Giao trinh bai tap chương 3 phản ứng không thay đổi số oxy hóa p2

CHƯƠNG III PHẢN ỨNG KHÔNG THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA III.1Các loại phản ứng không thay đổi số oxyhóa 1 Phản ứng axit – bazơ : Là phản ứng hình thành liên kết đơn cộng hóa trị từ 1 cặp electron

CHƯƠNG III PHẢN ỨNG KHÔNG THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA III.1Các loại phản ứng không thay đổi số oxyhóa 1) Phản ứng axit – bazơ : Là phản ứng hình thành

liên kết đơn cộng hóa trị từ 1 cặp electron của một

chất và 1 orbital trống của một chất khác

Ví dụ:

H+(k) + Cl- (k) = H – Cl (k)

NH3(k) + BF3(k) = H3N – BF3 (r) (NH3.BF3)

NH4+ + OH- ' NH3 + HO – H (NH3.H2O)

NaOH (r) + CO2 (k) = NaHO-CO2 (r) (NaHCO3)

H+(aq) + OH- (aq) ' H – OH (l)

Cu2+ (aq) + NH3(aq) ' [Cu – NH3]+(aqua)

CaO(r) + SiO2 (k) = Ca2+[-O – SiO2-](r) (CaSiO3) Chất cho cặp electron là bazơ, chất nhận cặp electron là axit

2) Phản ứng kết tủa từ các ion : là phản ứng lên kết của các ion tạo thành chất rắn có liên kết ion

Ví dụ:

Ag+(aq) + Cl- (aq) ' AgCl(r)

Ba2+(aq)+ SO42-(aq) ' BaSO4(aQ)

Các phản ứng loại này đều có tính thuận nghịch

3) Phản ứng gốc :là phản ứng tạo thành một liên kết đơn cộng hóa trị từ 2 gốc tự do

Ví dụ: H· + ·H = H–H

4) Phản ứng kết hợp: là phản ứng tạo chất phức tạp hơn từ các chất đơn giản hơn

Ví dụ: CaO(r) + SiO2(r) = CaSiO3-(r)

NaOH(r) + CO2(k) NaHCO3(r)

5) Phản ứng phân hủy : là phản ứng phá hủy chất

phức tạp hơn tạo thành chất đơn giản hơn

Ví dụ: CaCO3(r) = CaO (r) + CO2(r)

6) Phản ứng polimer hóa : Là phản ứng tạo thành đại

phân tử từ rất nhiều phân tử cùng loại

Ví dụ: nSO3 (k) → (-OSO2-OSO2-OSO2-)n/3 (r)

http://library.thinkquest.org/C006439/reactions/

III.2 Các thuyết axít – bazơ và lĩnh vực áp dụng của nó 1) Thuyết axit –bazơ Arrhenius (1887)

Định nghĩa: axít là chất phân li trong nước cho ion

H+ bazơ là chất phân li trong nước cho ion OH-

Ví dụ: HCl (k) H2 O H+(aq) + Cl-(aq)

NaOH (r) H2 O Na+(aq) + OH-(aq)

Thuyết này chỉ đúng trong dung dịch nước

2) Thuyết axít – bazơ Bronsted – Lawry (1923)

Định nghĩa: axít là chất cho chất khác ion H + của mình và bazơ là chất nhận ion H + của chất khác

Ví dụ:

axít: H2O (l), NH4+(aq) ; bazơ : NH3(aq) , OH-(aq) Chất cho ion H+ và chất tạo thành sau khi cho ion

H+ này là một cặp axit bazơ liên hợp

Trong ví dụ trên các cặp axít – bazơ liên hợp là:

H2O(l)/OH-(aq) và NH4+(aq)/NH3(l)

Cặp axít –bazơ liên hợp có quan hệ: KA.KB = Kdm Thuyết Brnsted - Lawry áp dụng cho mọi loại dung môi có khả năng cho proton và có tính định lượng cao do có thể đo được nồng độ ion H+

3) Thuyết axít – bazơ Lewis (1923)[2]

a) Định nghĩa

Axít Lewis là chất nhận cặp electron

Bazơ Lewis là chất cho cặp electron

Axít lewis là những tiểu phân (phân tử, ion, nguyên tử) còn các ocbitan trống thích hợp cho việc tiếp nhận cặp electron

H+(dd) + NH3 (dd) = NH4+(dd) axít bazơ

AlF3(r) + 3F-(dd) = [AlF6]2-(dd) axít bazơ

Các hợp chất có liên kết kép hoặc không còn ocbitan trống trong trường hợp thích hợp cũng thể hiện tính chất của một axít Lewis

HCl(k) + NH3(k) = NH4Cl(r)

axit bazơ

CO2(k) + OH-(aq) = HCO3-(aq) axít bazơ

Bazơ Lewis là những tiểu phân có cặp electron tự

do Chúng thường là các anion (Cl-, CN-, CNS-,

NO2-, OH-…) hay các phân tử trung hòa (NH3, xeton, rượu, amin, pyridine C5H5N)

Theo thuyết Lewis không có chất trung tính (không

b) Khả năng đánh giá độ mạnh cuả axit – bazơ Lewis

Không có thước đo chung đánh giá độ mạnh của

axit và bazơ Lewis

Nguyên nhân: Độ mạnh của axit (bazơ) Lewis

không chỉ phụ thuộc vào:

- Mật độ điện tích dương (hay âm)

-Trạng thái của ocbitan trống (hay chứa cặp electron)

- Cấu tạo của lớp vỏ electron hóa trị

trong trường hợp phân tử hay ion phức, mà còn phụ thuộc vào các hiệu ứng:

- Hiệu ứng cảm ứng

- Hiệu ứng cộng hưởng

- Hiệu ứng lập thể

Ví dụ: + Hiệu ứng cảm ứng

Tính bazơ giảm dần trong dãy Li3N, NH3 , NF3 do tác dụng rút điện tử tăng dần từ Li đến F

Ví dụ: + Hiệu ứng cộng hưởng

Tính axít tăng dần trong dãy BF3, BCl3, BBr3 do có hiệu ứng chuyển electron từ halogenua sang Bor

tạo liên kết π theo cơ chế cho – nhận Hiệu ứng

này yếu dần từ F đến Br, dẫn đến mật độ điện tích dương trên B tăng dần từ BF3 đến BBr3

Ví dụ 3: + Hiệu ứng lập thể

Tính bazơ giảm theo dãy 3-metylpyridin (CH3C5H5N)(b), pyridin (C5H5N)(a), 2-metylpyridin (c) trong phản ứng với B(CH3)3 (trimetylbor) mặc dù nhóm metyl có hiệu ứng cảm ứng đẩy điện tử, nguyên nhân là do sự cản trở không gian của nhóm metyl tới N ΔHo

298 của các phản ứng trên lần lượt

có các giá trị –74kJ, -71kJ và –42kJ

(a) (b) (c)

Ngòai ra còn phụ thuộc vào khả năng tạo liên kết π của tiểu phần acid và bazơ (Thí dụ sẽ nêu trong phần phức chất)

Kết luận: -Chỉ có thể tính độ mạnh axit – bazơ

Lewis cho từng nhóm chất Không có thước đo chung như trường hợp axit – bazơ Bronsted – Lawry Độ mạnh của axit – bazơ Lewis tính theo năng lượng liên kết (j/mol) tạo giữa axit và bazơ Lewis hay theo hằng số bền của phức(trong dung dịch)

c) Ứng dụng của thuyết Lewis: Trong các phản ứng

tạo phức

4) Thuyết axít – bazơ Usanovich

Định nghĩa:

Axit là chất có thể cho đi cation, kết hợp với anion hay kết hợp với electron

Bazơ là chất có khả năng kết hợp với cation, cho đi anion hay cho đi electron

CO2 + OH- = HCO3

HCl + NH3 = NH4Cl

SiO2 + K2O = K2SiO3 (K+, SiO32-)

CS2 + Na2S = Na2CS3 (Na+ , CS32-) axít bazơ

H+(k) + Cl- (k) = H – Cl (k)

Thuyết này có tính tổng quát nhất, cho phép tách ra lọai phản ứng axit bazơ đã nêu ở phần III.1 Tuy

nhiên do tính không định lượng nên thích hợp cho việc giải thích các phản ứng axit bazơ mà các thuyết khác khó áp dụng.Có thể sử dụng thuyết này giải thích cho các phản ứng ở nhiệt độ cao

5) Quan điểm axít – bazơ cứng mềm

a) Định nghĩa

Axít cứng là các cation hay phân tử có kích thước

nhỏ, có mật độ điện tích dương lớn, khả năng bị phân cực rất nhỏ, không có khả năng cho electron (H+, Ca2+, BF3, AlCl3…)

Bazơ cứng là các anion hay phân tử có kích thước

nhỏ, khả năng bị phân cực nhỏ (bị biến dạng), không có khả năng nhận thêm electron (F-, Cl-,

NH3, H2O…)

Axít mềm là các cation hay phân tử có kích thước

lớn, mật độ điện tích dưong nhỏ, dễ bị biến dạng (Cu+,Ag+, Hg2+, GaI3…)

Bazơ mềm là các anion hay phân tử có kích thước

lớn, dễ bị phân cực (H-, O2-, I-, R3P, SCN-…)

Ngoài ra còn axít và bazơ trung gian không cứng không mềm

b ) Quy tắc phản ứng của axit và bazơ cứng và mềm

Người ta nhận thấy axít cứng thường tạo hợp chất cộng hóa trị bền với bazơ cứng và axít mềm tạo hợp chất cộng hóa trị bền với bazơ mềm

Ví dụ:

Axit bazơ cứng pK1 pK12 pK123

7,10 11,98 15,83

Al3+

F-

18,53 20,20 20,67 Axit bazơ mềm pK1 pK12

Cu+