bài giảng hóa đại cương

Web khảo sát 100% tiếng việt 2030k 1 bài khảo sát. đăng ký được nhận 170k link nè : https:bit.ly2lJkNcA mình cũng đăng kí rồi và muốn giới thiệu cho các bạn cùng làm Web khảo sát 100% tiếng việt 2030k 1 bài khảo sát. đăng ký được nhận 170k link nè : https:bit.ly2lJkNcA mình cũng đăng kí rồi và muốn giới thiệu cho các bạn cùng làm Web khảo sát 100% tiếng việt 2030k 1 bài khảo sát. đăng ký được nhận 170k link nè : https:bit.ly2lJkNcA mình cũng đăng kí rồi và muốn giới thiệu cho các bạn cùng làm Web khảo sát 100% tiếng việt 2030k 1 bài khảo sát. đăng ký được nhận 170k link nè : https:bit.ly2lJkNcA mình cũng đăng kí rồi và muốn giới thiệu cho các bạn cùng làm Web khảo sát 100% tiếng việt 2030k 1 bài khảo sát. đăng ký được nhận 170k link nè : https:bit.ly2lJkNcA mình cũng đăng kí rồi và muốn giới thiệu cho các bạn cùng làm

Trang 1

6.7 Định luật Hess6.8 Entanpi sinh chuẩn của một hợp chất6.9 Nhiệt hóa học và chiều hướng của phản ứng

3

6.1 Các nguyên lý cơ bản

Năng lượng là khả năng làm thay đổi trạng thái

hoặc thực hiện công lên một hệ vật chất

Năng lượng được chia làm 2 dạng:

4

Định luật bảo toàn năng lượng:

Năng lượng không tự nhiên sinh ra, không tự nhiên mất

đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác

Tổng năng lượng trong toàn vũ trụ luôn luôn là một hằng số

Ví dụ:Sự chuyển hóa thế năng thành nhiệt và

cơ năng

5Định luật bảo toàn

6

Nhiệt độ và nhiệt lượng

Nhiệt độ: Thang đo, đặc trưng cho tính chất “nóng”,

“lạnh” của vật chất Đơn vị: Kelvin (K), độ C (oC), độ F (oF) T (K) = t (0C) + 273

Nhiệt lượng: Năng lượng dự trữ trong vật, hệ và môi trường Đơn vị: J, kJ, cal, J/mol, kJ/mol, …

Hướng truyền nhiệt

Nhiệt luôn truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn

Quá trình thu nhiệt Q>0, quá trình tỏa nhiệt Q<0

Đơn vị năng lượng

J, kJ, cal, J/mol, kJ/mol, …

Trang 2

6.2 Nhiệt dung riêng

Khái niệm: Là lượng nhiệt cần cung cấp để tăng

nhiệt độ của 1 gam chất lên 1K

Biểu thức:

Chú ý:

∆T và Q cùng dấu

Nhiệt dung riêng (J/g.K), nhiệt dung mol (J/mol.K)

C - Nhiệt dung riêng

m - khối lượng chất (g)

∆T - Biến thiên nhiệt độ (K) ∆T = Tcuối- Tđầu

Q - Nhiệt trao đổi (J)

T m C Q T m

6.2 Nhiệt dung riêng

Hướng truyền nhiệt

∆T > 0 Q > 0 : Quá trình thu nhiệt

∆T < 0 Q < 0 : Quá trình tỏa nhiệt

Sự truyền nhiệt

Tổng nhiệt trao đổi trong hệ bằng 0

Q1+ Q2+ Q3+ … = 0 (6.3)

Ví d: Nung nóng một miếng sắt có khối lượng 400,0 gam

sau đó thả vào một bình chứa 1000,0 gam nước Nhiệt độ ban đầu của nước là 20,0oC, nhiệt độ tại thời điểm cân bằng

là 32,8oC Hãy tính nhiệt độ ban đầu của sắt? Biết nhiệt dung riêng của Fe là 0,449 J/g.K, của nước là 4,184 J/g.K

9

6.3 Năng lượng và sự biến đổi trạng thái

Quá trình biến đổi trạng thái:

Rắn Lỏng Hơi T = Const

(Nóng chảy, đông đặc) (Bay hơi, ngưng tụ)

Nhiệt biến đổi trạng thái:

Nhiệt bay hơi, nhiệt nóng chảy (∆H > 0 – Quá trình

∆U – Biến thiên năng lượng

U: Nội năng (Tổng thế năng và động năng trong

hệ)

Trong điều kiện đẳng áp, công W = -P × ∆V (6.5)

12

6.4 Nguyên lý I nhiệt động học

Trang 3

6.4 Nguyên lý I nhiệt động học

Entanpi (H) và biến thiên entanpi (∆H)

Khái niệm: Là nhiệt lượng của vật chất hoặc quá trình

ởáp suất không đổi

Biểu thức tính biến thiên entanpi ∆H:

∆H = Hcuối– Hđầu

∆H = ∆U - W

Đơn vị đo: J, cal, J/mol, cal/mol

Dấu ∆H: Hệ tỏa nhiệt ∆H < 0

Các phản ứng hóa học thường đi kèm với quá trình

trao đổi nhiệt với môi trường

Lưu ý khi tính ∆H:

Phụ thuộc vào số mol chất tham gia, chất tạo thành và

trạng thái tồn tại (rắn, lỏng, khí) của các chất

Phản ứng nghịch thì ∆H mang giá trị tương đương

nhưng ngược dấu phản ứng thuận

Phụ thuộc vào hệ số tỉ lượng các chất trong phản ứng

Ví dụ:

H2(k) + ½ O2(k) H2O(k) ∆H1= - 241,8 kJ

Tính nhiệt lượng của quá trình tạo ra 9g H2O?

16

6.6 Phép đo nhiệt lượng

Khi P không đổi Đo ∆H

Dụng cụ: Nhiệt lượng kế cốc café

Mg(r) + 2HCl(dd) → H2(k) + MgCl2(dd)Nhiệt độ dung dịch tăng từ 22,2oC tới 44,8oC Tính ∆H của phản ứng trên 1 mol Mg? (Biết Cdd= 4,20 J/g.K và Ddd= 1,0 g/ml)

17

6.6 Phép đo nhiệt lượng

Khi V không đổi Đo ∆U

Dụng cụ: Bom nhiệt lượng

Cách tính:

Qpư+ Qnước+ Qbom= 0

Qnước= C.m.∆T, Qbom= Cbom ∆T

Ví dụ:

Cho 1,0 gam đường saccarozơ

vào một bom nhiệt lượng và đốt

Nhiệt độ của 1,5 kg nước trong dụng

cụ đo tăng từ 25,0oC tới 27,32oC

Nhiệt dung của bom là 837 J/K

a) Tính nhiệt toả ra trên 1 gam saccarozơ?

b) Tính nhiệt toả ra trên 1 mol saccarozơ?

18

6.7 Định luật Hess

Nội dung: Nếu một phản ứng hóa học là tổng của hai hay nhiều phản ứng khác, thì ∆H của phản ứng tổng được tính bằng tổng các giá trị ∆H của tất cả các phản ứng cộng lại

Ý nghĩa: Giúp ta tính được nhiệt lượng của các phản ứng khó xảy ra trong thực tế

Nguyên tắc tính: Xem “Chú ý – trang 286”

Phương pháp đại số:

Trang 4

Kí hiệu: ∆Ho hoặc ∆Ho

298,sChú ý:

∆Ho của các nguyên tố (đơn chất) bằng 0

∆Ho trong dung dịch được tính cho dung dịch có nồng

độ1M cộng với nhiệt hòa tan

Hầu hết ∆Ho đều mang dấu âm

Có thể dùng ∆Ho đểso sánh độ bền nhiệt của các chất cùng nhóm, ∆Ho càng âm thì hợp chất càng bền nhiệt

21

6.8 Entanpi sinh chuẩn của một

hợp chất

Biến thiên entanpi của phản ứng hóa học

Ví dụ: Nitroglixerin là một loại thuốc nổ, khi nổ phân huỷ thành

4 loại khí khác nhau theo phương trình sau:

2C3H5(NO3)3(l) → N2(k) + ½ O2(k) + 6CO2(k) + 5H2O(k)

Hãy tính biến thiên entanpi khi cho nổ 10 gam nitroglixerin,

biết entanpi sinh chuẩn của nitroglixerin là –364 kJ/mol, của

H2O là -241,83 kJ/mol và của CO2là -393,51 kJ/mol

Trang 5

7.1 Bức xạ điện từ

Các khái niệm:

Bước sóng (λ) là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (cao

nhất hoặc thấp nhất) liên tiếp

Đơn vị đo: m, mm (10-3m), µm (10-6m), nm (10-9m), …

Tần số sóng (ν, f)là số dao động của sóng tại một điểm

cho trước trong một đơn vị thời gian

Đơn vị đo: Hz (s-1), MHz (106Hz), GHz (109Hz), …

Tốc độ sónglà khoảng cách lan truyền sóng trong một

đơn vị thời gian

7.2 Năng lượng và photon

Thuyết Planck:“Bức xạ điện từ được hấp thụ hoặc phát

xạ dưới dạng những lượng gián đoạn gọi là lượng tử năng lượng”

Phương trình Planck: E = h.f (= h.c/λ)

Ý nghĩa của thuyết Planck: Giải quyết được vấn đề

“khủng hoảng tử ngoại” mà thuyết Maxwell chưa giải thích được

Với: E: Năng lượng (J)f: Tần số (s-1)h: Hằng số Planck (6,6260693.10-34J.s)

Trang 6

7.2 Năng lượng và photon

Khái niệm hiệu ứng quang điện: Là hiện tượng các hạt

electron bắn ra khỏi bề mặt kim loại khi có ánh sáng chiếu

7.3 Mô hình nguyên tử Bohr

Quang phổ liên tục, quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ

9

Mô hình nguyên tử Bohr

Electron chuyển động trên những quỹ đạo

nhất định, trên đó năng lượng của e không

c: Vận tốc ánh sáng

VD: Tính năng lượng tại các mức n = 1 và n = 2 của

truoc sau n

n

−

=

Công thức Rydberg: Tính bước sóng trong dãy Balme (vùng khả kiến) của phổ phát xạ của nguyên

tử Hidro

VD:Tính bước sóng của vạch phổ trong phổ phát

xạ của nguyên tử H khi electron chuyển từ mức n =

1 1

n

R

λ

n: Số nguyên (>2)R: Hằng số Rydberg (1,0974.107m-1)

Trang 7

7.4 Tính chất sóng của electron

Mọi hạt vật chất (khác ánh sáng) đều có tính chất lưỡng

tính sóng – hạt

Công thức của Louis Victor de Broglie:

“Mọi hạt vật chất khối lượng m chuyển động với tốc độ v sẽ

Mô hình nguyên tử theo Schrödinger:

Coi electron chuyển động theo dạng sóng dừng, mô tảbằng hàm sóng Ψ

Ý nghĩa của hàm sóng Ψ: Liên quan đến Encủa electron

Hàm mật độ xác suất Ψ2: Khả năng tìm thấy electron trong một vùng không gian cho trước

15

7.5 Quan điểm cơ học lượng tử về

nguyên tử

Hệ quả:Obitan nguyên tử là khoảng không gian có xác

suất tìm được electron có cùng mức năng lượng cao

nhất

Bộ các số lượng tử:

Số lượng tử chính n:(1,2,3…n), đặc trưng cho kích

thước của obitan

Số lượng tử phụ ℓ(số lượng tử xung lượng): (0, 1, 2,

….(n-1)), đặc trưng cho hình dạng của obitan

Số lượng tử xung lượng ℓ, ℓ = 0,1, 2,…, n-1

Giá trị của số ℓ tương ứng với kí hiệu phân lớp:

Giá trị của số ℓ tuân theo giá trị của n:

mℓcho biết cách định hướng của obitan

Mỗi phân lớp (ℓ) có (2ℓ+1) obitan có định hướng khác nhau, nhưng có năng lượng bằng nhau

Cách khai triển một bộ số lượng tử để xác định obitan tương ứng và ngược lại:

Trang 8

Số orbital tối đa (n2)

21

TỔNG KẾT

Công thức tính bước sóng, tần số và năng lượng

Mô hình nguyên tử Bohr, công thức Rydberg, công

thức Bohr, ứng dụng mô hình Bohr giải thích quang

Trang 9

8.1 Spin electron

Spin electron: Là chuyển động tự quay của electron

quanh trục

Số lượng tử từ spin electron ms: Là số lượng tử thứ 4,

mô tả chuyển động nội tại của electron

mschỉ có 2 giá trị: +½ (↑)hoặc-½ (↓)tương ứng với

chiều quay cùng chiều hoặc ngược chiều từ trường

Spin electron có liên quan đến từ tính của vật

Bộ số lượng tử đầy đủ mô tả 1 electron trong nguyên tử

là(n, ℓ, mℓ, ms)

Câu hỏi:Bộ số(3, 1, -1, +½)mô tả electron nào?

4

8.1 Spin electron

Tính thuận từ: Các chất bị hút về phía từ trường (nguyên

tử hoặc ion có các electron độc thân)

Tính nghịch từ: Các chất bị đẩy bởi từ trường (nguyên

tử hoặc ion không có các electron độc thân)

5

8.2 Nguyên lý ngoại trừ Pauli

Nội dung: Trong 1 nguyên tử không thể có 2 electron

cùng bộ (n, ℓ, mℓ, ms) như nhau

Hệ quả:Có tối đa 2 electron trong 1 obitan nguyên tử

Câu hỏi:

Số electron tối đa ở mỗi obitan (mℓ), mỗi phân lớp (ℓ) và

mỗi lớp (n) là bao nhiêu?

Với cấu hình electron sau đây, hãy chỉ ra bộ số lượng tử

tương ứng với các electron?

6

8.3 Sự phân bố electron vào obitan

Nội dung nguyên lý Aufbau (quy tắc (n+ℓ)):

Electron được xếp vào các phân lớp theo chiều tăng dần của giá trị (n+ℓ)

Trường hợp giá trị (n+ℓ) bằng nhau, thì ưu tiên phân bốvào giá trị nào có n nhỏ hơn trước

Hệ quả: Đưa ra thứ tự năng lượng của các phân lớp1s 2s 2p 3s3p 4s 3d 4p5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p…

Cùng (n+ℓ)=3

2p trước

4s có (n+ℓ)=43d có (n+ℓ)=54p có (n+ℓ)=5

3d trước 4p

Trang 10

8.3 Sự phân bố electron vào obitan

8

8.4 Cấu hình electron nguyên tử, ion

Khái niệm: Sự sắp xếp các electron vào các obitan trong nguyên tử

Ý nghĩa: Xác định vị trí nguyên tố Tính chất

2 cách biểu diễn:

Ký hiệu spdf: nℓa

Ký hiệu obitan (ô lượng tử): Điền electron vào các ô trống

Viết cấu hình electron tuân theo 3 quy tắc:

Nguyên lý ngoại trừ Pauli

Chú ý khi viết cấu hình electron:

Viết theo năng lượng trước, sau đó đưa các phân lớp

về đúng vị trí của lớp

Trường hợp xuất hiện phân lớp d9, f13→d10, f14→

hiện tượng giả bão hòa Vd: 3d94s2 3d104s1

Nếu xuất hiện phân lớp d4, f6→d5, f7→hiện tượng

giả bán bão hòa

Cấu hình electron của ion dương (hoặc ion âm) được

viết căn cứ vào tổng số electron thực tế của ion

Với các nguyên tử có lớp ngoài cùng là(n-1)dxnsythì

khi hình thành ion dương sẽ mất các electron ở phân

8.4 Cấu hình electron nguyên tử, ion

Ký hiệu khí hiếm: [Ne] 3s23p4

Ký hiệu khí hiếm: [Xe] 4f15d1 6s2

11

Câu hỏi: Hãy viết cấu hình electron, cho biết electron

hóa trị và tính thuận từ, nghịch từ của các nguyên tử

sau: A (Z=15); B (Z=24)?

Câu hỏi: Hãy viết cấu hình electron, cho biết electron

hóa trị và tính thuận từ, nghịch từ của ion A2-và B3+biết:

Trang 11

Quy luật biến thiên

Tăng dần từ trên xuống dưới theo phân nhóm chính

Giảm dần từ trái qua phải trong cùng chu kì

8.5 Định luật tuần hoàn

15

Đặc điểm bán kính ion:

• Cation được hình thành do nguyên tử mất electron,

vì vậy bán kính cation < bán kính nguyên tử

• Anion được hình thành do nguyên tử nhận thêm

electron, vì vậy bán kính anion > bán kính nguyên tử

16

Bài toán so sánh bán kính nguyên tử, ion

Cùng điện tích hạt nhân: Càng nhiều electron thì bán kính càng lớn

Cùng số electron: Điện tích hạt nhân càng lớn thì bán kính càng nhỏ

Ví dụ: Sắp xếp các ion Na+, Mg2+, F-và O2-theo chiều bán kính tăng dần Chọn đáp án đúng?

a O2-< F-< Na+< Mg2+

b F-< Mg2+< O2-< Na+

c Na+< Mg2+< F-< O

2-d Mg2+< Na+< F-< O8.5 Định luật tuần hoàn

2-17

Năng lượng ion hóa

Khái niệm:Là năng lượng cần thiết để tách một electron

ra khỏi nguyên tử ở pha khí ở trạng thái cơ bản

Kí hiệu:IE (>0)

Đơn vị đo:kJ/mol

Chú ý:

Tính kim loại của nguyên tử càng lớn thì IE càng nhỏ

Một nguyên tử trung hòa, tách lần lượt các electron thứ 1,

2, 3 thì giá trị năng lượng ion hóa thứ 1, thứ 2, thứ 3 sẽ

tăng dần

Năng lượng tách electron hóa trị nhỏ hơn rất nhiều so với

electron lõi

Quy luật biến thiên

Giảm dần từ trên xuống dưới theo phân nhóm chính

Tăng dần từ trái qua phải trong cùng chu kì

Quy luật biến thiên (của |EA|)

Giảm dần từ trên xuống dưới theo phân nhóm chính

Tăng dần từ trái qua phải trong cùng chu kì

Trang 12

Quy luật biến thiên các tính chất

Ví dụ: So sánh ba nguyên tố: Al, P và F theo các tính

chất sau:

a) Thứ tự tăng dần bán kính nguyên tử

b) Nguyên tố nào có năng lượng ion hóa lớn nhất?

c) Nguyên tố nào có ái lực electron âm nhất?

Trang 13

9.4 Liên kết cộng hóa trị và cấu trúc Lewis9.5 Hình dạng phân tử

9.6 Sự phân bố điện tích trong liên kết cộng hóa trị và phân tử

9.7 Sự phân cực phân tử9.8 Các đặc trưng cơ bản của liên kết

Lưu ý khi viết cấu trúc Lewis:

Điền electron lần lượt xung quanh nguyên tố theo 4

hướng, sau đó tiếp tục (tối đa 4 cặp electron – quy tắc bát

tử)

Các nguyên tố phân nhóm phụ có thể gặp trường hợp

ngoại lệ

Xu hướng chung của các nguyên tố tham gia phản ứng

hóa học là đạt được cấu hình electron của khí hiếm (8

electron hóa trị - trừ He)

4

9.2 Sự tạo thành liên kết hóa học

Khái niệm: Là lực hút giữ cho các nguyên tử gắn liền với nhau trong phân tử hoặc tinh thể

Khái niệm:Là liên kết hóa học có bản chất lực hút tĩnh

điện giữa 2 ion mang điện tích trái dấu

Sự hình thành:

6

9.3 Liên kết ion

Đặc điểm liên kết ion:

Thường là liên kết giữa các nguyên tử nguyên tố phi kim với các nguyên tử nguyên tố kim loại

Điện tích iontham gia liên kết càng lớn thì lực hút càng mạnh, liên kết càng bền vững

Kích thước của ion, hay khoảng cách giữa các ion trái dấu càng lớn thì lực hút giữa các ion đó càng giảm, càng kém bền

Năng lượng mạng tinh thể hợp chất ion phụ thuộc vào:

Quá trình ion hóa nguyên tử kim loại, thể hiện bằng năng lượng ion hóa IE (>0)

Quá trình nhận thêm electron của nguyên tử phi kim, thểhiện bằng ái lực electron EA (<0)

Quá trình tạo liên kết ion dựa trên tương tác tĩnh điện từcác ion thể khí, thể hiện bằng Ecặp ion(<0)

Trang 14

9.4 Liên kết cộng hóa trị và cấu trúc Lewis

Khái niệm: Là liên kết được hình thành giữa các

nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng

chung

Sự hình thành: Các nguyên tử góp một hoặc vài

electron dùng chung để các lớp vỏ của các nguyên tử

tham gia liên kết đều có 8 electron hóa trị (quy tắc bát

tử)

8

Đặc điểm liên kết cộng hóa trị:

Thường là liên kết giữa các nguyên tử nguyên tố phi kim với nhau

Nếu liên kết giữa 2 nguyên tử là 1 cặp electron dùng chung

→liên kết đó gọi là liên kết đơn Còn nếu liên kết giữa 2 nguyên tử là 2 hoặc 3 cặp electron dùng chung → liên kết

đó gọi là liên kết đôi hoặc ba

Chọn nguyên tử trung tâm thường là nguyên tử có ái

lực e nhỏ nhất, các nguyên tử còn lại làm nguyên tử

xung quanh (nguyên tử biên)

Đặt 1 cặp electron vào giữa nguyên tử trung tâm và

nguyên tử biên Sau đó đặt các cặp electron còn lại

quanh các nguyên tử biên (trừ H) để được bát tử

Chuyển một (hoặc một vài cặp e không liên kết) của

nguyên tử biên vào để cho nguyên tử trung tâm thỏa

quy tắc bát tử

10

Vẽ cấu trúc Lewis của SO3

Tổng số electron hóa trị: 1.6 + 3.6 = 24e 12 cặp electron

Xác định nguyên tử trung tâm: S (độ âm điện bé hơn)

S O

O O

Vẽ các liên kết giữa các nguyên tử

Điền các cặp electron vào các nguyên tử biên

Kiểm tra nguyên tử trung tâm

có cấu trúc Lewis giống nhau

Các nguyên tử C, N, O, F luôn tuân theo quy tắc bát tử

Trang 15

Các trường hợp ngoại lệ:

Nguyên tử Hidro trong hợp chất

Trường hợp có ít hơn 8 electron hóa trị VD:

Ứng dụng: Dự đoán hình dạng của các phân tử, ion, …

Sự phân bố cặp e trong tự nhiên: Các electron lớp vỏ hóa trị đẩy nhau tới vị trí sao cho tương tác của chúng nhỏ nhất vàtạo nên hình học cặp electron.

Đếm số cặp electron (đã liên kết và chưa liên kết)

quanh nguyên tử trung tâm, chú ý các liên kết bội (đôi,

ba) cũng coi như 1 cặp electron liên kết

Xác định hình học cặp electron theo quy tắc VSEPR

dựa vào tổng số cặp electron quanh nguyên tử trung

tâm

Dựa vào hình học cặp electron, đồng thời dựa vào số

nguyên tử xung quanh nguyên tử trung tâm, kết luận về

hình học phân tử (đưa ra góc liên kết nếu có yêu cầu)

Trang 16

9.5 Hình dạng phân tử

Các cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử trung tâm

sẽ làm ảnh hưởng đến góc liên kết trong phân tử

Quy tắc về độ mạnh tương tác:

Cặp electron chưa liên kết – cặp electron chưa liên

kết > cặp electron liên kết – cặp electron chưa liên kết

> Cặp electron liên kết – cặp electron liên kết

Vd: So sánh góc liên kết trong CCl4, NH3và H2O

20

9.6 Sự phân bố điện tích trong liên kết cộng hóa trị và phân tử

Độ âm điện và sự phân cực liên kết

Độ âm điện:Khả năng hút các electron chung về phía nguyên tử khi tham gia tạo liên kết Kí hiệu χ

Chênh lệch độ âm điện sẽ làm các liên kết phân cực

Trong liên kết cộng hóa trị phân cực, sự phân cực được chỉ ra bởi kí hiệu (δ+) và (δ-) viết cạnh kí hiệu nguyên tử

Độphân cực của liên kết được biểu diễn bằng mũi tên hướng từ nguyên tử độ âm điện yếu sang nguyên tử

Điện tích hình thức của nguyên tử trong phân tử = số

electron hóa trị của nguyên tử đó – số electron chưa

liên kết – ½ (số electron đã liên kết của nguyên tử đó).

Khái niệm: Là trạng thái phân tử bị phân cực, trong đó một

đầu mang điện tích âm, đầu còn lại mang điện tích dương.

Nguyên nhân: Trong phân tử tồn tại các liên kết phân cực

Các bước để dự đoán độ phân cực phân tử:

– Vẽ cấu trúc Lewis.

– Xác định hình học cặp electron.

– Xác định hình học phân tử.

– Xác định độ phân cực mỗi liên kết.

– Kết luận về sự phân cực toàn phân tử, theo quy tắc hợp lực.

24

9.7 Sự phân cực phân tử

Với các phân tử đơn giản (1 nguyên tử trung tâm)

– Xác định hình học phân tử.

– Trường hợp phân tử đối xứng tâm, nếu các nguyên tử

biên giống nhau Không phân cực.

– Nếu phân tử không đối xứng tâm, hoặc các nguyên tử

biên không giống nhau Bị phân cực, đầu âm về phía các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Trang 17

9.7 Sự phân cực phân tử

Sự phân cực phân tử thường được đo bằng

mômen lưỡng cực ( µ ) – là đại lượng đặc trưng

cho mức độ phân cực của phân tử

Chú ý: Phân tử có liên kết phân cực thì nó có thể

phân cực hoặc không phân cực (tùy thuộc hình

học phân tử)

26

9.8 Các đặc trưng cơ bản của liên kết

Bậc liên kết: Số cặp electron dùng chung giữa các nguyên tử

Độ dài liên kết: Khoảng cách giữa hạt nhân của 2 nguyên tử tham gia liên kết

Liên hệ: Bậc liên kết càng lớn thì độ dài liên kết tương ứng càng nhỏ, liên kết đó càng bền

Năng lượng liên kết: Năng lượng tỏa ra khi hình thành liên kết

Liên hệ: Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền, bậc liên kết càng lớn và độ dài liên kết càng ngắn

27

Câu hỏi: Xác định bậc liên kết, so sánh năng lượng liên kết

và độ dài của các liên kết N-O trong phân tử và ion: N2O,

Xác định tính phân cực của phân tử

So sánh các tính chất của liên kết

Bài tập chương 9:

11, (12), 13, 19, 21, (22), 33, 35, (39),

45, 47, 51, 53.

Trang 18

Liên kết và cấu trúc phân tử: Sự

lai hóa obitan và obitan phân tử

10.1 Obitan và các lý thuyết về liên kết

Hai thuyết giải thích liên kết hóa học dựa trên obitan:

Thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB, valence bond)

Thuyết obitan phân tử (thuyết MO, molecular orbital)

5

10.2 Thuyết liên kết hóa trị - VB

Xen phủ trục: Là sự xen phủ trong đó vùng xen phủ nằm

trên trục liên kết, là đường nối tâm 2 nguyên tử tham gia liên

kết.

Các kiểu xen phủ trục:

Xen phủ trục tạo ra liên kết xichma σ, là liên kết bền vững

nhất, bởi vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm giữa 2 hạt

nhân của nguyên tử

Các liên kết đơn trong các phân tử đều là liên kết xichma σ

6

Xen phủ bên: Là sự xen phủ trong đó vùng xen phủ nằm

2 bên trục liên kết, hoặc song song với trục liên kết (đường nối tâm 2 nguyên tử tham gia liên kết ).

Các kiểu xen phủ bên:

Xen phủ bên tạo ra liên kết pi π và liên kết delta δ, loại liên kết này kém bền hơn so với liên kết xichma σ do vùng xen phủ xa hai hạt nhân hơn

Trang 19

Các bước mô tả liên kết hóa học theo thuyết VB:

Viết cấu hình electron nguyên tử tham gia liên kết

Xác định các obitan chứa electron hóa trị

Tiến hành xen phủ các obitan để tạo liên kết

Ví dụ:

Phân tử H2

Phân tử Cl2

b Sự lai hóa các obitan nguyên tử

Khái niệm: Lai hóa là sự trộn lẫn các orbital có hình dạng khác nhau và năng lượng gần nhau, để tạo ra các orbital

đồng nhất tham gia vào liên kết hóa học.

Đặc điểm của quá trình lai hóa:

− Lai hoá là một khái niệm giả định được dùng để giải thích các kết quả thực nghiệm

− Chỉ xảy ra ở nguyên tử trung tâm trong phân tử

− Các obitan hoá trị tham gia lai hóa phải có năng lượng gần nhau (ví dụ 2s và 2p, 3s và 3p và 3d, …)

− Số obitan lai hoá thu được bằng tổng số các obitan tham gia tổ hợp

− Dạng hình học của obitan lai hoá luôn có 1 đầu nở rộng

và 1 đầu thu hẹp

9

Các kiểu lai hóa:

Lai hóa sp: Lai hoá trong đó 1 obitan-s tổ hợp tuyến tính với 1

obitan-p, tạo ra 2 obitan-sp (còn 2 obitan-p chưa lai hóa) Góc

liên kết 180o

Lai hóa sp2: Lai hoá trong đó 1 obitan-s tổ hợp tuyến tính với 2

obitan-p, tạo ra 3 obitan-sp2 (còn 1 obitan-p chưa lai hóa) Góc

liên kết 120o

10

Lai hóa sp3: Lai hoá trong đó 1 obitan-s tổ hợp tuyến tính với 3 obitan-p, tạo ra 4 obitan-sp3 (không còn obitan chưa lai hóa) Góc liên kết 109o28’

Nếu kết hợp thêm các obitan d vào quá trình lai hóa,

ta có thêm các kiểu lai hóa như: sp3d, sp3d2, …

11

Cách giải thích liên kết hóa học theo thuyết VB kết hợp

thuyết lai hóa:

− Viết cấu hình electron nguyên tử tham gia liên kết,

xác định obitan chứa electron độc thân

− Vẽ cấu trúc Lewis cho phân tử đó

− Xác định hình học cặp electron cho nguyên tử

trung tâm

− Chỉ định kiểu lai hóa cho nguyên tử trung tâm phù

hợp với hình học cặp electron đó (so sánh góc liên

kết)

− Tiến hành xen phủ để tạo liên kết giữa các obitan

thuần khiết và obitan lai hóa

Trang 20

Liên kết pi chỉ hình thành khi có sự xen phủ bên của

các obitan p, d không tham gia lai hóa

Một cấu trúc Lewis đã có liên kết bội thì nguyên tử

tham gia liên kết phải có lai hóa sp2hoặc sp

10.3 Thuyết obitan phân tử - MO

Khái niệm obitan phân tử (MO):Là sự tổ hợp của các

obitan nguyên tử, phân bố rộng khắp trên toàn phân tử.

Các nguyên lý cơ bản của thuyết MO:

Tổng số các MO thu được luôn bằng tổng số các AO

tham gia tổ hợp, bao gồm obitan liên kết (MO) và

obitan phản liên kết (MO*)

Obitan liên kết (MO) có năng lượng thấp hơn obitan

gốc và obitan phản liên kết (MO*) có năng lượng cao

hơn

Các electron của phân tử được điền vào các MO theo

thứ tự năng lượng tăng dần, theo nguyên lý loại trừ

Pauli và quy tắc Hund

Các AO kết hợp để tạo MO hiệu quả nhất khi nó có

mức năng lượng bằng nhau

Trang 21

10.3 Thuyết obitan phân tử - MO

Các bước để viết cấu hình electron cho phân tử, ion

Xác định tổng số electroncủa phân tử, ion đang xét

Vẽ giản đồ năng lượng của quá trình tổ hợp các AO để tạo

ra các MO và MO*

Điền electron vào các MO và MO* theo thứ tự tăng dần

năng lượng

Kết luận cấu hình electron của phân tử từ giản đồ trên

Bậc liên kết = ½ (tổng số e ở MO – tổng số e ở MO*) Nếu

bậc liên kết = 0 Phân tử hoặc ion không tồn tại

Kết luận về sự tồn tại phân tử, về bậc liên kết, tính thuận từ,

nghịch từ của phân tử, ion đó

− Đặc biệt hữu ích cho phân tử khi xem xét nhiều nguyên tử

− Mô tả tốt về liên kết đối với các phân tử ở trạng thái cơ bản, hoặc trạng thái có năng lượng thấp nhất

Thuyết MO

− Được sử dụng khi cần giải thích tính thuận từ, nghịch từ của chất

− Rất cần thiết nếu muốn mô tả phân tử ở trạng thái kích thích

có năng lượng cao

− Mô tả được các liên kết đặc biệt như liên kết trong kim loại, các ngoại lệ của quy tắc bát tử, …

23

NỘI DUNG CẦN NẮM

Xác định sự lai hóa ở nguyên tử trung tâm.

Giải thích được sự hình thành của liên kết

đơn và liên kết đa.

Viết cấu hình electron theo MO

Xác định bậc liên kết và từ tính của chất.

BÀI TẬP: 1, (2), 3, 5, 11, (12), 15, (16), 17, (18),

23, (28), 29, 31, 41, 42.

Trang 22

TRẠNG THÁI KHÍ

2

NỘI DUNG

12.1 Các đặc trưng của khí 12.2 Các định luật về khí 12.3 Định luật khí lý tưởng 12.4 Hỗn hợp khí và áp suất riêng phần 12.5 Thuyết động học phân tử khí 12.6 Sự khuếch tán và sự phóng lưu

2 2

1

1 ~

n

V n V

2

2 2

1

1 1

~

T

V P T

Không có lực tương tác giữa các phân tử khí

Các phân tử khí không có kích thước và thể tích

Phương trình khí lý tưởng: P.V = n.R.T (12.4)

Hằng số R phụ thuộc đơn vị của V và P

P (atm) và V (lit) R = 0,082 (lit.atm/K/mol)

Khối lượng riêng của khí:

Bài toán: Tính khối lượng mol M khi biết P, V, T

Ví dụ:Ở21oC, 1 bình cầu dung tích 0,725 lít chứa khí SF6có P = 722 mmHg, nặng 4,163 g Tính M?

Bài toán: Các định luật khí và phản ứng hóa học

Ví dụ:Cho 200 lít khí N2và 400 lít H2 đều ở 25oC

và 600mmHg, phản ứng ở điều kiện thích hợp đểtạo NH3 Hỏi sẽ thu được bao nhiêu mol NH3khi H=60%

RT

PM V m

Trang 23

12.4 Hỗn hợp khí và áp suất riêng phần

Trong hỗn hợp khí, các khí thành phần sẽ gây ra một áp

suất khác nhau và được gọi là áp suất riêng phần

Định luật Dalton: Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng

các áp suất riêng phần

Biểu thức:

Ptoàn phần= P1+ P2+ P3+ …

Nồng độ phần mol X: Là tỉ lệ số mol của một chất chia

cho tổng số mol của hỗn hợp

a) Tính nồng độ phần mol cho mỗi chất trong hỗn hợp.

Khoảng cách giữa các hạt (phân tử, nguyên tử)

lớn hơn nhiều so với kích thước hạt

Các phân tử khí chuyển động nhanh và liên tục

Khi chuyển động, các hạt va vào nhau và vào

thành bình nhưng không bị mất đi năng lượng

Động năng của một chất khí chỉ tỉ lệ thuận với

nhiệt độ chứ không phụ thuộc khối lượng phân tử

chất khí

10

12.5 Thuyết động học phân tử khí

Tốc độ phân tử, khối lượng phân tử và động năng

Động năng trung bình của một tập hợp phân tử khí

Động năng trung bình và nhiệt độ

Với R = 8,314 J/K/mol

R: 8,314 J/K/molM: KLPT (kg)T: Nhiệt độ (K)

Trang 24

12.6 Sự khuếch tán và sự phóng lưu

Khuyếch tán: Là sự hòa trộn các phân tử của hai hoặc nhiều

khí do chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí đó vào

nhau thành một hỗn hợp đồng nhất

Phóng lưu: Là sự chuyển động của một khí thông qua khe hở

rất nhỏ từ bình chứa này sang bình chứa khác trong điều kiện

áp suất thấp

14

12.6 Sự khuếch tán và sự phóng lưu

Định luật Graham: Tốc độ phóng lưu của một khí tỉ

lệ nghịch với căn bậc hai của khối lượng phân tử khí đó.

Trang 25

13.5 Giản đồ trạng thái của nước

• Ở trạng thái lỏng, các phân tử chuyển động liên

tục xung quanh các phân tử bên cạnh, chất lỏng

có thể tích xác định nhưng hình dạng phụ thuộc

vào vật chứa.

• Ở trạng thái khí, các phân tử chuyển động hỗn

loạn, chiếm toàn bộ thể tích vật chứa.

4

13.2 Lực hút liên phân tử

• Lực để giữ các phân tử ở gần 1 phân tử khác trong trạng thái rắn hoặc lỏng của vật chất được gọi là lực hút liên phân tử.

• Lực hút liên phân tử là lực Coulomb (tương tác tĩnh điện) giữa các hạt tích điện âm, dương.

• Lực hút phân tử là khác nhau giữa các trạng thái:

cảm ứng

2 – 10 kJ/mol Lưỡng cực - lưỡng cực cảm ứng

5 – 25 kJ/mol Tương tác lưỡng cực - lưỡng cực

40 – 600 kJ/mol Lực tương tác ion - lưỡng cực

Độ mạnh (E tương tác) Dạng lực hút liên phân tử

6

Lực tương tác ion - lưỡng cựcKhi một phân tử

lưỡng cực gặp một ion, các đầu tích điện trái dấu sẽ hút nhau

Trang 26

Lực hút liên phân tử càng lớn thì nhiệt độ sôi

càng cao (Bảng 13.1)

Các chất có tính chất phân cực giống nhau dễ

hòa tan vào nhau.

VD: - CH4dễ tan vào benzen

- C2H5OH dễ tan vào H2O

Lực tương tác lưỡng cực - lưỡng cực

Khi các phân tử phân

cực gặp nhau, sẽ có lực

hút giữa chúng

• Lực tương tác lưỡng cực - lưỡng cực ảnh hưởng

đến nhiệt độ sôi và khả năng hòa tan của các chất:

-8

Nước phân cực làm biến dạng đám mây e của oxi

Tương tác lưỡng cực - lưỡng cực cảm ứng

• Lực tương tác lưỡng cực - lưỡng cực cảm ứng phụ thuộc kích thước phân tử

• Ảnh hưởng đến khả năng hòa tan khí trong nước.

0,0043432,0

O2

0,0019028,0

N2

0,0001602,01

H2

Khả năng hòa tan ở 20oC (g khí/100 g nước)

Khối lượng phân tửKhí

I2

+80,130,7

C6H6

+58,829,96

Br2

-161,58,2

CH4

-1836,82

O2

-1965,57

N2

Điểm sôi (oC)

∆Hhh(kJ/mol)Khí

Sự phân cực tạo ra tức thì khi các phân tử không phân cực

gặp nhau → lực tương tác giữa chúng

tử có độ âm điện cao (O, N, F).

• Liên kết H là loại liên kết mạnh nhất của tương tác lưỡng cực - lưỡng cực.

C OH

H

HCHHH

OCH

CH

H

O

HH

H

C

H CH

HO

H

HH

Liên kết hiđro mạnh

Trang 27

Liên kết H và tính chất đặc biệt của nước

Sự phụ thuộc của khối lượng

riêng của băng và nước vào T

• Để chất lỏng bay hơi, các phân tử chất lỏng phải

thắng được lực hút giữa các phân tử để thoát

khoát khỏi bề mặt chất lỏng và chuyển thành khí

16

a Entanpi bay hơi

• Entanpi bay hơi là năng lượng cần thiết để làm bay hơi 1 lượng chất lỏng - ∆Hbh(kJ/mol hoặc kJ/g)

• ∆Hbhcủa chất lỏng phụ thuộc vào độ mạnh của lực phân tử và nhiệt độ

• Ví dụ: Ở 25oC,

∆Hbhcủa nước: 43,98 kJ/mol (là 40,7 kJ/mol ở 100 o C)

∆Hbhcủa butan: 21,0 kJ/mol

17

b Áp suất hơi bão hòa

Chất lỏng Bay hơiNgưng tụ Hơi

• Hơi ở trạng thái cân bằng: Hơi bão hòa

• Áp suất do hơi bão hòa gây ra: Áp suất hơi bão hòa

18

Đường cong áp suất hơi bão hòa (P, T)

Trang 28

Phương trình Clausius-Claperyon:

C RT

H P

o bh

ln

T T R

H P

P bh o

Tính được ∆Ho

bhkhi biết được áp suất

Ví dụ:Đặt 2 lít nước trong phòng kín có thể tích 4,25.104lít, cho nước bay hơi Nước có bay hơi hết ở 25oC không? (ở 25oC,

• Chất lỏng sôi khi áp suất hơi

bão hòa bằng áp suất bên

Hơi

Chất lỏng tới hạn

23

13.4 Trạng thái rắn

Chất rắn mạng tinh thểChất rắn vô định hình: Phân

tử, ion không được sắp xếp

13.4 Trạng thái rắn Chất rắn mạng tinh thể

• Phân tử, ion được sắp xếp có hệ thống, đều đặn.

• Mạng tinh thể được xây dựng từ những ô đơn vị

(đơn vị lặp lại nhỏ nhất của mạng tinh thể)

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	12,69 MB