Ebook Hóa học vô cơ (Tập 2 - Các kim loại điển hình): Phần 1

Các kiểu cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại trong bảng tuần hoàn.[r]

Trang 1

BỒI DƯỠNG TOÁN - LÍ - HÓA CẤP 2+3 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Trang 2

PGS NGUYỄN ðỨC VẬN

HÓA HỌC VÔ Cơ

TẬP 2 (CÁC KIM LOẠI ðIỂN H)NH)

(In lần thứ ba)

Dùng cho sinh viên các trường ñại học , cao ñẳng và

giáo viên trung học chuyên ngành Hóa

I OtfyiifM.V-v A»n

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

HÀ NỘI

Trang 3

V *

Trang 4

Lòi nói ñầu

"HÓA HỌC VÔ CO" - Tập 2 (Các kim loại diền hình) d ã dược biên soạn theo

chương trinh H óa học Vô cơ - K h oa H óa học - T rường D ạ i học Sư p h ạ m H'a

N ội, d ự a trên co sỏ các bài g iả n g m à tác g iả d ã g iả n g d ạ y tron g nhiêu năm cho

sin h viên K hoa H óa học tạ i T rường ð ạ i học Sư p h ạ m H à N ội.

N ộ i d u n g cuốn sách ñõ, d ề cập d ến m ộ t số kiến thúc co bản về kim loại ;

vầ trạ n g thải thiên nhiên, uể phư ơ ng p h á p ñiều chế, tín h chấ t lý, hóa học của

cóc dơn chất và hợp chát của các k im loại ñiển hình, dồng thời cũng là nội

d u n g thường dược g iả n g d ạ y tro ng ckưong trình H óa học Vô cơ ở các Trường

D ại học và m ộ t p h ầ n ả Trường T run g học p h ổ thông N h ữ n g k im loại còn lại

khôn g d ê cập ñến tron g sách, tác g iả sẽ trinh bày tro n g tập 3 "Các kim loại

chuyền tiếp".

Vi vậy, nội d u n g sách kh ông chi ñược sử d ụn g cho sinh uiên ngành H óa

học - Trường ð ại học Sư p h ạ m , m à còn hỗ trọ cho g iả o viên m ôn H óa học ỏ

các Trường T rung học p h ổ thôn g là m tài liệu th am khảo tron g quá trin h giả n g

dạy N g o à i ra còn có th ề g iú p ích cho sinh viên học m ôn H óa học Vỗ cơ ở các

Trường D ại học khác và ỏ các Trường Cao ñảng.

Chắc chắn ran g cuốn sách không trá nh khỏi thiếu sót, tác g iả xin trân trọng

cảm an những nh ận xé t d ó n g góp của bạn dọc.

Tác giả

Trang 5

Trang 6

Hóa học Vô cơ 5

MỤC LỤC

Trcing

C h ư ơn g 1

ðại cương về kim loại

11 - Sự phân bố kim loại trong thiên n h iên 13

1.2 Cấu trúc tinh thể của kim lo ạ i 15

1.3 Thành phần và cấu trúc tinh thể của hợp kim 19

1.4 Liên kết kim l o ạ i 21

1-5 Tính chất lý học của kim loại 25

1-6 Tính chất hóa học của kim lo ạ i - 29

1.7 Tổng quan về các phương pháp ñiều chế kim l o ạ i 31

C h ương 2 Các nguyên tố nhóm IA (Kim loại k iềm ) 2.1 Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm IA 35

2.2 Trạng thái thiên nhiên và thành phần các ñồng v ị 36

2.3 ð iều ch ế các kim loại k iề m 38

2.4 Tính chất lý học các kim loại kiềm và ứng d ụ n g 39

2.5 Tính chất hoá học của các kim loại k iề m 41

2.6 Hiñrua của các kim loại k iề m 4 4 2.7 Oxit của các kim loại k iề m 45

2.8 Hiñroxit của các kim loại k iề m 48

2.9 M uối của các kim loại k iề m 50

2.10 Halogenua của các kim loại kiềm 51

2.11 Cacbonat của các kim loại k iềm 54

2.12 Sunfat của các kim loại k iề m 59

2.13 Nitrat của các kim loại k iề m 62

2.14 Muối khó tan của các kim loại k iề m 63

Trang 7

Mục lục

Chương 3 Các nguyên tố nhóm IIA

( Kim loại kiềm thổ )

ỉ l Nhân xét chun g về các nguyên tố nhóm IIA 65

3.2 Trang thái thiên nhiên và thành phần các ñồng v i 66

3.3 ð iều ch ế các kim loai kiềm t h ổ 68

3.4 Tính chất 1Ỷ h o c các kim loai kiềm thổ và ứng d u n g 70

3.5 Tính chất hoá hoc của các kim loai kiềm t h ổ 73

3.6 Hiñrua của c á c kim loai kiềm t h ổ 77

3.7 Các o xit và p eo x it của các kim loai kiềm t h ổ 77

3.8 H iñroxit của các kim loai kiềm t h ổ 83

3.9 M uối của các kim loai kiềm t h ổ 84

3.10 H alogenua củ a các kim loai kiềm t h ổ 85

3.11 Nitrat của cá c kirri loai kiềm t h ổ 90

3.12 Cacbonat của các kim loai kiềm t h ổ 92

3.13 Sunfat của các kim loai kiềm thổ C h ương 4 95 C á c n g u y ê n t ố n h ó m II IA ( Nhôm - Gali - Inñi - T a li) 4.1 Nhân xét ch u n g về các nguyên tố nhóm I I I A 99

4.2 Trang thái th iên nhiên và thành phần các ñồng v i

N h ô m và các hợp ch ất của nhôm 101 4.3 ð iều chế n h ô m 102

4.4 Tính chất lý h o c của n h ô m 104

4.5 Tính chất h ó a h ọ c của n h ô m 104

4.6 Hợp kim của nhôm 106

4.7 N hổm oxit A120 3 106

4.8 N h ôm h iñ r o x it 108

4.9 N hôm h a lo g e n u a 110

4.10 N h ôm sunfat và phèn n h ô m 114

4.11 Các hợp chất khác của n h ô m 115

N hôm n itr a t 115

N hôm a x e t a t 116

Trang 8

Hóa học Vô cơ 7

N hôm h iñ ru a 116

Nhôm n itru a 117

N hôm c a c b u a 117

Các kim loại Gall - Inñi - Tali 4.12 ð iểu c h ế Ga , In, T I 117

4.13 Tính chất của Ga , In, T I 117

4.14 Các hợp chất Ga(III) , In (III), T l(III ) 118

4.15 Các hợp chất M ( I ) , M ( I I ) 121

Chương 5 Các nguyên tố nhóm IVA ( Gecmanỉ - Thiếc - Chì) 5.1 Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm IVA 123

5.2 Trạng thái thiên nhiên và thành phần các ñồng v ị 125

5-3 ð iều c h ế Ge , Sn, Pb 126

5.4 Tính chất lý học của Ge , Sn, P b 126

5.5 Tính chất hoá học của Ge , Sn, P b 127

5.6 Hiñrua của Ge , Sn, P b 130

5.7 Oxit của G e , Sn, P b 131

5.8 H iñroxit của G e , Sn, P b 137

5.9 H alogenua của Ge , Sn, P b 139

5.10 Sunfua của Ge , Sn, P b 144

5.11 M ột số muối khác của Sn, P b 146

Thiếc (II) nitrat 146

Thiếc(IV ) n itra t 146

Thiếc (II) siin fa t 146

Thiếc(IV ) su n fa t 146

Chì(II) n itra t 146

Chì(II) a x e ta t 147

Chi (II) su n fa t 147

Chì(II) c ro m a t 147

Chì(II) ca cb o n a t 147

Trang 9

Mục lục

Chương 6 ðại cương về các nguyên tố chuyển tiếp

Vị trí các k im loại chuyển tiếp trong bảng tuần h o à n

ð ặc ñiểm cấu tạo nguyên tử các kim loại chuyển tiếp dãy thứ n h ấ t

Tính chất lý - hóa học của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ n h ấ t

Nhận xét ch u n g về các nguyên tử dãy chuyển tiếp thứ hai và thứ ba. Chương 7 Các nguyên tố nhóm IB ( ðồng - Bạc - V àng) Nhận xét ch u n g về các nguyên tố nhóm I B

Trạng thái thiên nhiên và thành phần các ñồn g v ị

ð iều c h ế C u, A g , A u

Tính chất lý h ọ c của Cu, A g, Au và ứng d ụ n g

Tính chất h óa học của Cu, A g, A u

Các hợp chất với số oxi hóa +1 O x it M 20

H iñ roxit M O H

C ác m u ố i halogenua M X

H ợp ch ất xianua M C N

H ợp ch ất sunfua MUS

H ợp ch ất hiñrua , nitrua, c a cb u a

C ác hợp chất khác của A g ( I )

Các hợp chất với s ố oxi hóa +2 C ác o x i t

H iñ r o x i t

C ác h a lo g e n u a

C ác lo ạ i m uối k h á c

Các hợp ch ấ t v ố i số oxi hóa +3 A u 20 3 và A u (OH)3 .

C ác h alogen u a A u (III )

A u ( N 0 3)3 , A u 2(S 0 4>3 , A u 2S3 .

149

150 153 155

161 163 165 165 167 170 170 173 173 176 176 177 178

179

179 179 180 181 183 183 184 184

Trang 10

Hóa học Vô cơ 9

C h ư ơ n g 8

Các nguyên tố nhóm IIB ( Kẽm - Cañimi - Thủy ngân )

8 1 Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm I I B 185

8.2 Trạng thái thiên nhiên và thành phần các ñồng v ị 1.86 8.3 ð iều c h ế Zn , Cd , H g 187

8.4 Tính chất lý học của Zn , Cd , H g và ứng d ụ n g 189

8.5 Tính chất hóa học của Zn , Cd , H g 191

8 6 Các hợp chất với số o xi hóa + 2 193

Các oxit M O 194

H iñroxit M (O H ) 2 1.95 Các halogenua 197

Các sunfua ; 199

Các x ia n u a 2 0 0 Các n itr a t : 2 0 0 Các sunfat 201

M uối cacbonat 2 0 2 Các hợp chất khác 2 0 2 8.7 Hợp chất thủy ngân ( I ) 2 03 Chương 9 Các nguyên tô nhóm VIB ( Crom - Molỉpden - Vonfram ) 9.1 Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm V I B 2 0 7 9 2 Trạng thái thiên nhiên và thành phần các ñồng v ị 20 9 9.3 ð iều c h ế Cr, M o, w 2 1 0 9.4 Tính chất lý học của Cr, M o, w và ứng d ụ n g 211

9.5 Tính chất hóa học của Cr, M o, w 2 1 2

9.6 Các hợp chất với s ố oxi hóa + 2 • 2 1 4

Crom(II) oxit và hiñroxit 2 1 4 Crom (II) c lo r u a 2 1 4 Crom(II) s u n fa t 2 1 5

Trang 11

Mục lục

M olipñ en (II) c lo r u a 2 16

V onfram (II) c lo r u a 216

V onfram (II) b r o m u a 216

Các hợp chất với sô oxi hóa + 3 2 1 6 Crom (III) oxit 2 16 Crom (III) hiñroxit .í 217

Crom (III) c lo r u a 218

Crom(III) su n fa t 219

Crom (III) n itra t 219

C rom (III) s u n fu a 2 2 0 Crom (III) x ia n u a 2 2 0 Các hợp chất với số oxi hóa + 6 .; 22 0 Các o x it M 0 3 ; 2 20 A xit crom ic và m uối cromat 221

Kali crom at , natri c r o m a t 222

A m o n i c r o m a t, bạc crom at 222

Chì (II) cromat, bari c rò m á t 223

Các a x it m olipñenic, axít vonframic và m u ố i 223

A xit ñicrom ic và muối ñicro m a t 223

Kali ñ ic r o m a t, amoni ñ icro m a t, bạc ñ ic ro m at 2 24 C rom yl c lo r u a 225

Chương 10 Các nguyên tố nhóm VIIB ( Mangan - Tecnexi - Reni) N hận xét c h u n g vể các nguyên tố nhóm V I I B 227

Trạng thái th iê n nhiên và thành phần các ñồng vị 229

ð iều c h ế M n , T c , R e 23 0 Tính chất lý h ọ c của Mn, Tc, Re và ứng d ụ n g 23 0 'l'ính chất h ó a h ọ c của Mn, Tc, R e 231

C ác hợp c h ất v ớ i số oxi hóa +2 2 32 M a n g a n (II) o x i t 233

M a n g a n (II) hiñroxit 2 34

Trang 12

Hóa học Vô c 11

M angan (II) c lo r u a 2 3 4

M angan(II) sunfat 2 3 4

M angan(II) n itr a t 235

M angan(II) c a c b o n a t 235

M angan(II) s u n fu a 2 3 6 10.7 Các hợp chất vớỉ s ố oxi hóa + 4 23 6

10.8 Các hợp chất với s ố oxi h ó a + 6 237

10.9 Các hợp chất với s ố o xi hóa + 7 23 8

C h ư ơ n g 11

Các nguyên tố nhóm VIIIB ( Sát - Coban - Niken )

11.1 Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm VIIIB (họ sắt và họ platin) 243

11.2 Nhận xét chung về kim loại họ sắt 245

11.3 Trạng thái thiên nhiên và thành phần các ñồng vị 247

1 1 4 ð iều c h ế F e, Co , N i 24 8

11.5 Tính chất lý học của F e, Co , N i và ứng d ụ n g 2 5 0

11.6 Tính chất hóa học của Fe, Co , N i 251

11.7 Hợp chất cacbonyl của Fe, Co , N i 255

Các hợp chất với số oxi hóa +2 257

11.8 Các oxit FeO , CoO , N i O 2 5 8

11.9 Các hiñroxit F e(O H )2 , C o(O H )2 , N i(O H )2 2 5 9

11.10 Các halogenua của F e ( I I ) , C o (I I), N i( I I ) 2 6 0

11.11 Các sunfua của F e ( I I ) , C o (I I ), N i( I I ) 2 6 2

11.12 Các xianua của F e ( I I ) , C o (I I ), N i( I I ) : 2 6 4

11.13 Các sunfat của F e (I I ) , C o ( I I), N i ( I I ) 26 5

11.14 Các nitrat của Fe(II) , Co(II) , N i ( I I ) 2 6 6

11.15 M uối cacbonat của F e(II) , Co(II) , N i(I I ) 2 6 7

Các hợp chất với số oxi hóa +3 268

11.16 Các oxit Fe20 3, C o20 3, N i20 3, 2 6 8

11.17 BỒI DƯỠNG TOÁN - LÍ - HÓA CẤP 2+3 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠNCác hiñroxit F e(O H )3 , C o(O H )3 , N i(O H )3 271

Trang 13

12 Mục lục

11.18 Các halogeaua của Fe(III) , Co(III) 273 11.19 Các sunfat của Fe(III) , Co(III) , 274 11.20 Sắt (III) nitrat 276 11.21 Các suníũa của Fe(III) và Co(III) 27 6 11.22 Phức chất xianua của Fe(III) và C o (III) 276

Hợp chất của sắt với số oxi hóa + 6 278

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 14

CHƯƠNG 1 ðẠI CƯƠNG VỂ KIM LOẠI

1 ỉ Sự phân bô kim loại trong thiên nhiên Vị trí kim loại trong bảng tuần hoàn

(1) Một trong những ñặc tính quan trọng của các nguyên tố hóa học là tính phổ biến trong

thiên nhiên Hầu hết các kim loại ñều có trong thành phần vỏ quả ñất, có trong nựớc ñại dương,

trong cơ thể sống với mức ñộ nhiều ít khác nhau.

• Trong vỏ quả ñất (phần thạch quyển) các kim loại A l, Na, Fe, Ca, M g, K, Ti, Mn và một số phi kim khác là những nguyên tố có ñộ phổ biến lớn nhất Trong bảng 1 dưới ñây là

thành phần phần trăm về số nguyên tử và phần trăm về khối lượng củạ các nguyên tố ñó:

B ả n g 1 Thành phần các nguyên tố có ñộ.phổ biến cao trong thạch quyển Nguyên tố % nguyên tử % khối lượng Nguyên tố % nguyên tử % khối lượng

c (1,5.10-’ ) (1 10H ) p 5 10"5 8 10"2

Mn 3,2 1CT2 9 1CT2 N (2,5 1CT2) (1.1(T2 )

s 3,0 1<r2 5 10; 2

• Trong nước ñại dương , các kim loại có hàm lượng cao nhất là Na, M g, K, Ca ứng với thành phần như sau:

Na : chiếm 1,0354 % ( khối lượng ); 10,354 m g/ /.

M g : chiếm 0,1297% ( khối lượng ); 1,2 9 7 m g // <

K : chiếm 0,0388% ( khối lượng ); 387,5 m g/ /.

Ca : chiếm 0,0408% ( khối lượng ); 4 0 8,0 m g/ /.

• Những kim loại chiếm thành phần cao trong các cơ thể sống , có thành phần phần trăm

Trang 15

14 ðại cương kim loại

C a : 5 10' 1 %

K : 3 10“ 1 %

Mg : 4 1CT2 %

Na : 2 1 0 '2%

Fe : 1 10 2%

A I : 5 10"3%

Ba : 3 1Cr3%

S r : 2 10"3 %

Mn : 1.1( r 3%

Zn : 5 1Cr4%

Cu : 2.1CT4 %

(2) Hầu hết cá c nguyên tố hóa học là kim loại , chiếm hơn 80% tổng số nguyên tố Trong bảng tuần hoàn cá c kim loại ñược xếp phần bên trái và phía dưới của bảng và có thể coi Be, Al,

G e, Sr, Po là n gu yên tố giới hạn Còn phần bên phải phía trên của bảng là các nguyên tố phi

kim và giới hạn là B, Si, A s và Te.Vậy giữa kim loại và phi kirn có một ranh giới gần ñúng là

ñường thẳng nằm giữa hai dãy nguyên tố nêu trên Các nguyên tố giới hạn nằm cạnh ñường

ranh giới ñó ñược xem là các nguyên tố bán kim.

Tóm lại, cá c nguyên tố chuyển tiếp , các nguyên tố nhóm IA và IIA, các nguyên tố nặng nhóm III A , IV A , V A ñều là kim loại.

Bảng 2 Vị trí của kim lo ạ i, bán kim loại vả phi kim loại trong bảng tuần hoàn

1

H

2

He 3

Li

4 Be

5

B

6

c

7 N

8

0

9

F

10

Ne

11

Na

12 Mg

13

AI

14 Si

15 p

16

s

17

Cl

18

Ar

19 K

20 Ca

21 -

Sc

-30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35

Br

36

Kr

37

Rb

38 Sr

39 -

Y

-48 Cd

49

In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53

I

54

Xe

55 Cs

56 Ba

57 -

La

-80 Hg

81 TI

82 Pb

83 Bi

84

Po

85 At

86

Rn 87

Fr

88

Ra

(3) X ét về cấu trúc lớp vỏ electron thì hầu hết các kim loại có từ 1 ñến 3 electron ở lớp vỏ

ngoài cùng:

• Các k im lo ạ i nhóm IA và IIA có số electron lớp vỏ ngoài cùng là n s' ' 2 ( n là số thứ tự chu kỳ ) V í dụ với N a ( 3 i ' ); Ca ( As2 ).

• Các k im lo ạ i từ nhóm IIIA ñến VIIA có số electron lớp vỏ ngoài cùng là ns2np' 5 V í

dụ AI ( 3 s 23p' ) ; A t( 6 s 26 p 5 )

• Trong ch u kỳ 4 , sau khi xây dựng xong lớp 4 i\ các nguyên tố từ ô 21 ở nhòm IIIB (Sc) ñến ô 30 ở nh óm IIB ( Zn ) họp thành dãy kim loại chuyển tiếp thứ nhất , có cấu hình electron

ngoài cù n g là 3c/ 1 10 4 í ’ ' 2 V í dụ :

Trong d ã y n ày c ó hai sai lệch là Cr có cấu hình 3( ì 5 4.V1 không phải là 3ctAs2 ; ở Cu có

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	3,77 MB