Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 1: Một số kiến thức mở đầu

Nội dung text: Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 1: Một số kiến thức mở đầu

1.  Chương 1: Một số kiến thức mở đầu
2. 1.1 Cỏc khỏi niệm cơ bản  Chất: Đồng nhất và cú thành phần xỏc định  Nguyờn tử: Hạt nhỏ nhất của nguyờn tố khụng thể chia nhỏ hơn được nữa. -  Electron: điện tớch = -q0, khối lượng = 9,11.10 31 kg  Hạt nhõn: proton, notron  Nguyờn tố hoỏ học: tập hợp cỏc đồng vị cú cựng điện tớch hạt nhõn  Phõn tử: hạt nhỏ nhất của một chất cú đầy đủ tớnh chất húa học của chất đú
3. 1.1 Cỏc khỏi niệm cơ bản  Khối lượng nguyờn tử: là khối lượng trung bỡnh nguyờn tử của nguyờn tố đú tớnh bằng đơn vị khối lượng nguyờn tử  Khối lượng phõn tử: là khối lượng của một phõn tử tớnh bằng đơn vị khối lượng nguyờn tử và bằng tổng khối lượng cỏc nguyờn tử trong phõn tử.  Nguyờn tử gam: là lượng của một nguyờn tố tớnh bằng gam cú giỏ trị về số bằng khối lượng nguyờn tử của nguyờn tố đú  Phõn tử gam: là lượng chất được tớnh bằng gam cú giỏ trị về số bằng khối lượng phõn tử của chất đú
4. 1.1 Cỏc khỏi niệm cơ bản 23  Số Avogadro: 6,023.10 ; là số hạt vi mụ cú trong một mol hạt đú  Hoỏ trị: là số liờn kết hoỏ học của một nguyờn tử tạo nờn trong phõn tử  Phản ứng hoỏ học: quỏ trỡnh biến đổi chất này thành chất khỏc cú thành phần và cấu tạo khỏc với chất ban đầu
5. 1.2 Cỏc tớnh chất đặc trưng cho nguyờn tử cỏc nguyờn tố  Cấu hỡnh electron: Giản đồ mức năng lượng: Chu kyứ 1 1s Chu kyứ 2 2s 2p Chu kyứ 3 3s 3p 3d Chu kyứ 4 4s 4p 4d 4f Chu kyứ 5 5s 5p 5d 5f Chu kyứ 6 6s 6p 6d 6f Chu kyứ 7 7s 7p 7d 7f
6. 1.2 Cỏc tớnh chất đặc trưng cho nguyờn tử cỏc nguyờn tố  Năng lượng ion hoỏ: năng lượng tối thiểu cần để tỏch 1e khỏi nguyờn tử ở dạng khớ thành ion  Ái lực electron: năng lượng của quỏ trỡnh nguyờn tử ở dạng khớ kết hợp một e tạo thành ion õm  Độ õm điện: là khả năng hỳt electron nguyờn tử trong phõn tử
7. 1.3 Cỏc tớnh chất đặc trưng cho phõn tử  Liờn kết hoỏ học:  Liờn kết ion: Vớ dụ: NaCl
8. 1.3 Cỏc tớnh chất đặc trưng cho phõn tử Liờn kết cộng hoỏ trị: H2, Cl2: HCl: . Mụmen lưỡng cực . Năng lượng: .Sinh nhiệt .Thiờu nhiệt
9. 1.4 Khỏi quỏt về định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn cỏc nguyờn tố hoỏ học  Định luật tuần hoàn của Mendeleev: Tớnh chất của cỏc đơn chất, thành phần và tớnh chất cỏc hợp chất của cỏc nguyờn tố hoỏ học biến thiờn tuần hoàn theo chiều tăng điện tớch hạt nhõn nguyờn tử
10. KL kiềm Bảng HTTH Khớ trơ KL kiềm thổ Halogen Nhúm chớnh KL chuyển tiếp Nhúm chớnh Lanthanides và Actinides
11. Cấu trỳc bảng HTTH  ễ:  Mỗi nguyờn tố chiếm một ụ  Số thứ tự của ụ là số thứ tự của nguyờn tố Số hiệu nguyờn tử Kớ hiệu 22 Ti Titanium Tờn Khối lượng nguyờn tử 47.88 A1/B1 Độ axit/baz 1 1 Khối lượng riờng (g/cm2) 4.5 [Ar]3d 4s Cấu hỡnh electron Nhiệt độ núng chảy 16700 1.54 Độ õm điện Nhiệt độ sụi 32890 Hcp Cấu trỳc tinh thể Thế ion hoỏ thứ nhất Trạng thỏi oxy hoa 3.4 6.82
12. Cấu trỳc bảng HTTH  Nhúm:  Cỏc cột trong bảng HTTH  Gồm cỏc nguyờn tố cú cựng hoỏ trị dương cao cao nhất với oxy và bằng số thứ tự của nhúm ( cú trường hợp ngoại lệ)  Cỏc nguyờn tố cựng nhúm cú tớnh chất lý tớnh hoặc hoỏ tớnh giống nhau nhiều hay ớt  Nhúm: Phõn nhúm chớnh và phõn nhúm phụ
13. Cấu trỳc bảng HTTH  Phõn nhúm:  Gồm những nguyờn tố cú cựng hoỏ trị dương cao nhất và cú tớnh chất hoỏ học giống nhau  Cỏc nguyờn tố được xếp thành một cột  Phõn nhúm chớnh dài hơn, cỏc nguyờn tố trong phõn nhúm chớnh cú tớnh chất giống nhau. Cú 8 phõn nhúm chớnh  Phõn nhúm phụ ngắn hơn, đều nằm trong chu kỳ IV. Cỏc nguyờn tố trong phõn nhúm phụ đều là kim loại. Cú 10 phõn nhúm phụ
14. Cấu trỳc bảng HTTH  Riờng nhúm VIII cú 3 phõn nhúm phụ  Phõn nhúm phụ của nhúm III là phõn nhúm đặc biệt: Sau hai nguyờn tố Lantan (chu kỳ VI) và Actini (chu kỳ VII) cú hai dóy nguyờn tố cú tớnh chất rất giống nhau được gọi là dóy Lõntanit và Actinit; cứ mỗi nguyờn tố Lantanit và một nguyờn tố Actinit tạo thành một phõn nhúm phụ thứ cấp Nhúm 1
15. Cấu trỳc bảng HTTH  Chu kỳ:  Dóy cỏc nguyờn tố mà nguyờn tử của chỳng cú cựng số lớp electron và được xếp theo chiều tăng của điện tớch hạt nhõn  Số thứ tự của chu kỳ bằng số lớp electron Chu kỳ IV
16. Cấu trỳc bảng HTTH  Chu kỳ I: cú 2 nguyờn tố H và He gọi là chu kỳ đặc biệt. Cú một lớp electron  Chu kỳ II: gồm 8 nguyờn tố từ Li đến Ne. Cú 2 lớp electron. Điện tớch hạt nhõn tăng dần từ Li (+3) đến Ne (+10)  Chu kỳ II, III: mỗi chu kỳ gồm 8 nguyờn tố gọi là chu kỳ ngắn  Chu kỳ IV, V: mỗi chi kỳ cú 18 nguyờn tố gọi là chu kỳ dài  Chu kỳ VI, VII: mỗi chu kỳ cú 32 nguyờn tố, riờng chu kỳ VII gọi là chu kỳ dở dang vỡ mới được biết 24 nguyờn tố
17. Cấu trỳc bảng HTTH  Cỏc chu kỳ IV, V, VI cú thờm 10 nguyờn tố và chu kỳ VII cú 5 nguyờn tố cú electron điền vào phõn lớp d. Đú là nguyờn tố chuyển tiếp họ d. Toàn bộ chỳng đều là kim loại  Chu kỳ VI và chu kỳ VII, mỗi chu kỳ cú một họ 14 nguyờn tố cú electron điền vào phõn lớp f. Đú là những nguyờn tố chuyển tiếp họ f  Trong một chu kỳ: từ trỏi qua phải, tớnh kim loại giảm, tớnh phi kim tăng  Sự biến đổi cũng thể hiện ngay hợp chất của nú
18. Cấu hỡnh electron của cỏc nguyờn tố  Tớnh chất tuần hoàn của cỏc nguyờn tố cú được là do sự điền electron một cỏch tuần hoàn vào lớp vỏ e của chỳng, được gọi là orbital nguyờn tử  Cú 4 phõn lớp orbital: s, p, d, f  Năng lượng của cỏc orbital được xếp theo thứ tự: 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s< 5d<4f<6p  Hai nguyờn tố đầu chu kỳ bao giờ cũng cú electron điền vào phõn lớp ns đú là những nguyờn tố họ s
19. Cấu hỡnh electron của cỏc nguyờn tố  Sỏu nguyờn tố cuối chu kỳ bao giờ cũng cú electron điền vào phõn lớp np, đú là những nguyờn tố họ p  Cỏc nguyờn tố họ s, p cú thể là phi kim hay kim loại  Cỏc nguyờn tố thuộc họ s, p đều nằm ở phõn nhúm chớnh.  Cỏc nguyờn tố họ d nằm ở phõn nhúm phụ
20. Nhận xột:  Trong một chu kỳ: từ trỏi qua phải:  Tớnh oxy hoỏ tăng  Tớnh khử giảm  Trong phõn nhúm chớnh: từ trờn xuống dưới:  Số lớp electron tăng  Điện tớch hạt nhõn tăng  Bỏn kớnh nguyờn tử tăng  Lực hỳt của hạt nhõn với e giảm  Tớnh oxy hoỏ giảm  Tớnh khử tăng
21. Nhận xột:  Trong phõn nhúm phụ: cỏc nguyờn tử cú tớnh khử, tớnh khử của nguyờn tố trờn lớn hơn nguyờn tố dưới do bỏn kớnh của chỳng biến đổi khụng đều đặn. Từ nguyờn tố thứ hai đến nguyờn tố thứ 3 cú bỏn kớnh gần như khụng tăng hoặc giảm nờn khả năng nhường e của cỏc nguyờn tố trờn lớn hơn hai nguyờn tố dưới và tớnh khử của nguyờn tố trờn lớn hơn  Trong họ Lantanit và Actinit, lớp vỏ ngoài cựng chỉ cú 2 electron, chỳng cú tớnh khử mạnh
22. Phõn loại cỏc nguyờn tố hoỏ học  Khớ trơ: những nguyờn tố cú lớp vỏ là ns2np6. Cỏc orbital được điền đầy cỏc electron nờn nú bền vững, hoạt tớnh hoỏ học kộm.  Nguyờn tố điển hỡnh:  Những nguyờn tố lớp vỏ chưa bóo hoà, cú cấu hỡnh ns1-2np1-6  Cú 38 nguyờn tố điển hỡnh: kim loại và phi kim  Cú xu hướng cho, nhận e để đạt lớp vỏ bóo hoà nờn hoạt tớnh hoỏ học cao
23. Phõn loại cỏc nguyờn tố hoỏ học  Nguyờn tố chuyển tiếp:  Những nguyờn tố họ d, thuộc chu kỳ IV, V, Vi, VII; cú cấu hỡnh (n-1)d1-10ns1-2  Chỳng cú một số tớnh chất giống nhau  Tất cả đều là kim loại, cú tớnh khử  Thường cú nhiều số oxy hoỏ, hợp chất cuả chỳng thường cú màu và dễ tạo phức chất  Nguyờn tố họ Lantanit và Actinit:  Nằm ở phõn nhúm phụ nhúm III 1-2 0-10 1-14  Cú cấu hỡnh ns (n-1)d (n-2)f  Được gọi là những nguyờn tố chuyển tiếp họ f  Tớnh chất lý, hoỏ học giống nhau: đều cú tớnh khử