Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường CHƯƠNG I: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC I.1 ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Một phản ứng hóa học xảy có đủ hai điều kiện sau: - Điều kiện nhiệt động: đẳng áp trình phản ứng phải giảm (∆G ngược lại Nếu số mol khí hai vế phương trình phản ứng hai vế chất khí ∆S phản ứng nhỏ trường hợp chiều phản ứng thường ∆H định I.5 THUYẾT AXIT – BAZO Trong tài liệu dùng thuyết axit –bazo Bronsted: - Axit tiểu phân (phân tử, ion) có khả cho proton - Bazo tiểu phân có khả nhận proton Ví dụ: HCl + H2O → Cl- + H3O+ CH3COO- + H3O+ CH3COOH + H2O NH4+ + H2O NH3 + H3O+ HCl, CH3COOH, NH4+ axit NaOH + HOH → Na+.H2O + OHNH3 + HOH NH4+ + OH- CH3COO- + HOH CH3COOH + OH- NaOH, NH3, CH3COO- bazo Tuy nhiên tính pH để đơn giản hầu hết trường hợp ta bỏ qua phân tử dung môi H2O phương trình phản ứng: HCl → Cl- + H+ CH3COOH NH4+ CH3COO- + H+ NH3 + H+ NaOH → Na+ + OH7 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Trừ hai trường hợp xét : CH3COOH + H2O NH3 + HOH CH3COO- + H3O+ NH4+ + OH- Không thể bỏ qua phân tử H2O phương trình Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường CHƯƠNG II: SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỬ THEO ĐIỆN TÍCH HẠT NHÂN TĂNG DẦN II.1 CẤU TẠO CỦA BẢNG DÀI II.1.1 Chu kỳ nhóm dạng bảng dài - Theo bảng hàng chu kỳ cột nhóm, trừ nguyên tố họ Lantan họ actini xếp vào nhóm IIIB nhóm VIIIB gồm ba cột Có chu kỳ, nhóm A nhóm B Để tránh bảng dài, người ta thường đặt 28 nguyên tố hai họ lantan actinin thành hai hàng cuối bảng - Các nguyên tử nguyên tố chu kỳ có số lớp electron Cấu hình electron hóa trị nguyên tử nguyên tố nhóm A hay nhóm B tương tự nhau, điều định tính chất hóa học tương tự cuả đơn chất hợp chất nguyên tố nhóm - Cấu hình electron nguyên tử nguyên tố trạng thái viết cách điền electron vào dãy phân lớp e theo thứ tự sau: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d Số electron nhiều phân lớp s 2, phân lớp p 6, phân lớp d là10 phân lớp f 14 Khi số e phân lớp chưa đủ số e tối đa e có khuynh hướng chiếm obitan cho số e độc thân với giá trị số lượng tử từ spin ms dấu lớn Một số nguyên tố có cấu hình e nguyên tử khác so với cấu hình e viết theo quy tắc trình bày Ví dụ, nguyên tử crom (Z=24), molipden (Z=42) có hai phân lớp e (n-1)d4ns2 thực tế (n-1)d5ns1 Một phân lớp ns chuyển vào phân lớp (n-1)d Ở nguyên tử đồng (Z=29) bạc (Z=47) vàng (Z= 79) theo cách điên e vào nguyên tử chúng phải có cấu hình e phân lớp (n-1)d9ns2 thực tế (n-1)d10ns1, nghĩa có chuyển e ns vào (n-1) Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Chúng ta quan sát thấy chuyển e tương tự số nguyên tử nguyên tố khác xây dựng phân lớp (n-1)d hay (n-2)f Nguyên nhân chủ yếu chuyển vài e từ phân lớp sang phân lớp số nguyên tử có lẽ lượng e phân lớp gần cấu hình e nửa bão hòa (d5, f7) hay bão hòa (d10, f14) cấu hình bền Một xây dựng phân lớp nguyên tử đạt gần đạt nửa bão hòa hay bão hòa vài e có lượng xấp xỉ phân lớp gần dễ chuyển đến để đạt trạng thái nửa bão hòa hay bão hòa bền Các tượng thường gọi vội nửa bão hòa vội bão hòa II.1.2 Nguyên tố s, p, d f Những nguyên tố mà điền vào nguyên tử chúng thực phân lớp s gọi nguyên tố s Cũng định nghĩa tương tự cho nguyên tố họ p, d, f Vậy nguyên tố nhóm IA IIA nguyên tố s, nguyên tố nhóm A từ IIIA đến VIIIA nguyên tố p Tất nguyên tố d nằm nhóm B Riêng nhóm IIIB bao gồm nguyên tố f II.1.3 Nguyên tố chuyển tiếp nguyên tố không chuyển tiếp Chỉ có chu kỳ lớn (các chu kỳ 4, 5, 7) có nguyên tố chuyển tiếp nguyên tố d f , chúng nằm chu kỳ có tính chất chuyển tiếp từ nguyên tố s sang nguyên tố p Người ta phân biệt nguyên tố chuyển tiếp d nguyên tố chuyển tiếp f Có tất 28 nguyên tố chuyển tiếp f nằm hai chu kỳ Chu kỳ chứa 14 nguyên tố chuyển tiếp f từ số Z = 58 đến số Z =71 Chu kỳ chứa 14 nguyên tố f khác từ số Z = 90 đến số Z = 103 Dãy nguyên tố chuyển tiếp f thứ gọi họ lantan lantanoit Dãy nguyên tố chuyển tiếp f thứ hai gọi họ actini actinoit Các nguyên tố lại bảng tuần hoàn nguyên tố s p gọi nguyên tố không chuyển tiếp 10 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường MnO + 2H3O+ + 3H2O   MnO + 2HNO3 + 5H2O [Mn(H2O)6]3+ [Mn(H2O)6](NO3)2 với kiềm chúng tác dụng đun nóng mạnh lâu Mn(OH)2 + 4OH-  [Mn(OH)6]4- tạo phức anion có  K4[Mn(CN)6] 4KCN + Mn(CN)2 4KF + MnF2 2KCl + MnCl2  K4[MnF6]  K2[MnCl4] Khi tác dụng với chất oxy hóa dẫn xuất Mn (II) thể tính khử, ví dụ: môi trường kiềm Mn(OH)2 dễ bị O2 không khí oxy hóa 6Mn(OH)2 + O2  2Mn2MnO4 + 6H2O Trong môi trường kiềm mạnh oxy hóa kèm theo tạo thành oxômanganat VI 3MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3  2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O Các hợp chất Tc (II), Re (II) không đặc trưng Các hợp chất Mn (IV), Tc (IV), Re (IV) Đối với Mn (IV) hợp chất bền oxit MnO2 Hydroxyt Mn(OH)4 dẫn xuất phức Manganat IV kiểu [MnF6]2- [MnCl6]2- bền, MnF4, MnCl4 lại dễ bị phân hủy Số phối trí cao Mn (IV) tương ứng với tham gia tạo thành liên kết obitan sp3d2 Oxit MnO2 hydroxit Mn(OH)4 289 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường MnO2 màu đen, Mn(OH)4 màu nâu sẫm hợp chất lưỡng tính không tan nước tác dụng với axit HNO3 H2SO4 đặc chúng tạo thành hợp chất không bền MnO2 + 2H2SO4  Mn(SO4)2 + 2H2O (đen) Khi cho nóng chảy với kiềm chúng tạo thành oxô manganat IV có thành phần M2MnO3, M4MnO4 gọi manganit (M: kim loại kiềm)  2KOH + MnO2 K2MnO3 + H2O Các hợp chất Mn (IV) chất oxy hóa mạnh MnO2 + HCl  MnCl2 + H2O + Cl2 tác dụng với chất oxy hóa mạnh Mn (IV) bị oxy hóa tạo Mn (VI) Mn (VII) 3MnO2 + KClO3 + 6KOH  3K2MnO4 + KCl + 3H2O 2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3  2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O Tc Re người ta biết dẫn xuất kiểu MO2, MX4, dẫn xuất Tc (IV) Re (IV) tương đối bền hợp chất loại Mn (IV) Re (IV) Các hợp chất Mn (VI), Tc (VI), Re (VI) Trạng thái oxy hóa VI Mn nguyên tố tương tự không bền Trạng thái oxy hóa VI Mn ổn định phần phức chất anion MnO42-, Tc Re biết phức chất vậy, dẫn xuất MnO42-, TcO42-, ReO42- tồn dung dịch nước có dư kiềm, trường hợp ngược lại chúng bị phân hủy 3K2MO4 + 2H2O  2KMO4 + MO2 + 4KOH dẫn xuất Hydro dễ dàng bị phân hủy vừa điều chế 290 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường  K2MnO4 + H2SO4 3H2MnO4  H2MnO4 + K2SO4 2HMNO4 + MnO2 + 2H2O Các Halogen, oxyt oxô Halogenua hợp chất axit dễ dàng bị nước thủy phân 3TcF6 + 12H2O  2HTcO4 + Tc(OH)4 + 18HF 3ReOF4 + 9H2O  2HReO4 + Re(OH)4 + 12HF Các hợp chất Mn (VI) chất oxy hóa mạnh Tuy tác dụng với chất oxy hóa mạnh chúng bị oxy hóa 2K2MnO4 + Cl2  2KMnO4 + 2KCl Ngược lại Tc (VI) Re (VI) chất khử dễ bị oxy không khí oxy hóa 4K2MnO4 + O2 + 2H2O  4KMO4 + 4KOH Các hợp chất Mn (VII), Te (VII), Re (VII) Trong dãy hợp chất mức oxy hóa VII tính bền tăng lên từ Mn  Re Mn (VII) biết có oxyt Mn2O7 oxô florua MnO3F Re (VII) điều chế hợp chất dãy ReF7, ReOF5, ReO2F3, Re2O7 Mn2O7: Anhydrit Permanganic: chất lỏng nhờn, màu đen xanh, không bền Người ta điều chế cách tác dụng H2SO4 đặc lên Manganat VII 2KMnO4 + H2SO4  Mn2O7 + K2SO4 + H2O Nếu không dùng biện pháp đặc biệt Mn2O7 phân hủy nổ 2Mn2O7  4MnO2 + 3O2 Mn2O7 MnO3F chất oxy hóa mạnh môi trường axit Các chất hữu bùng cháy tiếp xúc 291 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Tc2O7, Re2O7 chất tinh thể màu vàng bền, điều chế chúng cách oxy hóa trực tiếp đơn chất đốt nóng HTcO4, HReO4 Các Halogenua, oxô Halogenua, oxit Mn, Te, Re VII hợp chất axit điển hình Chúng tác dụng mạnh với nước M2O7 + H2O  2HMO4 MO3F + H2O  HMO4 + HF Trong dung dịch nước HXO4 chất axit mạnh gọi axit per manganic HMnO4, HTcO4, HReO4 độ mạnh axit phần bị giảm xuống Phần lớn dẫn xuất MnO4-, TcO4-, ReO4- dễ tan nước Tương đối khó tan muối K+, Rb+, Cs+ Ion MnO4-: tím đỏ, TcO4-: hồng, ReO4-: không màu MnO4- chất oxy hóa, sản phẩm khử permangant phụ thuộc vào môi trường 2MnO4- + 5SO32- + 6H+  2MnO4- + 3SO32- + 6H2O  2MnO4- + SO32- + 6OH-  2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O 2MnO2 + 3SO42- + 2OH2MnO42- + SO42- + 2H2O Khi đốt nóng KMnO4 bị phân hủy 2KMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2 Trong dẫn xuất nguyên tố Mn MnO2 có ứng dụng lớn nhất, sản phẩm để điều chế tất dẫn xuất khác Mn 292 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường CHƯƠNG XXIII CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Phân nhóm VIIIB gồm có ba nguyên tố d Bộ Fe Co Ni Cấu hình electron hóa trị 3d64s2 3d74s2 3d84s2 Bán kính nguyên tử (A0) 1,26 1,25 1,34 Bộ Rh Pd Cấu hình electron hóa trị 4d75s1 4d84s1 3d104s0 Bán kính nguyên tử (A0) 1,34 1,34 1,37 Bộ Ir Pt Cấu hình electron hóa trị 5d66s2 5d76s2 5d96s1 Bán kính nguyên tử (A0) 1,35 1,38 1,38 Ru Os Đa số nguyên tố phân nhóm có electron lớp electron cùng, tất chúng kim loại Trong nguyên tố orbital điền thêm electron thứ 2, điều làm cho nguyên tố đứng cạnh chu kỳ có tính chất giống Việc so sánh tính chất lý hóa họỹc nguyên tố nhóm VIIIB chứng tỏ Fe - Co - Ni nằm chu kỳ lớn giống nhau, chúng khác xa với nguyên tố với hai ba lại Do người ta thường tách chúng thành họ sắt Sáu nguyên tố lại nhóm VIII gọi chung kim loại họ Platin XXIII.1 CÁC NGUYÊN TỐ HỌ SẮT 293 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường XXIII.1.1 Đơn chất sắt Sắt kim loại màu trắng ánh kim kim loại phổ biến đất sau nhôm, chiếm 4% khối lượng vỏ trái đất người ta gặp sắt dạng quặng: quặng sắt từ Fe3O4, quặng sắt đỏ Fe2O3, quặng sắt nâu 2Fe2O3.3H2O, xyderit FeCO3, pyrit FeS2 Sắt trạng thái tự có thiên thạch Tính chất hóa học Trong không khí ẩm Fe bị rỉ nhanh nghĩa bị phủ lớp sắt oxit hydrat màu nâu xốp nên không bảo vệ sắt khỏi bị oxy hóa tiếp tục dư oxy 2Fe + 3/2O2 + 4H2O  Fe2O3.nH2O thiếu oxy  3Fe + nH2O + 2O2 Fe3O4.nH2O Sắt dễ dàng tác dụng với kim khác X2, S đun nóng: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 Sắt hòa tan axit HCl có nồng độ Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 Sự hòa tan xảy tương tự axit H2SO4 loãng Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 Trong dung dịch H2SO4 đậm đặc Fe bị oxy hóa lên Fe (III) 2Fe + 6H2SO4 đđ  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe thụ động axit H2SO4 đậm đặc nguội Trong dung dịch axit HNO3 loãng nồng độ vừa phải Fe bị hòa tan Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Khi nồng độ HNO3 lớn hòa tan trở nên chậm lại Fe trở nên thụ động 294 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường XXIII.1.2 Hợp chất Fe Các hợp chất Fe(II) - Muối Fe(II) tạo thành cách cho tác dụng trực tiếp Fe với acid Các hợp chất Fe (II) có số phối trí Ví dụ: [Fe(H2O)6]2+, [Fe(OH)6]4,[Fe(CN)6]4- người ta thấy có phức chất tứ diện kiểu [FeCl4]2-, [Fe(SCN)4]2- Các phức anion phức chất cation đặc trưng với Fe(II) Ví dụ : FeO (đen), Fe(OH) (lục nhạt), FeS (đen), FeCO3 (trắng) dể tan acid loãng tạo thành phức chất aquơ FeO + 2H3O+ + 3H2O FeCO3 + 2H3O+ + 3H2O  [Fe(H2O)6]3+  [Fe(H2O)6]2+ + CO2 Ion [Fe(H2O)]2+ có màu lục nhạt, màu đặc trưng cho hydrat tinh thể Fe(II): FeCl2.6H2O, Fe(NO3)2.6H2O, FeSO4.7H2O, có mặt ẩm FeSù, FeCO3 bị oxy không khí oxy hóa 4FeSù + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3 + 4H2S Sự oxy hóa xảy dể dàng mt kiềm Fe(OH)2 vừa điều chế chuyển sang Fe(OH)3 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3 Trong số phức cation Fe(II) người ta biết phức amin [Fe(NH2)6]2+ bền trạng thái rắn, dung dịch nước dể bị phá hủy [Fe(NH3)6]Cl2 + 6H2O  Fe(OH)2 + 2NH4Cl + 4NH4OH Phần lớn dẫn xuất phức anion Fe(II) bền giống muối kép thuộc loại có: M2[FeCl4], M2[Fe(SCN)4], (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O (muối Mo) Chỉ có Fe(II) phức chất xyanua [Fe(CN)6]4- bền dễ điều chế Fe(CN)2 + 4KCN  K4[Fe(CN)6] 295 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường dung dịch tương tác với muối Fe(III) tạo phức màu xanh Beclin, dùng làm phản ứng định tính ion Fe3+ 3K4[Fe(CN)6] + 4FeCl3  Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl Các hợp chất Fe (III) Các hợp chất Fe(III) số phối trí Chẳng hạn: FeCl3 chất tinh thể có màu nâu sẫm ánh lục, dung dịch bị thủy phân đến muối bazơ FeCl3 + 6H2O  [Fe(H2O)6]Cl3 [Fe(H2O)6]3+ + H2O  [Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+ - Oxit Fe2O3 có màu từ đỏ thẫm đến tím đen, có dạng thù hình , , , điều chế cách loại nước Fe(OH)3 2Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O Fe2O3, Fe(OH)3 tan axit tạo thành phức chất aquơ không màu, từ dung dịch tách Hydrat tinh thể FeCl3.6H2O, Fe(NO3)3.6H2O, Fe2(SO4)3.18H2O Màu hợp chất Fe (III) phụ thuộc vào chất anion Ví dụ: FeCl3 (nâu sẩm), Fe(SCN)3 (đỏ máu), Fe(NO3)3.6H2O tím nhạt - Fe(OH)3 vừa điều chế dễ tan kiềm đặc tạo thành hexahydroxo ferat kiểu M3[Fe(OH)6]: Fe(OH)3 + 3KOH  K3[Fe(OH)6] Khi nấu chảy Fe2O3 hay Fe(OH)3 với kiềm hay xôđa tạo thành oxô metaferat kiểu MFeO2 gọi ferit Na2CO3 + Fe2O3  2NaFeO2 + CO2 - Trong số phức chất anion [Fe(SCN)6]3-, [Fe(CN)6]3- phức bền Phức điều chế sau: 296 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường 2K4[Fe(CN)6] + Cl2  2K3[Fe(CN)6] + 2KCl K3[Fe(SCN)6] muối màu đỏ máu; K3[Fe(CN)6] thuốc thử để nhận biết ion Fe2+ 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2 xanh tuabin (xanh đậm) Các hợp chất Fe (VI) - Nếu ta đun vỏ bào thép Fe2O3 với KNO3 KOH tạo thành hỗn hợp nóng chảy có chứa kali ferat K2FeO4 muối axit feric H2FeO4 Fe2O3 + 4KOH + 3KNO3  2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O Khi hòa tan nước ta thu dung dịch màu tím đỏ, cho tác dụng với dung dịch BaCl2 ta thu Bari ferat BaFeO4 kết tủa không tan nước BaCl2 + K2FeO4  BaFeO4 + 2KCl Tất ferat chất oxy hóa mạnh, mạnh KMnO4, chúng không bền dễ bị phân hủy 2K2FeO4 + 2NH3 2K2FeO4   2KFeO2 + N2 + 2KOH + 2H2O 2KFeO2 + K2O + 3/2O2 axit feric H2FeO4 anhydrit FeO3 không điều chế trạng thái tự Các hợp chất Fe (0) - Fe có khả tạo thành hợp chất nhờ có tương tác cho nhận Ví dụ: đun bột Fe nóng dòng khí CO 150 - 2000C áp suất gần 100atm Fe Penta Cacbonyl Fe(CO)5 tạo thành Fe + 5CO  Fe(CO)5 297 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Fe(CO)5 chất lỏng màu vàng dễ bay t0nc = -200C, t0s = 1030C tan Benzen ête không tan nước, phân tử có cấu hình khối kép tam giác ứng với lai hóa sp3d      3d  4s 4p Khi đun nóng Cacbonyl bị phá hủy nên chúng dùng để điều chế kim loại tinh khiết Khi Cacbonyl kim loại bị oxy hóa khử chúng giữ phần hay toàn nhóm phối trí CO Trong NH3 lỏng Fe(CO)5 tác dụng với Na Fe(CO)5 + 2Na  Na2[Fe(CO)4] + CO dung dịch rượu tác dụng với kiềm Fe(CO)5 + 4KOH  K2[Fe(CO)4] + K2CO3 + 2H2O Các hợp chất kiểu M2[Fe(CO)4] muối chúng dễ dàng bị thủy phân thành Cacbonyl Hydrua H2[Fe(CO)4] hợp chất có tính chất axit 2KOH + H2[Fe(CO)4] = K2[Fe(CO)4] + 2H2O Khi oxy hóa thận trọng Fe(CO)5 Halogen, nhóm CO thay nguyên tử Halogen Fe(CO)5 + I2  [Fe(CO)4]I2 + CO Hợp kim Fe Công nghiệp luyện kim ngày chế tạo nhiều hợp kim Fe có thành phần khác Tùy theo thành phần người ta chia hợp kim làm loại: Sắt non, gang thép Sắt non Fe gần nguyên chất Cả ba thứ hợp kim có tính chất hóa học gần giống lại có tính chất vật lý học khác 298 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường - Gang: Gang hợp kim Fe có chứa từ  6% C gang có số nguyên tố khác như: Si (1 - 4%), Mn (0,5 - 3%), P (0,1 - 2%), S (0,1 1%) Tùy thành phần cách luyện, người ta chia gang xám, gang trắng gang đặc biệt + Gang xám: Chế tạo nhiệt độ cao chứa nhiều C (3,5 - 6%) Si (1,5 4%) hóa rắn chậm, C tách kết tinh dạng than chì làm cho hợp kim có màu xám Loại gang cứng giòn không kéo sợi dát mỏng Nó đúc dễ dàng trạng thái lỏng linh động hóa rắn thể tích tăng từ từ Người ta dùng gang xám để đúc nhiều vật dụng khác nhau: lò, cột, ống dẫn nhiệt, phụ tùng máy móc + Gang trắng: Chế tạo nhiệt độ thấp hơn, chứa Cacbon tự gang xám - 3% Si, làm lạnh nhanh tinh thể Cacbua Fe Fe 3C (xementit) hình thành làm cho gang có màu trắng Gang trắng cứng giòn không dùng để đúc khuôn Người ta dùng gang trắng để luyện thép + Gang đặc biệt: Có chứa tỷ lệ thích hợp nhiều nguyên tố khác nhau: Mn, Cr, Si, W Gang đặc biệt dùng để trộn thêm vào gang thường để luyện kim loại thép quí - Thép Là hợp kim Fe với Cacbon số nguyên tố khác lượng C chiếm từ 0,01 - 2% Thép chia làm loại chính: + Thép thường: Chứa Cacbon, Si Mn gang, P S có loại thép Tính chất học loại thép phụ thuộc vào lượng Cacbon có thép nhiệt độ chế hóa Thép mềm dùng để điều chế phận máy móc, ống, bulông, đinh 299 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường + Thép đặc biệt: có nhiều nguyên tố khác Mn, Si, Cr, Ni, W nguyên tố gọi nguyên tố kết hợp Sự có mặt nguyên tố kết hợp làm thay đổi tính chất thép Ví dụ: thêm Si làm tăng tính đàn hồi, dùng để làm lò xo, díp xe Thêm Mn: làm tăng tính nhớt, sức chịu ma sát va chạm dùng để làm máy nghiền đá, đường ray chỗ rẽ hay cong Thêm W làm tăng tính cứng; ví dụ: Thép chứa 18%W, 4%Cr, 1%V gọi thép gió cứng dùng chế lưỡi cắt, mũi khoan Thép chứa Cr, Ni dẻo, bền, chịu nóng không bị oxy hóa Thép chứa 36%Ni, 0,5%Mn, 0,5%C có hệ số dãn nở bé dùng để tạo dụng cụ đo lường xác XXIII.1.3 Coban Co phổ biến tự nhiên, hàm lượng vỏ trái đất khoãng 0,004% (KL) Côban thường gặp hợp chất với Asen dạng khoáng xmantit CoAs2, Cobatin CoAs Co kim loại óng ánh, rắn, có từ tính giống sắt điều kiện thường không tác dụng với kim loại điển O2, S, Cl2 đun nóng chúng phản ứng mãnh liệt, Co tan axit loãng khó Fe Co tạo thành CoO Co2O3, chúng ứng với hydroxyt Co(OH)2 Co(OH)3, ứng với chất hai loại muối Co (II) Co(III), Co(II) bền Muối Co (II) trạng thái khan thường có màu xanh dung dịch nước hydrat tinh thể có màu hồng Ví dụ: CoCl2.6H2O tinh thể màu hồng Co(OH)2: điều chế cho kiềm tác dụng với dung dịch muối CoCl2 + 2NaOH  Co(OH)2 + 2NaCl Hợp chất Coban (II) bị oxy hóa khó nhiều so với hợp chất Fe(III), Co(OH)2 bị oxy hóa không khí chậm Fe(OH)2 4Co(OH)2 + O2 + 2H2O  4Co(OH)3 300 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường hồng đen Tuy có mặt chất oxy hóa mạnh NaClO oxy hóa Co(OH)2 xảy nhanh 2Co(OH)2 + NaClO + H2O  2Co(OH)3 + NaCl Khi cho axit có chứa oxy tác dụng với Co(OH)3 không tạo muối Co (III) mà tạo Co (II) oxy Ví dụ: 4Co(OH)3 + 4H2SO4  4CoSO4 + 10H2O + O2 Co (III) Hydroxit + axit HCl tạo Cl2 CoCl2 2Co(OH)3 + 6HCl  2CoCl2 + Cl2 + 6H2O Như hợp chất Co (III) bền so với hợp chất Fe (III) thể khả oxy hóa mạnh Các muối đơn giản Co3+ ít, có muối Co2(SO4)3.8H2O, điều chế cách oxyhóa anod muối CoSO4, muối không bền, nước bị phân hủy giải phóng O2 Khả tạo thành phức Co (III) đặc trưng, phức Co (II) bền Số phối trí phức Co (III) Ví dụ: [Co(NH3)6]Cl3, K3[Co(NO2)6] XXIII.1.4 Niken (Ni) Tương tự Côban, Niken gặp thiên nhiên chủ yếu dạng hợp chất với As S Ví dụ: khoáng Cufeniken NiAs, gecđofit NiAsS; Ni chiếm khoãng 0,01% Niken kim loại có màu trắng bạc, ánh vàng nhạt cứng, dễ đánh bóng, bị nam châm hút Nó có độ bền cao với ăn mòn, độ bền hóa khả thụ động Hợp chất Niken giống hợp chất Côban 301 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Niken tạo oxit NiO Ni2O3 hydroxit tương ứng Ni(OH)2, Ni(OH)3 Tuy nhiên ta biết loại muối Niken có mức oxy hóa +2 Ni(OH)2: Kết tủa dạng màu lục sáng NiCl2 + 2NaOH  đun nóng Ni(OH)2 + 2NaCl Ni(OH)2  NiO + H2O lục xám Ni(OH)2 không bị oxy không khí oxy hóa điều chứng tỏ hợp chất Ni (II) khó bị oxy hóa so với Fe (II) Co (II) Muối Niken phần lớn có màu lục, ví dụ: NiSO4.7H2O tinh thể màu xanh ngọc lục bảo đẹp Ni(OH)3 có màu nâu đen tạo thành kiềm tác dụng với muối Niken có chất oxy hóa mạnh Muối Ni3+ không tồn Các muối Ni (II) tạo thành nhiều muối phức, có số phối trí 6; [Ni(H2O)6]F2, [Ni(NH3)6]Cl2 Trong hợp chất Niken (III) oxit Ni2O3 dùng để tạo acqui kiềm Cadimi - Niken Sắt - Niken Ác qui kiềm Cadimi - Niken (ký hiệu CN) Sắt Niken (ký hiệu SN) giống Sự khác chúng vật liệu làm điện cực âm: ắc qui CN Cd, ắcqui SN Fe Ác qui CN có ứng dụng rộng rãi Ác qui kiềm sản xuất chủ yếu ắc qui có điện cực mỏng - phẳng có lỗ Chất hoạt động dương Ni 2O3.H2O NiOOH Ngoài có Grafit thêm vào để làm tăng độ dẫn điện, chất hoạt động âm ắcqui CN hỗn hợp Cd xốp với bột Fe, SN bột Fe, dung dịch KOH có chứa lượng nhỏ LiOH dùng làm chất điện ly 302 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Ta xét trình xảy ắcqui phóng điện Cực (-): trình oxy hóa: Cd - 2e + 2OH-  Cd(OH)2 Cực (+): trình khử: 2NiOOH + 2H2O + 2e  2Ni(OH)2 + 2OHKhi mạch xảy chuyển electron từ điện cực Cd đến điện cực Ni Điện cực Cd anot tích điện âm, điện cực Niken Catot tích điện dương, phản ứng xảy pin làm việc viết sau: 2NiOOH + 2H2O + Cd = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Sức điện động ắcqui Cd - Ni tích điện 1,4V Khi ắc qui tích điện trình điện hóa điện cực xảy ngược lại Trên điện cực Cd xảy khử kim loại: Cd(OH)2 + 2e  Cd + 2OHTrên điện cực Niken xảy oxy hóa Niken Hydroxyt 2Ni(OH)2 + 2OH- - 2e = 2NiOOH + 2H2O Phản ứng tích điện ngược với phản ứng xảy phóng điện 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + 2H2O + Cd 303 ... chất lý học chất 23 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường CHƯƠNG IV CHIỀU MỘT SỐ PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÔ CƠ Có thể chia phản ứng hóa học làm hai loại: phản ứng có biến đổi số oxi hóa phản... OH7 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Trừ hai trường hợp xét : CH3COOH + H2O NH3 + HOH CH3COO- + H3O+ NH4+ + OH- Không thể bỏ qua phân tử H2O phương trình Bài giảng: Hóa Vô Cơ. .. 2, Số oxi hóa nguyên tố có giá trị đại số khác với hóa trị, ví dụ số oxi hóa nito N2 số 0, NH3 –III 25 Bài giảng: Hóa Vô Cơ Khoa Công nghệ Hóa Môi trường Phương pháp xác định số oxi hóa nguyên