Đang tải... (xem toàn văn)
Hóa ĐC là một phần ko thể thiếu trong chương trình hoc đại học của các ngành chuyên và không chuyên, ở đây là 1 phần khá là quan trọng trong toàn bộ phần này, mong các bạn ủng hộ tôi.
23/02/2019 ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Trường đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Thực Phẩm Hình thức thi: HĨA ĐẠI CƯƠNG Hàng chương: kiểm tra trắc nghiệm lớp ~20% Tuần – trắc nghiệm (60 phút) – 15% Tuần 11 – trắc nghiệm (60 phút) – 15% Thi cuối kỳ – trắc nghiệm (75 phút) – tất chương (50%) Giáo Viên: TS Tran Thi Nhung Chuẩn đầu ra: Email: nhungtt@hcmute.edu.vn Kiến thức khoa học lĩnh vực hóa học kỹ thuật hóa học Khả phân tích lập luận giải thích hình thành ý tưởng vấn đề khoa học TÀI LIỆU HỌC TẬP Sách, giáo trình chính: Nivaldo J Tro, Chemistry: A molecular approach, Pearson Education Inc, 3rd edition, 2014, 1272 trang Sách tham khảo: Nguyễn Đức Chung, Hóa học đại cương, Nxb ĐHQG HCM Nguyễn Đức Chung, Bài tập hóa học đại cương, tập 1, Nxb ĐHQG HCM Nguyễn Đức Chung, Bài tập hóa học đại cương, tập 2, Nxb ĐHQG HCM Nguyễn Đình Soa, Hóa đại cương, Nxb Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2011 Lawrence S Brown, Thomas A Holme, Chemistry for Engineering Students, Brooks/Cole, Cengage Learning, 2rd edition, 2015 Nguyên Tử: cấu tạo, bảng HTTH, tính chất Phân tử: liên kết hóa học, tính chất CHƯƠNG 2: CẤU TẠO NGUN TỬ VÀ HỆ Phản ứng hóa hoc: − Nhiệt động hóc học THỐNG TUẦN HỒN CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC − Động hóa học − Cân phản ứng Điện hóc học: Dung dịch: hiệu ứng nhiệt, độ tan, áp suất bão hòa, điện li Giáo viên: TS. Trần Thị Nhung Email: nhungtt@hcmute.edu.vn 23/02/2019 PART 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Nắm thành phần cấu tạo nguyên tử Mô tả cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử theo học lượng tử Thế giới thấy ngục tù chúng ta, giam hãm tư Trạng thái e nguyên tử - cấu hình e Plato 427 – 347 TCN CẤU TẠO NGUN TỬ LỊCH SỬ CÁC MƠ HÌNH NGUN TỬ • Ngun tử cấu tạo gồm hạt nhân (proton neutron) nằm trung tâm lớp vỏ electron chuyển động xung quanh Điện tích hạt nhân nguyên tử (Z) = số proton = số electron Nguyên tử trung hòa điện Khối lượng nguyên tử = khối lượng proton + khối lượng notron Hạt Quark https://socratic.org/questions/what‐are‐the‐6‐models‐of‐the‐atom CẤU TẠO LỚP VỎ ELECTRON THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ BẢN CHẤT SĨNG HẠT CỦA HẠT VI MƠ Tiền đề: Bản chất sóng hạt hạt vi mô Hệ thức bất định Heisenberg Phương trình sóng Schrodinger Bản chất sóng hạt ánh sáng: Hiện tượng quang điện Bản chất hạt: tượng quang điện Bản chất sóng: tượng giao thoa, nhiễu xạ Electron có mặt vị trí thời điểm xung E = quanh hạt nhân nguyên tử với xác xuất có mặt khác đám mây electron → Electron cloud 23/02/2019 BẢN CHẤT SĨNG HẠT CỦA HẠT VI MƠ Giả thuyết De Broglie: Hạt vi mơ có khối lượng m chuyển động với vận tốc v tạo nên sóng truyền với bước sóng (sóng De Broglie) HỆ THỨC BẤT ĐỊNH HEISENBERG Ngun lý Heisenberg: Khơng thể xác định xác đồng thời vị trí lẫn tốc độ hạt vi mơ Hệ quả: Khi biết xác tốc độ chuyển động khơng thể nói đến đường xác mà nói đến xác suất có mặt mv chỗ khơng gian ∆ ∆ : gọi số planck ( = 6,626076 10-34 J.s) ∆ : độ bất định (sai số) về vị trí ∆ : độ bất định (sai số) về tốc độ. Các vật có khối lượng lớn có tính chất sóng hạt khơng? Example: Electron: m=10-30 kg, x=10-10 m → vx= 5.3.105 m/s Quả bóng: m= 0.2 kg, bay với v=30 m/s, x= 10-10 m, →vx= 2.6.10-24 m/s HÀM SĨNG VÀ CÁC SỐ LƯỢNG TỬ PHƯƠNG TRÌNH SĨNG SCHRODINGER Xác xuất có mặt electron Phương trình sóng Schrodinger: mơ tả chuyển động hạt vi mô trường (với electron khác hạt nhân) xét trạng thái r dừng hệ x = r sin cos y = r sin sin V: hạt vi mô tạo độ x, y, z; z = r cos : hàm sóng mô tả chuyển động hạt vi mô tọa độ x, y, z) , ; , ; ) Hàm sóng Ψ thu có chứa số nguyên lượng tử n, l , ml orbital nguyen tu Bổ sung số lượng tử ms đặc trưng cho tự quay electron Bộ số lượng tử n, l , ml , ms trang thai cua electron (m : khối lượng hạt vi mô; h: số planck; E: lượng toàn phần hạt vi mô; Orbital nguyên tử: vùng không gian bao quanh hạt : xác định xác xuất có mặt hạt vi mơ điểm có tọa độ x, y, z nhân xác suất có mặt e chiếm khoảng 90% n, l, ml, ms có hình dạng xác định bề mặt tạo thành từ điểm có mật độ xác suất ( CÁC SỐ LƯỢNG TỬ VÀ ORBITAL NGUYÊN TỬ ) SỐ LƯỢNG TỬ CHÍNH (n) VÀ MỨC NĂNG LƯỢNG ELECTRON • Giá trị: n = 1, 2, 3, ∞ • Đặc trưng cho trạng thái lượng electron nguyên tử (Trạng thái lượng nhỏ (n = 1, E 1), lớn n = ∞ ( = 0, ngun tử bị ion hóa) kích thước orbital (n lớn kích thước orbital nguyên tử lớn) • Những electron có giá trị n lập nên lớp electron Số lượng tử n : Lớp lượng tử : K L M N O P … Q 23/02/2019 SỐ LƯỢNG TỬ PHỤ (l) VÀ HÌNH DẠNG ĐÁM MÂY ELECTRON Giá trị: l = 0, 1, 2, (n-1) Ví dụ: n = l = n = l = 0, n = l = 0, 1, Đặc trưng cho hình dạng đám mây electron mức lượng orbital lớp lượng tử (phân mức lượng) Trong lớp n có n phân mức lượng electron Giá trị (l): Kí hiệu: s p d f SỐ LƯỢNG TỬ TỪ (ml) VÀ SỰ ĐỊNH HƯỚNG KHƠNG GIAN CỦA ORBITAL • Giá trị: ml = 0, , 2, (ứng với giá trị l có (2l +1) giá trị ml • Đặc trưng cho định hướng không gian orbital nguyên tử tác dụng từ trường qui định số orbital nguyên tử lớp hay phân lớp lượng (n, l) -1 +1 Ví dụ: l = (phân lớp p) ml = -1, 0, +1 ml = 0, , 2, Với l = 2, phân lớp d ml có giá trị tương ứng 0, , có orbitals hay lượng tử 21 SỐ LƯỢNG TỬ SPIN (ms) TÓM TẮT MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC SỐ LƯỢNG TỬ VÀ TRẠNG THÁI ORBITAL NGUYÊN TỬ Đặc trưng cho tự quay electron xung quang trục đối xứng Chỉ có giá trị tương ứng với ngược chiều kim đồng hồ Giải thích cấu trúc tế vi quang phổ nguyên tử thu tác dụng từ trường 23/02/2019 ƯU ĐIỂM CỦA MƠ HÌNH NGUN TỬ THEO THUYẾT LƯỢNG TỬ TĨM TẮT Electron có mặt vị trí • Cung cấp kết phù hợp với thực nghiệm thời điểm xung quanh hạt nhân • Áp dụng cho nguyên tử nhiều electron nguyên tử với xác xuất có mặt khác Các orbital nguyên tử đặc trưng • Giải thích phát xạ nguyên tử, độ bội số lượng tử (n, l, ml), trạng thái electron quang phổ, từ tính nguyên tử đặc trưng • … số lượng tử (n, l, ml, ms) ??? Tìm điểm bất hợp lí tổ hợp số lượng tử orbital sau: • n = 3, l = 3, ml = +1, ms = +1/2 • n = 3, l = 1, ml = +2, ms = +1/2 • n = 4, l =2, ml = +1, ms = 28 29 23/02/2019 TRẠNG THÁI CỦA ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ VÀ CẤU HÌNH ELECTRON Trạng thái electron: nguyên tử xác định lớp lượng (n), phân lớp lượng hay hình dạng orbital (l), định hướng orbital không gian tác dụng từ trường (ml), trạng thái spin (ms) Cấu hình electron: xếp electron vào orbital nguyên tử tương ứng với lớp, phân lớp lượng, định hướng không gian tương ứng thể qua số lượng tử (n, l, ml) CẤU HÌNH ELECTRON Ngun lí ngoại trừ Pauli: Trong ngun tử khơng thể có electron có số lượng tử orbital chứa tối đa electron có spin khác Nguyên lý vững bền: Trạng thái bền vững electron nguyên tử trạng thái tương ứng với mức lượng nhỏ electron chiếm mức lượng từ thấp tới cao Qui tắc Hund: Trong phân lớp lượng tử electron xắp xếp cho số electron độc thân cực đại CẤU HÌNH ELECTRON e độc thân CẤU HÌNH ELECTRON e ghép đôi Nguyên lý ngoại trừ Pauli: Qui tắc Kleshkovski: Sự xếp electron vào orbital nguyên tử theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử theo thứ tự từ orbital có tổng giá trị hai Nguyên lý vững bền: số lượng tử (n + l) nhỏ tới orbital có tổng (n + l) lớn Sự xếp electron vào orbital nguyên tử có tổng giá trị hai số Li (Z = 3) : 1s2 2s1 Al (Z = 13) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 lượng tử (n + l) theo theo hướng tăng dần số lượng tử Fe (Z = 26) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 (n) Thứ tự: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p. Ví dụ: Sc (Z = 21) (3d, 4p, 5s ???) Qui tắc Hund: CẤU HÌNH ELECTRON CẤU HÌNH ELECTRON Trạng thái bão hòa bán bão hòa lớp vỏ electron có lượng nhỏ nên nguyên tử đạt độ bên lương lớn • Lớp electron bão hòa 2, 8, 18, 32 Các ion dương (cation) ion âm (anion) có khuynh hướng cho hoăc nhận thêm electron để đạt cấu hình electron bão hòa • Phân lớp bão hòa s2, p6, d10, f14 (ns2np6) • Phân lớp bán bão hòa p3, d5, f7 Ngun tố Cấu hình dự đốn Thực nghiệm Cr (Z=24) [Ar]3d44s2 [Ar]3d54s1 Cu (Z=29) [Ar]3d94s2 [Ar3d104s1 Mo Z=42) [Kr]4d45s2 [Kr]4d55s1 Ag (Z=47) [Kr]4d95s2 [Kr]4d105s1 Au (Z=79) [Xe]4f145d96s2 [Xe]4f145d106s1 23/02/2019 BÀI TẬP BÀI TẬP Câu hỏi 1: Năng lượng e nguyên tử hydro nguyên tử đa điện tử phụ thuộc vào số lượng tử nào: A: n; n B: n, n+l C: n+l, n D: n+l; n+l • Xác định cấu hình electron biết electron cuối có 4 số lượng tử (4, 2, ‐1, ‐½) Câu hỏi 2: Cho biết số e tối đa lớp N phân lớp 5f A: 16, 10 B: 16, 14 C: 32, 10 D: 32, 14 • Xác định số e lớp ngồi cùng, e hóa trị ngun tố trên. • Cho biết số electron tối đa orbital px, lớp O. Câu hỏi 3: Viết cấu hình electron nguyên tố sau Fe (Z=26), Na (Z=11), O (Z=8), Pb (Z=82), Ag (Z=47), Co (Z=27), Mn2+(Z=23), O2-(Z=10) 37 TĨM TẮT – CẤU TẠO LỚP VỎ NGUN TỬ Electron có mặt vị trí thời điểm xung quanh hạt nhân nguyên tử với xác xuất có mặt khác Các orbital nguyên tử đặc trưng số lượng tử (n, l, ml) Trạng thái e nguyên tử đặc trưng số lượng tử (n, l, ml, ms) Cấu hình xếp electron orbital nguyên tử tuân theo nguyên lí ngoại trừ, nguyên lí vững bền, qui tắc Hund ... [Kr]4d95s2 [Kr]4d105s1 Au (Z=79) [Xe]4f145d96s2 [Xe]4f145d106s1 23/02/2 019 BÀI TẬP BÀI TẬP Câu hỏi 1: Năng lượng e nguyên tử hydro nguyên tử đa điện tử phụ thuộc vào số lượng tử nào: A: n; n B:...23/02/2 019 PART 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Nắm thành phần cấu tạo nguyên tử Mô tả cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử theo học lượng tử Thế giới thấy ngục tù chúng ta, giam hãm tư Trạng thái e nguyên tử. .. electron vào orbital nguyên tử có tổng giá trị hai số Li (Z = 3) : 1s2 2s1 Al (Z = 13 ) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 lượng tử (n + l) theo theo hướng tăng dần số lượng tử Fe (Z = 26) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6