ước ch có m t ph n nh s phân t đi n li thành ion cònỉ ộ ầ ỏ ố ử ệ
ph n l n t n t i dầ ớ ồ ạ ướ ại d ng phân t , trong phử ương trình đi n li dùng d u thu n ngh ch ệ ấ ậ ị
Trang 8Ví d :ụ
Nh ng ch t đi n li y u thữ ấ ệ ế ường g p là:ặ
ặ Các axit yy u: CHế 3COOH, H2CO3, H2S,…
S Các bazz y u: NHơế 4OH,…
O MMi ch t đi n li y u đỗấ ệ ế ược đ c tr ng b ng ặ ư ằ h ng s đi n li ằ ố ệ (Kđl) - đó là h ng s cân b ng c a quá trìnhằ ố ằ ủ
đi n li Ví d :ệ ụ
Trong đó: o CH3COOCC, CH++ và CH3COOHH là n ng đ các ion và phân t trong dd ồ ộ ử lúc cân b ng ằ Kđl là
h ng s , không ph thu c n ng đ Ch t đi n li càng y u thì Kằ ố ụ ộ ồ ộ ấ ệ ế đl càng nh ỏ
V i ch t đi n li nhi u n c, m i n c có Kớ ấ ệ ề ấ ỗ ấ đl riêng H2CO3 có 2 h ng s đi n li:ằ ố ệ
4 Đ đi n li .ộ ệ
ệ ĐĐ đi n li c a ch t đi n li là t s gi a s phân t phân li thành ion N ộệ ủ ấ ệ ỷ ố ữ ố ử p và t ng s phân t ch t đi n ổ ố ử ấ ệ
li tan vào n ướ c N t.
Ví dụ: C 100 phân t ch t tan trong nứ ử ấ ước có 25 phân t đi n li thì đ đi n li b ng:ử ệ ộ ệ ằ
T s này cũng chính là t s n ng đ mol ch t tan phân li ỷ ố ỷ ố ồ ộ ấ (Cp) và n ng đ mol ch t tan vào trong dd ồ ộ ấ (Ct)
Giá trr c a bi n đ iị ủ ế ổ trong kho ng 0 đ n 1ả ế
0 1
Khi = 1: ch t tan phân li hoàn toàn thành ion Khi = 0: chh t tan hoàn toàn không phân li (ch t khôngấ ấấ
đi n li).ệ
ệ Đ đi n li ph thu c các y u t ộ ệ ụ ộ ế ố : b n ch t c a ch t tan, dung môi, nhi t đ và n ng đ dd.ả ấ ủ ấ ệ ộ ồ ộ
5 Quan h gi a đ đi n li và h ng s đi n li.ệ ữ ộ ệ ằ ố ệ
Gi s có ch t đi n li y u MA v i n ng đ ban đ u Cả ử ấ ệ ế ớ ồ ộ ầ o, đ đi n li c a nó là , ta có:ộ ệ ủ
H ng s đi n li:ằ ố ệ
D a vào bi u th c này, n u bi t ng v i n ng đ dd Cự ể ứ ế ế ứ ớ ồ ộ o, ta tính được Kđl và ngượ ạc l i
Ví dụ: Trong dd axit HA 0,1M có : = 0,01 Tính h ng s đi n li c a axit đó (ký hi u là Kằ ố ệ ủ ệ a)
Gi i: Trong dd, axit HA phân li:ả
6 Axit - baz ơ
a) Đ nh nghĩa ị
Axit là nh ng ch t khi tan trong nữ ấ ước đi n li ra ion Hệ + (chính xác là H3O+)
Baz là nh ng ch t khi tan trong nơ ữ ấ ước đi n li ra ion OHệ ệ
ĐĐi v i axit, ví d HCl, s đi n li thốớ ụ ự ệ ường được bi u di n b ng phể ễ ằ ương trình
Nh ng th c ra axit không t phân li mà ư ự ự nh ườ ng proton cho n ướ theo ph c ương trình
Trang 9
Vì H2O trong H3O+ không tham gia ph n ng nên thả ứ ường ch ghi là Hỉ +
+ Đ i v i baz , ngoài nh ng ch t trongố ớ ơ ữ ấ phân t có s n nhóm OHử ẵ ẵ (nh NaOH, Ba(OH)ư 2…) Còn có nh ngữ baz trong phân t không có nhóm OH (nh NHơ ử ư 3…) nh ng đã ư nh n proton c a n ậ ủ ướ đ t o ra OH c ể ạ ạ
Do đó đ nêu lên b n ch t c a axit và baz , vai trò c a nể ả ấ ủ ơ ủ ước (dung môi) c n đ nh nghĩa axit - baz nh sau:ầ ị ơ ư
Axit là nh ng ch t có kh năng cho proton ữ ấ ả
Baz là nh ng ch t có kh năng nh n proton ơ ữ ấ ả ậ
Đây là đ nh nghĩa c a Bronstet v axit - baz ị ủ ề ơ
b) Ph n ng axit - baz ả ứ ơ.
Tác d ng c a dd axit và dd baz ụ ủ ơ.
Cho dd H2SO4 tác d ng v i dd NaOH, ph n ng hoá h c x y ra to nhi t làm dd nóng lên.ụ ớ ả ứ ọ ả ả ệ
Phương trình phân t :ử
Phương trình ion:
Ho c là: ặ
H2SO4 cho proton (chuy n qua ion Hể 3O+) và NaOH nh n proton (tr c ti p là ion OHậ ự ế ế)
Ph n ng c a axit v i baz g i là ả ứ ủ ớ ơ ọ ph n ng trung hoà ả ứ và luôn to nhi t ả ệ
Tác d ng c a dd axit và baz không tan ụ ủ ơ
Đ dd HNOổ 3 vào Al(OH)3 , ch t này tan d n Ph n ng hoá h c x y ra.ấ ầ ả ứ ọ ả
Phương trình phân t :ử
Phương trình ion
Ho c là:ặ
HNO3 cho proton, Al(OH)3 nh n proton.ậ
ậ Tác d ng c a dd axit và oxit baz không tan ụ ủ ơ
Đ dd axit HCl vào CuO, đun nóng, ph n ng hoá h c x y ra, CuO tan d n:ổ ả ứ ọ ả ầ
Phương trình phân t :ử
Phương trình ion
Ho c làặ
HCl cho proton, CuO nh n proton, nó đóng vai trò nh m t baz ậ ư ộ ơ
ơ K t lu n ế ậ :
Trong các ph n ng trên đ u có s cho, nh n proton - đó là b n ch t c a ph n ng axit - baz ả ứ ề ự ậ ả ấ ủ ả ứ ơ
c) Hiđroxit l ưỡ ng tính
Có m t s hiđroxit không tan (nh Zn(OH)ộ ố ư 2, Al(OH)3) tác d ng đụ ượ ả ớc c v i dd axit và c v i dd baz đả ớ ơ ượ c
g i là ọ hiđroxit l ưỡ ng tính
Ví dụ: Zn(OH)2 tác đ ng đụ ược v i Hớ 2SO4 và NaOH
Trang 10Ho c là:ặ
K m hiđroxit nh n proton, nó là m t baz ẽ ậ ộ ơ
K m hiđroxit cho proton, nó là m t axit ẽ ộ
V y: ậ Hiđroxit l ưỡ ng tính là hiđroxit có hai kh năng cho và nh n proton, nghĩa là v a là axit, v a là baz ả ậ ừ ừ ơ.
7 S đi n li c a nự ệ ủ ước
a) N ướ c là ch t đi n li y u ấ ệ ế
Tích s n ng đ ion Hố ồ ộ + và OH trong nước nguyên ch t và trong dd nấ ướ ở ỗc m i nhi t đ là m t h ng sệ ộ ộ ằ ố
Môi trường trung tính : H++ = = OH = 10 7 mol/l
Môi trường axit: H++ > / OH++
H++ > 10+ 7 mol/l
Môi trường baz : Hơ ++ < / OH++
H++ < 10+ 7 mol/l
b) Ch s hiđro c a dd - Đ pH ỉ ố ủ ộ
ộ Khi bii u di n n ng đ ion Hểễ ồ ộ + (hay H3O+) c a dd dủ ướ ại d ng h th c sau:ệ ứ
thì h s a đệ ố ược g i là pH c a ddọ ủ
Ví dụ: h H++ = 10+ 5 mol/l thì pH = 5, …
V m t toán h c thì pH = lgg Hề ặ ọ ++
Nh v y ư ậ :
Môi trường trung tính: pH = 7
Môi trường axit: pH < 7
Môi trường baz : pH > 7ơ
pH càng nh thì dd có ỏ đ axit càng l n ộ ớ , (axit càng m nh); ạ pH càng l n ớ thì dd có đ baz càng l n ộ ơ ớ (baz càngơ
m nh).ạ
ạ Cách xác đđnh pH:ị
Ví d 1 ụ : Dd HCl 0,02M, có …H++ = 0,02M Do đó pH = lg2.10+ 2 = 1,7
Ví d 2 ụ : Dd NaOH 0,01M, có = OH:: = 0,01 = 10: 2 mol/l Do đó :
c) Ch t ch th màu axit - baz ấ ỉ ị ơ.
Ch t ch th màu axit - baz là ch t có màu thay đ i theo n ng đ ion H ấ ỉ ị ơ ấ ổ ồ ộ + c a dd ủ M i ch t ch th chuy nỗ ấ ỉ ị ể màu trong m t kho ng xác đ nh.ộ ả ị
M t s ch t ch th màu axit - baz th ộ ố ấ ỉ ị ơ ườ ng dùng: