HYDROGEN - Cấu hình electron hóa trị: - Năng lượng ion hóa thứ nhất: - Ái lực điện tử thứ nhất: - Bán kính ngun tử cộng hóa trị: - Độ âm điện: - Trạng thái oxi hóa: 1s1 1312 kJ/mol 73 kJ/mol 31 pm 2,1 -1, 0, +1 - Các đồng vị: H, D (deuterium), T (tritium) 1 Đơn chất (H2) - Liên kết hóa học: cộng hóa trị Nhiệt phân li: H2 → 2H 435,88 kJ/mol (Phân hủy rõ rệt nhiệt độ 2000oC) - Liên kết liên phân tử: Nhiệt độ nóng chảy: Nhiệt độ sơi: - Tính chất hóa học: Tính khử: 2H+ + 2e  H2 Tính oxi hóa: H2 + 2e  2H- VDW - 259oC - 253oC E0 = 0,0 V (pH = 0) E0 = - 2,25 V 2 Hợp chất trạng thái số oxi hóa (+1): HnX - Hydro liên kết với nguyên tố có độ âm điện lớn - H+ có bán kính cực nhỏ (1,5.10-3 pm) ion H+ có khả phân cực mạnh, hợp chất có H+ có chất liên kết cộng hóa trị phân cực có tính acid (hydracid hay oxiacid) - Độ bền liên kết cộng hóa trị hợp chất HnX giảm dần với nguyên tố X phân nhóm do: • Mức độ đồng orbital hóa trị giảm dần • Diện tích vùng orbital xen phủ lớn dần • Mật độ electron vùng xen phủ giảm dần Hợp chất trạng thái số oxi hóa (+1): HnX - H+ : tác nhân oxi hóa yếu - Tính oxi hóa giảm dần pH dung dịch tăng 2H+ + 2e  H2 E0 = 0,00 V (pH = 0) E0 = - 0,414 V (pH = 7) 2H2O + 2e  H2 + 2OH- E0 = - 0,828 V (pH = 14) Hợp chất trạng thái số oxi hóa (-1) - H liên kết với nguyên tố có độ âm điện nhỏ - Hydrur kim loại kiềm kiềm thổ: chất liên kết ion - Hydrur nguyên tố có độ âm điện nhỏ khơng nhiều so với H: có chất liên kết cộng hóa trị: PH3, B2H6, SiH4… - Hợp chất với kim loại chuyển tiếp: hydrur kim loại Hợp chất trạng thái số oxi hóa (-1) - Kém bền, bị thủy phân mạnh, tính khử mạnh H2 + 2e  2H- Eo = - 2,25 V NaH + H2O  NaOH + H2 2PH3 + 6H2O  2H3PO3 + 6H2 OXYGEN • • • • • • • Cấu hình electron hóa trị: 2s22p4 Năng lượng ion hóa thứ nhất: 1313,9 kJ/mol Ái lực điện tử thứ nhất: 141 kJ/mol Bán kính ngun tử cộng hóa trị: 73 pm Độ âm điện: 3,5 Trạng thái oxi hóa: -2, -1, 0, +1, +2, +4 16O, 17O, 18O Các đồng vị: Đơn chất (O2) - - - Liên kết: cộng hóa trị Năng lượng liên kết: 494 kJ/mol Liên kết liên phân tử: VDW Nhiệt độ nóng chảy: -218,9 oC Nhiệt độ sơi: - 183 oC Tính chất hóa học: tính oxi hóa O2 + 4e + 4H+ → 2H2O E0 = 1,229 V (pH = 0) E0 = 0, 815 V (pH = 7) O2 + 4e + 2H2O → 4OH- E0 = 0,401 V (pH = 14) Ozon (O3) - Nhiệt độ nóng chảy: - 192,7 oC - Nhiệt độ sôi: - 111,9 oC - Phân tử có cực ( = 0,52D)  tan nước nhiều so với oxy - Tính chất hóa học: tính oxy hóa mạnh O3 + 2H+ + 2e → O2 + H2O Eo = 2,07 V (pH = 0) O3 + H2O + 2e → O2 + OHEo = 1,24 V (pH = 14) Có thể oxi hóa nhiều chất điều kiện tỏ trơ với oxy: oxi hóa Ag, Hg; oxi hóa amoniac thành nitrit, nitrat; phá hủy cao su; … 10 11 Hợp chất trạng thái số oxi hóa (-2) - Bản chất liên kết: thay đổi từ ion đến cộng hóa trị tùy thuộc vào khả phân cực hợp phần dương - Oxid base (Li2O; CaO…): tan nước tạo môi trường kiềm tan acid - Oxid acid (P2O5, N2O5…): tan nước tạo môi trường acid - Oxid lưỡng tính (Al2O3, Zn(OH)2…): tan acid base - Oxid trơ: không tan nước, acid base (CO, N2O…) - Ion oxid thể tính khử yếu 12 Các hợp chất oxi trạng thái số oxi hóa khác - Peroxid (O22-): hợp chất với kim loại kiềm, kiềm thổ vài kim loại chuyển tiếp Tác dụng với nước hay acid lỗng giải phóng H2O2 Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2 - Superoxid (O2-): hợp chất với kim loại kiềm, kiềm thổ vài kim loại chuyển tiếp Tác dụng với nước giải phóng H2O2 O2 4KO2 + 6H2O → 4KOH + 4H2O2 + O2 - Ozonit (O3-): hợp chất với kim loại kiềm amoni Tác dụng với nước giải phóng O2 4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2 13 Các hợp chất oxi trạng thái số oxi hóa khác - Peroxid, superoxid, ozonit: • Các hợp chất bền • Thể tính oxi hóa khử tính oxi hóa trội - Vì có độ âm điện cao nên oxi tạo hợp chất trạng thái số oxi hóa dương với F OF2 + H2O  2HF + O2 14 Một vài hợp chất H O Nước (H2O) - - Liên kết H – O: Cộng hóa trị phân cực Nhiệt độ bắt đầu phân hủy 1000 oC đến 2000 oC phân hủy 2% Liên kết liên phân tử: liên kết hydrogen Nhiệt độ nóng chảy: oC Nhiệt độ sơi: 100 oC 15 16 Sức căng bề mặt lớn, sức căng bề mặt giảm thêm chất gây ướt chất tẩy rửa, xà phòng (chất hoạt động bề mặt) cản trở tạo thành liên kết hydrogen phân tử nước - 17 - Hợp chất phân cực ( = 1,84 D) Có khả hòa tan nhiều chất, chất điện li khơng điện li 18 - Tính chất hóa học: • Tính acid – base o Đóng vai trò acid hay base phản ứng thủy phân o Là base lewiss nhờ khả cho đôi điện tử không liên kết (sự hydrate hóa) • Tính oxi hóa – khử: 2H + + 2e → H2 O2 + 4H+ + 4e → 2H2O 19 Hydro peroxid (H2O2 – nước oxi) - Liên kết nội phân tử: cộng hóa trị phân cực - Hydro peroxid tinh tương đối bền lẫn tạp chất hay đun nóng hay có ánh sáng dễ phân hủy 2H2O2 → O2 + 2H2O ∆Ho = - 98,74 kJ/mol - Phân tử phân cực nên hydro peroxid dung mơi ion hóa tốt 20 - Tính chất hóa học: • Dung dịch lỗng có tính acid mạnh nước H2O2 + H2O → H3O+ + HO2- pK = 11,6 • Tính chất oxi hóa – khử: H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O O2 + 2H+ + 2e → H2O2 Eo = 1,77 V Eo = 0,68 V 21 Pin nhiên liệu http://chemwiki.ucdavis.edu/Textbook_Maps/General_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_Chem1_(Lower)/2 4%3A_Electrochemistry/24.6%3A_Electrochemical_Energy_Storage_and_Conversion 22 ... thành liên kết hydrogen phân tử nước - 17 - Hợp chất phân cực ( = 1,84 D) Có khả hòa tan nhiều chất, chất điện li khơng điện li 18 - Tính chất hóa học: • Tính acid – base o Đóng vai trò acid hay... phân cực Nhiệt độ bắt đầu phân hủy 1000 oC đến 2000 oC phân hủy 2% Liên kết liên phân tử: liên kết hydrogen Nhiệt độ nóng chảy: oC Nhiệt độ sôi: 100 oC 15 16 Sức căng bề mặt lớn, sức căng bề mặt... mạnh, tính khử mạnh H2 + 2e  2H- Eo = - 2,25 V NaH + H2O  NaOH + H2 2PH3 + 6H2O  2H3PO3 + 6H2 OXYGEN • • • • • • • Cấu hình electron hóa trị: 2s22p4 Năng lượng ion hóa thứ nhất: 1313,9 kJ/mol