Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Hoá học Đại cương dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên) DANH MỤC TẠI LIỆU ĐÃ ĐĂNG A. HOÁ PHỔ THÔNG 1. CHUYÊN ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC HÓA HỮU CƠ PHẦN 1, PDF 2. CHUYÊN ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC HÓA HỮU CƠ PHẦN 1, Word 3. CHUYÊN ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC HÓA HỮU CƠ PHẦN 2. PHẦN HỢP CHẤT CÓ NHÓM CHỨC 4. CHUYÊN ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC HÓA HỌC VÔ CƠ PHẦN 1. CHUYÊN Đề TRÌNH HÓA VÔ CƠ 10 VÀ 11 5. CHUYÊN ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC HÓA HỮU CƠ PHẦN 2. PHẦN HỢP CHẤT CÓ NHÓM CHỨC 6. BỘ ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN HÓA HỌC 140 7. BỘ ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN HÓA HỌC 4170 8. ON THI CAP TOC HỌC HÓA HỮU CƠ PHẦN 1, PDF 9. TỔNG HỢP KIẾN THỨC HÓA HỌC PHỔ THÔNG 10. 70 BỘ ĐỀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN HÓA HỌC, word 11. CHUYÊN ĐỀ VÔ CƠ, LỚP 11 – 12. ĐẦY ĐỦ CÓ ĐÁP ÁN 12. Bộ câu hỏi LT Hoá học 13. BAI TAP HUU CO TRONG DE THI DAI HOC 14. CAC CHUYEN DE LUYEN THI CO DAP AN 48 15. GIAI CHI TIET CAC TUYEN TAP PHUONG PHAP VA CAC CHUYEN DE ON THI DAI HOC. 86 16. PHUONG PHAP GIAI NHANH BAI TAP HOA HOC VA BO DE TU LUYEN THI HOA HOC 274 17. TỔNG HỢP BÀI TẬP HÓA HỌC LỚP 12 18. PHAN DANG LUYEN DE DH 20072013 145 19. BO DE THI THU HOA HOC CO GIAI CHI TIET.doc 20. Tuyển tập Bài tập Lý thuyết Hoá học luyện thi THPT Quốc gia 21. PHÂN DẠNG BÀI TẬP HOÁ HỌC ÔN THI THPT QUỐC GIA 57 22. BỘ ĐỀ LUYỆN THI THPT QUỐC GIA MÔN HOÁ CÓ ĐÁP ÁN 29 ĐỀ 145 23. BỘ ĐỀ LUYỆN THI THPT QUỐC GIA MÔN HOÁ CÓ ĐÁP ÁN PHẦN 2 B. HỌC SINH GIỎI 1. Bồi dưỡng Học sinh giỏi Hoá THPT Lý thuyết và Bài tập 2. Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm thực hành học sinh giỏiolympic Hoá học 54 3. CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HOÁ LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP 17 4. ĐỀ THI CHUYÊN HOÁ CÓ HƯỚNG DẪN CHI TIẾT PHẦN ĐẠI CƯƠNG VÔ CƠ 5. Tuyển tập Đề thi Bồi dưỡng Học sinh giỏi Hoá THCS Lý thuyết và Bài tập 6. Chuyên đề Bồi dưỡng HSG Hoá học, 12 phương pháp giải toán C. HOÁ ĐẠI HỌC, SAU ĐẠI HỌC 1. ỨNG DỤNG CỦA XÚC TÁC TRONG HÓA HỮU CƠ 2. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG TRONG HÓA HỮU CƠTIỂU LUẬN 3. TL HÓA HỌC CÁC CHẤT MÀU HỮU CƠ 4. GIÁO TRÌNH HÓA HỮU CƠ DÀNH CHO SINH VIÊN CĐ, ĐH, Hóa học Hữu cơ, tập 1 của tác giả Đỗ Đình Rãng Hóa học Hữu cơ, tập 2 của tác giả Đỗ Đình Rãng Hóa học Hữu cơ, tập 3 của tác giả Đỗ Đình Rãng Hóa học Hữu cơ, tập 1 của tác giả Thái Doãn Tĩnh Hóa học Hữu cơ, tập 2 của tác giả Thái Doãn Tĩnh Hóa học Hữu cơ, tập 3 của tác giả Thái Doãn Tĩnh Cơ chế Hóa học Hữu cơ, tập 1 của tác giả Thái Doãn Tĩnh Cơ chế Hóa học Hữu cơ, tập 2 của tác giả Thái Doãn Tĩnh Cơ chế Hóa học Hữu cơ, tập 3 của tác giả Thái Doãn Tĩnh 5. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ 44 6. BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 40 7. Giáo trình Hoá học phân tích 8. Giáo trình Khoa học môi trường. http:baigiang.violet.vnpresentshowentry_id489754 9. Giáo trình bài tập Hoá Hữu cơ 1 10. Giáo trình bài tập Hoá Hữu cơ 2 11. Giáo trình bài tập Hoá Phân tích 1 12. Thuốc thử Hữu cơ 13. Giáo trình môi trường trong xây dựng 14. Bài tập Hóa môi trường có đáp án đầy đủ nhất dành cho sinh viên Đại họcCao đẳng 15. Mô hình, mô hình hóa và mô hình hóa các quá trình môi trường 16. Cây trồng và các yếu tố dinh dưỡng cần thiết 17. Đất đồng bằng và ven biển Việt Nam 18. Chất Hữu cơ của đất, Hóa Nông học 19. Một số phương pháp canh tác hiện đại,Hóa Nông học 20. Bài tập Hoá Đại cương có giải chi tiết dành cho sinh viên Đại học 21. Hướng dẫn học Hoá Đại cương dành cho sinh viên ĐH, CĐ 22. Bài giảng Vai trò chất khoáng đối với thực vật PP 23. Giáo trình Thực hành Hoá vô cơ dành cho sinh viên ĐH, CĐ 24. Bài tập Vô cơ dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng có giải chi tiết 25. Bài tập Vô cơ thi Olympic dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng có giải chi tiết 26. Bài giảng Hoá học Phức chất hay và đầy đủ 27. Bài giảng Hoá học Đại cương A1, phần dung dịch 28. Bài tập Hoá lý tự luận dành cho sinh viên có hướng dẫn đầy đủ 29. Bài tập Hoá lý trắc nghiệm dành cho sinh viên có đáp án đầy đủ 30. Khoá luận Tốt nghiệp bài tập Hoá lý 31. Giáo trình Hoá Phân tích dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng 32. Bài giảng Điện hoá học hay dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng 33. Bài tập Hoá học sơ cấp hay dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng 34. Bài giảng phương pháp dạy học Hoá học 1 35. Bài giảng Công nghệ Hoá dầu Bài tập Hoá sinh học hay có đáp án dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng Hoá học hợp chất cao phân tử Giáo trình Hoá học Phức chất dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng Bài giảng Hoá học Đại cương dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng D. HIỂU BIẾT CHUNG 1. TỔNG HỢP TRI THỨC NHÂN LOẠI 2. 557 BÀI THUỐC DÂN GIAN 3. THÀNH NGỬCA DAO TỤC NGỬ ANH VIỆT 4. CÁC LOẠI HOA ĐẸP NHƯNG CỰC ĐỘC 5. GIAO AN NGOAI GIO LEN LOP 6. Điểm chuẩn các trường năm 2015 E. DANH MỤC LUẬN ÁNLUẬN VĂNKHOÁ LUẬN… 1. Công nghệ sản xuất bia 2. Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen 3. Giảm tạp chất trong rượu 4. Tối ưu hoá quá trình điều chế biodiesel 5. Tinh dầu sả 6. Xác định hàm lượng Đồng trong rau 7. Tinh dầu tỏi 8. Tách phẩm mầu 9. Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm 10. Tinh dầu HỒI 11. Tinh dầu HOA LÀI 12. Sản xuất rượu vang 13. VAN DE MOI KHO SGK THI DIEM TN 14. TACH TAP CHAT TRONG RUOU 15. Khảo sát hiện trạng ô nhiễm arsen trong nước ngầm và đánh giá rủi ro lên sức khỏe cộng đồng 16. REN LUYEN NANG LUC DOC LAP SANG TAO QUA BAI TAP HOA HOC 10 LV 151 17. Nghiên cứu đặc điểm và phân loại vi sinh vật tomhum 18. Chọn men cho sản xuất rượu KL 40 19. Nghiên cứu sản xuất rượu nho từ nấm men thuần chủng RV 40 20. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÂY DẤU DẦU LÁ NHẴN 21. LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHẾ TẠO KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐIỆN HOÁ CỦA ĐIỆN CỰC 21 22. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ LOÀI THUỘC CHI UVARIA L. HỌ NA (ANNONACEAE) 23. Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong dịch chiết từ đài hoa bụp giấm 24. Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong quả mặc nưa 25. Nghiên cứu xử lý chất màu hữu cơ của nước thải nhuộm …bằng phương pháp keo tụ điện hóa 26. Nghiên cứu và đề xuất hướng giải quyết các vấn đề khó và mới về hoá hữu cơ trong sách giáo khoa hoá học ở Trung học phổ thông 27. Nghiên cứu chiết xuất pectin từ phế phẩm nông nghiệp, thực phẩm 28. Chiết xuất quercetin bằng chất lỏng siêu tới hạn từ vỏ củ Hành tây 29. Thành phần Hóa học và hoạt tính Kè bắc bộ pp 30. Nghiên cứu phương pháp giảm tạp chất trong rượu Etylic 31. Tối ưu hoá quá trình điều chế biodiesel từ mỡ cá tra với xúc tác KOHγAl2O3 bằng phương pháp bề mặt đáp ứng 32. Tối ưu hoá quá trình chiết ANTHOCYANIN từ bắp cải tím F. TOÁN PHỔ THÔNG 1. TUYEN TAP CAC DANG VUONG GOC TRONG KHONG GIAN 2. Luyện thi THPT Quốc gia môn Toán 500 câu có đáp án 3. Phân dạng Luyện thi THPT Quốc gia môn Toán 4. Bộ đề Trắc nghiệm Luyện thi THPT Quốc gia môn Toán 5. Chuyên đề Trắc nghiệm Luyện thi THPT Quốc gia môn Toán 6. Bộ đề Thi thử Trắc nghiệm THPT Quốc gia môn Toán 7. Bộ đề kiểm tra trắc nghiệm 1 tiết phút môn Toán lớp 12 8. Bài tập trắc nghiệm môn toán lớp 12, luyện thi THPT quốc gia tổng hợp rất nhiều P1 9. Bài tập trắc nghiệm môn toán lớp 12, luyện thi THPT quốc gia tổng hợp rất nhiều P2 10. Bài tập trắc nghiệm môn toán lớp 12, luyện thi THPT quốc gia tổng hợp rất nhiều P3 11. Bài tập trắc nghiệm môn toán Giải tích lớp 12, luyện thi THPT quốc gia P1 có đáp án 12. Bài tập trắc nghiệm môn toán Giải tích lớp 12, luyện thi THPT quốc gia P2 13. Phân dạng Bài tập trắc nghiệm môn toán lớp 12, luyện thi THPT quốc gia 14. Bài tập trắc nghiệm môn toán Hình học lớp 12, luyện thi THPT quốc gia. 15. Bài tập trắc nghiệm môn toán Hình học lớp 12, luyện thi THPT quốc gia có đáp án 16. Phân dạng Bài tập trắc nghiệm môn toán Hình học lớp 12, luyện thi THPT quốc gia 17. Đề Thi thử Trắc nghiệm THPT Quốc gia môn Toán 18. Đề Thi thử Trắc nghiệm THPT Quốc gia môn Toán có đáp án 19. Đề Thi thử Trắc nghiệm THPT Quốc gia môn Toán có giải chi tiết 20. Ôn tập Toán 12, luyện thi THPT Quốc gia 21. Phân dạng bài tập hình học 11 rất hay có giải chi tiết các dạng 22. Bài tập trắc nghiêm Toán 11 23. Đề trắc nghiệm toán đại số 12 dành cho kiểm tra 1 tiêt, 15 phút có đáp án G. LÝ PHỔ THÔNG 1. GIAI CHI TIET DE HOC SINH GIOI LY THCS
Bài giảng Hoá Đại cƣơng Mục Lục Chƣơng I NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC 1.1 Những khái niệm 1.1.1 Nguyên tố hoá học 1.1.2 Nguyên tử 1.1.3 Phân tử 1.1.4 Nguyên tử khối – phân tử khối 1.1.5 Khối lƣơng mol nguyên tử - khối lƣợng mol phân tử (kí hiệu M) 1.1.6 Đơn chất - hợp chất - dạng thù hình nguyên tố hoá học 1.1.7 Phƣơng trình hoá học 1.2 Các định luật 1.2.1 Định luật thành phần không đổi (Joseph Louis Proust 1801) 1.2.2 Định luật bảo toàn khối lƣợng (Lomonosov 1748) 1.2.3 Phƣơng trình khí lí tƣởng 1.2.4 Định luật Avôgađrô 1.2.5 Định luật đƣơng lƣợng Chƣơng II CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC 2.1 Những sở vật lí nghiên cứu cấu tạo nguyên tử 2.1.1 Hạt nhân nguyên tử 2.1.2 Thuyết lƣợng tử Planck 2.1.3 Hệ thức tƣơng đối Einstein (1903) 2.1.4 Vỏ nguyên tử: gồm electron (Kí hiệu e) 2.2 Cấu tạo lớp vỏ nguyên tử 2.2.1 Mô hình nguyên tử Bohr 2.2.2 Bản chất sóng hạt electron 10 2.2.3 Hệ thức bất định Heisenberg (1927) 10 2.2.4 Hàm sóng phƣơng trình hàm sóng electron 10 2.3 Nguyên tử nhiều e - Sự phân bố e nguyên tử nhiều e 14 2.3.1 Khái niệm lớp – phân lớp ô lƣợng tử 15 2.3.2 Qui luật phân bố e nguyên tử nhiều e 16 2.4 Hệ thống tuần hoàn nguyên tố 17 2.4.1 Định luật tuần hoàn 17 2.4.2 Bảng hệ thông tuần hoàn (Bảng hệ thống tuần hoàn dạng dài) 18 2.5.2 Sự biến đổi tuần hoàn tính chất nguyên tố 20 2.5.2 Mối quan hệ cấu hình e vị trí nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn 22 Chƣơng III CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC 22 3.1 Khái quát phân tử liên kết hoá học – Các khái niệm 22 3.1.1 Khái niệm phân tử 22 3.1.2 Thuyết electron hoá trị 22 3.1.4 Một số đặc trƣng liên kết 25 3.2 Quá trình hình thành phát triển học thuyết liên kết 27 3.2.1 Liên kết ion giả thuyết Kossel liên kết ion 27 3.2.2 Liên kết cộng hoá trị 28 Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng Chƣơng LIÊN KẾT GIỮA CÁC PHÂN TỬ VÀ TRẠNG THÁI TẬP HỢP CỦA VẬT CHẤT 38 Chƣơng V NHIỆT ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HOÁ HỌC 41 5.1 Khái niệm chung 41 5.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu nhiệt động hoá học 41 5.1.2 Các khái niệm nhiệt động học 42 5.2 Nguyên lí I nhiệt động học 43 5.2.1 Nội dung nguyên lí I nhiệt động học 43 5.2.2 Nhiệt đẳng áp, entanpi 44 5.2.3 Nhiệt dung 44 5.3 Áp dụng nguyên lí I vào trình hoá học, nhiệt hoá học 45 5.3.1 Hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học 45 5.3.2 Định luật Hess 47 5.3.3 Tính hiệu ứng nhiệt trình khác 48 5.3.4 Sự phụ thuộc hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ Phƣơng trình Kirchhoff 57 Chƣơng VI CHIỀU HƢỚNG DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC NGUYÊN LÍ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC 59 6.1 Mở đầu 59 6.2 Entropi 59 6.2.1 Mức độ hỗn độn hệ chiều hƣớng diễn biến trình hoá học 59 6.2.2 Định nghĩa entropi 60 6.2.3 Entropi xác suất nhiệt động 60 6.2.4 Entripi nhiệt độ thấp Nguyên lí III nhiệt động học 62 6.2.5 Mối liên hệ entropi hiệu ứng nhiệt trình 64 6.2.6 Tính biến thiên entropi số trình cân 64 6.3 Thế đẳng áp – đẳng nhiệt chiều phản ứng hoá học 67 6.3.1 Thế đẳng áp – đẳng nhiệt 67 6.3.2 Các yếu tố entanpi, entropi chiều trình 68 6.3.3 Tính biến thiên đẳng áp trình 70 6.4 Thế hoá học 71 6.4.1 Khái niệm hoá 71 6.4.2 Ý nghĩa hoá học 71 Chƣơng VII CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC 72 7.1 Phản ứng thuận nghịch 72 7.2 Hằng số cân – Phƣơng trình đẳng nhiệt Van't Hoff 72 7.2.1 Định luật tác dụng khối lƣợng 72 7.2.2 Phƣơng trình đẳng nhiệt Van’t Hoff 73 7.3 Hằng số cân Kp, KC, Kx 74 7.4 Các phƣơng pháp xác định số cân hoá học 76 7.4.1 Xác định dựa vào áp suất, nồng độ, số mol chất thời điểm cân 76 7.4.2 Xác định dựa vào phƣơng trình Van't Hoff 76 7.4.3 Xác định số cân phản ứng biết số cân phản ứng liên quan 77 7.5 Phƣơng trình đẳng nhiệt Van’t Hoff chiều hƣớng phản ứng 77 7.6 Sự chuyển dịch cân – Nguyên lí chuyển dịch cân Le Chatelier 78 7.6.1 Khái niệm chuyển dịch cân 78 Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng 7.6.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ 78 7.6.3 Áp suất 79 7.6.4 Chất xúc tác 80 Chƣơng VIII TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 81 8.1 Khái niệm chung 81 8.2 Ảnh hƣởng nồng độ đến tốc độ phản ứng 81 8.2.1 Định luật tác dụng khối lƣợng 81 8.2.2 Bậc phản ứng phân tử số phản ứng chế phản ứng 82 8.3 Phƣơng trình động học phản ứng 83 8.3.1 Phản ứng bậc 83 8.3.2 Phản ứng bậc 84 8.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ đên tốc độ phản ứng 85 8.4.1 Quy tắc Van’t Hoff 85 8.4.2 Phƣơng trình Arrhenius 86 8.5 Ảnh hƣởng chất xúc tác 87 Chƣơng IX DUNG DỊCH 87 9.1 Khái niệm dung dịch 87 9.2 Nồng độ dung dịch Độ tan 88 9.2.1 Nồng độ dung dịch 88 9.2.2 Độ tan 88 9.3 Dung dịch chứa chất tan không điện ly không bay 90 9.3.1 Áp suất bão hoà dung dịch 90 9.3.2 Nhiệt độ sôi dung dịch 91 9.3.3 Nhiệt độ đông đặc (hóa rắn, kết tinh) dung dịch 91 9.3.4 Áp suất thẩm thấu dung dịch 92 9.4 Dung dịch điện ly 93 9.4.1 Khái niệm chất điện ly, điện ly, chế điện ly 93 9.4.2 Cân dung dịch chất điện ly yếu, độ điện ly, số điện ly 95 9.5 Cân ion nƣớc dung dịch 97 9.5.1 Sự điện ly tích số ion nƣớc 97 9.5.2 Độ pH môi trƣờng dung dịch 97 9.5.3 Lý thuyết axit – bazơ, thuỷ phân muối 98 9.5.4 Cách tính pH dung dịch axit, bazơ, muối 101 9.6 Cân dung dịch chất điện ly tan 106 9.6.1 Tích số tan độ tan chất điện ly tan 106 9.7 Dung dịch keo 107 9.7.1 Những tính chất hệ keo 107 9.7.2 Cấu tạo hạt keo 108 9.7.3 Điều chế hệ keo 108 9.7.4 Ứng dụng hệ keo 110 Chƣơng X PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HOÁ 112 10.1 Cặp oxi hoá - khử pin điện hoá 112 10.1.1 Cặp oxi hoá - khử 112 10.1.2 Pin điện hoá 112 10.1.3 Thế điện cực điện cực chuẩn 112 10.2 Phƣơng trình Nernst 115 Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng 10.3 Quan hệ sức điện động pin số cân K phản ứng oxi hoá khử xảy pin 116 10.4 Một số nguồn điện hoá học thông dụng 116 10.4.1 Pin Leclanche 116 10.4.2 Acquy chì 117 10.5 Sự điện phân 117 Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng Chƣơng I NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC 1.1 Những khái niệm 1.1.1 Nguyên tố hoá học Là khái niệm đặc trƣng cho nguyên tử có điện tích hạt nhân xác định, biểu thị kí hiệu hóa học riêng 1.1.2 Nguyên tử Là phần tử nhỏ nguyên tố hóa học có mang tính chất hóa học nguyên tố đó, tham gia cấu tạo nên phân tử 1.1.3 Phân tử Là phần tử nhỏ chất có khả tồn độc lập có đầy đủ tính chất hóa học đặc trƣng chất 1.1.4 Nguyên tử khối – phân tử khối Nguyên tử khối hay khối lƣợng tƣơng đối nguyên tử cho biết khối lƣợng nguyên tử gấp lần đơn vị khối lƣợng nguyên tử (đvC hay u ta có1u m12 ) 12 C Ví dụ: Nguyên tử khối 1H = Nguyên tử khối 8O = Phân tử khối hay khối lƣơng phân tử tƣơng đối tổng nguyên tử khối nguyên tử tạo thành phân tử 1.1.5 Khối lƣơng mol nguyên tử - khối lƣợng mol phân tử (kí hiệu M) Khối lƣợng mol nguyên tử nguyên tố hóa học khối lƣợng mol nguyên tử nguyên tố (tính đơn vị g) Ví dụ: MH = 1g MO = g Khối lƣợng mol phân tử chất khối lƣợng mol phân tử chất Ví dụ M H SO 98g 1.1.6 Đơn chất - hợp chất - dạng thù hình nguyên tố hoá học Đơn chất chất mà phân tử gồm hay nhiều nguyên tử nguyên tố hoá học Ví dụ: H2, O2, Ne Hợp chất chất mà phân tử gồm nhiều nguyên tử nguyên tố hoá học khác liên kết tạo thành Ví dụ: H2SO4, H2O Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng Thù hình nguyên tố hoá học dạng đơn chất khác nguyên tố hoá học Ví dụ: Oxi ozon hai dạng thù hình nguyên tố oxi Than chì, kim cƣơng than vô định hình dạng thù hình nguyên tố cacbon 1.1.7 Phƣơng trình hoá học Để biểu diễn tƣơng tác chất phản ứng hoá học ta dùng phƣơng trình hoá học Ví dụ: NaOH + HCl NaCl + H2O 1.2 Các định luật 1.2.1 Định luật thành phần không đổi (Joseph Louis Proust 1801) "Một hợp chất có thành phần xác định không đổi cho dù đƣợc điều chế cách nào" 1.2.2 Định luật bảo toàn khối lƣợng (Lomonosov 1748) "Tổng khối lƣợng chất tham gia phản ứng tổng khối lƣợng chất sau phản ứng" 1.2.3 Phƣơng trình khí lí tƣởng Những nghiên cứu tính chất chất khí cho thấy nhiệt độ áp suất không thấp không cao so với điều kiện thƣờng, phần lớn chất khí tuân theo hệ thức gọi phƣơng trình khí lí tƣởng PV = nRT Trong đó: P: Áp suất chất khí (atm) V: Thể tích chất khí (l) n: Số mol chất khí T: Nhiệt độ chất khí (K, T = t0C+ 273) R: Hằng số khí (R= 22,4/273 = 0,082 l.atm/mol.độ) 1.2.4 Định luật Avôgađrô "Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất, thể tích chất khí có số phân tử (nghĩa có số mol)." Từ ta có điều kiện tiêu chuẩn (P = 1atm, to = 0oC), mol chất khí chiếm thể tích 22,4lít 1.2.5 Định luật đƣơng lƣợng a Định luật đƣơng lƣợng nguyên tố Trong phản ứng nguyên tố kết hợp với theo tỉ lệ xác định gọi tỉ lệ kết hợp đƣơng lƣợng chúng Vậy: Đƣơng lƣợng nguyên tố số phần khối lƣợng nguyên tố tác dụng thay vừa đủ với phần khối lƣợng hiđro phần khối lƣợng ôxi Đƣơng lƣợng kí hiệu Đ Ví dụ: NaCl có ĐNa = 23 ĐCl = 35,5 Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng Đƣơng lƣợng nguyên tố thực chất số phần khối lƣợng nguyên tố ứng với đơn vị hoá trị mà tham gia phả ứng Đ = M/n Trong đó: Đ: Đƣơng lƣợng nguyên tố M: Khối lƣợng mol nguyên tố n: Hoá trị nguyên tố Ta có: Trong hợp chất khác hoá trị nguyên tố khác nên đƣơng lƣợng nguyên tố hợp chất khác Ví dụ: Đƣơng lƣơng C CO 12/2 = Đƣơng lƣợng C CO2 12/4 = Đối với nguyên tố có hoá trị không đổi đƣơng lƣợng nguyên tố không đổi Đƣơng lƣợng gam nguyên tố khối lƣợng nguyên tố tính gam đƣơng lƣợng nguyên tố b Đƣơng lƣợng hợp chất Đƣơng lƣợng hợp chất số phần khối lƣợng chất tác dụng vừa đủ với đƣơng lƣợng nguyên tố hay hợp chất Đƣơng lƣợng hợp chât thƣờng tính theo công thức Đ = M/n Trong M: Khối lƣợng mol phân tử Trong phản ứng trao đổi ta có n: Số ion H+ phân tử axit tham gia trao đổi phản ứng Số ion OH- phân tử bazơ tham gia trao đổi phản ứng Tổng số điện tích ion âm ion dƣơng mà phân tử muối thàm gia trao đổi Trong phản ứng oxi hoá khử n: Số electron mà chất oxi hoá nhận hay số electron chất khử cho Ví dụ: Trong môi trƣờng axit KMnO4 có phản ứng: MnO4- + 5e + 8H+ Mn2+ + 4H2O có ĐKMnO4 = M/5 Trong môi trƣờng kiềm có phản ứng: MnO4- +1e MnO42- có Đ = M/1 Trong môi trƣờng trung tính có phản ứng: MnO4- + 3e + 2H2O MnO2 + 4OH- có Đ = M/3 Đƣơng lƣợng gam chất gia trị đƣơng lƣợng chất tính gam c Định luật đƣơng lƣợng "Các nguyên tố kết hợp hay thay theo khối lƣợng tỉ lệ thuận với tỉ lệ đƣơng lƣợng chúng" Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng mA/mB = ĐA/ĐB Trong mA, mB khối lƣợng chất A,B phản ứng với ĐA, ĐB đƣơng lƣợng chất A, B Áp dụng phản ứng chất tham gia nhiều trình khác Chƣơng II CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Cho đến kỉ XVIII ngƣời ta cho nguyên tử hạt vật chất nhỏ chia nhỏ đƣợc Nhƣng đến cuối kỉ XIX nhiều công trình nghiên cứu chứng minh nguyên tử đƣợc tạo thành từ nhiều loại hạt khác nhau, từ phát mở đầu cho việc nghiên cứu nguyên tử sâu 2.1 Những sở vật lí nghiên cứu cấu tạo nguyên tử Nhờ thành tựu vật lí đại, nhà khoa học khẳng định nguyên tử gồm hai phần: Hạt nhân nguyên tử lớp vỏ 2.1.1 Hạt nhân nguyên tử Hạt nhân nguyên tử phần trung tâm nguyên tử, gồm hạt proton nơtron Hạt nhân mang điện tích dƣơng, số đơn vị điện tích dƣơng hạt nhân nguyên tử tổng số electron có lớp vỏ nguyên tử Khối lƣợng hạt nhân nguyên tử gần khối lƣợng nguyên tử - Proton (kí hiệu p) mp = 1,672.10-24g = 1u hay đvC qp = 1,602.10-19C = +1 - Nơtron (kí hiệu n) mp = 1,672.10-24g = 1u hay đvC qn = Số khối (A) tổng số hạt proton nơtron có hạt nhân nguyên tử Nguyên tố hoá học tập hợp nguyên tử có điện tích hạt nhân a Sự phóng xạ hạt nhân nguyên tử Sự phóng xạ hạt nhân nguyên tử đƣợc nhà khoa học Pháp Henri Becquerel phát năm 1896 hợp chất uran Một nguyên tố đƣợc gọi nguyên tố phóng xạ hạt nhân tự phân rã điện tích hạt nhân bị thay đổi nên nguyên tử nguyên tố biến thành nguyên tử nguyên tố khác Ví dụ: 226 88 Ra 222 86 Rn He Radi Radon Hạt b Năng lƣợng hạt nhân Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng Là lƣợng cần thiết để phá đƣợc hạt nhân nguyên tử thành hạt p n riêng rẽ, lƣợng vô lớn 2.1.2 Thuyết lƣợng tử Planck Năm 1900 Planck trình bày quan điểm lƣợng tử cho "Ánh sáng xạ điện tử nói chung gồm lƣợng tử lƣợng phát từ nguồn sáng" E h h C Trong E: Năng lƣợng h: Hằng số Planck (h = 5,625.10-34 J.s) : Tần số xạ C: Tốc độ ánh sáng (chân không C = 3.108 m/s) : Bƣớc sóng xạ 2.1.3 Hệ thức tƣơng đối Einstein (1903) Năm 1903 Einstein tìm mối liên hệ vận tốc khối lƣợng vật chuyển động với lƣợng biểu thức sau E = mC2 Kết hợp với biểu thức trƣớc ta có E h C mC h C Hay mC h h mC 2.1.4 Vỏ nguyên tử: gồm electron (Kí hiệu e) me = 9,109.10-28g = 1/1837u hay đvC qe = - 1,602.10-19C = -1đvđt 2.2 Cấu tạo lớp vỏ nguyên tử 2.2.1 Mô hình nguyên tử Bohr Năm 1913, Nhà vật lí Đan Mạch Niels Bohr đề xuất mô hình nguyên tử có nội dung nhƣ sau: (1) Trong nguyên tử, electron quay xung quanh hạt nhân không quỹ đạo mà quỹ đạo tròn đồng tâm có bán kính xác định (gọi quỹ đạo dừng hay gọi quỹ đạo lƣợng tử) (2) Khi chuyển động quỹ đạo này, electron không thu hay phát lƣợng (năng lƣợng đƣợc bảo toàn) Nhƣ quỹ đạo dừng tƣơng ứng với mức lƣợng xác định (ta có lƣợng electron đƣợc lƣợng tử hoá) (3) Khi hấp thụ lƣợng xác định, electron chuyển từ quỹ đạo có lƣợng thấp lên quỹ đạo có lƣợng cao Ngƣợc lại chuyển từ quỹ đạo có lƣợng cao sang quỹ đạo có lƣợng thấp phát lƣợng Từ mô hình nguyên tử Bohr, có kết sau: Tính đƣợc bán kính quỹ đạo bền, tốc độ lƣợng electron chuyển động quỹ đạo Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang Bài giảng Hoá Đại cƣơng Giải thích đƣợc chất vật lí quang phổ vạch nguyên tử tính toán đƣợc vị trí vạch phổ nguyên tử hiđro 2.2.2 Bản chất sóng hạt electron Hệ thức De Broglie (1924), phát biểu thuyết lƣợng tử, ông cho xạ mà hạt nhỏ nguyên tử nhƣ p, e có tính chất sóng hạt đƣợc đặc trƣng bƣớc sóng định Theo phƣơng trình Trong mvh m: khối lƣợng hạt v: Vận tốc chuyển động hạt Những nghiên cứu sau cho thấy giả thuyết De Broglie đắn Vì electron có tính chất sóng hạt nên phƣơng trình mô tả chuyển động electron phải thoả mãn đồng thời hai tính chất 2.2.3 Hệ thức bất định Heisenberg (1927) Từ tính chất sóng hạt hạt vi mô, 1927 nhà vật lí ngƣời Đức Heisenberg chứng minh nguyên lí bất định có nội dung nhƣ sau "Về nguyên tắc xác định đồng thời xác tọa độ vận tốc hạt, xác định hoàn toàn xác quỹ đạo chuyển động hạt" Nếu gọi sai số phép đo vận tốc hạt theo phƣơng Ox vx sai số phéo đo tọa độ theo trục ox x Động lƣợng hạt p = m.v nên ta có p =m.vx Ta có biểu thức hệ thức bất định là: Trong x.px 2h x.vx h 2 m h: số Planck m: khối lƣợng hạt Theo biểu thức ta thấy vx x biến thiên nghịch Nếu x bé (x0) nghĩa xác định xác vị trí hạt vx lớn (vx), nghĩa xác định xác giá trị vận tốc hạt 2.2.4 Hàm sóng phƣơng trình hàm sóng electron Công thức De Broglie đặt móng cho môn học lƣợng tử việc mô tả chuyển động vi hạt a Hàm sóng Trạng thái chuyển động electron đƣợc mô tả hàm số (x,y,z,t) hàm thực hàm phức gọi hàm sóng Ý nghĩa vật lí hàm sóng là: - Ta xác định xác electron có mặt toạ độ nhƣng biết xác suất có mặt electron không gian định (khoảng không gian trung khả có mặt electron lớn nhất) Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 10 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng tƣơng quan tốc độ phát sinh mầm tinh thể tốc độ lớn lên mầm Tốc độ phát sinh mầm tinh thể phụ thuộc vào mức độ bão hòa dung dịch thực, tốc độ phát triển mầm tinh thể vừa phụ thuộc vào mức độ bão hòa dung dịch thực vừa phụ thuộc vào tốc độ khuếch ion phân tử chất kết tủa bề mặt tinh thể đƣợc hình thành Khi tốc độ tạo thành mầm tinh thể lớn tốc độ phát triển mầm hệ thu đƣợc có hạt đồng hệ đơn phân tán, ngƣợc lại ta có hệ đa phân tán Xét số phƣơng pháp ngƣng tụ cụ thể: ta tạo bão hòa cách bay bớt dung môi tạo dung dịch keo từ dung dịch thực nhờ thay dung môi Ví dụ, từ dung dịch thực lƣu huỳnh tan rƣợu, sau thay rƣợu nƣớc, lƣu huỳnh gần nhƣ không tan nƣớc, phân tử lƣu huỳnh ngƣng tụ tạo thành hạt lớn ta đƣợc dung dịch keo lƣu huỳnh nƣớc Dung dịch keo đƣợc tạo thành kết phản ứng hóa học khác nhƣ oxi hóa-khử, trao đổi, thủy phân tạo chất tan không tan Tuy nhiên lúc thu đƣợc hệ keo từ phản ứng hóa học có khả tạo ta sol, mà chúng tạo thành hệ keo nồng độ định chất đầu theo trình độ pha trộn định Ví dụ, trộn AgNO3 KI với số mol thu đƣợc kết tủa AgI, cho dƣ hai chất đầu thu đƣợc sol AgI Ví dụ điều chế sol phản ứng hóa học: Sol đỏ Au đƣợc điều chế từ phản ứng khử KAuO2 HCHO 2KAuO2 + 3HCHO+ K2CO3 → 2Au + 3HCOOK + KHCO3 + H2O Chất làm bền cho sol Au màu đỏ KAuO2 Cấu trúc mixen Au : {m[Au]nAuO2-(n-x)K+}xK+ Keo S nƣớc thu đƣợc từ phản ứng hóa học H2S O2 không khí: 2H2S + O2 → 2S +2 H2O Hay từ H2S SO2: 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O Mixen sol có công thức: {m[S] nHS-(n-x) H+} xH+ Có thể dùng phản ứng trao đổi để thu đƣợc sol Chẳng hạn: AgNO3 + KI → AgI↓ + KNO3 Chất làm bền hai chất đầu dƣ Sol số hiđroxit kim loại điều chế cách thủy phân muối tƣơng ứng Ví dụ sol Fe(OH)3 FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3HCl Sol chế tạo cách cho muối FeCl3 vào nƣớc cất đun sôi Chất làm bền cho hệ keo đƣợc chấp nhận FeOCl sản phẩm thủy phân không hoàn toàn FeCl3 theo phƣơng trình phản ứng? Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 109 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng FeCl3 + H2O → FeOCl + 2HCl Trong trƣờng hợp này, mixen sol có công thức: {m[Fe(OH)3]nFeO+(n-x) Cl-} xClTuy nhiên, quan điểm khác chất làm bền hệ Một số ngƣời cho chất làm bền FeCl3 dƣ, số khác cho HCl đóng vai trò chất bền b Phƣơng pháp phân tán Phƣơng pháp phân tán phƣơng pháp chia nhỏ hạt vật chất Để thu đƣợc dung dịch keo (sol) cách phân tán, ngƣời ta dùng phƣơng pháp khác nhau, phổ biến phƣơng pháp nghiền học chất rắn nhờ thiết bị nhƣ cối giã, cối xay, phân tán hồ quang điện siêu âm Sau cho chất phân tán đƣợc nghiền nhỏ tiếp xúc với môi trƣờng phân tán có chứa chất ổn định Phân tán nghiền học đƣợc dùng với nguyên liệu sản xuất đồ gốm, bột màu, dƣợc liệu Phƣơng pháp phân tán hồ quang điện đƣợc dùng để diều chế sol kim loại có nhiệt độ hóa cao nhƣ Au, Ag, Pt Trong trƣờng hợp môi trƣờng phân tán hệ keo chất hữu co phải dùng dòng điện xoay chiều có tần số cao để tránh cháy dung môi hữu cơ, gây nhiễm bẩn sol tạo thành Phƣơng pháp phân tán siêu âm đƣợc dùng để điều chế dung dịch keo từ loại nhựa, lƣu huỳnh, grafit số kim loại c Phƣơng pháp pepti hóa (keo tán) Pepti hóa tạo thành dung dịch keo từ kết tủa mà phân tử ban đầu chúng có kích thƣớc hạt keo Tên trình Graham đặt, hình thức giống trình hòa tan prôtit dƣới tác dụng pepsin Khác với phƣơng pháp khác, phƣơng pháp pepti hóa không làm thay đổi độ phân tán hạt Chất có khả phân tán kết tủa sang dạng keo đƣợc gọi chất pepti hóa (chất keo tán) Các chất dễ hấp phụ bề mặt hạt keo chất kết tủa, nên chúng có khả chuyển hạt keo từ kết tủa vào sol Sự pepti hóa thực trực tiếp gián tiếp Nếu chất pepti hóa bị hấp phụ trực tiếp lên bề mặt hạt pha phân tán trƣớc chúng bị tách khỏi kết tủa pepti hóa trực tiếp Còn pepti hóa gián tiếp trình hấp phụ xảy sau hạt pha phân tán tách khỏi pha kết tủa -Pepti hóa trực tiếp nhƣ trƣờng hợp phân tán Fe(OH)3 dung dịch FeCl3 Trong trƣờng hợp ion Fe3+đƣợc hấp phụ lên bề mặt hạt keo làm cho hạt mang điện tích dƣơng Các hạt điện tích dấu đẩy tự chuyển từ kết tủa vào dung dịch -Pepti hóa gián tiếp nhƣ trƣờng hợp trình dùng dung dịch HCl làm chất keo tán Trong trƣờng hợp phân tử Fe(OH)3 tƣơng tác với HCl cho hợp chất FeOCl Chất phân li cho ion FeO+ đƣợc hấp phụ lên bề mặt hạt keo kết tủa chuyển chúng sang trạng thái keo 9.7.4 Ứng dụng hệ keo a Giải thích tƣợng tự nhiên Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 110 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Các quy luật hóa keo chi phối tƣợng thời tiết Mây sƣơng mù đám sol khí lơ lửng không, mƣa tự nhiên nhân tạo kết phá hủy sol khí Sao chổi đám mây bụi tập trung mà khuếch tán ánh sáng mặt trời hạt cho phép ta nhìn thấy lúc chập tối hay rạng sáng Có học thuyết cho hành tinh đƣợc hình thành kết liên kết hạt bụi theo quy luật hóa keo Các ví dụ cho thấy ý nghĩa tầm quan trọng hóa học chất keo hóa học nhiều ngành khoa học kĩ thuật khác b Hóa keo với sản xuất đời sống Hóa học chất keo có quan hệ với nhiều ngành sản xuất đời sống nhƣ: - Trong công nghệ nhuộm vải thuộc da có trình khuếch tán phẩm nhuộm, tanin hạt keo vào vải, vào da sau keo tụ lên sợi - Trong công nghệ hóa học, chất xúc tác xốp hệ keo rắn Nhiều trình trùng hợp cao phân tử tiến hành nhũ tƣơng - Trong công nghệ dƣợc phẩm, số thuốc đƣợc điều chế dƣới dạng huyền phù hay nhũ tƣơng - Trong công nghiệp dầu mỏ, dung dịch khoan huyền phù đất sét Bản thân dầu mỏ hệ nhũ tƣơng nƣớc dầu Tách nƣớc khỏi dầu trình phá hủy nhũ tƣơng - Công nghiệp sản xuất nƣớc máy trình hình thành châu thổ cửa sông đổ biển có nguyên lí giống nhau, keo tụ hạt huyền phù lơ lửng nƣớc chất điện li - Đối với ngành khoa học vật liệu, hóa keo có tầm quan trọng đặc biệt Trong luyện kim, việc đƣa thêm số nguyên tố vào hợp kim, trình luyện có mục đích tạo cấu trúc vi mô đáp ứng tính chất mong muốn Trong công nghiệp gốm vật liệu xây dựng, sử dụng cao lanh, đất sét huyền phù đậm đặc cát alumosilicat hidrat hóa Kích thƣớc hạt, chất hóa học bề mặt hạt định chất lƣợng vật liệu Đối với việc chế tạo vật liệu composit nhƣ gốm kim loại hay xuất công nghệ nano liên quan đến kích thƣớc hạt siêu mịn cỡ 10-9m vai trò hóa keo trở nên quan trọng - Đối với ngành thổ nhƣỡng, hóa keo không phần quan trọng đất hệ keo mà kích thƣớc khả hấp phụ bề mặt hạt keo định độ phì nhiêu đất Đất cát gồm hạt lớn không giữ nƣớc, đất sét gồm hạt mịn giữ nƣớc tốt, có mặt ion kim loại kiềm Na+, K+,… làm tăng độ phân tán tính ƣa nƣớc đất, ion Ca 2+ làm keo đất keo tụ làm giảm tính ƣa nƣớc, bón vôi cho đất làm đất giảm khả giữ nƣớc - Bọt dùng trình tuyển để làm giàu quặng, bọt yếu tố quan trọng trình tẩy rửa (xà phòng), việc cứu hỏa nhƣ dùng khí CO2 bọt để ngăn cản không cho không khí tiếp xúc với vật cháy… nhiều ứng dụng khác phục vụ cho nhu cầu sống ngƣời Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 111 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Chƣơng X PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HOÁ 10.1 Cặp oxi hoá - khử pin điện hoá 10.1.1 Cặp oxi hoá - khử Ta có phản ứng: OXH + ne Kh OXH: chất oxi hoá Kh: chất khử Một chất oxi hoá nhận electron chuyển thành chất khử Ngƣợc lại chất khử nhƣờng electron chuyển thành chất oxi hoá Cặp oxi hoá khử cặp chất đƣợc biểu diễn theo phản ứng nhƣ sau: OXH/Kh Ví dụ: Ta có phản ứng: Cu2+ + 2e Cu Ta có cặp oxi hoá - khử Cu2+/Cu Ta có phản ứng: MnO4 5e 8H Mn2 4H 2O Ta có cặp oxi hoá khử MnO4 Mn2 Khi nhúng kim loại vào dung dịch điện li hình thành điện cực, ta có bề mặt kim loại dung dịch hình thành chênh lệch điện tích hình thành điện cực 10.1.2 Pin điện hoá Xét ví dụ pin kẽm - đồng (hình 10.1) Zn nhúng dung dịch ion Zn2+ gọi điện cực kẽm Cu nhúng dung dịch Cu2+ gọi điện cực đồng Khi pin hoạt động phản ứng điện cực là: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Ta có e chuyển từ điện cực Zn sang điện cực Cu, nên ta có điện cực Zn cực âm (-) hay gọi điện cực anot, điện cực Cu điện cực dƣơng (+) hay đƣợc gọi điện cực catot Trong điện cực phản ứng xảy khác nhau: Cực âm ta có trình Zn Zn2+ + 2e Cực dƣơng có trình Cu2+ + 2e Cu Pin đƣợc kí hiệu nhƣ sau: () Zn Zn2 Cu 2 Cu() Vậy Pin hệ gồm hai điện cực nối với vật dẫn (dung dịch chất điện li, cầu muối, dây dẫn ) Đối với hệ pin (nguồn điện) anot cực âm catot cực dƣơng 10.1.3 Thế điện cực điện cực chuẩn Vì xác định đƣợc giá trị tuyệt đối điện điện cực, ngƣời ta chọn điện cực chuẩn để so sánh cho có giá trị xác định, điện cực đƣợc chọn điện cực hiđro tiêu chuẩn giá trị điện cực đƣợc chon 0V Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 112 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng a Điện cực hiđro tiêu chuẩn Cấu tạo Kí hiệu PtH2,1atmH+, 1M Ta có E2oH / H2 0V b Điện cực chuẩn Điện cực chuẩn điện cực mà tất phản ứng xảy điện cực điều kiện chuẩn (p = 1atm, C = 1M) c Thế điện cực chuẩn: Thế điện cực điện cực xác định giá trị xác định mà xác định thông qua điện cực hiđro chuẩn Để xác định điện cực điện cực ta lập hệ pin nhƣ sau: Cực dƣơng điện cực cần đo, cực âm điện cực hiđro tiêu chuẩn o o o Ta có E pin Ecatot Eanot E(o ) E(o) o o o catot anot (o ) (o) hay E pin o E pin : Suất điện động pin (V) o ( E(o ) ): Thế điện cực điện cực catot hay điện cực (+) (V) Ecatot o ( E(o ) ): Thế điện cực điện cực catot hay điện cực (-) (V) Eanot E(o) E2oH / H 0V o Nên ta điện cực điện cực cần đo E pin (kí hiệu o ) Ví dụ ta có sơ đồ đo điện cực kẽm Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 113 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Nếu điện cực cần đo điều kiện chuẩn giá trị điện cực gọi điện cực chẩn ta có giá trị điện cực chuẩn điện cực xác định đƣợc cho bảng tra cứu Ngoài điện cực chuẩn số phản ứng chọn lọc Ðiện cực Fe,Fe(OH)2,OHPb,PbSO4,SO42Pt,Sn4+,Sn2+ Ag,AgCl,ClHg,Hg2Cl2,ClPt,Fe3+ , Fe2+ NiO2,Ni(OH)2,OHPt,Cr2O72-,H+,Cr3+ Pt,MnO4-, H+Mn2+ PbO2,PbSO4,H2SO4 Phản ứng điện cực Fe(OH)2 + 2e Fe + 2OHPbSO4 + 2e Pb + SO42+ 4+ Sn + 2e Sn2+ AgCl +e Ag + ClHg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl3+ Fe + e Fe2+ NiO2 + 2H2O + 2e Ni(OH)2 + 2OH2+ Cr2O7 + 14H + 6e 2Cr3+ + 7H2O MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O PbO2 +SO42- +4H++2e PbSO4+ 2H2O Thế khử EoV - 0,877 - 0,356 + 0,15 + 0,222 + 0,27 + 0,771 + 0,49 + 1,33 + 1,51 + 1,685 Bài tập áp dụng: Ta có pin đƣợc lập nhƣ sau: Pt (r ), H H Cu 2 Cu (r ) Các phản ứng xảy điện cực đƣợc viết nhƣ sau: anot H 2H 2e Catot Cu 2 2e Cu Ho 0V o Cu 2 / Cu ?V Ta có phản ứng xảy pin là: H (k ) Cu 2 2H Cu(r ) Nguyễn Thị Phƣơng Ly o E pin 0,34V Trang 114 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng o o o Vì E pin Ecatot Eanot E(o ) E(o) o Vậy Cu 2 / Cu o o E pin Ho E pin 0,34V 10.2 Phƣơng trình Nernst Chúng ta biết pin hoạt động thuận nghịch mặt nhiệt động học P, T = const biến thiên entanpi tự G mà pin thực đƣợc theo lí thuyết nhiệt động lực học đƣợc viết nhƣ sau: G = - nFE E G nF Nếu pin hoạt động điều kiện chuẩn ta có: E o G o nF n: Số e trao đổi chất khử chất oxi hoá Theo phƣơng trình Nernst ta có E E o RT [OXH] ln nF [KH] o o Ta có E o catot anot (o ) (o) R= const = 8,314 F= const đƣợc gọi số Faraday F = 96500C/mol Nếu pin hoạt động 25oC E E o 0, 059 [OXH] log n [KH] Bài tập áp dụng: Ta có phản ứng điện cực MnO4 / Mn2 nhƣ sau: MnO4 5e 8H Mn2 4H 2O Phƣơng trình Nernst đƣợc biểu diễn nhƣ sau: EE o MnO4 / Mn2 [MnO4 ].[H ]8 0, 059 log [Mn2 ] Phƣơng trình Nernst suất điện động Ta có phản ứng oxi hoá khử xảy nhƣ sau: aA + nB cC + dD Ta có: E E o 0, 059 [A]a [B]b 0, 059 [C]c [D]d o log E log n [C]c [D]d n [A]a [B]b E o : Suất điện động tiêu chuẩn pin E o E(o ) E(o) , pin xác định nhiệt độ không đổi E o =const Bài tập áp dụng: Bài 1:Xét phản ứng Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag a Hãy viết nửa phản ứng cho biết phản ứng phản ứng oxi hoá phản ứng phản ứng khử? Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 115 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng b Nếu pin có phản ứng nhƣ cực pin? c Hãy cho biết chiều dòng điện chiều electron? d Tính suất điện động chuẩn pin? e Tính biến thiên entanpi tự Go phản ứng? o (Biết Ag / Ag o 0,8V ;Cu 0,34V ) 2 / Cu Bài 2: Tính suất điện động pin xuất phát từ phản ứng sau: Fe + Cd2+ Fe2+ + Cd Ta có a [Fe2+]=0,10M [Cd2+]=1,00M, suất điện động chuẩn E o =0,04V b [Fe2+] = 1M [Cd2+] = 0,01M, suất điện động chuẩn E o =0,04V Xác định điện cực pin cho biết chiều dòng điện? 10.3 Quan hệ sức điện động pin số cân K phản ứng oxi hoá khử xảy pin Theo phƣơng trình Nernst ta có E E o 0, 059 [A]a [B]b 0, 059 [C]c [D]d o log E log n [C]c [D]d n [A]a [B]b Khi phản ứng đạt trạng thái cân E E o E E o 0, 059 [C]c [D]d 0, 059 log E o log KC a b n [A] [B] n 0, 059 n.E o log KC log KC n 0, 059 Bài tập áp dụng: Cho phản ứng Fe + Cd2+ Fe2+ + Cd o Ta có Cd 2 / Cd o 0, 4V ;Fe 0, 44V 2 / Fe Hãy xác địng K phản ứng, để phản ứng xảy theo chiều nhƣ cho giá trị [Fe 2+ ] bao [Cd 2+ ] nhiêu? 10.4 Một số nguồn điện hoá học thông dụng 10.4.1 Pin Leclanche Pin Leclanche thuộc loại muối hay gọi pin axit Pin gồm thỏi graphit hình trụ, sử dụng làm catot, đặt khối bột nhão gồm MnO 2, NH4Cl, ZnCl2(muội axetilen + tinh bột) đựng vỏ bọc kẽm, sử dụng làm anot Phản xảy nhƣ sau: Anot Zn Zn2+ + 2e Catot 2MnO2 + H2O + 2e Mn2O3 + 2OHPhản ứng Zn + 2MnO2 + 2H2O Zn2+ + 2OH- + Mn2O3 Ngoài có phản ứng: Zn2+ + 2NH4Cl Zn(NH3)2Cl2 + 2H+ Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 116 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Phản ứng tổng hợp: Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl Mn2O3 + Zn(NH3)2Cl2 + H2O Pin Leclanche có suất điện động khoảng 1,5V 10.4.2 Acquy chì Acquy chì gồm hai chì khoét nhiều lỗ chứa PbO nhúng dung dịch H2SO4 nồng độ 25% 30% Phản ứng xảy nhƣ sau: PbO + H2SO4 PbSO4 + H2O Khi nạp điện: Cực (+) PbSO4 + 2H2OPbO2+ + SO42 + 4H++ 2e Cực () PbSO4 + 2e Pb + SO42 Ta có phản ứng xảy acquy 2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 PbSO4 cực âm biến thành chì hoạt động, cực dƣơng biến thành PbO2 Khi acquy hoạt động xảy trình phóng điện Cực () Pb + SO42 PbSO4 + 2e Cực (+) PbO2 + 2e + 4H+ + SO42 PbSO4 + 2H2O Phản ứng xảy acquy Pb + PbO2 + 2H2SO4 PbSO4 + 2H2O Khi nạp điện suất điện đông acquy 2,037V, trình hoạt động suất điện động giảm dần, 1,85V cần phải tái nạp lại 10.5 Sự điện phân Khi pin Ganvani làm viê ̣c , lƣơ ̣ng của phản ƣ́ng hóa học tự xảy đƣợc biến thành điê ̣n Nhƣng ngƣơ ̣c la ̣i , nhờ lƣơ ̣ng của dòng điê ̣n bên ngoài mà phản ƣ́ng hóa ho ̣c có thể đƣơ ̣c thƣ̣c hiê ̣n Quá trình đƣợc gọi điện phân Sự điê ̣n phân là toàn bộ trình oxi hóa - khử xảy bề mặt điê ̣n cực cho dòng điê ̣n một chiề u qua ̣ điê ̣n hóa gồ m hai điê ̣n cực nhúng dung di ̣ch chấ t điê ̣n ly hoặc chấ t điê ̣n ly nóng chảy Nhƣ vâ ̣y, sƣ̣ điê ̣n phân là quá triǹ h biế n đ iê ̣n thành hóa : điê ̣n phân phản ƣ́ng tiêu thu ̣ lƣơ ̣ng (điê ̣n năng), lƣơ ̣ng tiêu thu ̣ biế n thành hóa tiề m tàng các sản phẩm Khi sƣ̣ điê ̣n phân xảy , ion dƣơng của chấ t điê ̣n phân sẽ về cƣ̣c âm và i on âm của chấ t điê ̣n phân sẽ về cƣ̣c dƣơng Khi đó ion âm sẽ cho electron của ̀ h cho cƣ̣c dƣơng , đóng vai trò chất khử; ion dƣơng nhận electron từ cực âm đóng vai trò chất oxi hóa Ví dụ, cho dòng điê ̣n mô ṭ chiề u qua MgCl nóng chảy, dƣới tác du ̣ng của điê ̣n trƣờng, cation Mg2+ di chuyể n về điê ̣n cƣ̣c âm, chúng bị khử tƣơng tác với electron đến theo ma ̣ch ngoài : Mg2+ + 2e Mg - sƣ̣ khƣ̉ Mg2+ anion Cl di chuyể n về điê ̣n cƣ̣c dƣơng và bi ̣oxi hóa : Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 117 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng 2Cl 2e Cl2 - sƣ̣ oxi hóa Cl Tổ ng cô ̣ng các quá trình xảy ở các điê ̣n cƣ̣c ta có phƣơng trình phản ƣ́ng oxi hóa - khƣ̉ xảy điê ̣n phân MgCl nóng chảy: nc MgCl2 Mg2+ + 2Cl Mg + Cl2 Phản ứng không tự xảy , lƣơ ̣ng cầ n để thƣ̣c hiê ̣n nó đƣơ ̣c lấ y tƣ̀ nguồ n điê ̣n bên Theo quy ƣớc thì ở anot xảy sƣ̣ oxi hóa , catot xảy khử Điề u nà y giố ng nhƣ trƣờng hơ ̣p nguồ n điê ̣n hóa (pin điê ̣n) Tuy nhiên, điề u khác biê ̣t cầ n lƣu ý rằ ng , pin, anot cực âm, catot là cƣ̣c dƣơng, điện phân ngƣợc lại, anot chỉ cƣ̣c dƣơng và catot chỉ cƣ̣c âm của biǹ h điê ̣n phân Khi xét sƣ̣ điê ̣n phân dung dich ̣ nƣớc , ion chất điện ly , có ion H + OH phân tƣ̉ H 2O phân ly Vì vậy, điê ̣n trƣờng , ion H+ với ion dƣơng chấ t điê ̣n ly về catot , ion âm OH với ion âm chất điện ly anot Ở điện cƣ̣c, ion phóng điện Ngoài ra, phân tƣ̉ H 2O cũng có thể bi ̣oxi hóa hoă ̣c bi ̣khƣ̉ điê ̣n hóa điện cực Thƣ́ tƣ̣ điê ̣n phân trƣớc hế t phu ̣ thuô ̣c và o giá tri ̣thế khƣ̉ của các că ̣p oxi hóa - khƣ̉ Điề u đó có nghĩa dạng oxi hóa cặp oxi hóa - khƣ̉ nào có thế khƣ̉ lớn nhấ t sẽ bi ̣khƣ̉ trƣớc ở catot và dạng khử khử nhỏ bị oxi hóa trƣớc anot Ví dụ, ion Zn2+ Cu 2+ catot thì ion Cu 2+ ( 0Cu /Cu = 0,34 V) phóng điện trƣớc ion Zn 2+ ( 0Zn /Zn = 0,76 V); nế u 2 2 ion H+ axit Zn2+ đồ ng thời về catot thì ion H+ bị khƣ̉ trƣớc Ngoài ra, vâ ̣t liê ̣u điê ̣n cƣ̣c, mâ ̣t đô ̣ dòng điê ̣n, nhiê ̣t đô ̣, thành phần dung dịch yếu tố quan tro ̣ng ảnh hƣởng đế n sản phẩ m của quá trin ̀ h điê ̣n phân * Quá trình xảy ở catot: Khi xét quá trình xảy ở catot điê ̣n phân dung dich ̣ chấ t điê ̣n ly, ta giới ̣n ở trƣờng hơ ̣p sƣ̣ khƣ̉ cation kim loa ̣i M n+ thành kim loại M Để xét xem cation kim loa ̣i M n+ hay cation H+ H 2O bi ̣khƣ̉ ở catot , cầ n so sánh thế khƣ̉ của hai că ̣p Mn+/M 2H+/H2 Trong dung dich ̣ trung tính (pH = 7) ta có: (2H /H ) = 0,059.lg10-7 = 0,413 (V) + Vì vậy, nế u cation kim loa ̣i có ( M /M ) lớn nhiề u so với 0,413 V thì kim loa ̣i sẽ thoát ở catot điê ̣n phân dung dich ̣ trung tính chƣ́a ion M n+ Đó là trƣờng hơ ̣p nhƣ̃ng kim loa ̣i ở vào khoảng từ thiếc (Sn) trở về sau daỹ thế khƣ̉ chuẩ n Ngƣơ ̣c la ̣i, nế u cation kim loa ̣i M n+ có ( M /M ) nhỏ nhiều so vớ i 0,413V thì ion M n+ không bị khử mà H thoát (H2O bi ̣ khƣ̉) Đó là trƣờng hơ ̣p nhƣ̃ng kim loa ̣i đầ u daỹ thế khƣ̉ chuẩ n , khoảng từ Al trƣớc Và cuối kim loại có ( M /M ) gầ n với giá trị 0,413V nhƣ Zn, Cr, Fe, Cd và Ni thì tùy theo thuô ̣c vào nồ ng đô ̣ dung dich ̣ và điề u kiê ̣n điê ̣n phân (vâ ̣t liê ̣u làm điê ̣n cƣ̣c , mâ ̣t đô ̣ dòng điê ̣n , nhiê ̣t đô ̣, thành phần dung dịch, …) mà kim loại hay H thoát Thông thƣờng quan sát thấ y sƣ̣ thoát đồ ng thời cả kim loa ̣i và H n n n Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 118 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Ví dụ, điê ̣n phân dung dich ̣ muố i kem ̃ , sắ t, … thì các kim loa ̣i này (có âm hydro) bị khử trƣớc Sỡ di ̃ nhƣ vâ ̣y vì khả bi ̣khƣ̉ của ion H + cation kim loại xấ p xỉ Đáng lẽ ion H + bị khử trƣớc, nhƣng vì nồ ng đô ̣ của nó quá bé so với nồ ng đô ̣ của cation kim loại dung dịch , các cation kim loa ̣i sẽ chiế m ƣu thế và chúng sẽ bi ̣ khƣ̉ trƣớc Nhƣng cũng có ngƣời ta thấ y thoát đồ ng thời kim loa ̣i và hydro Trong trƣờng hơ ̣p môi trƣờng trung tin ́ h hoă ̣c kiề m , H2 thoát catot khử điện hóa nƣớc: 4H2O + 4e → 2H2 + 4OH Trong dung dich ̣ axit, xảy tách điện hóa hydro từ ion H+: 4H+ + 4e → 2H2 Tóm lại, trình xảy catot điện phân dung dịch chất điện ly trƣớc hết đƣợc xác định bởi vi ̣trí của kim loa ̣i tƣơng ƣ́ng daỹ thế k hƣ̉ chuẩ n và nhiề u trƣờng hơ ̣p , đô ̣ pH của dung dich, ̣ nồ ng đô ̣ của ion kim loa ̣i và điề u kiê ̣n điê ̣n phân khác (vâ ̣t liê ̣u làm điê ̣n cƣ̣c , mâ ̣t đô ̣ điê ̣n phân, nhiê ̣t đô ̣, thành phần dung dịch điều kiện quan trọng nhất) có tác dụng lớn * Quá trình xảy ở anot: Khi xét sƣ̣ oxi hóa điê ̣n hóa các anion ở anot ta cầ n chú ý rằ ng vâ ̣t liê ̣u chế ta ̣o anot có thể bi ̣oxi hóa trình điện phân Do đó , ngƣời ta phân biê ̣t sƣ̣ điê ̣n phân với an ot trơ (anot không tan) điện phân với anot hoạt động (anot tan) Anot mà vâ ̣t liê ̣u làm nó không bi ̣oxi hóa quá triǹ h điê ̣n phân go ̣i là anot trơ (Grafit, Platin thƣờng đƣơ ̣c dùng cả để chế ta ̣o anot trơ) Anot mà vâ ̣ t liê ̣u làm nó có thể bi ̣oxi hóa quá trin anot ̀ h điê ̣n phân đƣơ ̣c go ̣i là hoạt động (thƣờng đƣơ ̣c làm tƣ̀ kim loa ̣i) - Đối với oxi hóa điện hóa anion anot trơ ta thấy có trƣờng hợp: + Các anion hidraxit (axit không chƣ́a oxi ) muối (trƣ̀ HF và muố i Florua ) giƣ̃ các electron của chúng yế u các phân tƣ̉ H 2O Vì vậy, điê ̣n phân dung dich ̣ nƣớc của nhƣ̃ng hơ ̣p chấ t chƣ́a các ion này thì chúng sẽ bi ̣oxi hóa và cho các electron của chúng vào ma ̣ch bình điện phân Ví dụ, điê ̣n phân dung dich ̣ HCl , HBr, HI và muố i của chúng thì halogen tƣơng ƣ́ng của chúng sẽ thoát ở anot trơ Lƣu ý rằ ng , sƣ̣ thoát Cl điê ̣n phân dung dich ̣ HCl mâu thuẩ n với vi ̣trí tƣơng đố i của nó daỹ thế khƣ̉ chuẩ n : Cl2 + 2e 2Cl O2 + 4H+ + 4e 2H2O 0 = 1,359V 0 = 1,229V Sƣ̣ bấ t thƣờng này có liên quan đế n vâ ̣t liê ̣u làm anot trơ , có tác dụng làm ng ăn cản quá trin ̀ h thoát oxy + Các anion oxitaxit (anion chƣ́a oxy của axit) nhƣ HF muối giữ electron chúng chặt phân tử H 2O Trong trƣờng hơ ̣p này , anot H 2O bi ̣oxi hoá , anion lại không bi ̣biế n đổ i hoă ̣c bi ̣biế n đổ i rấ t khó khăn Nghĩa , anion chƣ́a oxy của axit không có khả bi ̣oxi hoá hoă ̣c sƣ̣ oxi hoá chúng xảy ở thế rấ t cao Ví dụ, sƣ̣ khƣ̉ ion SO 24 thành S O 82 theo phƣơng triǹ h : SO 24 2e S O 82 , ứng với khử chuẩn 2,01V, cao nhiề u so với thế khƣ̉ chuẩ n của că ̣p O 2/H2O là 1,229V Thế khƣ̉ chuẩ n că ̣p F 2/ F cao nƣ̃a, 2,87V Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 119 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Sƣ̣ thoát oxy trƣờng hơ ̣p này (trƣờng hơ ̣p anion chƣ́a oxy ) tuỳ thuộc vào pH dung dịch mà ta có trình xảy khác Trong môi trƣờng kiề m xảy quá trin ̀ h oxi hóa các ion hydroxyl OH : 4OH 4e O2 + 2H2O môi trƣờng axit trung tính xảy oxi hoá H 2O: 2H2O 4e O2 + 4H+ Tóm lại, sƣ̣ oxi hoá các anion của chấ t điê ̣n ly xảy dễ dàng nhấ t là đố i với anion của gố c axit không chƣ́a oxy, tiế p đế n là OH , rồ i đế n anion gố c axit có oxy Ví du 1, sƣ̣ điê ̣n phân dung dich ̣ CuCl2 với anot trơ xảy nhƣ sau: Catot Cu2+, H2O Cu2+ + 2e Cu Phản ứng: 2Cl, H2O Anot 2Cl 2e + Cl2 Phản ứng tổng cộng: CuCl2 dpdd Cu + Cl2 Ví dụ 2, sƣ̣ điê ̣n phân dung dich ̣ K2SO4 với anot trơ xảy nhƣ sau: Phản ứng: Catot 2K+, H2O 2HOH + 2e 2OH + H2 SO 24 , H2O Anot HOH 2e 2H+ + 1/2 O2 Phản ứng tổng cộng: 2H2O 2H2 + O2 - Trong trƣờng hơ ̣p điê ̣n phân với anot tan có ba quá trình oxi hoá ca ̣nh tranh ở anot , đó là sƣ̣ oxi hóa điê ̣n hóa H 2O thoát oxy, sƣ̣ phóng điê ̣n của anion chấ t điê ̣n ly , sƣ̣ oxi hoá kim loa ̣i làm anot Nế u kim loa ̣i làm anot có thế k hƣ̉ nhỏ hai că ̣p oxi hóa khƣ̉ thì sẽ quan sát thấ y sƣ̣ oxi hóa kim loa ̣i M theo quá trình: M ne Mn+ trƣờng hợp ngƣợc lại xảy thoát oxy phóng điện anion chất điện ly nhƣ đã xét ở Chính , thƣ̣c tế , điê ̣n phân xảy với dƣơng cƣ̣c tan thì nguồ n electron chủ yế u không phải sƣ̣ phóng điê ̣n của ion chấ t điê ̣n ly, mà chủ yếu oxi hóa thân kim loại làm anot Các cation kim loại đƣơ ̣c ta ̣o thành sẽ bi ̣hiđrat hóa và chuyể n vào dung dich ̣ Ví dụ, sƣ̣ điê ̣n phân dung dich ̣ NiSO với anot Ni Thế chuẩ n của Ni (- 0,250V) lớn mô ̣t ít so với thế chuẩ n của hydro môi trƣờng trung tin ́ h (- 0,413V), catot chủ yế u xảy sƣ̣ 2+ phóng điện ion Ni Ni thoát Còn anot xảy trình ngƣợc lại : sƣ̣ oxi hóa kim loại Ni, khử chuẩn Ni 2+/Ni nhỏ nhiề u so với thế khƣ̉ chuẩ n của O 2/H2O (1,229V) nhỏ so với thế khƣ̉ chuẩ n của ion SO 24 (2,01V) Nhƣ vâ ̣y, trƣờng hơ ̣p này , sƣ̣ điê ̣n phân dẫn đế n sƣ̣ hòa tan kim loa ̣i làm anot và sƣ̣ thoát nó ở catot Catot Anot (Ni) dd NiSO4 2+ Ni , H2O H2O, SO 24 Ni2+ + 2e Ni Ni 2e Ni2+ Điề u này có nghiã là Ni chuyể n tƣ̀ anot sang catot Dƣ̣a vào điề u này ngƣời ta tinh chế kim loa ̣i thô (điê ̣n tinh luyê ̣n) hoă ̣c ma ̣ điê ̣n các vâ ̣t du ̣ng bằ ng điê ̣n * Ngoài trình điện phân dung dich ̣ chấ t điê ̣n ly , có sự điê ̣n phân các chấ t ở tra ̣ng thái nóng chảy Khi chấ t nóng chảy , mạng tinh thể ion bị phá hủy Ở trạng thái nóng chảy Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 120 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng ion chuyển động hỗn loạn , nhƣng khác với các ion dung dich ̣ , ion không bi ̣hydrat hóa Vì vậy, điê ̣n phân nóng chảy ở các điê ̣n cƣ̣c không có sƣ̣ oxi hóa - sƣ̣ khƣ̉ điê ̣n hóa nƣớc Khi điê ̣n phân nóng chảy, về bản, thƣ́ tƣ̣ trao đổ i electron của các ion cũng theo thƣ́ tƣ̣ Thế phân hủy - Quá thế: Khi quá trin ̀ h điê ̣n phân đƣơ ̣c tiế n hành luôn làm xuấ t hiê ̣n mô ̣t thế hiê ̣u nào đó ngƣơ ̣c chiề u với thế của nguồ n điê ̣n bên ngoài Hiê ̣n tƣơ ̣ng này đƣơ ̣c go ̣i là sƣ̣ phân cƣ̣c hóa ho ̣c Để hiể u rõ hiê ̣n tƣơ ̣ng này ta xét ví du ̣ về sƣ̣ điê ̣n phân dung dich ̣ NiCl với hai điê ̣n cƣ̣c trơ Platin Khi đó mô ̣t điê ̣n thế tƣ̀ bên ngoài đƣơ ̣c đă ̣t vào hai đầ u của điê ̣n cƣ̣c Sƣ̣ điê ̣n phân bắ t đầ u Các ion Ni2+ tiế n về catot ion Cl tiế n về anot, ion phóng điện điện cực: Tại catot xảy khử ion Ni2+: Ni2+ + 2e Ni Tại anot xảy oxi hóa Cl: 2Cl 2e Cl2 Catot điê ̣n phân đƣơ ̣c phủ Ni , anot đƣợc phủ lớ p mỏng khí Cl Nhƣ thế , lẽ ta có hai điê ̣n cƣ̣c Platin thì bây giờ các điê ̣n cƣ̣c này của bình điê ̣n phân biế n thành điê ̣n cƣ̣c Niken và điê ̣n cƣ̣c Clo ta ̣o với mô ̣t nguyên tố Ganvani Nhƣ vâ ̣y, ̣ ban đầ u là: () Pt NiCl2 Pt (+) điê ̣n phân biế n thành pin Ganvani: () Pt, Ni NiCl2 Cl2, Pt (+) Pin này hoa ̣t đô ̣ng sẽ cho mô ̣t dòng electron chuyể n tƣ̀ cƣ̣c âm sang cƣ̣c dƣơng , nghĩa ngƣơ ̣c chiề u với dòng điê ̣n của nguồ n điê ̣n bên ngoài , làm xuất h iê ̣n mô ̣t thế hiê ̣u ngƣơ ̣c chiề u với thế của nuồ n điê ̣n bên ngoài Hiê ̣u thế ngƣơ ̣c chiề u này chin ́ h là suấ t điê ̣n đô ̣ng của pin vƣ̀a mới hin ̀ h thành và đƣơ ̣c go ̣i là suấ t điê ̣n đô ̣ng phân cƣ̣c, kí hiệu Ep.c Ep.c = Ep Chính vì sƣ̣ xuấ t hiê ̣n của E p.c ngƣơ ̣c chiề u này mà thƣ̣c tế muố n cho sƣ̣ điê ̣n phân xảy thì thế hiê ̣u của nguồ n điê ̣n bên ngoài đă ̣t các điê ̣n cƣ̣c phải lớn suấ t điê ̣n đô ̣ng của pin Ganvani gây sƣ̣ phân cƣ̣c (s.đ.đ phân cƣ̣c): Engoài > Ep.c Điê ̣n thế bên ngoài tố i thiể u của dòng điê ̣n mô ̣t chiề u đă ̣t vào điê ̣n cƣ̣c để quá trin ̀ h điê ̣n phân bắ t đầ u xảy đƣơ ̣c go ̣i là thế phân hủy (Ep.h) chất Do đó: Ep.h = Engoài Ở ví dụ trên, E 0p.c = 0Cl /Cl 0Ni 2 /Ni = 1,36 ( 0,25) = 1,61V Đối với điện phân dung dịch NiCl trên, thƣ̣c nghiê ̣m cho biế t giá tri ̣E p.h bằ ng 1,85V, nghĩa lớn so với phân cực là 1,85 1,61 = 0,24V Giá trị 0,24V go ̣i là quá thế của sƣ̣ điê ̣n phân dung dich ̣ NiCl2 với hai điê ̣n cƣ̣c trơ Platin Quá chênh lệch hiệu cần phải đặt vào hai điện cực bình điện phân nguồn so với suấ t điê ̣n đô ̣ng của pin xuấ t hiê ̣n quá trình điê ̣n phân đó Vậy, (Eq.t) hiệu số điện thế phân hủy (phóng điện) phân cực Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 121 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Eq.t = Ep.h Ep.c Hay Eq.t = Engoài Ep = ( > 0) Ta có: Ep.h = Engoài = Ep.đ Ep.h = pđ(+) p.đ() Và Ep.c = Ep = + _ Suy ra: Eq.t = (pđ(+) p.đ()) (+ _) Eq.t = (pđ(+) +) (p.đ() _) Eq.t = a c = Hiê ̣n tƣơ ̣ng quá thế có bản chấ t phƣ́c ta ̣p và phu ̣ thuô ̣c và o nhiề u yế u tố : vâ ̣t liê ̣u làm điê ̣n cƣ̣c , tính chất bề mặt điện cực, cƣờng đô ̣ dòng điê ̣n, nhiê ̣t đô ̣ Nghĩa là, phụ thuộc vào nhƣ̃ng yế u tố mà thế phân hủy phu ̣ thuô ̣c Ví dụ, trình thoát H2 Pt là 0,09V, Zn là 1,0V và Pb là 1,3V Đinh ̣ luật Faraday: Khi nghiên cƣ́u sƣ̣ phu ̣ thuô ̣c giƣ̃a điê ̣n lƣơ ̣ng và lƣơ ̣ng chấ t phản ƣ́ng thoát quá trình điê ̣n phân, Nhà Vật lý ngƣời Anh Faraday đề hai định luâ ̣t go ̣i là các đinh ̣ luâ ̣t Faraday Đinh ̣ luâ ̣t Faraday thƣ́ nhấ t : "Khố i lượng của các chấ t thoát ở các điê ̣n cực điê ̣n phân một chấ t điên ly nào đó tỉ lê ̣ thuận với điê ̣n lượng qua dung di ̣ch" Nế u m là khố i lƣơ ̣ng chất thoát điện cực khảo sát (g), I là cƣờng đô ̣ dòng điê ̣n điê ̣n phân (A), t là thời gian dòng điê ̣n qua (thời gian điê ̣n phân ) (s), Q là lƣơ ̣ng điê ̣n qua chấ t điê ̣n phân (C), định luật đƣợc biểu diễn nhƣ sau: m = KIt = KQ Hê ̣ số tỷ lê ̣ K đƣơ ̣c go ̣i là đƣơng lƣơ ̣ng điê ̣n hóa Nó lƣợng chất thoát điện cực cho điê ̣n lƣơ ̣ng Coulomb qua dung dich ̣ Ví dụ, điê ̣n phân dung dich ̣ CuCl với điê ̣n cƣ̣c trơ Lƣơ ̣ng điê ̣n qua du ng dich ̣ là 96500 C thì catot thoát 63,54 : = 31,77 (g) Cu và ở anot thoát 35,5 : = 35,5 g Cl2 Đinh ̣ luâ ̣t Faraday thƣ́ hai: "Khi cho những điê ̣n lượng bằ ng qua dung di ̣ch các chấ t điê ̣n ly khác , khối lượng của các chấ t thoát các điê ̣n cực tỉ lê ̣ với các đương lượng hóa học Đ của chúng" Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 122 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng Tài liệu tham khảo Hoá Đại cƣơng - Nguyễn Đức Chung – NXB Trẻ Bài Tập Hoá Đại Cƣơng - Nguyễn Đức Chung – NXB trẻ Bài Tập Cơ Sở Lí Thuyết Các Quá Trình Hoá Học – Vũ Đăng Độ - NXB Giáo Dục Hoá Lí T1,2,3 - Trần Văn Nhân – NXB Giáo Dục Bài tập Hoá Đại cƣơng – Lê Mậu Quyền – NXB Giáo Dục Hoá Đại cƣơng – Lâm Ngọc Thiềm – NXB Đai Học Quốc Gia Hà Nội Hoá Đại Cƣơng T1,2 – Đào Đình Thức – NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 123 [...]... biến, cá obital lai hoá là tổ hợp tuyến tính của các obital nguyên tử Số obital lai hoá bằng số obital nguyên tử tham gia lai hoá Các AO trong nguyên tử khi tham gia lai hoá thì phải có năng lƣợng không chênh nhau quá lớn Các dạng lai hoá: + Lai hoá sp3 (lai hoá tứ diện) 1AO-s + 3AO-p 4AO-sp3 109o28' AO-sp3 Ví dụ trong các phân tử có lai hoá sp3: NH3, H2O, CnH2n+2 + Lai hoá sp2 (lai hoá tam giác) 1AO-s... khá nhiều công thức hoá học và đến nay vẫn dùng rộng rãi Tuy nhiên với những thuyết đó, bản chất của liên kết hoá học vẫn chƣua có bức tranh tổng quát để làm sáng tỏ các vấn đề nảy sinh khi hình thành liên kết nhƣ: Sự dịch chuyển của hai loại ion trái dấu dẫn đến sự hình thành hai loại ion tách biệt, hình thành nên liên kết ion, nhƣng Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 28 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng trong thực... Trang 29 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng AX2E2 A H2S, SCl2 AX5 A PCl5 AX4E A SF4 AX3E2 A ClF5 AX2E3 A XeF2 5 AX6 SF6 AX5E IF5 AX4E2 XeF4 6 * Từ đó ta nhận thấy thuyết lực đẩy giữa các cặp e hoá trị có các quy tắc sau: Cấu hình các liên kết của nguyên tử hay ion trung tâm đa hoá trị chỉ phụ thuộc vào tổng số cặp e hoá trị bao quanh nó Kích thƣớc của các obital của cặp e hoá trị đƣợc phân bố sao cho lực... nhiều e Bài toán về nguyên tử nhiều e phức tạp hơn nhiều so với bài nguyên tử có 1e Trong trƣờng hợp này e không những chịu lực hút của hạt nhân nguyên tử mà còn chịu lực đẩy của các e khác Vì vậy việc giả chính xác bài toán bằng phƣơng pháp giải tích là việc vô cùng khó khăn Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 14 Bài giảng Hoá Đại cƣơng nên trong bài toán này ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp gần đúng Khi giải bài. .. 3AO-sp2 60o AO-sp2 Ví dụ : CO2, CnH2n, O2, + Lai hoá sp (lai hoá thẳng) 1AO-a + 1AO-p 2AO-sp AO-sp Ví dụ: N2, CnH2n-2, CN-, Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 33 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng - Liên kết cho nhận (liên kết phối trí): là liên kết mà cặp e dùng chung chỉ do một nguyên tử đƣa ra, nguyên tử này gọi là nguyên tử cho Ở đây có sự chuyển cặp e tự do của nguyên tử cho và obital trống của nguyên tử nhân Liên... phân nhóm nhƣng lại có thể có tới 5 obital tham gia xen phủ nên P có hoá trị 5 Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 32 Bài Giảng Hoá Đại cƣơng * Thuyết lai hoá Khái niệm lai hoá đƣợc Pauling đƣa ra trong khuông khổ thuyết VB để giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử CH4, BeF2 Ta có Khi xét phân tử CH4 ta có Theo quan điểm xen phủ cực đại của các AO thì: C: 1s22s22p2 nên trong phân tử có sự xen phủ... gồm các nguyên tử có cùng số e hoá trị, số thứ tự của nhóm bằng số e hoá trị mà nguyên tố có Mỗi nhóm chia thành 2 phân nhóm: Phân nhóm chính (A) và phân nhóm phụ (B) Phân nhóm chính (nhóm A) gồm các nguyên tố s hoặc p Phân nhóm phụ (nhom B) gồm các nguyên tố d hoặc f Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 18 Bài giảng Hoá Đại cƣơng Bảng 2.1 Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học (dạng dài) 1 2 3 4 5 6 7... thấy phân tử có cấu tạo hình học xác định Đó là hai trong nhiều vấn đề khác nhau trong cấu tạo phân tử mà các nhà khoa học nghiên cứu và giải thích 3.1.2 Thuyết electron hoá trị Qua nghiên cứu các nhà khoa học đã nhận thấy khi một nguyên tử có cấu hình e lớp ngoài cùng giống với khí hiếm (8e hoăc 2e) thì ở trạng thái bền vững Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 22 Bài giảng Hoá Đại cƣơng Ví dụ: Khí hiếm có... của AOd a Luận điểm cơ bản của thuyết VB (Valence Bond) - Hoá trị của các nguyên tố theo VB (thuyết spin về hoá trị): Cộng hoá trị của một nguyên tố bằng số obital của mỗi nguyên tử đêm ra xen phủ Dựa vào thuyết hoá trị này ta giải thích đƣợc hoá trị của rất nhiều liên kết Ví dụ: Trong phân tử HNO3 ta có N hoá trị 4 Trong phân tử H3PO4 thì P lại hoá trị 5 Vì ta có trong nguyên tử N thì ở trạng thái kích... chuyển e từ nguyên tử này sang nguyên tử khác (trong liên kết ion) Quá trình dùng chung e của các nguyên tử (trong liên kết cộng hoá trị) 3.1.3 Độ âm điện (Xem bảng 3.1) Nguyễn Thị Phƣơng Ly Trang 23 Bài giảng Hoá Đại cƣơng Bảng 3.1 Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học (dạng dài) 1 2 3 4 5 6 7 Họ Lantan Họ Actini IA 1 H 2,1 3 Li 1,0 11 Na 0,9 19 K 0,8 37 Rb 0,8 55 Cs 0,7 87 Fr 0,7 IIA 4 Be 1,5