Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 1 Phần I HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG Chương 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Nguyên tử: Là hạt nhỏ nhất không thể phân chia về mặt hóa học, tham gia tạo thành phân tử.Nguyên tử luôn trung hòa về điện: Gồm: - Hạt nhân (do p, n cấu tạo) mang điện tích dương, ở tâm nguyên tử, có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử song lại chiếm phần lớn khối lượng nguyên tử. - Các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử 2. Nguyên tố hóa học: là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân. 3. Đồng vị: Những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó số khối A của chúng khác nhau gọi là các đồng vị của cùng một nguyên tố. 4. Phân tử: là hạt nhỏ nhất của một chất, có khả năng tồn tại độc lập và mang những tính chất hóa học đặc trưng của chất đó. 5. . Đơn chất là chất tạo thành từ một nguyên tố hoá học. Ví dụ: O 2 , H 2 , Cl 2 , Một nguyên tố hoá học có thể tạo thành một số đơn chất khác nhau gọi là các dạng thù hình của nguyên tố đó. Ví dụ: - Cacbon tồn tại ở 3 dạng thù hình là cacbon vô định hình, than chì và kim cương. - Oxi tồn tại ở 2 dạng thù hình là oxi (O 2 ) và ozon (O 3 ). 6. Hợp chất: là chất cấu tạo từ nhiều nguyên tố hoá học khác nhau. Ví dụ: H 2 O, NaOH, H 2 SO 4 , 7. Nguyên tử khối (NTK) là khối lượng tương đối của nguyên tử. Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử. Chú ý: Khác với nguyên tử khối, khối lượng nguyên tử (KLNT) cũng là khối lượng của một nguyên tử nhưng biểu diễn bằng kg. Ví dụ: KLNT của hiđro bằng 1.67.10 -27 kg, của cacbon bằng 1,99.10 -26 . 8. Phân tử khối(PTK): là khối lượng của một phân tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon (đ.v.C). Phân tử khối bằng tổng khối lượng các nguyên tử cấu tạo nên phân tử. Ví dụ: PTK của H 2 O = 2 + 16 = 18 đ.v.C, của NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 đ.v.C. Chú ý: Khối lượng phân tử cũng được biểu diễn bằng kg và bằng tổng khối lượng các nguyên tử tạo thành phân tử. 9. Mol: là lượng chất chứa 6,02.10 23 hạt đơn vị (nguyên tử, phân tử, ion, electron, ) - Số 6,02.10 23 được gọi là số Avôgađrô và ký hiệu là N (N = 6,02.10 23 ). Như vậy: 1 mol nguyên tử Na chứa N nguyên tử Na. 1 mol phân tử H 2 SO 4 chứa N phân tử H 2 SO 4 1 mol ion OH - chứa N ion OH - . - Khối lượng của 1 mol chất tính ra gam được gọi là khối lượng mol của chất đó và ký hiệu là M. Khi nói về mol và khối lượng mol cần chỉ rõ của loại hạt nào, nguyên tử, phân tử, ion, electron Ví dụ: - Khối lượng mol nguyên tử oxi (O) bằng 16g, nhưng khối lượng mol phân tử oxi (O 2 ) bằng 32g. - Khối lượng mol phân tử H 2 SO 4 bằng 98g, nhưng khối lượng mol ion SO 4 2- bằng 96g. Như vậy khái niệm nguyên tử gam, phân tử gam chỉ là những trường hợp cụ thể của khái niệm khối lượng mol. Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 2 - Cách tính số mol chất: Số mol n của chất liên hệ với khối lượng m (tính ra gam) và khối lượng mol M của chất đó bằng công thức: M m n = (mol) + Đối với hỗn hợp các chất, lúc đó n là tổng số mol các chất, m là tổng khối lượng hỗn hợp và M trở thành khối lượng mol trung bình M , (viết tắt là khối lượng mol trung bình). hh hh hh M m n = + Đối với chất khí, n được tính bằng công thức: 4,22 0 V n = Trong đó, V 0 là thể tích của chất khí hay hỗn hợp khí đo ở đktc (0 0 C, 1atm hay 760 mmHg). Chú ý: Nếu V cho ở điều kiện t 0 C và p atm thì số mol chất khí được tính qua phương trình trạng thái: RT pV n = Trong đó: T = t 0 + 273, R = 273 4,22 ≈ 0,082 là hằng số khí lý tưởng 10. Phản ứng hóa học:Là quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được. Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng (Định luật bảo toàn khối lượng). Các dạng phản ứng hoá học cơ bản: a) Phản ứng phân tích: là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất mới. Ví dụ: CaCO 3 = CaO + CO 2 ↑ b) Phản ứng kết hợp: là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo thành một chất mới. Ví dụ. BaO + H 2 O = Ba(OH) 2 c) Phản ứng thế: là phản ứng trong đó nguyên tử của nguyên tố này (ở dạng đơn chất) thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất. Ví dụ. Zn + H 2 SO 4 loãng = ZnSO 4 + H 2 ↑ d) Phản ứng trao đổi: là phản ứng trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm nguyên tử với nhau. Ví dụ. BaCl 2 + NaSO 4 = BaSO 4 + 2NaCl. e) Phản ứng oxi hoá - khử: là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa một số nguyên tố. Ví dụ: Fe 0 + Cu +2 SO 4 -> Fe +2 SO 4 + Cu 0 11. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: a) Năng lượng liên kết: là năng lượng được giải phóng khi hình thành liên kết hoá học từ các nguyên tố cô lập. Năng lượng liên kết được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là E 1k . Ví dụ năng lượng liên kết của một số mối liên kết như sau. H - H Cl - Cl H - Cl Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 3 E 1k = 436 242 432 b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: là nhiệt toả ra hay hấp thụ trong một phản ứng hoá học. Hiệu ứng nhiệt được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là Q. Khi Q >0: phản ứng toả nhiệt. Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt. Ví dụ: CaCO 3 = CaO + CO 2 ↑ Q = - 186,19kJ/mol. H 2 + 1/2O 2 = H 2 O Q = + 241kJ/mol Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt phân thường là phản ứng thu nhiệt. - Muốn tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng tạo thành các hợp chất từ đơn chất hoặc phân huỷ một hợp chất thành các đơn chất ta dựa vào năng lượng liên kết. Ví dụ: Tính năng lượng toả ra trong phản ứng. H 2 + Cl 2 = 2HCl. Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được. Q = 2E 1k (HCl) - [E 1k (H 2 ) + E 1k (Cl 2 )] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ/mol. - Đối với phản ứng phức tạp, muốn tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng ta dựa vào nhiệt tạo thành của các chất (từ đơn chất), do đó đơn chất trong phản ứng không tính đến (ở phản ứng trên, nhiệt tạo thành HCl là 186/2 = 93 kJ/mol Ví dụ: Tính khối lượng hỗn hợp gồm Al và Fe 3 O 4 cần phải lấy để khi phản ứng theo phương trình. : 3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe toả ra 665,25kJ, biết nhiệt tạo thành của Fe 3 O 4 là 1117 kJ/mol, của Al 2 O 3 là 1670 kJ/mol. Giải: Tính Q của phản ứng: 3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe (1) Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là : 3 . 232 + 8 . 27 = 912g Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy : g x 25,182 3329 25,665912 = 12. Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học: a) Định nghĩa: Tốc độ phản ứng là đại lượng biểu thị mức độ nhanh chậm của phản ứng. Ký hiệu là V p.ư . t C t CC Δ =V pu − = 21 mol.l -1 .s -1 Trong đó : C 1 là nồng độ đầu của chất tham gia phản ứng (mol/l). C 2 là nồng độ của chất đó sau t giây phản ứng (mol/l). b) Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: − Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia phản ứng. Ví dụ, có phản ứng. A + B = AB. V p.ư = k . C A . C B . Trong đó, k là hằng số tốc độ đặc trưng cho mỗi phản ứng. - Đối với phản ứng có chất khí, khi tăng áp suất tốc độ phản ứng tăng Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 4 - Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng lớn. - Tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào diện tích bề mặt chất tham gia phản ứng - Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng bản thân nó không bị thay đổi về số lượng và bản chất hoá học sau phản ứng. c) Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng hoá học − Phản ứng một chiều (không thuận nghịch) là phản ứng chỉ xảy ra một chiều và có thể xảy ra đến mức hoàn toàn. Ví dụ: 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 ↑ − Phản ứng thuận nghịch là phản ứng đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau. Ví dụ: CH 3 COOH + CH 3 OH CH 3 COOCH 3 + H 2 O − Trong hệ thuận nghịch, khi tốc độ phản ứng thuận (v t ) bằng tốc độ phản ứng nghịch (v n ) thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng. Nghĩa là trong hệ, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra nhưng nồng độ các chất trong hệ không thay đổi. Vì vậy, trạng thái cân bằng của hệ là trạng thái cân bằng động. * Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ – sa – tơ - lie: Khi một hệ đang tồn tại ở trạng thái cân bằng, nếu ta thay đổi một thuộc tính nào đó của hệ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay đổi đó * Các yếu tố ảnh hưởng tới trạng thái cân bằng hoá học của hệ: - Nồng độ - Nhiệt độ - Áp suất (chất khí) - Chất xúc tác không làm thay đổi trạng thái cân bằng của một hệ mà chi làm tăng tốc độ phản ứng nhằm giúp hệ nhanh đạt tới trạng thái cân bằng. 13. Hiệu suất phản ứng: Có phản ứng: A + B = C + D Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm C hoặc D: %100 lt t q q h = Trong đó: q t là lượng thực tế tạo thành C hoặc D. q lt là lượng tính theo lý thuyết, nghĩa là lượng C hoặc D tính được với giả thiết hiệu suất 100%. Chú ý: − Khi tính hiệu suất phản ứng phải tính theo chất sản phẩm nào tạo thành từ chất đầu thiếu, vì khi kết thúc phản ứng chất đầu đó phản ứng hết. − Có thể tính hiệu suất phản ứng theo chất phản ứng A hoặc B tuỳ thuộc vào chất nào thiếu. − Cần phân biệt giữa % chất đã tham gia phản ứng và hiệu suất phản ứng. Ví dụ: Cho 0,5 mol H 2 tác dụng với 0,45 mol Cl 2 , sau phản ứng thu được 0.6 mol HCl. Tính hiệu suất phản ứng và % các chất đã tham gia phản ứng. Giải: Phương trình phản ứng: H 2 + Cl 2 = 2HCl Theo phương trình phản ứng và theo đầu bài, Cl 2 là chất thiếu, nên tính hiệu suất phản ứng theo Cl 2 : Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 5 %6,66%100 2.45,0 6,0 ==h Còn % Cl 2 đã tham gia phản ứng = %6,66%100 2.45,0 6,0 = % H 2 đã tham gia phản ứng = %60%100 2.5,0 6,0 = Như vậy % chất thiếu đã tham gia phản ứng bằng hiệu suất phản ứng. − Đối với trường hợp có nhiều phản ứng xảy ra song song, ví dụ phản ứng crackinh butan: C 4 H 10 -> CH 4 + C 3 H 6 (1) C 4 H 10 -> C 2 H 6 + C 2 H 4 (2) C 4 H 10 -> H 2 + C 4 H 8 (3) Cần chú ý phân biệt: + Nếu nói "hiệu suất phản ứng crackinh", tức chỉ nói phản ứng (1) và (2) vì phản ứng (3) không phải phản ứng crackinh. + Nếu nói % butan đã tham gia phản ứng", tức là nói đến cả 3 phản ứng. + Nếu nói % butan bị crackinh thành etilen" tức là chỉ nói phản ứng (2). Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 6 Chương 2 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN I. Cấu tạo nguyên tử: Nguyên tử gồm hạt nhân tích điện dương (Z+) ở tâm và có Z electron chuyển động xung quanh hạt nhân. Bảng 1: Các hạt cơ bản trong nguyên tử Đặc tính hạt Vỏ nguyên tử Hạt nhân Electron Proton Nơtron Điện tích q n = - 1,602. 10 -19 C q n = 1- q n = + 1,602. 10 -19 C q n = 1+ q n = 0 Khối lượng m e = 9,1094. 10 -31 kg m p = 1,6726. 10 -27 kg m n = 1,6748. 10 -27 kg 1. Hạt nhân: Hạt nhân gồm: − Proton: Điện tích 1+, khối lượng bằng 1 đ.v.C, ký hiệu − Nơtron: Không mang điện tích, khối lượng bằng 1 đ.v.C ký hiệu Như vậy, điện tích Z của hạt nhân bằng tổng số proton. * Khối lượng của hạt nhân coi như bằng khối lượng của nguyên tử (vì khối lượng của electron nhỏ không đáng kể). Số khối A: là đại lượng có giá trị bằng tổng số proton (ký hiệu là Z) và số nơtron (ký hiệu là N): Z + N ≈ A. 2. Phản ứng hạt nhân: Là quá trình làm biến đổi những hạt nhân của nguyên tố này thành hạt nhân của những nguyên tố khác. Trong phản ứng hạt nhân, tổng số proton và tổng số khối luôn được bảo toàn. Ví dụ: nXHeBe 1 0 4 2 9 4 +→+ nXHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 +→+ Số khối của X = (9 + 4) – 1 = 12 Điện tích hạt nhân của X = (4 + 2) – 0 = 6 Suy ra: X 12 6 Vậy X là C. Phương trình phản ứng hạt nhân. 3. Cấu tạo vỏ electron của nguyên tử: Nguyên tử là hệ trung hoà điện, tổng số electron chuyển động xung quanh hạt nhân bằng số điện tích dương Z của hạt nhân. Các electron trong nguyên tử được chia thành các lớp, phân lớp, obitan. a) Các lớp electron. Kể từ phía gần hạt nhân trở ra được ký hiệu: Bằng số thứ tự n = 1 2 3 4 5 6 7 … Bằng chữ tương ứng: K L M N O P Q … Những electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Lớp electron càng gần hạt nhân có mức năng lượng càng thấp, vì vậy lớp K có năng lượng thấp nhất. Số electron tối đa có trong lớp thứ n bằng 2n 2 . Cụ thể: Lớp : K L M N … Số electron tối đa: 2 8 18 32 … b) Các phân lớp electron. Các electron trong cùng một lớp lại được chia thành các phân lớp. Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 7 Lớp thứ n có n phân lớp, các phân lớp được ký hiệu bằng chữ : s, p, d, f, … kể từ hạt nhân trở ra. Các electron trong cùng phân lớp có năng lượng bằng nhau. Lớp K (n = 1) có 1 phân lớp : 1s. Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp : 2s, 2p. Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp :3s, 3p, 3d. Lớp N (n = 4) có 4 phân lớp : 4s, 4p, 4d, 4f. * Thứ tự mức năng lượng của các phân lớp xếp theo chiều tăng dần như sau : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s… Số electron tối đa của các phân lớp như sau: Phân lớp : s p d f. Số electron tối đa: 2 6 10 14. Vậy số obitan trong một phân lớp lần lượt là những số lẻ: 1, 3, 5, 7. c) Obitan nguyên tử: là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron là lớn nhất (khu vực có mật độ đám mây electron lớn nhất). Số và dạng obitan phụ thuộc đặc điểm mỗi phân lớp electron. Phân lớp s có 1 obitan dạng hình cầu. Phân lớp p có 3 obitan dạng hình số 8 nổi. Phân lớp d có 5 obitan, phân lớp f có 7 obitan. Obitan d và f có dạng phức tạp hơn. Mỗi obitan chỉ chứa tối đa 2 electron có spin ngược nhau. Mỗi obitan được ký hiệu bằng 1 ô vuông (còn gọi là ô lượng tử), trong đó nếu chỉ có 1 electron ta gọi đó là electron độc thân, nếu đủ 2 electron ta gọi các electron đã ghép đôi. Obitan không có electron gọi là obitan trống. ↑ ↑↓ 4. Cấu hình electron và sự phân bố electron theo obitan a) Các nguyên lý và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử: * Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. * Nguyên lý Pau – li: Trên một obitan chỉ có nhiều nhất hai e và hai e này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi e (có spin ngược nhau). * Quy tắc Hun: Trong một phân lớp, các e sẽ phân bố trên các obitan sao cho số e độc thân là tối đa và các e này phải có chiều tự quay giống nhau. b) Cấu hình electron nguyên tử: biểu diễn sự phân bố các e trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. * Cách viết cấu hình: - Xác định số e của nguyên tử - Biểu diễn các e theo thứ tự tắng dần các mức năng lượng các obitan nguyên tử (AO) theo các nguyên lý và quy tắc phân bố các e trong nguyên tử. - Viết cấu hình e theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự của các lớp e từ nhỏ tới lớn. Ví dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26). Viết theo thứ tự các mức năng lượng : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 Cấu hình của Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 Trên cơ sở cấu hình electron của nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron của cation hoặc anion tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố đó. Ví dụ: Cấu hình electron của Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 8 Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 ; Fe 3+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 . Đối với anion thì thêm vào lớp ngoài cùng số electron mà nguyên tố đã nhận. Ví dụ: S(Z = 16) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . S 2- : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Cần hiểu rằng : electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ không theo mức năng lượng. 5. Năng lượng ion hoá, ái lực với electron, độ âm điện a) Năng lượng ion hoá (I). Năng lượng ion hoá là năng lượng tối thiểu cần để tách 1e ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Nguyên tử càng dễ nhường e (tính kim loại càng mạnh) thì I có trị số càng nhỏ. Đơn vị kJ/mol. b) Ái lực với electron (E). Ái lực electron là năng lượng giải phóng hay hấp thụ khi một nguyênt tử trung hòa ở trạng thái khí nhận 1e để trở thành ion âm. Nguyên tử có khả năng thu e càng mạnh (tính phi kim càng mạnh) thì E có trị số càng lớn. c) Độ âm điện ( χ ). Độ âm điện của một nguyên tử là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử nguyên tố đó khi tạo thành liên kết hóa học. Độ âm điện được tính từ I và E theo công thức: 2 EI + = χ − Nguyên tố có χ càng lớn thì nguyên tử của nó có khả năng hút cặp e liên kết càng mạnh. − Độ âm điện χ thường dùng để tiên đoán mức độ phân cực của liên kết và xét các hiệu ứng dịch chuyển electron trong phân tử. − Nếu hai nguyên tử có χ bằng nhau thì liên kết tạo thành sẽ là liên kết cộng hoá trị thuần tuý. Nếu độ âm điện khác nhau nhiều (Δχ > 1,7) liên kết tạo thành là liên kết ion. Nếu độ âm điện khác nhau không nhiều (0 < Δχ < 1,7) sẽ tạo thành liên kết cộng hoá trị có cực. II. Định luật tuần hoàn _ Bảng HTTH 1. Định luật tuần hoàn Tính chất của các nguyên tố và đơn chất cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ những nguyên tố đó biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử. 2. Bảng hệ thống tuần hoàn Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuân hoàn: - Các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử - Các nguyên tố có cùng số lớp e trong nguyên tử được xếp thành một hàng - Các nguyên tố có cùng số e hóa trị ( * ) trong nguyên tử được xếp thành một cột (*) Electron hóa trị là những e có khả năng tham gia hình thành liên kết hóa học. Chúng thường nằm ở lớp ngoài cùng hoặc cả ở phân lớp sát lớp ngoài cùng nếu phân lớp đó chưa bão hòa. Có 2 dạng bảng thường gặp. a. Dạng bảng dài: Có 7 chu kỳ (mỗi chu kỳ là 1 hàng), 16 nhóm. Các nhóm được chia thành 2 loại: Nhóm A (gồm các nguyên tố s và p) và nhóm B (gồm những nguyên tố d và f). Những nguyên tố ở nhóm B đều là kim loại. b. Dạng bảng ngắn: 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 dựng mới có 1 hàng); 8 nhóm. Mỗi nhóm có 2 phân nhóm: Phân nhóm chính (gồm các nguyên tố s và p - ứng với nhóm A trong bảng dài) và phân nhóm phụ (gồm các Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 9 nguyên tố d và f - ứng với nhóm B trong bảng dài). Hai họ nguyên tố f (họ lantan và họ actini) được xếp thành 2 hàng riêng. 3. Chu kỳ Chu kỳ gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron. Mỗi chu kỳ đều mở đầu bằng kim loại kiềm, kết thúc bằng khí hiếm. Trong một chu kỳ, đi từ trái sang phải theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần. - Số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần. - Lực hút giữa hạt nhân và electron hoá trị ở lớp ngoài cùng tăng dần, làm bán kính nguyên tử giảm dần. Do đó: + Độ âm điện χ của các nguyên tố tăng dần. + Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần. + Tính bazơ của các oxit, hiđroxit giảm dần, tính axit của chúng tăng dần. - Hoá trị cao nhất đối với oxi tăng từ I đến VII. Hoá trị đối với hiđro giảm từ IV (nhóm IV) đến I (nhóm VII). 4. Nhóm và phân nhóm Trong một phân nhóm chính (nhóm A) khi đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng điện tích hạt nhân. - Bán kính nguyên tử tăng (do số lớp e tăng) nên lực hút giữa hạt nhân và các electron ở lớp ngoài cùng yếu dần, tức là khả năng nhường electron của nguyên tử tăng dần. Do đó: + Tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần. + Tính bazơ của các oxit, hiđroxit tăng dần, tính axit của chúng giảm dần. - Hoá trị cao nhất với oxi (hoá trị dương) của các nguyên tố bằng số thứ tự của nhóm chứa nguyên tố đó. 5. Ý nghĩa của bảng HTTH a. Quan hệ giữa vị trí và cấu tạo: Biêt vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hòan có thể suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố đó và ngược lại (mô tả bằng sơ đồ sau) Vị trí trong bảng tuần hoàn ↔ Câu tạo nguyên tử Số thứ tự của nguyên tố Số p, số n, số e Số thứ tự của chu kỳ Số lớp e Số thứ tự của nhóm Số e lớp ngoài cùng (số e hóa trị) Ví dụ: Xét đoán vị trí của nguyên tố có Z = 25. Cấu hình e: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 . - Có 4 lớp e → ở chu kỳ 4. Đang xây dựng e ở phân lớp 3d → thuộc phân nhóm phụ (nhóm B). Nguyên tố này là kim loại, khi tham gia phản ứng nó có thể cho đi 2e ở 4s và 5e ở 3d, có hoá trị cao nhất 7 + . Do đó, nó ở phân nhóm phụ nhóm VII (nhóm VIIB). Đó là Mn. b. Quan hệ giữa vị trí và tính chất: Biết vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn có thể suy ra những tính chất hóa học cơ bản của nó: - Tính kim loại, phi kim - Hóa trị cao nhất của nguyên tố đó với O, hóa trị với H - Công thức của oxit cao nhất và hiđroxit tương ứng - Công thức của hợp chất khí với H (nếu có) - Oxit hay hiđroxit có tính axit hay bazơ Ví dụ: S ở ô 16, nhóm VIA, chu kỳ 3. Suy ra: - S là phi kim Phần Hóa Học Đại Cương Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 10 - Hóa trị cao nhất với O là 6, công thức oxit đó là SO 3 - Hóa trị với H là 2, công thức của khí đó là H 2 S - SO 3 là oxit axit còn H 2 SO 4 là axit mạnh c. So sánh tính chất của nguyên tố này với các nguyên tố khác lân cận Dựa vào quy luật biến đổi các tính chất trong bảng tuần hòan theo chu kỳ và theo các nhóm, chúng ta có thể so sánh được tính chất của một nguyên tố so với các nguyên tố lân cận. [...].. .Phần Hóa Học Đ i Cương Chương 3 LIÊN KẾT HÓA HỌC Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững Liên kết hóa học được chia thành hai lo i cơ bản: liên kết ion và liên kết cộng hóa trị 1 Liên kết ion Liên kết ion là liên kết được tạo thành do lực hút tĩnh i n giữa các ion mang i n tích tr i dấu Liên kết ion được hình thành giữa kim lo i i n hình và phi... Thiện 17 Trường THPT Sơn Động số 3 Phần Hóa Học Đ i Cương Fe(OH) Fe(OH)2+ + OHFe(OH) Fe3+ + OHc) Sự i n li của mu i Mu i i n li ra cation kim lo i hay amoni và anion gốc axit, các mu i trung hoà thường chỉ i n li 1 nấc K2SO4 = 2K+ + SO42Mu i axit, mu i bazơ i n li nhiều nấc : NaH2PO4 = Na+ + H2PO4H2PO4HPO 4- + H+ HPO4PO4 3- + H+ Mu i bazơ : CaOHCl = CaOH+ + ClCaOH+ = Ca2+ + OHd) Sự i n li của hiđroxit... đầu tiên xảy ra sự ion hoá phân tử và sau đó là sự hiđrat hoá các ion − Phân tử dung m i phân cực càng mạnh thì khả năng gây ra hiện tượng i n li đ i v i chất tan càng mạnh Trong một số trường hợp quá trình i n li liên quan v i khả năng tạo liên kết hiđro của phân tử dung m i (như sự i n li của axit) 2 Sự i n li của axit, bazơ, mu i trong dung dịch nước a) Sự i n li của axit Axit i n li ra cation... OH- Catot (-) anot(+) Cu + 2e -> Cu 2Cl- - 2e -> Cl2 Phương trình i n phân: CuCl2 ⎯dpdd → Cu + Cl2 ⎯ ⎯ Ví dụ 2: i n phân dung dịch NiCl2 v i i n cực bằng niken ⎯ NiCl2 ⎯ → Ni2+ + 2ClH+ + OHHOH 2+ Catot (-) anot(+) (Ni) Ni2+, H+ Cl-, OH-, Ni Ni2+ + 2e -> Ni Ni – 2e -> Ni2+ Thực chất quá trình i n phân là sự vận chuyển Ni từ anôt sang catôt nhờ dòng i n Phương pháp được ứng dụng để tinh chế kim... trình ion 2H+ + 2NO 3- + Ba2+ + 2OH- = Ba2+ + 2NO 3- + 2H2O H+ + 2OH- = 2H2O Chú ý: Khi biểu diễn phản ứng trao đ i trong dung dịch i n li, ngư i ta thường viết phương trình phản ứng dư i các dạng: phương trình phân tử và phương trình ion Ở phương trình ion, những chất kết tủa, bay h i, i n li yếu (ít i n li) được viết dư i dạng phân tử, các chất i n li mạnh viết dư i dạng ion (do chúng i n li ra)... kiềm: i n phân mu i clorua hoặc hiđroxit nóng chảy − i u chế kim lo i kiềm thổ: i n phân mu i clorua nóng chảy − i u chế Al: i n phân Al2O3 nóng chảy 3 i n phân dung dịch nước a) Nguyên tắc: Khi i n phân dung dịch, tham gia các quá trình oxi hoá - khử ở i n cực ngo i các ion của chất i n phân còn có thể có các ion H+ và OH− của nước và bản thân kim lo i làm i n cực Khi đó quá trình oxi hoá - khử... do(chưa tham gia liên kết) và nguyên tố B ph i có obitan trống 4 Liên kết σ và liên kết π Về bản chất chúng là những liên kết cộng hoá trị a) Liên kết σ : Được hình thành do sự xen phủ 2 obitan (của 2e tham gia liên kết) dọc theo trục liên kết Tuỳ theo lo i obitan tham gia liên kết là obitan s hay p ta có các lo i liên kết σ kiểu s-s, s-p, p-p: Obitan liên kết σ có tính đ i xứng trục, v i trục đ i xứng là... nồng độ Chất i n li càng yếu thì Kđl càng nhỏ V i chất i n li nhiều nấc, m i nấc có một hằng số Kđl riêng H2CO3 có 2 hằng số i n li: Đồng Đức Thiện 18 Trường THPT Sơn Động số 3 Phần Hóa Học Đ i Cương H2CO3 - HCO3 HCO 3- + H+ K1 = 2- CO + H + − [ HCO3 ].[ H + ] [ H 2 CO3 ] 2− K2 = [CO3 ].[ H + ] − [ HCO3 ] 4 Độ i n li α Độ i n li α của chất i n li là tỷ số giữa số phân tử phân li thành ion Np và tổng... cation oxoni H3O+ (H+) và anion gốc axit HCl + H2O = H3O+ + ClĐể đơn giản, ngư i ta chỉ viết HCl = H+ + ClNếu axit nhiều lần axit thì sự i n li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc trước H2CO3 HCO 3- + H+ HCO3CO 2- + H+ b) Sự i n li của bazơ Bazơ i n li ra anion OH− và cation kim lo i hoặc amoni NaOH = Na+ + OHNH3 + H2O NH4+ + OHNếu bazơ nhiều lần bazơ thì sự i n li xảy ra theo nhiều nấc, nấc... dung dịch axit H2SO4 20%, có D = 1,143 g/ml Gi i : Theo công thức trên ta có : CM = 10.1,143 20 = 2.34 M 98 II Sự i n li 1 Định nghĩa − Sự i n li là quá trình phân li chất tan thành các ion (ion dương và ion âm) dư i tác dụng của các phân tử dung m i (thường là nước) hoặc khi nóng chảy Ion dương g i là cation, ion âm g i là anion − Chất i n li là những chất tan trong nước và phân li ra ion, tạo thành . 1. Liên kết ion Liên kết ion là liên kết được tạo thành do lực hút tĩnh i n giữa các ion mang i n tích tr i dấu. Liên kết ion được hình thành giữa kim lo i i n hình và phi kim i n hình.( >Δ χ . trình i n li liên quan v i khả năng tạo liên kết hiđro của phân tử dung m i (như sự i n li của axit). 2. Sự i n li của axit, bazơ, mu i trong dung dịch nước a) Sự i n li của axit Axit i n. của các oxit, hiđroxit giảm dần, tính axit của chúng tăng dần. - Hoá trị cao nhất đ i v i oxi tăng từ I đến VII. Hoá trị đ i v i hiđro giảm từ IV (nhóm IV) đến I (nhóm VII). 4. Nhóm và phân