Hóa ñại cương Page of 251 BỘ Y TẾ HÓA ðẠI CƯƠNG (DÙNG CHO ðÀO TẠO BÁC SĨ ðA KHOA) Mà SỐ: ð.01.X.06 NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC HÀ NỘI – 2007 Chỉ ñạo biên soạn: VỤ KHOA HỌC VÀ ðÀO TẠO – BỘ Y TẾ Chủ biên: PGS.TSKH PHAN AN Tham gia biên soạn: PGS.TSKH PHAN AN TS NGUYỄN SĨ ðẮC DS LÊ HỮU TRÍ Thư ký biên soạn: ThS NGUYỄN THỊ NGUYỆT Tham gia tổ chức thảo: PHÍ VĂN THÂM TS NGUYỄN MẠNH PHA file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251  Bản quyền thuộc Bộ Y tế (Vụ Khoa học ðào tạo) 770–2007/CXB/2–1676/GD Mã số: 7K720M7 – DAI LỜI GIỚI THIỆU Thực số ñiều Luật Giáo dục, Bộ Giáo dục ðào tạo Bộ Y tế ñã ban hành chương trình khung ñào tạo bác sĩ ña khoa Bộ Y tế tổ chức biên soạn tài liệu dạy – học môn sở chuyên môn theo chương trình nhằm bước xây dựng sách ñạt chuẩn chuyên môn công tác ñào tạo nhân lực y tế Sách Hoá ñại cương ñược biên soạn dựa chương trình giáo dục Trường Trường ðại học Y Hà Nội sở chương trình khung ñã ñược phê duyệt Sách ñược PGS.TSKH Phan An (Chủ biên), TS Nguyễn Sĩ ðắc DS Lê Hữu Trí biên soạn theo phương châm: Kiến thức bản, hệ thống; nội dung xác, khoa học; cập nhật tiến khoa học, kỹ thuật ñại thực tiễn Việt Nam Sách Hoá ñại cương ñã ñược Hội ñồng chuyên môn thẩm ñịnh sách tài liệu dạy – học chuyên ngành bác sĩ ña khoa Bộ Y tế thẩm ñịnh năm 2007 Bộ Y tế ñịnh ban hành tài liệu dạy – học ñạt chuẩn chuyên môn ngành giai ñoạn Trong thời gian từ ñến năm, sách phải ñược chỉnh lý, bổ sung cập nhật Bộ Y tế chân thành cảm ơn tác giả, ThS Nguyễn Thị Nguyệt Hội ñồng chuyên môn thẩm ñịnh ñã giúp hoàn thành sách; Cảm ơn PGS.TS ðặng Văn Tình, TS ðặng Văn Hoài ñã ñọc phản biện ñể sách sớm hoàn thành kịp thời phục vụ cho công tác ñào tạo nhân lực y tế Lần ñầu xuất bản, mong nhận ñược ý kiến ñóng góp ñồng nghiệp, bạn sinh viên ñộc giả ñể lần xuất sau sách ñược hoàn thiện VỤ KHOA HỌC VÀ ðÀO TẠO – BỘ Y TẾ file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 LỜI NÓI ðẦU Giáo trình Hoá học dùng cho sinh viên năm thứ hệ ñào tạo bác sĩ ña khoa Trường ðại học Y Hà Nội ñược biên soạn theo khung chương trình ñào tạo bác sĩ ña khoa ban hành theo ñịnh số 12/2001/Qð – BGD & ðT ngày 26 tháng năm 2001 Bộ Giáo dục ðào tạo ñã ñược thông qua Hội ñồng Chuyên môn Thẩm ñịnh SGK TLDH chuyên ngành BSðK (Bộ Y tế) Giáo trình ñược in thành tập: HOÁ ðẠI CƯƠNG HOÁ VÔ CƠ VÀ HỮU CƠ Với thời lượng 90 tiết lý thuyết, giáo trình trình bày kiến thức cần thiết ñể sinh viên theo học tiếp môn học sở Y học có liên quan ñến hoá học như: Hoá sinh, Dược lý học, Vệ sinh Môi trường, Phần ñược in chữ nghiêng nhỏ phần mở rộng thêm ñể tham khảo Cuối có câu hỏi tự lượng giá giúp sinh viên vận dụng nắm ñược lý thuyết Sách số cán giảng dạy môn Hoá biên soạn với phân công sau: Phần ðại cương Vô cơ: Phần Hữu cơ: Chủ biên: Thư ký ban biên soạn: PGS TSKH Phan An TS Nguyễn Sĩ ðắc DS Lê Hữu Trí PGS.TSKH Phan An ThS Nguyễn Thị Nguyệt Chúng mong nhận ñược ý kiến ñóng góp bạn ñồng nghiệp sinh viên ñể lần tái sách hoàn thiện Thay mặt nhóm biên soạn PGS.TSKH PHAN AN Bài CẤU TẠO NGUYÊN TỬ MỤC TIÊU Phân tích ñược ưu ñiểm nhược ñiểm mẫu nguyên tử cổ ñiển Rutherford Bohr file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 Trình bày ñược luận ñiểm thuyết học lượng tử việc nghiên cứu nguyên tử Mô tả ñược ñặc trưng orbital (mây electron) nguyên tử Vận dụng ñược quy luật phân bố electron nguyên tử, ñể biểu diễn cấu hình electron nguyên tử nguyên tố Mô tả ñược cấu trúc bảng tuần hoàn nguyên tố hoá học quy luật biến thiên tính chất nguyên tố bảng tuần hoàn MỞ ðẦU Khái niệm nguyên tử "ατοµοσ " (không thể phân chia) ñã ñược nhà triết học cổ Hy Lạp ñưa cách ñây hai ngàn năm Năm1807 Dalton, sở ñịnh luật hoá học, ñã ñưa giả thuyết nguyên tử, thừa nhận nguyên tử hạt nhỏ cấu tạo nên chất, chia nhỏ phương pháp hoá học Năm 1811 Avogadro, sở giả thuyết nguyên tử Dalton ñã ñưa giả thuyết phân tử, thừa nhận phân tử ñược tạo thành từ nguyên tử, hạt nhỏ chất, mang ñầy ñủ tính chất chất ñó Năm 1861 thuyết nguyên tử, phân tử thức ñược thừa nhận hội nghị hoá học giới họp Thuỵ Sĩ Chỉ ñến cuối kỷ XIX ñầu kỷ XX với thành tựu vật lý, thành phần cấu tạo nên nguyên tử ñược phát THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA NGUYÊN TỬ Về mặt vật lý, nguyên tử hạt nhỏ mà có cấu tạo phức tạp, gồm hạt nhân electron Trong hạt nhân nguyên tử có hai hạt bản: proton nơtron Hạt Khối lượng (g) ðiện tích (culong) 9,1.10–28 – 1,6.10–19 proton(p) 1,673.10–24 +1,6.10–19 nơtron(n) 1,675.10–24 electron (e) – Khối lượng khối lượng p – ðiện tích e ñiện tích nhỏ ñược lấy làm ñơn vị ñiện tích, ta nói electron mang 1ñv ñiện tích âm (–e) proton mang 1ñv ñiện tích dương (+e) file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 – Nếu hạt nhân nguyên tử nguyên tố ñó có Z proton ñiện tích hạt nhân +Ze nguyên tử ñó phải có Z electron, nguyên tử trung hoà ñiện – Trong bảng tuần hoàn, số thứ tự nguyên tố số ñiện tích hạt nhân hay số proton hạt nhân nguyên tử nguyên tố ñó NHỮNG MẪU NGUYÊN TỬ CỔ ðIỂN 2.1 Mẫu Rutherford (Rơzơfo – Anh) 1911 Từ thí nghiệm bắn hạt α qua vàng mỏng, Rutherford ñã ñưa mẫu nguyên tử hành tinh (hình 1.1) – Nguyên tử gồm hạt nhân electron quay xung quanh giống hành tinh quay xung quanh mặt trời – Hạt nhân mang ñiện tích dương, có kích thước nhỏ so với kích thước nguyên tử lại tập trung toàn khối lượng nguyên tử Mẫu Rutherford ñã giải thích ñược kết thí nghiệm cho phép hình dung cách ñơn giản cấu tạo nguyên tử Tuy nhiên không giải thích ñược tồn nguyên tử tượng quang phổ vạch nguyên tử Hình 1.1 Sơ ñồ thí nghiệm Rutherford mẫu nguyên tử hành tinh 2.2 Mẫu Bohr (Bo – ðan Mạch) 1913 Dựa thuyết lượng tử Planck (Plăng) Bohr ñã ñưa hai ñịnh ñề: – Trong nguyên tử electron quay quỹ ñạo xác ñịnh gọi quỹ ñạo lượng tử, quỹ ñạo ứng với mức lượng xác ñịnh Quỹ ñạo lượng tử phải thoả mãn ñiều kiện sau: (1.1) h: số Planck 6,62.10–27 erg.s m: khối lượng electron file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 v: tốc ñộ chuyển ñộng electron r: bán kính quỹ ñạo n: số nguyên từ 1, 2, n ñược gọi số lượng tử Tích mvr gọi momen ñộng lượng – Khi quay quỹ ñạo lượng tử electron không phát hay thu lượng Nó phát hay thu lượng chuyển từ quỹ ñạo sang quỹ ñạo khác Hình 1.2 Các quỹ ñạo lượng tử theo thuyết nguyên tử Bohr tạo thành dãy quang phổ vạch nguyên tử hydro Dựa vào ñịnh luật học cổ ñiển Bohr ñã tính ñược bán kính rn quỹ ñạo electron nguyên tử hydro giá trị lượng En electron tương ứng quỹ ñạo ñó: (1.2) e: giá trị tuyệt ñối ñiện tích electron Electron chuyển ñộng ñược quỹ ñạo nhờ cân lực ly tâm lực hút culong: hay mv2r = e2 Kết hợp với ñiều kiện quỹ ñạo Bohr (1.1) ta ñược biểu thức tính rn (1.2) Nếu thay giá trị số (Hệ ñơn vị CGS): file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 h = 6,62.10–27 ec.s m = 9,1.10–28 g e = 4,8.10–10 ñvtñ vào phương trình (1.2) ta ñược: r = n2.0,53 10–8 cm = n2 0,53Å (1Å = 10–8 cm) n Từ ñó: r1 = 12 0,53Å = 0,53Å r2 = 22 0,53Å = 4r1 r3 = 32 0,53Å = 9r1 rn = n2 0,53Å = n2 r1 (1.3) Năng lượng toàn phần electron tổng ñộng năng: thay mv2 ta có: Thay giá trị r từ (1.2) ta ñược (1.3) Nếu thay giá trị số vào (1.3) ta ñược: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 Từ công thức (1.2) (1.3) ta thấy số n làm gián ñoạn (như người ta nói n ñã lượng tử hoá) bán kính quỹ ñạo electron lượng electron nguyên tử Vì n ñược gọi số lượng tử Thuyết Bohr ñã cho phép giải thích cấu tạo quang phổ vạch nguyên tử hydro tính ñược bán kính nguyên tử hydro trạng thái Bình thường nguyên tử trạng thái có lượng thấp (trạng thái bản) Khi bị kích thích electron chuyển từ trạng thái (quỹ ñạo gần nhân nhất) sang trạng thái có lượng cao (quỹ ñạo xa nhân hơn) Trạng thái kích thích trạng thái không bền nên electron lại trở trạng thái (có thể qua số trạng thái trung gian) Mỗi bước nhảy phát lượng tử tương ứng với vạch quang phổ nguyên tử Tuy nhiên thuyết Bohr không giải thích ñược quang phổ nguyên tử phức tạp tách vạch quang phổ tác dụng từ trường ðiều ñó cho thấy ñối với hạt hay hệ hạt vi mô electron, nguyên tử áp dụng ñịnh luật học cổ ñiển Các hệ có ñặc tính khác với hệ vĩ mô phải ñược nghiên cứu học lượng tử NHỮNG TIỀN ðỀ CỦA CƠ HỌC LƯỢNG TỬ 3.1 Thuyết lượng tử Planck (Plăng – ðức) 1900 – Ánh sáng hay xạ nói chung liên tục mà gồm lượng nhỏ riêng biệt gọi lượng tử – Mỗi lượng tử mang lượng tính biểu thức: (1.4) E = hν ν : tần số xạ 3.2 Thuyết sóng – hạt ánh sáng Thuyết sóng ánh sáng ñược Maxwell (Macxuen) ñưa năm 1865 ñã giải thích ñược tượng nhiễu xạ, giao thoa ánh sáng không giải thích ñược hiệu ứng quang ñiện Theo thuyết lượng tử ánh sáng gồm lượng tử lượng E = hν phát ñi từ nguồn sáng Mặt khác theo hệ thức tương ñối Einstein (Anhxtanh) E = mc2 vật thể mang lượng E có khối lượng Như ánh sáng có tính chất hạt Ngày người ta thừa nhận chất sóng – hạt ánh sáng Từ hệ thức Einstein thuyết lượng tử ta có: mc2 = hν từ ñó: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm (1.5) 29/09/2009 Hóa ñại cương Page of 251 3.3 Tính chất sóng – hạt hạt vi mô (electron, nguyên tử, phân tử ) Năm 1924 De Broglie (ðơ Brơi – Pháp) sở thuyết sóng – hạt ánh sáng ñã ñề thuyết sóng – hạt vật chất: Mọi hạt vật chất chuyển ñộng ñều liên kết với sóng gọi sóng vật chất hay sóng liên kết, có bước sóng λ tính theo hệ thức: (1.6) m: khối lượng hạt v: tốc ñộ chuyển ñộng hạt Năm 1927 Davisson Germer ñã làm thực nghiệm cho thấy tượng nhiễu xạ chùm electron Như chất sóng electron ñược thừa nhận Năm 1924 người ta ñã xác ñịnh ñược khối lượng electron nghĩa thừa nhận electron có chất hạt Ví dụ: Electron khối lượng 9,1.10-28g chuyển ñộng với vận tốc ≈ 108 cm/s có sóng liên kết với λ tính theo biểu thức (1.6) Như vậy: electron vừa có chất sóng vừa có chất hạt ðối với vật thể vĩ mô, m có giá trị lớn so với số h nên λ có giá trị nhỏ, bỏ qua chất sóng Ví dụ: Một ôtô có khối lượng 1000 kg chuyển ñộng với tốc ñộ 72 km/h có sóng liên kết bước sóng vô nhỏ thực tế bỏ qua 3.4 Nguyên lý bất ñịnh Heisenberg (Haixenbec – ðức) 1927 ðối với hạt vi mô xác ñịnh xác ñồng thời tốc ñộ vị trí file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 10 of 251 (1.7) ∆x: ñộ bất ñịnh vị trí ∆v: ñộ bất ñịnh tốc ñộ m: khối lượng hạt Theo hệ thức việc xác ñịnh toạ ñộ xác xác ñịnh tốc ñộ xác nhiêu Ví dụ: Nếu lấy ñộ bất ñịnh phép ño vị trí electron nguyên tử ∆ x 10–10 cm (nguyên tử có ñường kính cỡ 10 –8 cm) ñộ bất ñịnh phép ño tốc ñộ là: nghĩa gặp sai số xấp xỉ tốc ñộ ánh sáng KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ HỌC LƯỢNG TỬ 4.1 Hàm sóng Trạng thái hệ vĩ mô hoàn toàn ñược xác ñịnh biết quỹ ñạo tốc ñộ chuyển ñộng Trong ñó ñối với hệ vi mô, chất sóng – hạt nguyên lý bất ñịnh, khái niệm quỹ ñạo không ý nghĩa Trong học lượng tử trạng thái hạt hay hệ hạt vi mô ñược mô tả hàm xác ñịnh gọi hàm sóng hay hàm trạng thái ψ (x, y, z) (ñọc là: pơxi) biến số x, y, z toạ ñộ Decard hay ψ (r, θ, ϕ) biến số r, θ, ϕ toạ ñộ cầu Bản thân hàm sóng ψ ý nghĩa vật lý ψ2 lại có ý nghĩa vật lý quan trọng – ψ2 biểu thị mật ñộ xác suất tìm thấy hạt ñiểm ñịnh không gian – ψ2 dv biểu thị xác suất tìm thấy hạt thể tích nguyên tố dv Ứng với ý nghĩa vật lý ψ2, hàm sóng ψ phải thoả mãn số ñiều kiện như: ñơn trị, liên tục, giới nội phải ñược chuẩn hoá Hàm ψ phải ñơn trị nghĩa có giá trị ñiểm xác ñịnh, xác ñịnh cách ñơn giá xác suất tìm thấy hạt ñiểm ñịnh Hàm ψ phải liên tục giới nội nghĩa phải tiến dần ñến r tiến dần ñến vô file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương e) 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 f) 2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 Page 237 of 251 2MnSO4 +5O2 + K2SO4 + 8H2O Fe2(SO4)3 + 2H2O 8.5 8.7 Công thức Nernst Nếu thay giá trị F, R, lấy nhiệt ñộ T = 25 + 273 = 2980K chuyển ln thành lg phương trình Nernst có dạng: ● ðiện cực hydro: (Pt) H2/ 2H+ file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 238 of 251 Trên ñiện cực xảy phản ứng: 2H+ + 2e Người ta quy ước: H2 = ñó: = 0,059 lg[H+] = – 0,059pH ● ðiện cực khí Clo (Pt) Cl2/ 2Cl– Trên ñiện cực xảy phản ứng: Cl2 + 2e 2Cl– ● ðiện cực oxy hoá khử sắt: (Pt)/ Fe3+,Fe ● ðiện cực quinhydron (Pt) / C6H4O2, C6H4(OH)2 Trên ñiện cực xảy phản ứng: C6H4O2 + 2e + 2H+ → C6H4(OH)2 Thế ñiện cực: Vì [C6H4O2] = [C6H4(OH)2] Ta có: 0,059 lg [H+] ● ðiện cực calomen: Hg/ Hg2Cl2, Cl– file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 239 of 251 Trên ñiện cực xảy phản ứng: Hg22+ +2e 2Hg Thế ñiện cực Hg ñược tính theo công thức: Thay nồng ñộ vào công thức Sau rút gọn ta ñược công thức ñiện cực ñiện cực calomel: εcal = ε0cal – 0,059 lg [Cl–] Nếu nồng ñộ Cl– ñiện cực cố ñịnh εcal không ñổi ● ðiện cực thuỷ tinh εtt = ε0tt + 0,059 lg[H+] = ε0tt – 0,059 pH Trong ñó ε0tt số ñối với ñiện cực 8.8 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 240 of 251 8.11 a) Cu / Cu2+ // Ag+ / Ag b) (Pt) Cl2 / Cl– // Fe3+, Fe2+ / (Pt) c) (Pt) H2 / H+ // Cl– / Cl2 (Pt) d) Zn / Zn2+ // Fe3+, Fe2+ / (Pt) e) (Pt) / Cr3+, Cr2+ // Ag+ / Ag f) Pb / H2SO4 / PbO2 8.12 Nguyên tắc: Thiết lập nguyên tố ganvanic gồm ñiện cực phụ thuộc vào pH ñiện cực chuẩn ðo sức ñiện ñộng nguyên tố rút pH ● ðo pH cặp ñiện cực hydro–calomel Thiết lập nguyên tố ganvanic: – (Pt) H2/ H+ // KCl,Hg2Cl2 / Hg + Sức ñiện ñộng ño ñược nguyên tố này: E = εCal – ε εCal + 0,059 pH Từ ñó ● ðo pH cặp ñiện cực thuỷ tinh – calomen Lập nguyên tố ganvanic: Sức ñiện ñộng nguyên tố: E = εCal – εtt = εCal – ε0tt + 0,059 pH Từ ñó file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 241 of 251 8.13 Nguyên tắc: Thiết lập nguyên tố ganvanic gồm ñiện cực chuẩn (ví dụ ñiện cực calomel) ñiện cực phụ thuộc vào nồng ñộ ion cần chuẩn Sau ñó ño sức ñiện ñộng nguyên tố từ ñó tính nồng ñộ ion H2SO4 (Pt) H2 / H2SO4 // Cl–, Hg2Cl2 / Hg FeSO4 Fe /FeSO4 // Cl–, Hg2Cl2 /Hg AgNO3 Hg/ Hg2Cl2, Cl– // AgNO3 / Ag NaCl Hg/ Hg2Cl2, Cl–// NaCl / Cl2 (Pt) 8.14 8.15 Gọi ñộ tan Ag2CrO4 dung dịch bão hòa S (mol/l) ta có: Ag2CrO4 → 2Ag+ + CrO42– S 2S T = 2S2.2S = 4S3 S Từ ñó Nồng ñộ Ag+ ñiện cực âm ðây pin nồng ñộ: Giải ta ñược T = 7,02.10–12 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 242 of 251 8.16 a) CuBr2→ Cu + Br2 b) 2H2O → 2H2 + O2 c) 2AgNO3 + H2O → 2Ag + O2 + 2HNO3 d) CaCl2 + H2O → H2 + Cl2 + Ca(OH)2 e) 2AgNO3 + Cu(NO3)2 + 2H2O → 2Ag + Cu + 4HNO3 + O2 f) NiSO4 + Ni (anod) → Ni (catod) + NiSO4 8.17 Mạ bạc thực chất tiến hành trình ñiện phân dung dịch muối tan bạc ñó kim loại cần mạ dùng làm catod anod bạc kim loại 8.18 a) Epc = E0 pin: (Pt) Ni / NiCl2 / Cl2 (Pt) = 1,36 – (– 0,25) = 1,61V ∆E = Epg – E pc = 1,85 – 1,61 = 0,24V b) Epc = E0 pin: (Pt) Zn / Zn2+ // H2O, H+ / O2 (Pt) = 1,33 – (– 0,76) = 2,09V ∆E = Epg – E pc = 2,35 – 2,09 = 0,26V c) Epc = E0 pin: (Pt) H2 / H+ // H2O, H+/ O2 (Pt) = 1,33V∆E = Epg – E pc = 1,67– 1,33 = 0,34V PHỤ LỤC A MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HOÁ HỌC Nguyên tố hoá học Khái niệm ñể loại nguyên tử Một nguyên tố hoá học ñược biểu thị ký hiệu hoá học Ví dụ: nguyên tố oxy (O), canxi (Ca), lưu huỳnh (S) file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 243 of 251 Chất hoá học Khái niệm ñể loại phân tử Một chất hoá học ñược biểu thị công thức hoá học Ví dụ: muối ăn NaCl, nước H2O, nitơ N2, sắt Fe, Nguyên tử Nguyên tử hạt nhỏ cấu tạo nên chất chia nhỏ phương pháp hoá học Phân tử Phân tử ñược tạo thành từ nguyên tử, hạt nhỏ chất mang ñầy ñủ tính chất chất ñó Ví dụ: Phân tử nước H2O gồm nguyên tử hydro nguyên tử oxy, phân tử clo Cl2 gồm nguyên tử clo, phân tử methan CH4 gồm nguyên tử carbon nguyên tử hydro Khối lượng nguyên tử Khối lượng nguyên tử nguyên tố Khối lượng nguyên tử ñược tính ñơn vị carbon (ñvC) Một ñvC khối lượng nguyên tử carbon (12C) Ví dụ: khối lượng nguyên tử oxy 16 ñvC, Na = 23 ñvC, Khối lượng phân tử Khối lượng phân tử chất Khối lượng phân tử ñược tính ñvC.Ví dụ: khối lượng phân tử N2 = 28 ñvC, HCl = 36,5 ñvC, Mol Lượng chất chứa N = 6,02.1023 phần tử vi mô (phân tử nguyên tử, ion, electron, ) N ñược gọi số Avogadro số nguyên tử C có 12 gam 12C Khối lượng mol nguyên tử, mol phân tử, mol ion Khối lượng tính gam mol nguyên tử (phân tử hay ion ) Về số trị ñúng trị số khối lượng nguyên tử (phân tử hay ion) Ví dụ: khối lượng mol nguyên tử hydro g, phân tử nitơ 28 g, H2SO4 98 g Hoá trị Hoá trị nguyên tố số liên kết hoá học mà nguyên tử nguyên tố ñó tạo với nguyên tử khác phân tử Mỗi liên kết ñược biểu thị gạch nối hai nguyên tử Hoá trị ñược biểu thị chữ số La Mã file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 244 of 251 Nếu quy ước hoá trị hydro hợp chất (I) hoá trị oxy H2O (II) nitơ NH3 (III) Dựa vào hoá trị (I) hydro hoá trị (II) oxy biết ñược hoá trị nhiều nguyên tố khác Căn vào hoá trị, phân nguyên tố thành: + Nguyên tố có hoá trị không ñổi Ví dụ: Ag, H, kim loại kiềm (hoá trị I) O, Zn, kim loại kiềm thổ (II), Al (III), Các khí (hoá trị 0) + Nguyên tố nhiều hoá trị Ví dụ: Fe (II, III), Cu (I, II), S (II, IV, VI) Khái niệm hoá trị ñược mở rộng cho nhóm nguyên tử Ví dụ: NO3 (I), SO4 (II), PO4 (III) 10 Số oxy hoá Số oxy hoá ñược quy ước ñiện tích nguyên tử phân tử giả ñịnh cặp electron dùng ñể liên kết với nguyên tử khác phân tử chuyển hẳn nguyên tử có ñộ ñiện âm lớn ðể tính số oxy hoá nguyên tố cần lưu ý: ● Số oxy hoá số dương, âm, số lẻ ● Số oxy hoá nguyên tố ñơn chất ● Một số nguyên tố có số oxy hoá không ñổi ñiện tích ion – H, kim loại kiềm có số oxy hoá +1 (trong NaH, H có số oxy hoá –1) – Mg kim loại kiềm thổ có số oxy hoá +2 – Al có số oxy hoá +3; Fe có hai số oxy hoá +2 +3 – O có số oxy hoá –2 (trong H2O2 O có số oxy hoá –1) ● Tổng ñại số số oxy hoá nguyên tử phân tử Ví dụ: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 245 of 251 11 Thế oxy hoá–khử tiêu chuẩn (2980K, pH= 7) số cặp oxy hoá – khử hữu sinh học Cặp oxy hoá – khử Phản ứng ε (V) acetat/pyruvat CH3COOH + CO2 + 2H+ + 2e→ CH3COCOOH + H2O –0,70 acetic/acetaldehyd CH3COOH + 2H+ + 2e → CH3CHO + H2O –0,58 Fe3+/Fe2+Feredoxin Fe3+ + e → Fe2+ –0,43 H+/H2 2H+ + 2e → H2 –0,42 CO2/Formiat CO2 + H+ + 2e → HCOO– –0,42 NAD+/NADH NAD+ +2H+ + 2e → NADH + H+ –0,32 aceton/Propanol CH3COCH3 + 2H+ + 2e → CH3CHOHCH3 –0,30 cystin/cystein cystin + 2H+ + 2e → 2cystein –0,22 acetaldehyt/Ethanol CH3CHO + 2H+ + 2e → C2H5OH –0,20 pyruvat/Lactat CH3COCOO– +2H++2e → CH3CHOHCOO– –0,19 CoQ/CoQ (k) CoQ + 2H+ +2e → CoQH2 0,00 Fe3+/Fe2+cytcromB Fe3+ + e → Fe2+ 0,00 Fe3+/Fe2+myoglobin Fe3+ + e → Fe2+ +0,05 Fe3+/Fe2+Hemoglobin Fe3+ + e → Fe2+ +0,17 Fe3+/Fe2+cytcromC Fe3+ + e → Fe2+ +0,25 O2/2O2– (H2O2) O2 + 2H+ + 2e → H2O2 +0,30 Cu2+/Cu+Hemoxyanin Cu2+ + e → Cu+ +0,54 O2/H2 O2(k) + 4H+ + 4e → H2O +0,82 12 ðương lượng gam ðương lượng gam chất lượng chất ñó tính gam phản ứng tương ñương (kết hợp hay thay thế) mol nguyên tử hydro (1,008g) ðương lượng gam chất (thường ký hiệu E) phụ thuộc vào phản ứng mà tham gia vào file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 246 of 251 B MỘT SỐ ðỊNH LUẬT CƠ BẢN ðịnh luật bảo toàn khối lượng (Lomonosov – Nga, Lavoisier – Pháp) Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng chất tạo thành tổng khối lượng chất tham gia phản ứng ðịnh luật thành phần không ñổi (Proust – Pháp) ðối với hợp chất xác ñịnh, tỷ số khối lượng nguyên tố tạo thành hợp chất xác ñịnh, không thay ñổi ðiều ñược hiểu là: Một hợp chất dù ñược ñiều chế cách ñi có thành phần xác ñịnh, không ñổi Ví dụ: Nước ñiều chế nhiều cách khác tỷ số khối lượng hydro:oxy luôn 1:8 ðịnh luật tỷ lệ bội (Dalton – Anh) ðịnh luật có nội dung sau: Nếu hai nguyên tố kết hợp với tạo số hợp chất ứng với khối lượng nguyên tố này, khối lượng nguyên tố tỷ lệ với số nguyên ñơn giản Ví dụ: Hydro tạo ñược hợp chất với oxy H2O H2O2 Nếu ứng với ñơn vị khối lượng hydro (ví dụ 1g) khối lượng oxy H2O H2O2 16 gam tức theo tỷ lệ 1: ðịnh luật ñương lượng (Richter – ðức) ðịnh luật có nội dung sau: Trong phản ứng hoá học chất phản ứng vừa ñủ với theo số ñương lượng (cũng tức theo số ñương lượng gam) ðịnh luật Avogadro (Avogadro – Ý) ðịnh luật có nội dung sau: Ở ñiều kiện nhiệt ñộ áp suất, thể tích chất khí ñều chứa số phân tử Hệ là: ñiều kiện nhiệt ñộ, áp suất mol khí chiếm thể tích Thực nghiệm cho thấy ñiều kiện tiêu chuẩn (00C, 1atm) mol khí tích V0 = 22,4 lít C QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYDRO (DÃY BANME) file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 247 of 251 D MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA TOẠ ðỘ DECAC VÀ TOẠ ðỘ CẦU E HỆ ðƠN VỊ SI ñơn vị thuộc hệ SI N0 Tên ñại lượng ðơn vị Ký hiệu Chiều dài mét m Thời gian giây s Khối lượng kilogam kg Lượng chất mol mol Nhiệt ñộ kenvin K Cường ñộ dòng ñiện ampe A Cường ñộ ánh sáng candela cd Một số ñơn vị SI dẫn xuất hay dùng Tên ñại lượng N0 Lực ðơn vị newton file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm Ký hiệu N 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 248 of 251 Áp suất pascal Pa Năng lượng joule j Công suất watt w ðiện tích coulomb C ðiện volt V Tần số hertz Hz F HỆ ðƠN VỊ CGS Chiều dài: cm Năng lượng: erg, ký hiệu ec, 1ec = 10–7 jun (j) ðiện tích: ñơn vị tĩnh ñiện, ký hiệu ñvtñ, 1ñvtñ = 0,33 10–19 culon (C) G MỘT SỐ ðƠN VỊ KHÁC HAY DÙNG N0 Tên ñại lượng ðơn vị Ký hiệu Hệ số chuyển ñổi Chiều dài nanomet nm 10–9 m Nhiệt ñộ celsius 0C T(K) = t0C + 273 Áp suất atmosphere atm ≈ 105 Pa ≈ 760mmHg bar bar ≈ 105 Pa ec erg 10–7j electron–Von eV 1,6.10–19j ñ.v tĩnh ñiện ues 3,3.10–20C Năng lượng ðiện tích H MỘT SỐ HẰNG SỐ VẬT LÝ HAY DÙNG Hằng số khí R 8,31 j mol–1.K–1 1,98 cal mol–1.K–1 0,082 l atm mol–1.K–1 Số Avogadro N 6,02.1023 mol–1 Số Faraday F 96 500 C.mol–1 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Hằng số Planck Page 249 of 251 k 6,62.10–34 j.s = 6,62.10–27 erg.s TÀI LIỆU THAM KHẢO ðào ðình Thức (1994) Nguyên tử liên kết hoá học – Nhà xuất ðH Quốc gia ðào ðình Thức (2002) Hoá học ðại cương – Nhà xuất Giáo dục Tập I II Phan An, Nguyễn Sĩ ðắc, Phan Lệ Hằng, Nguyễn Văn Hiền, ðinh Viết Hùng, Lưu Văn Tiện (1993) Bài giảng Hoá học – Nhà xuất Y học Vũ ðăng ðộ (1994) Cơ sở lý thuyết trình hoá học – Nhà xuất Giáo dục Nguyễn ðình Chi (1991) Cơ sở lý thuyết hoá học Nhà xuất Giáo dục Phần I Nguyễn Hạnh (1992) Cơ sở lý thuyết hoá học Nhà xuất Giáo dục Phần II Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng (Tập I – 1999, Tập II–1992) Một số vấn ñề chọn lọc hoá học Nhà xuất Giáo dục Nguyễn ðức Chung (1996) Hoá học ñại cương – Nhà xuất Trẻ Nguyễn Văn Tấu, Dương Văn ðảm, Hoàng Hà, Nguyễn Tiến Quí (2002) Giáo trình Hoá học ñại cương – Nhà xuất Giáo dục 10 Pauling.L, Pauling.P (1975) Chemistry – W.H Freeman and Company San Prancisco 11 Akhmetov.N S (1975) Neorganicheskaya Khimiya – Maxcova.Viskaiya Skola 12 Chang P (1980) Phyzycheskaya Khimiya & prilogeniyami k biologhicheskimi Maxcova “Mir” 13 Nenitsexcu.K (1968) Obschaiya Khimiya – Maxcova.“ Mir” 14 Alexeyev.V (1979) Quantitative Analysis – Moscow “Mir” 15 Brady E (1978) General chemistry – Principles and structure John Wiley & Sons New York 16 Williams.R, Williams.B (1973, 1977) Basic Physical Chemistry for the life sciences – Macmillan Publishing Co., Inc 17 Steven S Zumdahl (2002) Chemistry – Houghton Mifflin 18 Chang R (2002) Chemistry – 7th Ed McGraw–Hill 19 Gilbert TR; Kirss RV; Davies G(2004) Chemistry: The Science in Context Norton file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 250 of 251 Chịu trách nhiệm xuất bản: Chủ tịch HðQT kiêm Tổng Giám ñốc NGÔ TRẦN ÁI Phó Tổng Giám ñốc kiêm Tổng biên tập NGUYỄN QUÝ THAO Chịu trách nhiệm nội dung: Chủ tịch HðQT kiêm Giám ñốc CTCP Sách ðH–DN TRẦN NHẬT TÂN Biên tập sửa in: HOÀNG KIỀU TRANG Trình bày bìa: BÙI QUANG TUẤN Chế bản: ðINH XUÂN DŨNG HOÁ ðẠI CƯƠNG Mã số: 7K720M7–DAI In bản, (Qð: ) khổ 19 x 27cm Số ðKKH xuất bản: 770–2007/CXB/2–1676/GD file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 251 of 251 In xong nộp lưu chiểu tháng 12 năm 2007 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009