9/1/2017 BÀI (BUỔI 2) PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ Bài giảng dành cho dược sĩ quy năm ThS Trần Thị Vân Anh tranthivananh06@gmail.com NỘI DUNG Chất Nguyên tử Năng lượng ion hóa Ái lực electron Phân tử Độ âm điện Liên kết hóa học Các loại phản ứng 9/1/2017 CHẤT • Chất: đồng ( tính chất toàn ) có thành phần xác định Vd: muối ăn, nước cất, khí carbonic • Nguyên tử loại cấu tạo nên đơn chất, vd: O2 • Nguyên tử khác loại cấu tạo nên hợp chất, vd: CO2 • Dầu hỏa có gọi chất không? Dầu hỏa đồng chứa nhiều chất có tính chất khác tách riêng nên gọi hỗn hợp NGUYÊN TỬ Hỏi: Nguyên tử Cấu tạo nguyên tử Nguyên tố hóa học Đồng vị 9/1/2017 NĂNG LƯỢNG ION HÓA • Năng lượng ion hóa thứ nguyên tử lượng tối thiểu cần để tách e khỏi nguyên tử khí biến nguyên tử thành ion khí • Ký hiệu: I ( eV ), eV = 23,06 kcal/mol M + I  M+ + 1e • Năng lượng ion hóa thứ 2, 3, 4… có tách 2, 3, 4, … e khỏi M • I1 < I2 < I3 Lực hút hạt nhân với e giảm ( số chắn S) H: e chịu toàn lực hút hạt nhân • Điện tích hiệu dụng: Z’ = Z – S NĂNG LƯỢNG ION HÓA • Trong chu kỳ: vd: chu kỳ chu kỳ Nguyên tử H He Cấu hình e 1s1 1s2 I1 13,598 24,587 Nguyên tử Li Be B C N O F Ne Cấu hình e 1s2 2s1 1s2 2s2 1s2 2s2 2p1 1s2 2s2 2p2 1s2 2s2 2p3 1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p5 1s2 2s2 2p6 I1 5,392 9,322 8,298 11,26 14,534 13,618 17,422 21,564 9/1/2017 NĂNG LƯỢNG ION HÓA • Trong phân nhóm chính: Bảng: lượng ion hóa nguyên tố nhóm IA IIA VIA VIIA Li 5,392 Be 9,322 O 13,618 F 17,442 Na 5,139 Mg 7,646 S 10,36 Cl 12,967 K 4,341 Ca 6,113 Se 9,752 Br 11,814 Rb 4,177 Sr 5,695 Te 9,009 I 10,451 Cs 3,895 Ba 5,212 Po 7,289 At - Nhận xét : ? ÁI LỰC ELECTRON • Ái lực e nguyên tử lượng trình nguyên tử ( trạng thái khí) kết hợp thêm 1e để biến thành ion âm • Ký hiệu: E ( eV ) X + 1e  X-  E 9/1/2017 ÁI LỰC ELECTRON Bảng Ái lực e số nguyên tố IA ( E ( e V) ns1) IIA ( ns2 E ( eV) ) IIIA ( E ( eV) ns2 ( np1 ) ( IVA E ( eV) ns2 np2 ) Li 0,82 Be - 0,19 B 0,33 C 1,24 Na 0,47 Mg -0,32 Al 0,52 Si 1,46 VA E ( eV) VIA E ( eV) VIIA E ( eV) VIIIA E ( eV) ns2 np3 N ( ns2 np4 ) -0,27 ( ns2 np5 ) ( ns2 np6 ) ) O 1,47 F 3,58 He - 0,19 S 2,33 Cl 3,81 Ne - 0,57 Br 3,56 Ar -1 I 3,29 ÁI LỰC ELECTRON • Ái lực e lớn VIIA (ns2 np5 ) • Ái lực e nhỏ nguyên tố có cấu hình bền vững: bão hòa, nửa bão hòa 9/1/2017 PHÂN TỬ • Phân tử hạt nhỏ chất có tất tính chất hóa học chất • Phân tử hai hay nhiều nguyên tố liên kết với liên kết hóa học • Phân tử biểu diễn công thức hóa học Vd: O2 , H2O • Hợp chất không hợp thức: hợp chất có thành phần biến đổi Vd: Hydrid kim loại chuyển tiếp ĐỘ ÂM ĐIỆN • Độ âm điện nguyên tố khả nguyên tử nguyên tố phân tử hút electron phía • Ký hiệu:  (eV) 9/1/2017 ĐỘ ÂM ĐIỆN • Trong chu kỳ: vd chu kỳ Nguyên tử Li Be B C N O F Ne Độ âm điện 0,98 1,57 2,04 2,55 3,04 3,44 3,98 - Nguyên tử Na Mg Al Si P S Cl Ar Độ âm điện 0,93 1,57 1,61 1,90 2,19 2,58 3,16 - Nhận xét ? ĐỘ ÂM ĐIỆN • Trong phân nhóm IA IIA VIA VIIA Li 0,98 Be 1,57 O 3,44 F 3,98 Na 0,93 Mg 1,57 S 2,58 Cl 3,16 K 0,82 Ca 1,00 Se 2,55 Br 2,96 Rb 0,82 Sr 0,95 Te 2,1 I 2,66 Cs 0,79 Ba 0,89 Po 2,0 At 2,2 Nhận xét ? Hỏi: Nguyên tố có độ âm điện lớn bảng tuần hoàn 9/1/2017 ĐỘ ÂM ĐIỆN  Khả hút e nguyên tử phân tử phụ thuộc: • Kiểu liên kết hóa học • Trạng thái hóa trị • Bản chất nguyên tử liên kết với  không nên nói độ âm điện nguyên tố nói chung mà cần nói độ âm điện nguyên tố hợp chất hóa học cụ thể Vd: độ âm điện H H2, H2O, HCl tính chất H–H + H – Cl H + – O - – H + LIÊN KẾT HÓA HỌC 7.1 Các đặc trưng liên kết hóa học 7.2 Các loại liên kết hóa học - Liên kết ion - Liên kết cộng hóa trị - Liên kết hydro 9/1/2017 LIÊN KẾT HÓA HỌC 7.1 Các đặc trưng liên kết hóa học • Năng lượng liên kết (E) • Độ dài liên kết • Góc liên kết • Momen lưỡng cực phân tử LIÊN KẾT HÓA HỌC 7.1.1.Năng lượng liên kết (E) • Năng lượng tương ứng với trình phá vỡ liên kết thành nguyên tử thể khí Vd: H2 (k)  H (k) + H (k) H = 104,2 kcal/mol • Năng lượng liên kết lớn phân tử bền 10 9/1/2017 LIÊN KẾT HÓA HỌC 7.2 Các loại liên kết hóa học - Liên kết ion - Liên kết cộng hóa trị - Liên kết hydro LIÊN KẾT HÓA HỌC  Phân loại liên kết dựa hiệu số độ âm điện ( thang Pauling): • 0,0 – 0,4: liên kết cộng hóa trị không phân cực • 0,4 – 1,7: liên kết cộng hóa trị phân cực •  1,7: liên kết ion 12 9/1/2017 7.2.1 Liên kết ion • Liên kết ion liên kết hình thành lực hút tĩnh điện ion mang điện tích trái dấu • Liên kết ion gọi liên kết dị cực Vd: phân tử NaCl, e chuyển từ Na sang Cl để tạo thành Na+ ClNa  +  Clš  š  Na+ +  Clš  -  NaCl š 2s22p63s1 3s23p5 2s22p6 3s23p6 • Ion Na+ Cl- hình thành sau Na – 1e  Na+ Cl + 1e  Cl- 7.2.1 Liên kết ion Vd: Qúa trình hình thành phân tử MgCl2 š  Cl  š + 3s2 3p5 2s22p63s2  Mg  + š š  Cl    Clš  - + Mg++ +  Cl  š š š 3s2 3p5 3s2 3p6 2s22p6 3s2 3p6 13 9/1/2017 7.2.1 Liên kết ion  Đặc điểm liên kết ion • Mỗi ion tạo điện trường quanh  liên kết ion xảy theo hướng • Không bão hòa: ion liên kết nhiều ion xung quanh • Liên kết bền Hình Tinh thể NaCl 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị • Liên kết tạo thành cách nguyên tử đưa e hóa trị để tạo thành 1, hay cặp e dùng chung hai nguyên tử • Vd š š š Cl  + Cl   Clš Cl ( Cl – Cl) š š š š + Clš   H Clš H ( H – Cl) š š • Cặp e dùng chung ký hiệu vạch ngang 14 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị • Nếu cặp e dùng chung thuộc nguyên tử với mức độ  liên kết cộng hóa trị không phân cực Vd: H2 , Cl2 • Nếu cặp e dùng chung phần dịch nguyên tử liên kết  liên kết cộng hóa trị phân cực Vd: HCl 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị  Liên kết cho – nhận ( liên kết phối trí): cặp e dùng chung liên kết cộng hóa trị nguyên tử góp chung mà nguyên tử đưa  Ký hiệu: dấu mũi tên  + + + + 15 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị 7.2.2.1 Thuyết liên kết hóa trị Valence Bond (VB) • Liên kết cộng hóa trị hình thành xen phủ obitan, có 2e có spin trái dấu • Hóa trị nguyên tố số e độc thân nguyên tử trạng thái hay kích thích Trong trường hợp chung, khả tham gia liên kết cộng hóa trị cực đại nguyên tố tổng obitan nguyên tử hóa trị • Liên kết cộng hóa trị bền độ che phủ obitan nguyên tử lớn Độ che phủ phụ thuộc: kích thước, hình dạng obitan, hướng che phủ kiểu che phủ chúng 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị 7.2.2.1 Thuyết liên kết hóa trị VB • Liên kết : obitan xen phủ dọc theo trục liên kết s-s s-p p-p 16 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị Vd: Xen phủ obitan phân tử H2 , Cl2 , HCl H-H Cl - Cl H – Cl 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị 7.2.2.1 Thuyết liên kết hóa trị VB • Liên kết : xen phủ obitan hóa trị hai phía hai trục nối hai hạt nhân nguyên tử tương tác Hình Liên kết  phân tử C2 H4 17 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị 7.2.2.1 Thuyết liên kết hóa trị VB Hóa trị nguyên tố: tính số e độc thân nguyên tố (ở trạng thái hay kích thích) Vd: Trạng thái Li ( Z=3): 1s2 2s1 2p0  hóa trị N ( Z =7): 1s2 2s2 2p3  hóa trị O ( Z = 8): 1s2 2s2 2p4  hóa trị F ( Z =9): 1s2 2s2 2p5  hóa trị Vd: Be tạo liên kết trạng thái kích thích Be ( Z = 4): 1s2 2s2 2p0   Be* : 1s2 2s1 2p1    7.2.2 Liên kết cộng hóa trị 7.2.2.2 Hiện tượng lai hóa obitan nguyên tử Giải thích hình thành phân tử CH4 sở thuyết VB: H ( Z=1): 1s1  C ( Z=6): 1s2 2s2 2p2     C * : 1s2 2s1 2p3      • 4e độc thân tạo liên kết C-H: + liên kết s-p : HCH = 90o +1 liên kết s-s : hướng, góc HCH = 120o14’ Tuy nhiên thực nghiệm cho thấy góc liên kết 109o 28’, góc liên kết có lượng => Hiện tượng lai hóa obitan nguyên tử 18 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị 7.2.2.2 Hiện tượng lai hóa obitan nguyên tử • Khi tạo thành liên kết, e hóa trị nguyên tử không tham gia cách riêng rẽ mà obitan nguyên tử chúng tổ hợp với tạo thành tổ hợp tốt để tạo thành liên kết bền • Hiện tượng tổ hợp obitan nguyên tử gọi tượng lai hóa • Những obitan lai hóa nguyên tử có kích thước hình dạng hoàn toàn giống nhau, khác phương không gian 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị  Các kiểu lai hóa • Lai hóa sp • Lai hóa sp2 • Lai hóa sp3 19 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị Các kiểu lai hóa - Lai hóa sp: (s) + (p)  (sp) làm với góc 180o Hình Sự hình thành obitan lai hóa sp 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị -Lai hóa sp: (s) + (p)  (sp) Vd: Sự tạo thành phân tử BeH2 20 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị • Lai hóa sp2 : (s) + (p)  (sp2) giống nhau, có trục nằm mặt phẳng làm với góc 120o 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị - Lai hóa sp2: (s) + (p)  (sp2) Vd: hình thành phân tử BF3 21 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị • Lai hóa sp3: (s) + (p)  (sp3) giống kích thước hình dạng hướng tới đỉnh tứ diện mà tâm hạt nhân nguyên tử 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị - Lai hóa sp3: (s) + (p)  (sp3) 22 9/1/2017 7.2.2 Liên kết cộng hóa trị • Hình dạng kiểu lai hóa obitan Hình: Các kiểu lai hóa 7.2.3 Liên kết hydro • Liên kết tạo thành H với nguyên tử khác có độ âm điện lớn kích thước nhỏ • Liên kết H bền • Liên kết H ảnh hưởng đến tính chất vật lý chất + tăng nhiệt độ nóng chảy + tăng nhiệt độ sôi + giảm độ điện ly + tăng độ tan 23 9/1/2017 PHẢN ỨNG HÓA HỌC 8.1 Khái niệm: phản ứng hóa học trình biến đổi chất thành chất khác có thành phần cấu tạo khác với chất ban đầu Vd: H2 + O2 = H2O , H = - 241,8 kj/mol ( phản ứng phát nhiệt) N2 + O2 = NO , H = 180,5 kj/mol ( phản ứng thu nhiệt) PHẢN ỨNG HÓA HỌC 8.2 Các loại phản ứng hóa học • Phản ứng trao đổi • Phản ứng oxy hóa – khử • Phản ứng tạo phức 24 9/1/2017 PHẢN ỨNG HÓA HỌC 8.2.1 Phản ứng trao đổi • Phản ứng xảy chuyển e từ chất sang chất khác nên không làm biến đổi số oxy hóa nguyên tố • Gồm: phản ứng kết tủa, phản ứng thủy phân, phản ứng trung hòa AgNO3 + HCl  AgCl  + HNO3 HCl + NaOH  NaCl + H2O PHẢN ỨNG HÓA HỌC 8.2.2 Phản ứng oxy hóa – khử • Phản ứng có chuyển e từ chất sang chất khác nên làm biến đổi số oxy hóa nguyên tố Na + O2  Na2O • Số oxy hóa: điện tích + hay – nguyên tố hợp chất với giả thuyết phân tử, e bị kéo nguyên tố có độ âm điện lớn 25 9/1/2017 PHẢN ỨNG HÓA HỌC 8.2.3 Phản ứng tạo phức • Phản ứng có chuyển cặp e để tạo thành liên kết cho – nhận, số oxy hóa nguyên tố biến đổi không 26 ... 2p3 1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p5 1s2 2s2 2p6 I1 5,392 9,322 8,298 11 ,26 14 ,534 13 , 618 17 ,422 21, 564 9 /1/ 2 017 NĂNG LƯỢNG ION HÓA • Trong phân nhóm chính: Bảng: lượng ion hóa nguyên tố nhóm IA IIA VIA... LƯỢNG ION HÓA • Trong chu kỳ: vd: chu kỳ chu kỳ Nguyên tử H He Cấu hình e 1s1 1s2 I1 13 ,598 24,587 Nguyên tử Li Be B C N O F Ne Cấu hình e 1s2 2s1 1s2 2s2 1s2 2s2 2p1 1s2 2s2 2p2 1s2 2s2 2p3 1s2 2s2... VIA VIIA Li 5,392 Be 9,322 O 13 , 618 F 17 ,442 Na 5 ,13 9 Mg 7,646 S 10 ,36 Cl 12 ,967 K 4,3 41 Ca 6 ,11 3 Se 9,752 Br 11 , 814 Rb 4 ,17 7 Sr 5,695 Te 9,009 I 10 ,4 51 Cs 3,895 Ba 5, 212 Po 7,289 At - Nhận xét