TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC MƠN HỌC HĨA VƠ CƠ GIẢNG VIÊN: ThS TRẦN MINH HƯƠNG HĨA VƠ CƠ Chương I: MỐI LIÊN HỆ GiỮA KiỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HỢP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT Chương II PHẢN ỨNG AXIT – BAZ Chương III PHẢN ỨNG OXY HĨA – KHỬ Chương IV PHỨC CHẤT Chương V NGUN TỐ CHUYỂN TiẾP Chương VI NGUN TỐ KHƠNG CHUYỂN TiẾP Chương I MỐI LIÊN HỆ GIỮA KIỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HỢP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT I CÁC TRẠNG THÁI TẬP HỢP CỦA VẬT CHẤT II HỆ TINH THỂ III CÁC DẠNG CẤU TRÚC CƠ BẢN IV BẢN CHẤT LIÊN KẾT, CÁC LOẠI MẠNG LƯỚI TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT V TINH THỂ THỰC VÀ KHUYẾT TẬT CẤU TRÚC VI CÁC HiỆN TƯỢNG ĐA HÌNH, THÙ HÌNH, ĐỒNG HÌNH VÀ DUNG DỊCH RẮN I CÁC TRẠNG THÁI TẬP HP CỦA VẬT CHẤT • Nhận xét chung • Các chất có trạng thái tồn chính: – – – – Trạng thái plasma Trạng thái khí Trạng thái lỏng Trạng thái rắn tinh thể • trạng thái giả bền: (tự đọc) – – – – Trạng thái rắn vô đònh hình Trạng thái lỏng chậm đông Trạng thái lỏng chậm sôi Một số chất có trạng thái trung gian chất rắn chất lỏng: Trạng thái tinh thể lỏng (tự đọc) Trạng thái Plasma: – Plasma trạng thái vật chất chất bò ion hóa mạnh Phần lớn phân tử, nguyên tử lại hạt nhân; electron chuyển động tương đối tự hạt nhân Trạng thái khí – Ở trạng thái khí, phân tử (nguyên tử) cách xa Ở áp suất thường, phân tử chiếm khoảng 1/1000 thể tích khí Vì chất khí nén chiếm thể tích bình đựng • Ở áp suất thấp, nhiệt độ cao, phân tử khí không tương tác với Khí coi lý tưởng, tuân theo phương trình: PV = nRT • Trong đó: – P áp suất phân tử khí gây thành bình đựng – V thể tích bình đựng khí – n số mol khí có bình đựng – R số khí – T nhiệt độ tuyệt đối • Ở áp suất cao, nhiệt độ thấp, mậât độ hạt khí cao, tương tác hạt đáng kể, khí khí thực, tuân theo phương trình: a (P  )(V  b)  RT V a • Trong V phản ánh lực hút phân tử – b thể tích riêng phân tử • Sự hóa lỏng chất khí • Ở áp suất thường, chất khí hóa nhiệt độ xác đònh Nhiệt độ gọi nhiệt độ hóa lỏng Ngược lại, nhiệt độ chất lỏng hóa hơi, nhiệt độ nhiệt độ sôi chất lỏng • Tuy nhiên, việc nâng cao nhiệt độ hóa lỏng (hay nhiệt độ sôi) nhờ áp suất có giới hạn đònh, qua nhiệt độ chất lỏng tồn dù áp suất • Nhiệt độ cực đại gọi nhiệt độ tới hạn (Tth) áp suất cần thiết để chất khí hóa lỏng nhiệt độ gọi áp suất tới hạn (Pth) Thể tích mol khí nhiệt độ tới hạn áp suất tới hạn gọi thể tích tới hạn Ở điều kiện tới hạn, thể tích chất khí chất lỏng nên chất khí chất lỏng có tỷ khối Trạng thái lỏng: • Là trạng thái trung gian chất rắn chất khí Ở nhiệt độ thường kiến trúc chất lỏng gần với kiến trúc chất rắn tinh thể • Khác với chất rắn kiến trúc chất lỏng có lỗ trống, phân tử chất lỏng di chuyển dễ dàng Chất lỏng có hình dạng vật đựng có đẳng hướng tính chất từ, quang điện độ cứng Chất lỏng nhiệt độ thường không bò nén • Liên kết mạnh nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao Chất B Al NaCl H2S H2O Nhiệt độ nóng chảy, 0C Nhiệt độ sôi, 0C 2076 660 601 -85,6 3927 2270 2519 1465 -60,4 100 Cộng hóa trò Kim loại Ion Van der Waals Van der Waals + hydro Mặt thoi Lập phương Lập phương mặt tâm Khí Lỏng Bản chất liên kết Trạng thái tồn Halogen F2 Cl2 Br2 I2 -219,6 -100,1 -7,2 113,5 Nhiệt độ sôi, 0C -187 -34,15 58,75 184,5 Bán kính, Ǻ 0.64 0,99 1,14 1,33 Nhiệt độ nóng chảy, 0C Bản chất liên kết Hydro halogenide Van der Waals HF HCl HBr HI Nhiệt độ nóng chảy, 0C -83,4 -114,2 -86,9 -50,8 Nhiệt độ sôi, 0C 19,5 -85,1 -66,8 -35,4 Bán kính, Ǻ 1,33 1,81 1,96 2,2 Bản chất liên kết Van der Waals + hydro Van der Waals Chất K Ca Sc Ti Nhiệt độ nóng chảy, 0C 63 850 1539 1668 Nhiệt độ sôi, 0C 766 1490 2700 3330 Bán kính, Ǻ 2,36 1,97 1,64 1,46 Electron hóa trò 4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 Chất Li Na K Rb Nhiệt độ nóng chảy, 0C 180 98 63 39 Nhiệt độ sôi, 0C 1330 900 766 700 Bán kính, Ǻ 1,55 1,89 2,36 2,48 Electron hóa trò ns1 TINH THỂ THỰC VÀ KHUYẾT TẬT CẤU TRÚC Tinh thể lý tưởng • Tinh thể lý tưởng tinh thể: – Sự xếp tiểu phần có tính tuần hoàn không gian nghiêm ngặt – Không có khuyết tật cấu trúc • Các đơn tinh thể coi tinh thể lý tưởng Tinh thể thực • Tinh thể thực tinh thể: – Tính tuần hòan không gian xếp tiểu phân bò vi phạm – Có khuyết tật cấu trúc • Các đa tinh thể tinh thể thực Các kiểu khuyết tật cấu trúc • Khuyết tật điểm gồm hai lọai: – Khuyết tật lỗ trống Nút mạng trống – Khuyết tật xen kẽ Tiểu phân phân bố nút mạng hay tiểu phân lạ thay tiểu phân nút mạng • Khuyết tật đường (lệch): Đầu biên mặt mạng bò đứt cụt tinh thể (Ví dụ: đường AB) • Khuyết tật bề mặt: Là hệ khuyết tật điểm khuyết tật đường, thể mặt tinh thể hay biên giới hai tinh thể HIỆN TƯNG ĐA HÌNH, THÙ HÌNH • Hiện tượng đa hình (thù hình) tượng hợp chất (đơn chất) tồn nhiều dạng tinh thể khác – Ví dụ: Carbon có thù hình: Kim cương, graphit – Oxyhydroxyt sắt(III) có đa hình:  - FeOOH,  - FeOOH  - FeOOH Kim cương Graphit • Nhiệt độ chuyển hóa đa hình (thù hình): Là nhiệt độ co chuyển từ đa hình sang đa hình khác • Sự chuyển hóa hỗ biến: Là chuyển hóa thuận nghòch hai đa hình (thù hình) (có nhiệt độ chuyển hóa xác đònh, số bậc tự F = p = const) – Ví dụ Strực giao  Sđơn tà to = 95,5oC • Sự chuyển hóa đơn biến: Là chuyển hóa bất thuận nghòch hai đa hình (thù hình) (không có nhiệt độ chuyển hóa xác đònh, số bật tự F = p = const) – Ví dụ: Kim cương  graphit HIỆN TƯNG ĐỒNG HÌNH VÀ DUNG DỊCH RẮN • Hiện tượng đồng hình: Các chất khác có lọai tinh thể đồng thời kết tinh tạo thành lọai tinh thể tiểu phần chúng thay lẫn cho Sản phẩm thu dung dòch rắn thay – Ví dụ: Olivin dung dòch rắn thay Fe2SiO4 Mg2SiO4 Sơ đồ mạng tinh thể dung dòch rắn FeMgSiO4 Olivin vòng tròn đỏ Fe2+, vòng xanh nhạt Mg2+, vòng xanh lớn O2-, Si+4 nằm tâm tứ diện ion O2 • Dung dòch rắn: Là chất rắn có mạng tinh thể tạo thành tiểu phần hai hay nhiều chất, mà tiểu phần xếp vô trật tự • Dung dòch rắn thay thế: Tiểu phần thay nút mạng • Điều kiện tạo dung dòch rắn thay thế: – Các lọai tiểu phần phải có kích thước gần – Có tính chất hóa học gần giống – Ví dụ: dung dòch rắn Zn – Cu, Dung dòch rắn KCl – KBr… • Dung dòch rắn xâm nhập: Tiểu phần xâm nhập vào nút mạng • Điều kiện tạo thành dung dòch rắn xâm nhập: –Kích thước tiểu phần xâm nhập nhỏ so với kích thước tiểu phần mạng tinh thể –Ví dụ: dung dòch rắn xâm nhập hydro kim lọai quý (Pt, Pd…) ... b thể tích riêng phân tử • Sự hóa lỏng chất khí • Ở áp suất thường, chất khí hóa nhiệt độ xác đònh Nhiệt độ gọi nhiệt độ hóa lỏng Ngược lại, nhiệt độ chất lỏng hóa hơi, nhiệt độ nhiệt độ sôi... chảy xác đònh Ví dụ Tinh thể SiO2 (Cristobalite) • Chất vô đònh hình: • Chất vô đònh hình có cấu trúc gần cấu trúc chất lỏng • Do chất vô đònh hình có: – Cấu trúc hình dáng không xác đònh – Có... nhiệt độ hóa lỏng (hay nhiệt độ sôi) nhờ áp suất có giới hạn đònh, qua nhiệt độ chất lỏng tồn dù áp suất • Nhiệt độ cực đại gọi nhiệt độ tới hạn (Tth) áp suất cần thiết để chất khí hóa lỏng