BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG – VÔ CƠ (DÙNG CHO ĐÀO TẠO DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC) CẦN THƠ - 2016 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô MỤC LỤC biên soạn Lời mở đầu Trang …………………………………………………………….03 Danh mục viết tắt ký hiệu ……………………………………………04 Chương CẤU TẠO NGUYÊN TỬ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ ThS Nguyễn Minh Kha……05 1.1 THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 05 1.2 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ………………………………………………………… 12 1.3 BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC ………… 26 Chương CẤU TẠO PHÂN TỬ ThS Nguyễn Minh Kha…….36 LIÊN KẾT HÓA HỌC 2.1 MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LIÊN KẾT………… ………… 36 2.2 SỰ PHÂN CỰC CỦA PHÂN TỬ ………………………… ………………… 44 Chương ThS Nguyễn Minh Kha…… 47 PHỨC CHẤT 3.1 KHÁI NIỆM VỀ PHỨC CHẤT…………………………………………………… 47 3.2 PHÂN LOẠI PHỨC CHẤT…………………………………………………… … 48 3.3 GỌI TÊN HỢP CHẤT PHỨC…………………………………………………… 49 3.4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA PHỨC CHẤT……………………………………… 51 3.5 ĐIỀU CHẾ PHỨC CHẤT………………………………………………………… 53 Chương NHIỆT – ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG HÓA HỌC Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô ThS Nguyễn Minh Kha ……………… 56 4.1 KHÁI NIỆM ……………………………………………………………………….56 4.2 NGUYÊN LÝ THỨ II CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG – DỰ ĐOÁN KHẢ NĂNG TỰ DIỄN BIẾN CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC ………………………63 Chương ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC ThS Nguyễn Minh Kha… 73 5.1 KHÁI NIỆM VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG… 73 5.2 CÂN BẰNG HÓA HỌC……………………………………………………… … 82 Chương ThS Phạm Quang Khôi……86 ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH 6.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI DUNG DỊCH……………………………………86 6.2 NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH……………………………………… ………………….86 6.3 DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI…………………………………………… ………89 6.4 THUYẾT PROTON VỀ ACID VÀ BASE BRONSTED…….……………………92 6.5 DUNG DỊCH ĐỆM………………………………………………………………….98 Chương ThS Phạm Quang Khôi… 102 HÓA HỌC CÁC NGUYÊN TỐ 7.1 NGUYÊN TỐ NHÓM A……………………………………………………….….102 7.2 CÁC KIM LOẠI NHÓM B……………………………………………………… 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………… 124 Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo dược sĩ đại học Đại học Tây Đô, học phần Hóa đại cương – Vô môn sở ngành làm tảng cho em sinh viên năm thứ có kiến thức hóa đại cương tính chất hóa học nguyên tố nhóm phụ ứng dụng ngành dược Học phần viết cho sinh viên có chuẩn đầu vào nên nội dung chọn lọc cô đọng để em tiếp thu kiến thức cần thiết cho học phần sau Giáo trình Hóa đại cương – Vô bao gồm chương trình bày theo thứ tự: Chương 1: Cấu tạo nguyên tử - Định luật tuần hoàn nguyên tố hóa học Chương 2: Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học Chương 3: Phức chất Chương 4: Nhiệt – Động học phản ứng hóa học Chương 5: Động học phản ứng – Cân hóa học Chương 6: Đại cương dung dịch Chương 7: Hóa học nguyên tố Trong trình biên soạn, tác giả cố gắng dùng hình ảnh trực quan số câu hỏi tự lượng giá để sinh viên tự đánh giá khả Tuy nhiên, giáo trình mắc sai sót, xin chân thành nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô, bạn đồng nghiệp, sinh viên để sửa chữa, bổ sung hoàn thiện Chân thành cảm ơn! CÁC TÁC GIẢ Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT P N E Z Z+ A M g C đ.v.C u Proton Nơtron Electron Số hiệu nguyên tử Điện tích hạt nhân Số khối Khối lượng mol nguyên tử/khối lượng mol phân tử Gram Culong Đơn vị Cacbon Unit o A λ AO Ψ CHLT Ăngstron Bước sóng Atomic orbital hàm sóng Cơ học lượng tử Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Chương CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ MỤC TIÊU BÀI HỌC Khi học xong chương này, sinh viên chuyên ngành Dược học có khả biết, hiểu vận dụng vấn đề sau: Thành phần cấu tạo nguyên tử định, khái niệm Thuyết lượng tử ánh sáng, cấu tạo vỏ electron theo mô hình Niels Bohr Bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học Định luật tuần hoàn nguyên tố hóa học 1.1 THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1.1.1 THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ Nguyên tử hạt nhỏ nguyên tố hóa học chia nhỏ mặt hóa học Nguyên tử nguyên tố có kích thước vô nhỏ Nếu xem gần đúng, nguyên tử cầu nguyên tử nguyên tố hidro nhỏ với đường kính vào o khoảng 0,68 A Khối lượng nguyên tử nguyên tố hidro đạt 1,673.10-23 g Hình 1.1 Mẫu nguyên tử đơn giản Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Tuy nhiên mặt vật lí, nguyên tử chưa phải nhỏ Nó cấu tạo loại hạt (như hình 1.1) electron (kí hiệu e-) tích điện âm – tồn lớp vỏ, proton (kí hiệu p) tích điện dương hạt nơtron (kí hiệu n) không mang điện tích tồn với p nhân nguyên tử Có thể thấy, nguyên tử cấu thành lớp vỏ electron hạt nhân Trong hạt nhân nguyên tử có loại hạt bản: proton nơtron Như vậy, khối lượng hạt nhân tổng khối lượng p n: mhạt nhân = mP + mN (1) Electron tồn lớp vỏ bao quanh hạt nhân Chúng tích điện âm Khối lượng electron nhỏ so với khối lượng hạt proton nơtron: me-  10-4.mp  10-4.mn Điện tích proton electron có giá trị tuyệt đối, khác dấu Bất kỳ nguyên tử nguyên tố nào, trung hòa điện Do đó, nguyên tử có số lượng hạt p số hạt e-: p=e (2) Mỗi hạt nhân chứa số lượng p định khác (mà sau chúng định khác biệt tính chất) nên người ta gọi chúng số hiệu nguyên tử, ký hiệu Z Vì vậy, Z+ gọi điện tích hạt nhân Nguyên tử nhỏ, nhỏ đến mức trí tưởng tượng chưa tiệm cận kích thước thật Chính vậy, hạt cấu thành – – nhỏ Khi đó, vô số hạt p n nén chặt hạt nhân đến đặc khít Vì thế, khối lượng nguyên tử xem tập trung hạt nhân Nếu qui ước khối lượng hạt p đơn vị khối lượng nguyên tử u (unit) hay đ.v.C (đơn vị cacbon) hạt nặng 1u Hạt nơtron tương đương 1u, khối lượng nguyên tử xem số khối A: A=p+n (3) Chính thế, nguyên tử có giá trị A định Mà sau thấy mối liên hệ A khối lượng mol nguyên tử M Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Nguyên tố hóa học Trong giới khách quan, vật chất cấu thành từ nhiều loại nguyên tử Các nguyên tử có điện tích hạt nhân gọi nguyên tố hóa học Nhiều nguyên tố hỗn hợp nhiều đồng vị Đồng vị nguyên tử có điện tích hạt nhân khác số nơtron hạt nhân Ví dụ: Khí hidro thiên nhiên hỗn hợp đồng vị proti ( 11 H ), đơteri ( 12 H ) triti ( 13 H ) Tuy nhiên, hai đồng vị proti đơteri tồn đủ lâu để nghiên cứu nên thời gian dài người ta biết đến hidro có loại đồng vị Ngày nay, người ta biết đến 119 nguyên tố tự nhiên nhân tạo nên việc nghiên cứu trở nên phong phú cần ký hiệu thống Ký hiệu nguyên tố chấp nhận có dạng: A p X – A số khối - p số proton - X ký hiệu tên nguyên tố Ví dụ: Nguyên tử sắt ký hiệu 56 26 Fe - Fe ký hiệu tên sắt, 26 số hạt proton hạt nhân nguyên tử sắt, 56 tổng số hạt nơtron proton nguyên tử sắt Phân tử Phân tử hạt vi mô, chúng có tất tính chất hóa học chất Phân tử có từ hay hàng ngàn nguyên tử liên kết với (trừ khí tồn dạng tự nguyên tử) Công thức hóa học Trong hóa học, người ta biểu diễn phân tử công thức hóa học công thức hóa học bao gồm ký hiệu hóa học nguyên tố tạo nên phân tử với số phía bên phải để số lượng nguyên tử nguyên tố tương ứng phân tử Ví dụ: Phân tử nước ký hiệu H2O Tức là, phân tử nước chứa nguyên tử hidro nguyên tử ôxi Đơn chất Những nguyên tử nguyên tố liên kết với tạo thành phân tử gọi đơn chất Ví dụ phân tử khí ôxi (O2) Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Hợp chất Phân tử tạo từ nguyên tố trở lên gọi hợp chất Một hợp chất luôn có thành phần xác định Nhưng thành phần xác định luôn ứng với chất Ví dụ C2H6O có thành phần xác định – nguyên tử cacbon, nguyên tử hidro nguyên tử ôxi – lại ứng với chất etanol dimethyl ete Chúng chất đồng phân với Chính vậy, người ta cần quan tâm kỹ mặt cấu tạo chúng Công thức cấu tạo Công thức hóa học cho biết trật tự cách thức liên kết nguyên tử gọi công thức cấu tạo Ví dụ: đồng phân etanol dimetyl ete biết với cấu tạo: H H H H H C O C H C C O H H H H etanol H H dimetyl ete Ngày nay, người ta biết đến chất có thành phần biến đổi Những hợp chất gọi hợp chất không hợp thức Ví dụ: Titan oxit biết với thành phần biến đổi từ TiO0,58 đến TiO1,33 Thành phần biến đổi kiến trúc tinh thể titan oxit không thay đổi nên tính chất hóa học không thay đổi mà làm thay đổi tính chất vật lí tính chất điện quang 1.1.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA HẠT Các giá trị trọng lượng điện tích nhà khoa học tính toán thể bảng sau: Bảng 1.1 Bảng giá trị khối lượng điện tích loại hạt Hạt Khối lượng (g) Điện tích (culong) electron (E) 9,1.10-28 -1,6.10-19 proton (P) 1,673.10-24 +1,6.10-19 nơtron (N) 1,675.10-24 Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Qua đó, nhận thấy: khối lượng hạt n hay p lớn hạt e(khoảng 104 lần), điện tích hạt p e- giống trị tuyệt đối trái dấu Ta có: (u) = (đ.v.C) = 1,661.10-24 (g) 1,6.10-19 (C) = đơn vị điện tích = +1 Chính vậy, hạt p hay n xem có trọng lượng 1u Mỗi hạt e- có điện tích -1, p +1 Ví dụ: nguyên tử natri (Na) có trọng lượng 23u, đó, hạt nhân tích điện +11 cân điện với lớp vỏ electron -11 Vì nguyên tử Na có 11 hạt p, 12 hạt n 11 hạt e- nên 23 A Mol đơn vị đo lường dùng hóa học nhằm diễn tả lượng chất có chứa số hạt nguyên tử hay ion nhà khoa học, Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e di Cerreto, phát minh số 6,02214179×1023 Gọi tắt số Avogadro Như vậy, mol nguyên tử có chứa 6,02214179×1023 nguyên tử Ta thấy: MNa (g) = 6,02214179×1023 (nguyên tử) × 23 × 1,661.10-24 (g) = 22,98 (g) Do đó, MNa gần 23 g khối lượng mol natri tính theo đơn vị gam ANa gần 23 u khối lượng nguyên tử natri tính theo đơn vị u Như vậy, M A có mối quan hệ chặt chẽ, nhìn thấy thông số A suy giá trị M theo đơn vị gam tương ứng Thông thường, người ta xem nguyên tử hạt hình cầu Do đó, nguyên tử có thể tích riêng liên hệ với bán kính (r) chúng: V= đó, r (4) V – thể tích nguyên tử r – bán kính nguyên tử o Bán kính nguyên tử đo đơn vị Ăngstron ( A ) cho biết độ lớn tương đối nguyên tử Theo công thức (4), người ta suy bán kính nguyên tử Chúng ta kể số thông số quan trọng nguyên tử sau đây: Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô - Nước vừa acid vừa base theo Bronstet (các phản ứng thuỷ phân) Acid: H2O + CH3COO-  CH3COOH + OH - Base: H2O + NH4+  H3O+ + NH3 - Nước vừa chất oxy hoá vừa chất khử + Chất oxy hoá: 2H2O + 2Na  2NaOH + H2 + Chất khử: 2H2O + 2F2  4HF + O2 - Trong nhiều phản ứng nước đóng vai trò chất xúc tác Ví dụ phản ứng H2 O2 không xảy có mặt vết nước xảy tức thời Phản ứng Fe Cl2 xảy rõ rệt có H2O xúc tác d Trạng thái tự nhiên điều chế Trạng thái tự nhiên - Hydro gặp dạng tự khí - Một lượng lớn nằm dạng hợp chất vô hữu Điều chế Hydro điều chế số phương pháp sau: Phản ứng kim loại kiềm, kiềm thổ với nước 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2 Phản ứng kim loại hoạt động acid Mg + 2H+  H2 + Mg2+ Phản ứng kim loại với kiềm Zn + 2NaOH  H2 + Na2ZnO2 Phản ứng khử oxy nước C nóng đỏ CO H2O + C  H2 + CO H2O + CO  H2 + CO2 xt: Fe2O3 Điện phân dung dịch nước acid hay kiềm, muối acid mạnh base mạnh, thực chất trình điện phân nước 2H2O  2H2 + O2 Trang 110 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Trong công nghiệp lượng lớn hydro điều chế phản ứng CH4 nước 1100°C có mặt xúc tác Ni CH4 + H2O  CO+ 3H2 H2O2 điều chế từ peroxyd kim loại kiềm kiềm thổ BaO2 + H2SO4  H2O2 + BaSO4 e Một sô ứng dụng H2, H2O2 vai trò nước Ứng dụng - Một lượng lớn hydro dùng để tổng hợp NH3 sản xuất phân bón hoá học để hydro hoá có xúc tác hợp chất hữu ví dụ acid béo - Ngày H2 nạp vào bóng thám không khí tượng Hydro phân tử thứ khí độc không trì sống Vai trò - Ở dạng hợp chất, hyđro có thành phần hợp chất hữu tạo nỏn trì sống, protein, chất béo, hyđratcarbon - Nước hợp chất quan trọng hydro thiếu sống động thực vật hành tinh - Nước dùng cho sinh hoạt cần phải đảm bảo suốt, không màu, không mùi không vị nước cần phải hoà tan oxy không khí - Một lít nước không chứa 0,5 gam muối khoáng, không chứa kim loại nặng, nitrat (dấu hiệu động vật thối rữa), sulfud hay H2S, vi sinh vât Hàm lượng Ca2+ phải thấp - Nguồn nước ngầm thường đạt tiêu chuẩn lại không đủ Vì thành phố khu dân cư người ta phải dùng nước sông suối qua xử lí nhiều bước Để khử trùng nước người ta thường dùng clo với liều lượng xác định - H2O2 có khả phân huỷ thành oxy nguyên tử có tính oxy hoá mạnh nên y học dùng để rửa vết thương Trong công nghiệp dùng H2O2 đê tẩy trắng len, lụa, giấy mà không làm hỏng vật liệu tây - Mặt khác H2O2 có tác dụng độc thể Những phản ứng oxy hoá thể luôn kèm theo tạo lượng H2O2 định Tác dụng độc hại H2O2 loại trừ nhò enzym catalaza có mặt máu số dịch catalaza động vật Trang 111 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô 2H2O2 2H2O + O2 B FLO (F), CLO (Cl), BROM (Br), IOD (I) a Đặc điểm cấu tạo - Flo, Clo, Brom, Iod nguyên tố phi kim thuộc nhóm VIIA - Ở điều kiện thường F, C1 chất khí Br chất lỏng, I chất rắn - Cấu hình electron lớp cùng: ns2 np5 dễ dàng nhận thêm electron tạo liên kết ion góp chung electron tạo liên kết cộng hóa trị, thể số oxy hóa -1 - Trừ F, nguyên tố Gl, Br, I có số oxy hoá: +1, +3, +5, +7 trạng thái kích thích có khả chuyển electron từ phân mức np ns lên phân mức nd tạo 3, 5, electron độc thân b Tính chất hoá học Phản ứng với hydro Tất halogen phản ứng trực tiếp với hyđro, nhiên điều kiện chế khác nhau, nói chung khả phản ứng giảm theo dãy Cl2, Br2, I2 F2 + H2  2HF nhiệt độ thấp, mãnh liệt Cl2 + H2  2HC1 đun nóng có ánh sáng I2 + H đun nóng, thuận nghịch 2HI Phản ứng với kim loại - F2 phản ứng với hầu hết kim loại - Cl2 Br2 phản ứng với kim loại cho muối có số oxy hoá cao 3/2Cl2 + Fe  FeCl3 Ví dụ: I2 + Fe  FeI2 Trong Phản ứng với nước Flo đẩy oxy khỏi nước: F2 + H2O  2HF + 1/2 O2 (oxy hoá oxy nước) Các halogen lại phản ứng với nước tạo hợp chất dạng HX HXO Ví dụ: Cl2 + H2O  HC1 + HC1O Phản ứng với kiềm Trang 112 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô - Với dung dịch loãng: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O (nước Javen) 2Cl2 + 2Ca(OH)2 dd → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O Riêng F2: 2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2 - Với dung dịch kiềm đặc nóng: 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O (1000C) Tác dụng với dung dịch muối halogenua halogen có tính oxi hóa yếu (F2 phản ứng này) Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Phản ứng với hợp chất có tính khử Ví dụ: Cl2 + 2FeCl2  2FeCl3 Br2 + SO2 + 2H2O  2HBr + H2SO4 Br2 +2KI  I2 +2KBr c Trạng thái thiên nhiên điều chế Trạng thái tự nhiên Chỉ tồn dạng hợp chất: - Clo chủ yếu tồn dạng muối clorua, quan trọng NaCl NaCl có nước biển đại dương NaCl tìm thấy trạng thái rắn gọi muoosimor KCl phổ biến, có khoáng vật cacnalit KCl.MgCl2.6H2O xinvinit NaCl.KCl - Flo có men người động vật, số loại Phần lớn có loại khoáng vật florit (CaF2) criolit (Na3AlF6 hay AlF3.3NaF) - Brom chủ yếu có muối bromua kali, natri, magie Bromua kim loại có nước biển, nước số hồ với muối clorua - Hợp chất iot có nước biển Iot tích mô số loại rong biển Nó có tuyến giáp người Điều chế - Ion F khó bị khử người ta phải dùng phương pháp điện phân nóng chảy hỗn hợp KHF2 HF 1000C Đó phương pháp để điều chế flo - Trong phòng thí nghiệm điều chế clo phản ứng HC1 MnO2 (hoặc KMnO4) Trang 113 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô MnO2 + 4HC1  Cl2 + MnCl2 + 2H2O điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn 2NaCl + 2H2O  Cl2 + 2NaOH + H2 - Br2, I2 điều chế phản ứng Cl2 + 2Br-  Br2 + 2C1d Ứng dụng halogen hơp chất chúng - Cl2 hợp chất sử dụng điều chế nhiều hợp chất vô hữu cơ, công nghiệp chế tạo chất dẽo (PVC ), thuốc trừ sâu (666), dệt, giấy (tẩy trắng) - Br2 hợp chất có ứng dụng công nghiệp dược phẩm (KBr có tác dụng an thần), thuốc nhuộm, nhiếp ảnh (AgCl, AgBr) - I2 nồng độ loãng làm tinh bột có màu xanh Vì dùng phân tích hoá học - Trong đời sống clo dùng làm chất khử trùng nước sinh hoạt, tẩy độc nước thải khả diệt vi khuẩn mạnh Các hợp chất clo iod clorid vôi (CaOCl2) dùng làm chất tẩy uế; Iođoform (CHI3) dùng để rửa vết thương Tác dụng sinh học halogen hợp chất Ở trạng thái tự halogen độc hại thể Clo gây thương tổn nặng nề niêm mạc mũi Brom Iod tan nhiều dung môi hữu cơ, lipid nên dễ gây bỏng da Vì đặc biệt thận trọng sử dụng chúng Trong thể hợp chất flo có men răng, brom tế bào thần kinh, iod tuyến giáp trạng, clo có mặt tổ chức Iod thâm nhập vào thể qua thức ăn muối ăn tập trung tuyến giáp thành phần protein tireoglobulin - chất cần thiết cho hoạt động bình thường thể, thúc đẩy trình đồng hoá Vì thức ăn thiếu iod (hoặc thừa iod) dẫn đến bệnh bướu cổ Acid HC1 acid vô có mặt dày 7.2 CÁC KIM LOẠI NHÓM B 7.2.1 ĐỒNG a Vị trí bảng tuần hoàn Trang 114 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô - Cấu hình e nguyên tử: 29Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1 - Vị trí: ô 29, chu kỳ 4, nhóm IB - Cấu hình e ion: Cu+: 1s22s22p63s23p63d10 Cu2+: 1s22s22p63s23p63d9 b Tính chất vật lý Đồng có mạng tinh thể lập phương tâm diện, màu đỏ, dẻo, dễ kéo sợi, dát mỏng Dẫn điện nhiệt tốt bạc, t0nc = 10830C, D = 8,98 g/cm3 c Tính chất hóa học Đồng có tính khử yếu: Cu → Cu2+ + 2e Tác dụng với phi kim - Với oxi tạo màng CuO bảo vệ: 2Cu + O2 → 2CuO 800 - 10000C: CuO + Cu → Cu2O - Với clo: Cu + Cl2 → CuCl2 - Với lưu huỳnh: Cu + S → CuS Tác dụng với axit Với axit tính oxi hoá mạnh (HCl, H2SO4 loãng) - Cu không phản ứng với axit tính oxi hoá mạnh - Khi có O2, phản ứng lại xảy ra: 2Cu + 4H + + O2 → 2Cu2+ + 2H2O Với axit có tính oxi hoá mạnh (HNO3 H2SO4 đặc nóng) Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Tác dụng với dung dịch muối Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ Chú ý với muối nitrat môi trường axit: 3Cu + 8H++ 2NO3- → 3Cu2++2NO + 4H2O d Vai trò sinh học đồng Đồng dùng để điều trị bệnh phổi trước Công nguyên tới 400 năm Thiếu đồng tăng nguy nhiễm bệnh, rối loạn chức thực bào, làm giảm tế bào Lympho T hoạt tính, giảm sản sinh IL-2 tăng tế bào B Thiếu đồng gây thiếu máu, giảm bạch cầu, loãng xương, sắc tố da tăng khả mắc bệnh tim mạch, khớp thần kinh Trong thể người, đồng tập trung gan vùng não Đồng cần thiết cho trình tạo thành sắc tố da Trang 115 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Cơ thể có lượng dự trữ đồng nhỏ so với chất khác Nhu cầu hàng ngày đồng phần ăn 0,6mg/ngày với nữ 0,7mg/ngày với nam (theo WHO) Khi đồng bị thừa thể nguy hiểm đồng chiếm chỗ kẽm protein làm biến đổi hoạt tính protein Đồng xúc tác cho trình tạo thành gốc tự tác nhân gây đột biến ung thư 7.2.2 KẼM a Vị trí bảng tuần hoàn - Cấu hình e nguyên tử: 30Zn: 1s22s22p63s23p63d104s2 - Vị trí: ô 30, chu kỳ 4, nhóm IIB - Cấu hình e ion: Zn2+: 1s22s22p63s23p63d10 b Tính chất vật lý Kẽm có màu trắng xanh, óng ánh nghịch từ, hầu hết kẽm phẩm cấp thương mại có màu xám xỉn Phân bố tinh thể kẽm loãng sắt có cấu trúc tinh thể sáu phương với kết cấu lục giác không Kẽm kim loại cứng giòn hầu hết cấp nhiệt độ trở nên dễ uốn từ 100 đến 150°C Trên 210 °C, kim loại kẽm giòn trở lại tán nhỏ lực Kẽm dẫn điện So với kim loại khác, kẽm có độ nóng chảy (419,5 °C, 787,1F) điểm sôi (907 °C) tương đối thấp.] Điểm sôi số điểm sôi thấp kim loại chuyển tiếp, cao thủy ngân cadimi c Tính chất hóa học Kẽm kim loại có tính khử mạnh Tác dụng với phi kim - Trong không khí ẩm kẽm bền nhiệt độ thường có lớp màng oxit (ZnCO3 + 3Zn(OH)2) bảo vệ nhiệt độ kẽm cháy mãnh liệt tạo thành ZnO 2Zn + O2 → 2ZnO - Kẽm phản ứng với halogen lưu huỳnh đun nóng Zn + Cl2 → ZnCl2 Zn + S → ZnS Trang 116 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Tác dụng với axit: - Với axit loãng: Zn tan axit loãng Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 - Với axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đđ tạo thành Zn2+ nhiều sản phẩm khử (tùy theo nồng độ axit nhiệt độ) 4Zn + 10HNO3 loãng → 4Zn(NO3)2 + N2O +5H2O 4Zn + 10HNO3 loãng → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 +3H2O Tác dụng với base: Kẽm dễ dàng tác dụng với dung dịch kềm giải phóng khí hidro Zn + H2O + OH- → [Zn(OH)4]2- + H2 Tác dụng với nước: Ở nhiệt độ thường kẽm không tác dụng với nước nhiệt độ cao kẽm tác dụng với nước tạo thành oxit Zn + H2O → ZnO + H2 d Trạng thái tự nhiên điều chế Trong tự nhiên kẽm tồn chủ ếu quặng quan trọng blen kẽm (ZnS) calamin (ZnCO3) Điều chế Zn từ quặng blen kẽm phải qua hai giai đoạn: đốt sulfua không khí thành oxit dung than khử oxit đến kim loại nhiệt độ cao 2ZnS + 3O2 → 2SO2 + 2ZnO ZnO +C → Zn + CO Hơi kim loại tạo thành sau phản ứng luồng khí CO ngưng tụ thiết bị ngưng tụ, có phần bị mang xa lắng xuống thành bột e Vai trò sinh học kẽm Kẽm tham gia vào cấu tạo enzyme (men) Trên 200 enzyme lệ thuộc kẽm enzyme chủ yếu (men oxy hóa khử, men vận chuyển, men thủy ngân) Ví dụ, men carboanhydraz giữ vai trò quan trọng hoạt động hô hấp Men xúc tiến phản ứng Trang 117 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô biến đổi acid bicarbonic thể thành khí carbonic nước Vai trò tạo thành khí carbonic tương ứng với trình tạo thành giải phóng oxy hemoglobin Vai trò sinh học carboanhydraz hoạt động hô hấp không phần quan trọng so với hemoglobin Một men khác có kẽm carboxypeptidaz, men tách acid amine tận khỏi peptid protid Kẽm có thành phần số deshydrogenaz Kẽm có vai trò điều hòa chuyển hóa lipid ngăn ngừa mỡ hóa gan Kẽm tham gia vào chức tạo máu Vai trò kẽm thể không vai trò sắt Kẽm cần thiết cho biệt hóa tế bào ổn định màng Thiếu kẽm, trình tổng hợp DNA trình chép tế bào bị suy yếu Thiếu kẽm thời kỳ mang thai, gây tượng đứt đoạn trình nhân đôi tế bào phôi Ở động vật bị thiếu kẽm, xảy dị tật não, mặt, hệ thần kinh, tim, lách, xương hệ sinh dục - tiết niệu Thiếu kẽm ảnh hưởng xấu đến tốc độ hấp thu acid amine Kẽm cần thiết cho tổng hợp tryptophan Ảnh hưởng kẽm hoạt động hormone tuyến yên, thượng thận thận thừa nhận Tình trạng thiếu kẽm thường kết hợp với giảm kích thích tố tăng trưởng huyết tương người động vật Thiếu kẽm làm giảm testosterone huyết tương gây thiểu sinh dục nam Thiếu kẽm gây thiểu sinh dục nữ Theo Scott Fisher, tác dụng giảm glucose huyết insulin phụ thuộc vào kẽm có insulin Kẽm có vai trò hệ miễn dịch Nó kích thích phát triển biệt hóa lympho bào Nó đẩy mạnh xuất tiết cytokin (nhất interleukin 2) để đáp ứng lại kích thích kháng nguyên 7.2.3 SẮT a Vị trí bảng tuần hoàn - Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2 - Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB - Cấu hình e ion tạo thành từ Fe: Trang 118 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 b Tính chất vật lí - Màu trắng xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt dẫn điện đồng nhôm - Sắt có tính nhiễm từ nhiệt độ cao (8000C) sắt từ tính T0nc = 15400C c Tính chất hóa học Fe chất khử trung bình Trong phản ứng, Fe nhường 3e: Fe → Fe3+ + 3e Fe → Fe2+ + 2e Tác dụng với phi kim Sắt tác dụng với hầu hết phi kim đun nóng: - Với halogen → muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II): 2Fe + 3X2 → 2FeX3 (t0) - Với O2: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0) Thực tế giải tập thường gặp trường hợp tạo hỗn hợp gồm Fe oxit sắt - Với S: Fe + S → FeS (t0) Tác dụng với nước - Fe không tác dụng với nước nhiệt độ thường, nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với nước: 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C) Fe + H2O → FeO + H2 (> 5700C) Tác dụng với dung dịch axit Với H+ (HCl, H2SO4 loãng ) → muối sắt (II) + H2 Trang 119 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2 Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đậm đặc) - Fe thụ động với H2SO4 đặc nguội HNO3 đặc nguội → dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội - Với dung dịch HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO + H2O: Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O - Với dung dịch HNO3 đậm đặc → muối sắt (III) + NO2 + H2O: Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O - Với dung dịch H2SO4 đậm đặc nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2: 2Fe+ 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Chú ý: Sản phẩm sinh phản ứng Fe với HNO3 H2SO4 đậm đặc muối sắt (III) sau phản ứng có Fe dư có Cu tiếp tục xảy phản ứng: 2Fe3+ + Fe → 3Fe3+ Hoặc 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ Tác dụng với dung dịch muối - Fe đẩy kim loại yếu khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2 - Fe tham gia phản ứng với muối Fe3+ → muối sắt (II): 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 Chú ý: Với muối Ag+, Fe tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe3+: Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag d Trạng thái tự nhiên điều chế Trạng thái tự nhiên Trang 120 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Là kim loại phổ biến sau nhôm, tồn chủ yếu dạng: - Hợp chất: oxit, sunfua, silicat - Quặng: hematit đỏ (Fe2O3 khan), hematit nâu (Fe2O3.nH2O), manhetit (Fe3O4), xiđerit (FeCO3) pirit (FeS2) Điều chế Trong công nghiệp sắt sản xuất từ quặng nó, chủ yếu từ hemantit (Fe2O3) manhetit(Fe3O4) cách khử với cacbon lò luyện kim với nhiệt độ 2000OC Trong lò luyện gồm có quặng sắt than cốc gồm trình Than cốc phản ứng với oxy tạo khí cacbon monoxit CO C + O2 → CO Sau hình thành, khí CO khử quặng sắt thành sắt nóng chảy tạo cacbon đioxit (CO2) CO + Fe2O3 → Fe + CO2 e Vai trò sinh học sắt Sắt chất khoáng quan trọng thể Sắt nguyên liệu để tổng hợp nên hemoglobin, chất có mặt tế bào hồng cầu làm cho hồng cầu có màu đỏ, có vai trò vận chuyển oxy máu đến với mô thể Sắt thành phần myoglobin, có vân, có tác dụng dự trữ oxy cho hoạt động vân, chúng kết hợp với chất dinh dưỡng khác để giải phóng lượng cho co Sắt thành phần cấu tạo số loại protein enzyme, có vai trò trình giải phóng lượng oxy hóa chất dinh dưỡng ATP  CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 7.1 Đặc điểm tính chất hoá học kim loại kiềm kiềm thổ 7.2 Hoàn thành phương trình phản ứng sau: Na2O2 + H2O  Trang 121 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Na2O2 + CO2  7.3 Những hợp chất định độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu nước Có thể làm mềm nước phương pháp nào? 7.4 So sánh giải thích tính base hydroxyd kim loại kiềm thô 7.5 Hoàn thành phương trình phản ứng sau: a BaO2 + FeSO4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + b BaO2 + Cr2(SO4)3 + NaOH Na2CrO4 + c BaO2 + HgCl2  Hg + Trong phản ứng nầy BaO2 chất oxy hóa hay chất khử? 7.6 Tính chất hoá học điển hình hydro So sánh giải thích tính khử hydro sinh hydro phân tử 7.7 Nguyên nhân gây nên tính chất lí học bất thường nước Tại nước dung môi tốt nhiều chất? 7.8 Tại flo số oxy hoá dương có hoá trị 1, clo, brom, iod lại có số oxy hoá dương hoá trị 3,5,7? 7.9 Viết phương trình phản ứng: Cl2 + KOH (nóng; nguội) CaOCl2 + HC1 (đ) NaOCl + KI 7.10 Tại HF acid lại tác dụng với SiO2 oxyd acid? 7.11 Đặc điểm tính chất hoá học kim loại Đồng, kẽm sắt 7.12 Hoàn thành phương trình phản ứng sau: Zn + H2O + OH-  3Fe + 4H2O  7.13 Hoàn thành phương trình phản ứng sau: Trang 122 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô a Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + … + b 4Zn + 10HNO3 loãng → 4Zn(NO3)2 + c Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + Trong phản ứng nầy HNO3 chất oxy hóa hay chất khử? 7.14 Tính chất hoá học điển hình kẽm, sắt Cho số ví dụ 7.15 Viết phương trình phản ứng: Fe+ H2SO4 (loãng; đặc nóng) Fe + 4HNO3 (loãng; đậm đặc) Trang 123 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Nhâm, 1994 HÓA HỌC VÔ CƠ, tập NXB Giáo dục Hà Nội [2] Đại học Y Hà Nội, HÓA HỌC CƠ SỞ, NXB Y học, Hà Nội, 2012 [3] Đàm Trung Bảo, HÓA ĐẠI CƯƠNG – VÔ CƠ, Tập 2, NXB Y học, Hà Nội, 1978 [4] Lê Thành Phước, Bài Giảng Hóa Vô Cơ, Đại học Dược Hà Nội, 1998 [5] PGS TS Nguyễn Đình Chi, HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG, NXB Giáo dục, 2009 [6] Trần Thị Đà – Đặng Trần Phách, CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC, NXB Giáo dục, 2004 [7] Nguyễn Đức Chung, HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009 [8] Nguyễn Đức Chung, BÀI TẬP HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 Trang 124 ... học Đại cương Vô LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo dược sĩ đại học Đại học Tây Đô, học phần Hóa đại cương – Vô môn sở ngành làm tảng cho em sinh viên năm thứ có kiến thức hóa đại cương tính... (g) Điện tích (culong) electron (E) 9,1.1 0-2 8 -1 ,6.1 0-1 9 proton (P) 1,673.1 0-2 4 +1,6.1 0-1 9 nơtron (N) 1,675.1 0-2 4 Trang Giáo trình Hóa học Đại cương Vô Qua đó, nhận thấy: khối lượng hạt n hay... hợp);… - CM (mol/L): CM = n Vdd (8) - CN (N): CN = N Vdd (9) đó: N số đương lượng gam Trang 10 Giáo trình Hóa học Đại cương Vô N= m Đ , Đ – đương lượng gam; - C% : C% = - P (g/L): P= Đ= M  ,  -