Bài giảng Viễn Thám - Chương 6: Năng lượng và phản ứng hóa học

pdf

63 trang huongle 6000

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Viễn Thám - Chương 6: Năng lượng và phản ứng hóa học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_vien_tham_chuong_6_nang_luong_va_phan_ung_hoa_hoc.pdf

Nội dung text: Bài giảng Viễn Thám - Chương 6: Năng lượng và phản ứng hóa học

19/01/2011 Chương 6 GV: Lê Minh Thành 1/19/2011 1 1/19/2011 2 ðððng năng TThhTh năng Cơ năng Năng lư ng c a v t vĩ TThhTh năng h ppp dddn • Năng lư ng là kh năng làm thay đ i mơ chuy n đ ng Do tương tác h p d n tr ng thái ho c th c hi n cơng năng lên Nhi t năng mt h vt ch t. Chuy n đ ng vi mơ ca ngt , pht , ion Năng lư ng tĩnh đi n Do tương tác tĩnh đi n ððiiði n năng • Năng lư ng đư c chia thành 2 dng . Chuy n đ ng c a electron trong v t d n • Câu hi: Nhi t năng, hĩa năng, cơ năng, Hĩa năng BBBccc xxx Lc hút c a electron và h t nhân trong nguyên t đi n năng, năng lư ng tĩnh đi n, âm Bc x đi n t truy n trong khơng gian thanh thu c lo i nlư ng nào? 4 1/19/2011 3 1/19/2011 •Ni dung: . • Nhi t lư ng (nhi t), là m t dng năng • Ví d v s bi n đi + bo tồn n.lư ng: lư ng d tr trong v t ch t nh vào chuy n đ ng nhi t h n lo n c a các h t cu t o nên v t ch t. • Nhi t đ : là tính ch t v t lý ca v t ch t. 1/19/2011 5 1/19/2011 6 1
19/01/2011 • VD: Hãy xác đ nh d u c a nhi t lư ng vi m i quá trình sau: • Khái ni m h: • Khái ni m mơi trư ng xung quanh: . • Nhi t luơn đư c truy n t vt nĩng hơn sang v t l nh hơn. • Quá trình thu nhi t Q > 0, Ta nhi t Q 0 1/19/2011 7 1/19/2011 8 J, cal, Cal, eV, J/mol, cal/mol • Khái ni m: là lư ng nhi t c n cung c p đ làm tăng nhi t đ ca 1 gam ch t lên 1K • Bng chuy n đ i đơn v năng lư ng: • Bi u th c Q 2 2 C = (6.1) 1 J = 1 kg.m /s m.T 1 J = 0,23901 cal • ðơn v đo: J/g.K, đơi khi J/K 1 cal = 4,184 J • Chú ý: + T và Q là cùng d u 1 Cal = 1000 cal + Nhi t dung mol 1 BTU = 1054,35 J 1/19/2011 9 1/19/2011 + Dùng khi nung nĩng, làm l nh 10 • Khi v t đư c đ t nĩng → ∆T > 0 → Q > 0; qt thu nhi t • Khi v t đư c làm l nh • Quá trình bi n đ i tr ng thái: → ∆T < 0 → Q < 0; qt t a nhi t rn ս l ng ս hơi ; T = const (ng v i các tên g i là quá trình bay hơi; ngưng t ; đơng đ c; nĩng ch y ) • Nhi t bi n đ i tr ng thái: nhi t bay hơi; •Tng nhi t trao đ i trong h bng khơng. nhi t nĩng ch y, Q1 + Q 2 + . = 0 (6.3) • Ví d : ∆H bhơi [H 2O] = 2256 J/g ∆H [H O] = 333 J/g 1/19/2011 11 1/19/2011 nch y 2 12 2
19/01/2011 VD: Tính nhi t lư ng c n thi t đ đưa 500 g nư c t 50 oC đ n 200 oC ? Cho • Khái ni m nhi t đ ng h c: là ngành v t lý ∆H nc và ∆H bh (J/g), C (J/g.K). nghiên c u d ng nhi t c a chuy n đ ng (1) (2) (3) (4) (5) HHH222O (r) ((11)) HHH222O (r) ((22)) HHH222O (l) ((33)) HHH222O (l) ((44)) HHH222O (h) ((55)) HHH222O (h) o ooo ooo ooo ooo ooo 50550050 ooCCC 000 CCC 000 CCC 100 CCC 100 CCC 200 CCC vt ch t và nh ng qui lu t c a chuy n Q1 = C.m. ∆T Q2 = m. ∆H nc đng đĩ. Q = C.m. ∆T 3 Q4 = m. ∆H bh • Nhi t hĩa h c là m t ph n c a nhi t đ ng Q5 = C.m. ∆T hc nh m m c đích kh o sát s trao đ i Q = Q + Q + Q + Q + Q tng 1 2 3 4 5 năng lư ng đi kèm theo nh ng bi n đ i 13 1/19/2011 v1/19/2011t lý, hĩa h c c a v t ch t. 14 •Ni dung nguyên lý 1, chính là đ nh lu t bo tồn năng lư ng, kh ng đ nh r ng •Bng quy ư c d u c a Q và W: năng lư ng luơn đư c b o tồn. • Bi u th c : Quy ước Ảnh hưởng tới hệ U = Q + W (6.4) dấu Hệ thu nhiệt Q > 0 (+) U tăng • Trong trư ng h p giãn n đng áp, Hệ tỏa nhiệt Q 0 (+) U tăng W = P.∆V (6.5) Hệ sinh cơng W < 0 () U giảm 1/19/2011 15 1/19/2011 16 a. Entanpi (H) và bi n thiên entanpi ((HH)) •S khác nhau gi a entanpi (H) và n i năng • Khái ni m entanpi (H): năng lư ng c a (U) mt h nhi t đ ng mà trao đ i nhi t và • Liên h gi a bi n thiên entanpi (H), bi n thiên n i năng (U) và nhi t lư ng (Q) cơng v i mơi trư ng, H = U + pV trong t ng quá trình: • Bi u th c bi n thiên entanpi: P = const thì Q p = ∆H H = Hcu i –Hđu V = const thì Q v = ∆U H = U W • Quy ư c v du c a ∆U và ∆H • ðơn v đo: 1/19/2011 17 1/19/2011 18 3
19/01/2011 b. Hàm tr ng thái • Khái ni m hàm tr ng thái: là m t đ c tính mà s •Mt s chú ý khi tính H: tr.279 bi n thiên giá tr ca nĩ trong b t c quá trình o Bin thiên entanpi ca phn ng ph thuc vào s mol nào cũng ch ph thu c vào giá tr đu và giá tr cht tham gia, cht to thành và trng thái tn ti (r, l, k) cu i mà khơng ph thu c vào con đư ng chuy n ca các cht. bi n. o Phn ng to nhit thì giá tr ∆H mang du âm, phn •Mt s hàm tr ng thái: Ni năng (U), năng lư ng ng thu nhit giá tr ∆H mang du dương. t do (F), th nhi t đ ng (Z hay G), entanpi (H), o Đi lưng ∆H cĩ giá tr tương đương nhưng ngưc entropi (S) là nh ng hàm tr ng thái du trong phn ng phân hy và to thành. 1/19/2011 19 1/19/2011 20 • VD: ch ra liên h ca H trong t/h: H2(k) + ½ O 2(k) → H 2O (k) ; ∆H 1 a. Khi P = constant, đo H 2H 2(k) + O 2(k) → 2H 2O (k) ; ∆H 2 •Dng c : nhi t k cc café, • Quy trình: H2(k) + ½ O 2(k) → H 2O (k) ; ∆H 1 H2O (k) → H 2 (k) + ½ O 2(k) ; ∆H 3 • Cách tính: Q + Q = 0 Q = C.m.∆T H2(k) + ½ O 2(k) → H 2O (k) ; ∆H 4 pư dd dd Vi ∆H 4 to ra 9g nư c 1/19/2011 21 1/19/2011 22 VVDDVD:VD ::: Cho 0,5g Mg vào 1 nhi t lư ng k cc café, b. Khi V = constant, đo U thêm 100ml dd HCl 1M. Nhi t đ dd tăng t 22,2oC đn 44,8oC. Tính ∆H ca ph n ng trên 1 •Dng c : “bom” nhi t k , mol Mg? (C dd = 4,2J/g.K và DddHCl = 1 g/ml) • Quy trình: m (g) dd (1) Qdd (2) Qpư (3) ∆H pư 22,2 oC÷44,8 oC (J) (J) (J/mol Mg) • Cách tính: Qdd = C.m.∆T Qpư + Qnư c + Q bom = 0 Qpư + Q dd = 0 Qnư c = C.m.∆T ⇒ ∆H = Q pư : n Mg 1/19/2011 23 1/19/2011 24 4
19/01/2011 VVDDVD:VD ::: ðt cháy 1 g octan trong nhi t lư ng k (V khơng đi). Dng c đư c đt vào 1 bình ch a 1,2 •Ni dung: Hi u ng nhi t c a kg nư c. Nhi t đ ca nư c và bom tăng t 25 oC ph n ng hĩa h c ph thu c vào ti 33,2oC. C = 837 J/K. Tính nhi t đt cháy bom tr ng thái c a các ch t đ u và trên 1 gam octan? ca các s n ph m cu i, ch G.I.Hess nhà bác h c khơng ph thu c vào các giai Nga (18021850) Qnư c = C.m.∆T đo n trung gian c a ph n ng. Qbom = C bom .∆T •H qu : N u m t ph n ng hĩa h c là t ng c a hai hay nhi u ph n ng khác, thì ∆H ca ph n ng t ng đư c tính b ng t ng các giá tr ∆H ca ⇒ Qpư = (Q nư c + Q bom ) tt c các ph n ng c ng l i. 1/19/2011 25 1/19/2011 26 • Cách áp d ng: + pp đ th (bi u đ mc năng lư ng) + pp đ i s : E C(r) + O 2 (k) A + B → C ; ∆H 1 o Ca(r)o + C(r) + 3/2 O 2 (k) ∆H E pư = ∆H s[CaO (r)] ∆H3=? o 2B + D → E ; ∆H 2 +∆H s[CO 2(k)] o ∆H s[CaCO 3 (r)] CO(k) + ½O (k) = +179,0 kJ ∆H =? ⇒ 2A + E → D + 2C ∆H 3 = ? ∆H1 2 3 Ví d: ∆H 1 ∆H 2 CH + 2O → CO + 2H O H = 802 kJ 4(k) 2(k) 2(k) 2 (k) 1 CaO(r) + CO 2(k) H O → H O H = + 44 kJ 2 (l) 2 (k) 2 ∆H . CO 2 (k) 2 → CaCO 3 (r) CH 4(k) + 2O 2(k) CO 2(k) + 2H 2O(l) H3 = ? 1/19/2011 27 1/19/2011 28 • VD: ch ra H nào trong các p sau là Hs : CaO + CO → CaCO ∆H • Entanpi sinh: 2 3 1 2Ca + O → 2CaO ∆H • Entanpi sinh tiêu chu n: Entanpi sinh tiêu 2 2 chu n c a m t ch t là bi n thiên entanpi c a Na + ½ Cl 2 → NaCl ∆H 3 ph n ng hình thành 1 mol h p ch t t các nguyên t ban đ u tr ng thái chu n. HCl + NaOH → NaCl + H 2O ∆H 4 • Tr ng thái chu n (đk chu n): là tr ng thái t i đĩ d ng t n t i c a v t ch t b n v ng nh t, ðáp án đúng là: áp su t 1 atm và nhi t đ 25 oC (298K) 1/19/2011 1/19/2011 30 29 5
19/01/2011 o o • Kí hi u: ∆H s, ∆H , hay ∆H 298,s • Chú ý: (tr.288) o • vi đơn ch t: ∆H 298,s =0. o o o ∆H pư = ∑∆H s,(s n ph m) ∆H s,(tham gia) o • Giá tr ca ∆H s cĩ th s dng đ so sánh kh năng b n v ng nhi t gi a các h p ch t P/ : aA + bB → cC + dD cùng nhĩm. ∆H o = [c.∆Ho +d.∆Ho ] [a.∆Ho +b.∆Ho ] •Hu h t giá tr entanpi sinh tiêu chu n đ u pư s(C) s(D) s(A) s(B) mang d u âm, đi u này cho bi t quá trình t o thành các h p ch t t các nguyên t ban đ u thư ng là to nhi t. 1/19/2011 31 1/19/2011 32 Bài t p chương 6: 11, 15, 25, 29, 33, 39, 45, 53, 79, 93. • ∆H pư 0 → ph n ng cĩ xu hư ng di n ra theo chi u t o ch t tham gia Chương 7: Cu to nguyên t 1/19/2011 33 1/19/2011 34 1. Năng lưng và phn ng hĩa hc cĩ liên quan như th nào vi nhau? 2. Nhng hình thc tính tốn cĩ liên quan đn s liên h đĩ là gì? 1/19/2011 35 1/19/2011 36 6
11/02/2011 HĨA HC Chương 7 ĐI CƯƠNG CU TO NGUYÊN T GV: Lê Minh Thành 1 2 7.1. BC X ĐIN T 7.1.a. Sĩng dng o Các khái nim ơn tp • sĩng dng là sĩng cĩ các bng và các nút c đnh trong • bưc sĩng (λ) là khong cách gia hai đnh sĩng (cao nht khơng gian. hoc thp nht) liên tip ; đơn v đo. • đc đim: cĩ ≥2 nút; khong cách gia hai đim nút liên tip • tn s sĩng (ν, f) là s dao đng ca sĩng ti mt đim cho luơn luơn là λ/2; cĩ th cĩ nhng bưc sĩng xác đnh. trưc trong mt đơn v thi gian ; đơn v đo. • biên đ sĩng là đ lch cc đi ca dao đng sĩng so vi v trí cân bng. • tc đ sĩng là khong cách lan truyn sĩng trong mt đơn v thi gian ; đơn v đo. Tc đ sĩng (m.s 1) = λ (m) × f (s 1) 3 4 c = λλλ × f (7.1) 7.1.b. Ph đin t và ph kh kin • Ph đin t là mt khong nào đĩ ca sĩng đin t. Câu hi: Sĩng đin thoi di đng cĩ bưc sĩng 5 nm trong khong nào 6 1
11/02/2011 7.2. P LANCK , E INSTEIN , NĂNG LƯNG VÀ PHOTON Thuyt Planck: “Bc x đin t đưc hp th hoc phát x dưi dng nhng lưng gián đon gi là lưng t năng lưng” Phương trình Planck: Ý nghĩa ca thuyt Planck: gii quyt đưc vn đ “khng hong t ngoi” mà thuyt Maxwell chưa gii thích đưc. James Clerk Maxwell (1831 – 1879) Khng hong t ngoi (ultraviolet catastrophe) là mâu thun gia lý thuyt và thc nghim khi nghiên cu thc nghim v s bc x nhit, ngưi ta đã thu đưc nhng kt qu khơng th gii thích ni bng lí Max Planck thuyt phát x c đin. 7 (18581947) 8 Albert Einstein 1879 1955 Khái nim hiu ng quang đin: là hin tưng các Câu hi: Hãy so sánh năng lưng ca 1 mol photon ht electron bn ra khi b mt kim loi khi cĩ ánh ánh sáng cĩ λ = 625 nm vi năng lưng ca 1 mol sáng đp vào. photon vi sĩng cĩ f = 2,45GHz? Điu kin đ xy ra hiu ng quang đin: năng lưng đin t chiu vào phi ln hơn cơng thốt ca HD: eletron liên kt vi kim loi: f ≥ f o Cơng thc ca Einstein E1 = N A.h.f 1 = N A.h.(c /λ1) E2 = N A.h.f 2 h h 2 (tính cho mt Trong hai cơng thc trên, chú ý đơn v đo ca λ là E = m.c = h.f λ = = ht photon ) p m c. cịn đơn v ca f là Ý nghĩa ca lun đim Einstein v ánh sáng 9 Giá tr ca h = . cịn giá tr ca c = 10 Phân bit ph liên tc, ph vch, ph phát x và ph hp th 7.3. P H VCH CA NGUYÊN T Khái niệm phổ vạch nguyên tử: là một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ trên một nền tối. Phân loại: . Đặc điểm và ứng dụng Cơng thức Rydberg 1 1 1  = R2 2  vi n > 2 (7.3) λ 2 n  11 12 hng s Rydberg: R = 1,097 ×10 7m1 2
11/02/2011 7.3.a. Mơ hình nguyên t H ca Bohr Mơ hình Bohr: “Electron chuyn đng trên nhng qu đo nht đnh, trên đĩ năng lưng ca e khơng đi” Cơng thc ca Bohr R hc E = (7.4) n n 2 n: S lưng t chính, n = 1,2,3 E: đơn v đo (J/nguyên t) 13 ⇒ R.h.c = 1312 kJ/mol thì E (kJ/mol) 14 Ý nghĩa mơ hình ca Bohr 7.3.b. Thuyt Bohr và quang ph vch Câu hi : quan sát video sau và gii thích quang ph vch thu đưc? Các cơng thc: ∆E = E sau –Etrưc R hc E = n n 2 3 E1 photon = (∆E.10 ):N A (J/photon) 15 16 E1 photon = (h.c):λ 7.4. T ÍNH CHT SĨNG CA ELECTRON Câu hi: Các ht vt cht (khác ánh sáng) cĩ tính cht lưng tính sĩnght khơng? Quan đim ca Louis Victor de Broglie. h λ = (7.6) m v “Mi ht vt cht khi lưng m chuyn đng vi tc đ v s cĩ bưc sĩng λ” 17 18 Ý nghĩa ca thuyt de Broglie. 3
11/02/2011 7.5. C Ơ HC LƯNG T V NGUYÊN T Phương trình Schrưdinger: a. Nguyên lý bt đnh Heisenberg “Ni dung: Khơng th xác đnh đưc chính xác đng thi c ta đ và năng lưng ca electron trong nguyên t ” • i = đơn v o Biu thc: ∆x . ∆p > h • ψ(r,t) = hàm sĩng,. • ħ = hng s Planck rút gn Ý nghĩa ca nguyên lý • Ĥ = tốn t Hamilton. b. Mơ hình nguyên t theo Schrưdinger Bn cht mơ hình nguyên t theo Schrưdinger Coi e chuyn đng sĩng, mơ t bng hàm sĩng Ψ Các kt qu gii phương trình Schrưdinger gm cĩ hàm Ý nghĩa ca hàm sĩng Ψ và hàm mt đ xác sut Ψ2 19 sĩng Ψ, năng lưng E và b các s lưng t 20 Kt qu hàm sĩng (ví d) . x 2 − 1/a 0 r/a 0 2 a 2 Ψ = e ψ ( x ) = Ae 1s Π Kt qu năng lưng (ví d) . 2 2 2 2 Louis Victor de Broglie 2 π h n h E = n = 1892 1987 n 2ma 2 8ma2 1 Werner Karl Heisenberg E h n E 1901 1976 = ω( + ) = n 21 Erwin Rudolf Josef 2 Alexander Schrưdinger 1887 1961 H qu: khái nim obitan. S lưng t chính n; n = 1, 2, 3, , ∞ Là tha s đu tiên trong quá trình xác đnh năng B các s lưng t : lưng e: S lưng t chính n: (1,2,3n) 2 En = R.h.c/n S lưng t ph ℓ ( s lưng t xung lưng): n tăng → E n tăng và các mc năng lưng càng xít (0, 1, 2, .(n1)) nhau S lưng t t m ℓ: (ℓ, (ℓ1),0( ℓ1), ℓ) Các e cĩ cùng giá tr n thuc cùng 1 lp: Giá tr n: 1 2 3 4. Ý nghĩa ca b s lưng t. Kí hiu lp: K L M N. 23 24 4
11/02/2011 S lưng t xung lưng ℓ, ℓ = 0,1, 2,, n1 S lưng t t m ℓ, m ℓ = 0, ±1, ± 2,, ±ℓ mℓ cho bit cách đnh hưng ca obitan Giá tr ca s ℓ tương ng vi ký hiu phân lp: Mi phân lp (ℓ) cĩ (2ℓ+1) obitan cĩ đnh hưng Giá tr ℓ: 0 1 2 3 khác nhau, nhưng cĩ năng lưng bng nhau Phân lp: s p d f Phân lp: s p d f Giá tr ca s ℓ tuân theo giá tr ca n: S obitan:1 3 5 7 Lp n = 1 → ℓ = 0 → obitan: 1s Lp n = 2 → ℓ = 0, 1 → obitan: 2s, 2p Ý nghĩa b s lưng t (n, ℓ, m ℓ): mi b s lưng t này đi din cho mt obitan duy nht trong nt. 25 26 Cách khai trin mt b s lưng t đ xác đnh obitan tương ng và ngưc li ℓ = 1 4p y n = 4 mℓ = 0 Câu hi: T mt s lưng t (n=2) ta cĩ th cĩ nhng b s lưng t (n, ℓ, mℓ) nào? HD: t n, suy ra các giá tr ℓ, sau đĩ t mi giá tr ℓ, suy ra các giá tr mℓ tương ng. Kt hp 27 đng thi c 3 giá tr n, ℓ, m ℓ ta s cĩ các b s28 lưng t theo yêu cu. 7.6. HÌNH DNG CÁC OBITAN BT chương 7 Obitan s: 7, 11, 17, 25, 27, 33, 37, 55, 61, 65 Obitan p: Bài sau: Chương 8 Obitan d: CU HÌNH ELECTRON NGUYÊN T VÀ TÍNH TUN HỒN HĨA HC Obitan f: 29 3 0 5
11/02/2011 HĨA H CCC CCCu hình electron nguyên t &&& ðððI CƯƠNG Tính tu n hồn hĩa h ccc GV: Lê Minh Thành February 11, 2011 1 2 Khái ni m spin electron: T tính (magnetic property ) là mt tính cht ca vt liu S lư ng t spin electron: m . s hưng ng dưi s tác đng ca mt t trưng. Giá tr ca m s=±½, đ i di n cho 2 chi u quay T tính cĩ ngun gc t lc t, lc này luơn đi lin vi B s lư ng t đy đ mơ t 1 e trong nguyên t lc đin nên thưng đưc gi là lc đin t. là: (n, ℓ, m ℓ, m s). Lc đin t là mt trong bn lc cơ bn ca t nhiên. S liên h gia lc t, lc đin, và ngun gc ca chúng Câu h i: b s (3, 1, 1, +½) mơ t e nào? đưc cho bi h phương trình Maxwell. HD: phân tích l n lư t v trí 3 4 Lc đin t sinh ra khi các ht tích đin chuyn đng ví như các đin t chuyn đng trong dịng đin, hoc trên Tính thu n t : là tính ch t b hút v t trư ng c a quan đim lưng t thì lc đin t gây ra bi chuyn đng các ch t (n/t ho c ion t o nên nĩ cĩ e đ c thân). qu đo và spin ca đin t trong nguyên t . Tính ngh ch t : là tính ch t b đy b i t trư ng T tính cĩ th phân ra làm các loi: st t, phn st t, ca các ch t (n/t , ion t o nên nĩ ko cĩ e đ c thân) ferri t, thun t, nghch t. Thơng thưng khi ta nĩi mt Nguyên nhân tính thu n t , ngh ch t : vt liu cĩ t tính, tc là ám ch vt liu cĩ tính st t, phn Câu h i: Nguyên t , ion nào sau đây st t hoc ferri t . thu n t , ngh ch t : Na +, Cl, O, Fe 2+ HD: vi t c u hình e cho nt , ion trên 5 6 1
11/02/2011 Hình nh c a ch t thu n, ngh ch t và s t t : Ni dung: trong m t nguyên t ko th tn t i đ ng th i 2 e cĩ chung b bn s lư ng t (n, ℓ, m ℓ, m s). H qu : Ch t thu n t Ch t ngh ch t Ch t st t Câu h i: S e t i đa mi obitan (m ℓ ), m i phân St t: là các cht cĩ t tính mnh, hay kh năng hưng ng lp (ℓ) và m i l p (n) là bao nhiêu? mnh dưi tác dng ca t trưng ngồi, mà tiêu biu là Fe. Câu h i: Vi c u hình electron obitan sau đây, hãy Tên gi "st t" đưc đt cho nhĩm các cht cĩ tính cht t ch ra b s lư ng t tương ng v i các electron ging vi st. Các cht st t cĩ hành vi gn ging vi các cht thun t đc đim hưng ng thun theo t trưng ngồi, (ví tương ng? ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ d như st (Fe), cơban (Co), niken (Ni), gađơli (Gd) là các 4p 2s cht st t đin hình) 7 8 Th t năng lư ng c a các Ni dung nguyên lý Aufbau (quy t c (n+ℓ)): phân l p ph Electron đư c x p vào các phân l p theo chi u thu c vào 2 s tăng d n c a giá tr (n+ℓ). lư ng t n và ℓ. Trư ng h p giá tr (n+ℓ) b ng nhau, thì ưu tiên Quy t c phân b vào giá tr nào cĩ n nh hơn trư c. Klescopski H qu : đưa ra th t năng lư ng ca các phân l p minh ha nguyên 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p . lý Aufbau: 9 10 Chú ý quan tr ng khi vivivi ttt ccc u hình electron: Vi t theo năng lư ng trư c, sau đĩ đưa các phân Khái ni m c u hình electron: lp v đúng v trí c a l p. Bi u di n c u hình electron thư ng theo 2 cách: Trư ng h p xu t hi n phân l p d 9, f 13 →d10 , f 14 Cu hình spdf, dùng b kí hi u: nℓ a. → hi n tư ng gi bão hịa. Cịn n u xu t hi n phân Cu hình obitan (ơ lư ng t ), dùng các ơ vuơng, đi n e lp d 4, f 6 →d5, f 7 →hi n tư ng gi na bão hịa. ð bi u di n đư c c u hình obitan → cần sử dụng quy t c Cu hình electron c a ion dương (ho c ion âm) Hund (quy t c đ bi c c đ i) : các e đi n vào m t phân đư c vi t b ng cách, sau khi đã vi t c u hình lp sao cho t ng spin c a chúng là c c đ i. electron c a nguyên t , ta tr đi (ho c thêm vào) H qu quy t c Hund: đưa ra tính thu n t, ngh ch t ca nguyên t , ion, phân t cu hình nguyên t đĩ . 11 12 2
11/02/2011 Câu h i: hãy vi t c u hình electron theo 2 cách cho các nguyên t sau: A (Z=15); B (Z=24)? A: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 B: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 Câu h i: hãy vi t c u hình electron c a ion A 2 và B3+ bi t: A (Z=16); B (Z=27)? 13 14 b. Gi i thi uuu mmm ttt sss dddng b ng HTTH a. ð nh lu t tu n hồn Ni dung : Tính cht ca các đơn cht, thành phn và tính cht ca các hp cht tương ng ca các nguyên t bin đi tun hồn theo chiu tăng ca ĐTHN. H qu: Dmitri Ivanovich Mendeleev15 16 17 18 3
11/02/2011 19 20 ðc đi m bán kính ion: Cation đư c hình thành do nguyên t mt a. Bán kính nguyên t và ion electron, vì v y bán kính cation bán kính n.t . BKNT cịn ph thuc kiu lai hố, kiu mng tinh th. BK ion cũng tương t BKNT, ngưi ta coi tng bán kính cation và anion bng khong cách gn nht gia cation và anion trong tinh th ion. 21 22 b. Năng lưng ion hĩa c. Ái lc electron Khái nim: là năng lưng cn thit đ tách mt e ra khi Khái nim: là năng lưng ca quá trình nhn thêm mt e nguyên t pha khí trng thái cơ bn. ca nguyên t pha khí trng thái cơ bn. Kí hiu: IE, hoc I Đơn v đo Kí hiu: EA, hoc E Đơn v đo Chú ý: Chú ý: ◦ Tính kim loi ca nguyên t càng ln thì IE càng nh. ◦ Kh năng hút e ca n.t càng ln thì EA càng âm. ◦ Mt nguyên t trung hịa, tách ln lưt các e th 1, 2, 3 ◦ Mt nguyên t trung hịa, nhn ln lưt e th 1, 2, 3 thì thì giá tr năng lưng ion hĩa là giá tr ái lc electron ln lưt là ◦ Năng lưng tách e hĩa tr nh hơn rt nhiu so vi e lõi. 23 24 4
11/02/2011 Câu hi: d. Quy lu t bi n thiên các tính ch ttt So sánh ba nt: 13 Al, 15 P và 9F theo các tính cht sau: a) Th t tăng dn bán kính nguyên t ca chúng EA ↑, IE ↑ b) Nguyên t nào cĩ năng lưng ion hĩa ln nht? c) Nguyên t nào cĩ ái lc electron âm hơn, Al hay F? R↑ HD: a. F < P < Al, t i vì . b. Al < P < F, t i vì . Tham kho thêm quy lut bin đi hình 8.11; 8.12 c. F âm hơn Al, t i vì . (v bán kính); hình 8.13 (v IE); hình 8.14 (v EA). 25 26 Câu hhh i: BT chương 8 Sp x p các ion Na +, Mg 2+ , F và O2 theo 11 12 9 8 3, 13, 17, 25, 27, 29, 31, 47, 51, 53 chi u bán kính tăng d n? Ch n đáp án đúng? a. O2 < F < Na + < Mg 2+ Bài sau: Chương 9 b. F < Mg 2+ < O 2 < Na + c. Na + < Mg 2+ < F < O 2 d. Mg 2+ < Na + < F < O 2 27 28 29 30 5
2/12/2011 HĨA H C Chương 9 Liên kết và cấu tạo phân tử: ĐI CƯƠNG Những khái niệm cơ bản GV: Lê Minh Thành 12/02/2011 1 12/02/2011 2 9.1. Electron hĩa trị • Kí hiệu Lewis cho các nguyên tử: kí hiệu của nguyên tố là đại diện cho hạt nhân + các electron lõi, cịn các electron hĩa trị Khái niệm e hĩa trị: là các e • được biểu diễn bằng các dấu chấm đặt đều đặn bốn phía xung lớp ngồi cùng + số e phân lớp quanh kí hiệu nguyên tố. sát ngồi cùng chưa bão hịa. • Khái niệm electron lõi: là các e cịn lại ngồi e hĩa trị. • Câu hỏi: Hãy xác định số e hĩa trị cho mỗi ntử sau đây: • Chú ý khi biểu diễn kí hiệu Lewis: 2 2 6 2 3 13 A: 1s 2s 2p 3s 3p o Điền e lần lượt xung quanh theo 4 hướng sau đĩ tiếp tục 2 2 6 2 6 8 2 28 B: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s o Với các nguyên tố phân nhĩm phụ: 12/02/2011 3 12/02/2011 4 9.2. Sự tạo thành liên kết hĩa học 9.3. Liên kết ion • Khái niệm liên kết hĩa học: là lực giữ cho các nguyên tử cùng nhau • Khái niệm : là liên kt hĩa hc cĩ bn cht lc hút tĩnh đin trong các phân tử hay các tinh thể . gia hai ion mang đin tích trái du. • Sự phân loại liên kết hĩa học (giữa các nguyên tử): • Sự hình thành: – Theo lý thuyết cổ điển: 3 loại: ion, cộng hĩa trị, kim loại. 1e Na + Cl → Na + + Cl - → NaCl – Theo lý thuyết hiện đại: 2 loại: xích ma, pi. • Ngồi ra cịn cĩ liên kết liên phân tử: là loại lực liên kết giữa các phân tử với nhau. Ví dụ: liên kết hiđrơ, • Nguyên tắc chung của việc tạo thành liên kết hĩa học ở thuyết cổ 1e Na ([Ne]3s 1) + Cl ([Ne]3s 23p 5) → Na + ([Ne]) + Cl - ([Ne]3s 23p 6) điển12/02/2011 là tuân theo quy tắc bát tử: “ ” 5 12/02/2011 6 1
2/12/2011 • Đc đim liên kt ion: o thưng là liên kt gia các nguyên t nguyên t phi kim vi 9.4. Liên kết cộng hĩa trị các nguyên t nguyên t kim loi. • Khái niệm : là liên kt đưc hình thành gia các nguyên t o đin tích ion tham gia liên kt càng ln, thì lc hút càng mnh, bng mt hay nhiu cp đin t (electron) chung. liên kt càng bn vng. • Sự hình thành: o kích thưc ca ion, hay khong cách gia các ion trái du càng ln, thì lc hút gia các ion đĩ càng gim, càng kém bn. Cl + Cl Cl Cl Cl-Cl Cl2 • Năng lưng mng tinh th ion ph thuc vào: CT e CTCT o Quá trình ion hĩa, năng lưng ca nĩ th hin bng IE. o Quá trình nhn thêm e, năng lưng ca nĩ th hin bng E A H + Cl H Cl H-Cl HCl o Quá trình to phân t t các ion th khí, th hin bng E cp ion 12/02/2011 7 12/02/2011 8 • Đc đim liên kt cng hĩa tr • Chú ý khi so sánh các tính chất của hợp chất ion và cộng o Thưng là liên kt gia các n.t nguyên t phi kim vi nhau. o o hĩa trị về dạng tồn tại, t nc, , t s, tính tan, tính dẫn điện, E phân o Nu liên kt gia 2 nguyên t bng 1 cp electron dùng hủy thì chúng tuân theo quy luật là: chung → liên kt đĩ gi là liên kt đơn. Cịn nu 2 nguyên o o o Hợp chất ion thường cĩ t nc, , t s, tính tan, tính dẫn điện, t bng 2, 3 cp electron dùng chung → liên kt đĩ gi là E cao hơn so với h/c cộng hĩa trị. liên kt đơi, ba. phân hủy o Trong các hợp chất CHT, chất cĩ độ phân cực liên kết o o càng lớn thì chất đĩ cĩ t nc, , t s, tính tan trong nước (dm phân cực) càng lớn. 12/02/2011 9 12/02/2011 10 • Câu hỏi: Hãy so sánh nhiệt độ nĩng chảy, tính tan trong 9.5. Cấu trúc chấm electron của Lewis nước của các chất sau đây và xếp theo chiều tăng dần các • Ý tưởng: dùng các kí hiệu nguyên tử và sắp xếp các e hĩa trị bằng các tính chất đĩ: HCl, NaCl, CaCl 2, Cl 2, NH 3. dấu chấm để mơ tả cặp e liên kết, cặp e chưa liên kết • HD: • Cách vẽ cấu trúc Lewis cho 1 chất: (tr.419/T 1) 1. Xác định tổng số electron hĩa trị của phân tử, ion đĩ. o Phân loại 4 chất trên xem chúng thuộc loại ion hay CHT. 2. Chọn nguyên tử trung tâm thường là nguyên tử cĩ ái lực e o Cùng là h/c CHT thì xét xem độ phân cực các lk đĩ ntn. nhỏ nhất, các nguyên tử cịn lại làm nguyên tử xung quanh. 3. Đặt 1 cặp electron vào giữa mỗi cặp nguyên tử . Sau đĩ đặt o Cùng là h/c ion thì xem xét độ lớn điện tích ion, kích các cặp electron cịn lại quanh các nguyên tử xung quanh (trừ thước ion để so sánh. H) để chúng được bát tử. o Kết quả đúng là: . 4. Chuyển một (hoặc một vài cặp e khơng liên kết) của nguyên tử 12/02/2011 11 12/02/2011ngồi vào để làm bát tử cho nguyên tử trung tâm. 12 2
2/12/2011 CH 4 PF 3 CO 2 H OOC H H : F P F: : : C H :F: OOC : : : _ H O : - CH 3COO H C C : O: H H2SO 4 12/02/2011 13 12/02/2011 14 • Chú ý khi vẽ cấu trúc Lewis : 9.6. Quy tắc bát tử và những ngoại lệ o Một hợp chất cĩ thể cĩ 1 hoặc nhiều cấu trúc Lewis khác nhau. • Nội dung quy tắc bát tử: • Các trường hợp ngoại lệ: o Nguyên tử Hidro trong mọi hợp chất chỉ cần 2e. o Các chất khác nhau, nhưng cĩ cùng tổng số e hĩa trị (các chất o Trường hợp cĩ ít hơn 8 electron hĩa trị: VD: hợp chất của Bo đồng e) thì thường cĩ cấu trúc Lewis giống nhau. o Trường hợp cĩ nhiều hơn 8 electron hĩa trị: VD: hợp chất của S, P o Trường hợp cĩ số lẻ electron: VD: hợp chất NO 2, o Các nguyên tử C, N, O, F luơn tuân theo quy tắc bát tử . o Xem thêm “Chú ý 9.1” trang 423. 12/02/2011 15 12/02/2011 16 9.7. Hình học cặp e và hình học phân tử • H qu ca thuyt VSEPR : o d đốn hình hc cp e ca nguyên t trung tâm trong phân t, • Thuyt sc đy cp electron hĩa tr (VSEPR): “cp e đã lk ion. theo mơ hình dưi đây (ch d vào s cp e quanh nt tt): và cp e chưa lk trong v hĩa tr ca nt luơn đy nhau và 2 cp e 3 cp e 4 cp e 5 cp e 6 cp e phân b sao cho càng xa càng tt”. • ng dng: d đốn hình dng phân b khơng gian ca các nt trong phân t, trong ion • S phân b các cp e (đã lk + chưa lk) ca nt trung tâm Đưng Tam giác T din đu Lưng tháp Bát din đu thng tam giác 120 O 109,5 O 90 O to nên hình hc cp electron . 120 O; 90 0 180 O • S phân b các nguyên t cĩ mt xung quanh nt trung o d đốn hình hc phân t ca c phân t, ion. phi kt hp kt tâm to nên hình hc phân t . qu ca hình hc cp e trên vi s lưng các nt cĩ xq nt tt. 12/02/2011 17 12/02/2011 18 3
2/12/2011 3 cp e 4 cp e 2 cp e • Cách xác định hình học cặp e, hình học phân tử : 1. Tính tổng số electron hĩa trị của phân tử, ion đĩ. 2. Vẽ cấu trúc Lewis cho ptử, ion đĩ 3. Đếm số cặp e (đã lk và chưa lk) quanh nguyên tử trung tâm, chú ý các liên kết bội (đơi, ba) cũng coi như 1 cặp e liên kết. 4. Xác định hình học cặp e theo quy tắc VSEPR, chỉ dựa vào tổng số cặp e quanh n.tử trung tâm. (cĩ thể vẽ ra cho dễ hình dung) 5 cp e 6 cp e 5. Dựa vào hình học cặp e, đồng thời dựa vào số nguyên tử xung quanh nguyên tử trung tâm, kết luận về hình học phân tử , (đưa ra gĩc liên kết nếu cĩ yêu cầu). 12/02/2011 Hình hc cp e theo thuyt VSEPR 19 12/02/2011 20 - Chú ý về hình học cặp e và hình học phân tử: • Dự đốn hình học cặp e chỉ cần căn cứ vào tổng số cặp e xung quanh nguyên tử trung tâm (tính cả cặp e đã lk và cặp e chưa liên kết). • Dự đốn hình dạng của phân tử phải dựa vào số nguyên tử xung quanh nguyên tử trung tâm, cĩ kết hợp hình học cặp e. • Hình học cặp e và hình học phân tử đều coi liên kết đơi, ba như các liên kết đơn. 12/02/2011 21 12/02/2011 22 Câu hỏi: hãy xác định hình học cặp e và hình học phân tử cho 2- 3- các phân tử và ion sau: CO 2, O 3, SO 3 , PO 4 Câu hỏi: hãy xác định hình học cặp e và hình học phân tử cho các trường hợp tổng quát sau: 12/02/2011 23 12/02/2011 24 4
2/12/2011 - Trường hợp cĩ nhiều cơng thức Lewis, ví dụ: N O, BF thì 9.8. Sự phân bố điện tích trong liên kết 2 3 cơng thức nào mà điện tích âm nằm trên ntử độ âm điện lớn • Điện tích chính thức của n.tử trong p.tử = số e hĩa trị của nhất sẽ là cơng thức phù hợp nhất. -2 +1 +1 -1 +1 0 0 +1 -1 nguyên tử đĩ – số e chưa liên kết – ½ (số e đã liên kết). • • • • • • • • • • • • • • • • • N N ≡≡≡ O • • N = N = O N ≡≡≡ N O • • • • • • • • Phù hợp nhất 26 12/02/2011 25 12/02/2011 9.8.b. Điện tích chính thức 9.8.a. Độ phân cực liên kết và độ âm điện • Sự phân bố điện tích trên nguyên tử theo hai quy tắc sau: • Trong hợp chất ion: độ phân cực liên kết được kí hiệu (+) và (-) được o Các electron sẽ phân bố theo cách nào đĩ sao cho điện tích trên viết ngay cạnh kí hiệu nguyên tử . mọi nguyên tử trong phân tử gần giá trị 0 nhất . • Trong liên kết cộng hĩa trị phân cực, sự phân cực được chỉ ra bởi kí hiệu (δ+) và (δ-) viết cạnh kí hiệu nguyên tử • Cĩ thể sử dụng độ âm điện để dự đốn khuynh hướng của sự phân cực liên kết bằng cách tính χ o Nếu cĩ một điện tích âm xuất hiện, nĩ sẽ định vị trên nguyên tử χ = χ − χ 2 1 cĩ độ âm điện lớn nhất. • Giá trị delta X càng lớn → liên kết càng phân cực mạnh. • Độ phân cực của liên kết được biểu diễn bằng mũi tên hướng từ nguyên tử độ âm điện yếu sang nguyên tử độ âm điện mạnh. 12/02/2011 27 12/02/2011 28 9.9. Sự phân cực phân tử • Sự phân cực phân tử thường được đo bằng mơ men • Khái nim: là trng thái ca phân t trong đĩ cĩ mt đu mang lưỡng cực ( μ ): là đại lượng đặc trưng cho mức độ phân đin tích âm, đu cịn li mang đin tích âm. cực của phân tử • Các bưc đ d đốn đ phân cc phân t: μ = ℓ × | δ | (Debye, D) 1. Tính tng e hĩa tr. 2. V cu trúc Lewis. ℓ: độ dài lưỡng cực (cm) 3. Xác đnh hình hc cp e. δ: độ lớn điện tích ℓ μ = 1,07D 4. Xác đnh hình hc phân t. 1 D = 3,34 × 10 -30 C.m 5. Xác đnh đ phân cc mi liên kt. • Mơ men lưỡng cực càng lớn, phân tử càng phân cực 6. Kt lun v s phân cc tồn p.t theo quy tc hp lc. • Chú ý: Phân tử mà cĩ liên kết phân cực thì nĩ cĩ thể phân 12/02/2011 29 cực12/02/2011 hoặc khơng phân cực 30 5
2/12/2011 9.10. Các tính chất của liên kết • Bậc liên kết: là số cặp e dùng chung giữa 2 ntử trong 1 ptử. Số cặp e dùng chung liên kết X với Y (9.2) Bậc liên kết = Số mối liên kết của X-Y trong phân tử hoặc ion • Độ dài liên kết: là khoảng cách giữa 2 hạt nhân của 2 ntử tham gia lk. o Liên hệ: bậc liên kết càng lớn, thì độ dài liên kết tương ứng càng nhỏ, liên kết đĩ càng bền. • Năng lượng liên kết: là n/l cần để phá vỡ lk đĩ trong ptử. o Liên hệ: năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết đĩ càng bền 12/02/2011 31 o12/02/2011 32 • Câu hỏi: Xác định bậc liên kết, so sánh năng lượng liên kết + - BT chương 9: của các liên kết N-O trong phân tử và ion: N 2O, NO 2 , NO 2 - và NO 3 . 11, 13, 19, 21, 33, 35, 45, 47, 51, 53. • • • • • N ≡≡≡ N O • • • • Bài sau: Chương 10 - Bậc liên kết: 1; 2; 1,5 và 1,3. Liên kết và cấu tạo phân tử: - Độ dài liên kết : Sự lai hĩa obitan và obitan phân tử 12/02/2011 33 12/02/2011 34 CH 3 BeH 2 4 PO 4 BH 3 CO 2 2 NH 3 SO 3 2- CO 3 12/02/2011 35 12/02/2011 36 6
2/12/2011 Chương 10 HĨA H C ĐI CƯƠNG Liên kt và cu to phân t: GV: Lê Minh Thành S lai hĩa obitan và obitan phân t 2/12/2011 1 2/12/2011 2 10.1. Obitan và các llýý thuyt v liên kt 10.2. Thuyt liên kt hĩa tr (thuyt VB) 10.2.a. Mơ hình xen ph obitan Khái nim v obitan nguyên t, obitan phân t. Lun đim chính ca thuyt VB: liên kt hĩa hc đưc Phân loi obitan nguyên t (AO) : s, p, d, f sinh ra do s xen ph các obitan nguyên t . Phân loi obitan phân t (MO) : π, σ Khái nim xen ph AO: s đan xen hai hay nhiu Hai thuyt hin đi gii thích liên kt hĩa hc da trên vùng obitan vào nhau to thành khu vc cĩ mt đ obitan : electron cao hơn gia hai hay nhiu nguyên t. thuyt liên kt hĩa tr ( thuyt VB , valent bond) Các hình thc xen ph: thuyt obitan phân t ( thuyt MO , molecular orbital Xen ph trc: to liên kt xichma σ. Xen ph bên: to liên kt pi π hoc liên kt delta δ 2/12/2011 3 2/12/2011 4 - Xen ph trc: là s xen ph trong đĩ vùng xen ph nm - Xen ph bên: là s xen ph trong đĩ vùng xen ph nm trên trc liên kt, là đưng ni tâm 2 nguyên t tham gia 2 bên trc liên kt, hoc song song vi trc liên kt (đưng liên kt. ni tâm 2 nguyên t tham gia liên kt ). Các kiu xen ph trc: Các kiu xen ph bên: s-s s-p p-p + Xen ph trc to ra liên kt xichma σ, là liên kt bn p-d d-d p-p d-d vng nht, bi vùng xen ph nm trên đưng ni tâm gia 2 ht nhân ca nguyên t. + Xen ph bên to ra liên kt pi π và liên kt delta δ, loi + Các liên kt đơn trong các phân t đu là liên kt xichma liên kt này kém bn hơn so vi liên kt xichma σ do vùng 2/12/2011 5 xen ph2/12/2011 xa hai ht nhân hơn. 6 1
2/12/2011 • Cách gii thích liên kt hĩa hc theo thuyt VB: 2 2 4 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1. Vit cu hình e nguyên t tham gia liên kt. - Phân t O2: 8O: 1s 2s 2p 2. Xác đnh các obitancha e đc thân. y y y y 3. Tin hành xen ph các obitan đ to liên kt. + z z z z 1 ↑ x x x - Phân t H2 : 1H: 1s x O=O H + H HH O O 1s 1s 2 2 6 1 ↑ - Phân t NaCl: 11 Na: 1s 2s 2p 3s 2 2 6 2 5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2 2 6 2 5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ - Phân t Cl 2 : 17 Cl: 1s 2s 2p 3s 3p 17 Cl: 1s 2s 2p 3s 3p y y y y y y + z z z z + z z x x x x x x Na-3s 2/12/2011 Cl-p Cl-Cl7 2/12/2011 8 Cl-pz z Cl-pz Na-Cl 10.2.b. S lai hĩa các obitan nguyên t Khái nim: lai hĩa là s trn ln các orbital cĩ hình dng khác nhau và năng lưng gn nhau, đ to ra các orbital đng nht tham gia vào liên kt hĩa hc. Đc đim ca quá trình lai hĩa: Lai hố là mt khái nim gi đnh đưc dùng đ gii thích các kt qu thc nghim. Ch xy ra trong 1 nguyên t. Các obitan hố tr tham gia lai hĩa phi cĩ năng lưng gn nhau S obitan lai hố thu đưc = tng s các obitan tham gia t hp. Dng hình hc ca obitan lai hố luơn cĩ 1 đu n rng và 1 đu thu hp: 2/12/2011 9 2/12/2011 10 - Lai hĩa sp: lai hố trong đĩ 1obitans t hp tuyn tính - Lai hĩa sp 3: lai hố trong đĩ AOs t hp tuyn tính vi vi 1obitanp, to ra 2obitansp. 3AOp to ra 3AOsp 3 (4AO lai hĩa). di di 1 2 z te1 _ z + z + + + _ _ + y + AO-s AO-p 2AO-sp + + te2 + _ te4 + 2 AO-s x - Lai hĩa sp : lai hố trong đĩ 1obitans t hp tuyn tính 3 3AO-p 4AO-sp te3 vi 2 obitanp to ra 3obitansp 2. t2 + - Nu kt hp thêm các obitan d vào quá trình lai hĩa, ta _ _ 3 3 2 + y cĩ thêm kiu lai hĩa như: sp d, sp d . + + + + + t1 AO-s x t 3 2 11 2/12/2011 2AO-p 3AO-sp 2/12/2011 12 2
2/12/2011 • Ví d: gii thích liên kt trong NH theo VB. • Cách gii thích liên kt hĩa hc theo thuyt VB, cĩ kt 3 o 2 2 3 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ hp thuyt lai hĩa: Cu hình e: 7N: 1s 2s 2p . o 1. Vit cu hình e nguyên t tham gia liên kt, xác đnh Cu trúc Lewis: obitan cha e đc thân. o Hình hc cp e ca N là t din. 3 2. V cu trúc Lewis cho phân t đĩ. o Vy N đã lai hĩa sp , là s t hp. 3. Xác đnh hình hc cp e cho nguyên t trung tâm. o S xen ph trong NH 3 như sau: 4. Ch đnh kiu lai hĩa cho nguyên t trung tâm mà phù • Ví d: gii thích liên kt hp vi hình hc cp e đĩ. trong CH 4 (xem kt qu) 5. Tin hành xen ph đ to liên kt gia các obitan thun khit và obitan lai hĩa. 2/12/2011 13 2/12/2011 14 • Ví d: gii thích liên kt trong BF 3 theo VB. 2 2 1 ↑↓ ↑↓ ↑ Cu hình e: 5B: 1s 2s 2p . 2 2 5 9F: 1s 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ • Mt s hình Cu trúc Lewis: nh liên kt Hình hc cp e ca B là tam giác trong phân t Vy B đã lai hĩa sp 2, t hp và đưc gii S xen ph trong BF 3 như sau: thích theo • Câu hi: hãy gii thích liên kt thuyt VB: sp 2p z sp 2p z trong các phân t NO 3 theo VB? F 2/12/2011 15 2/12/2011 Be 16 F 10.2.c. Liên kt đơn và liên kt bi theo thuyt VB • Liên kt đơn Phân loi: Liên kt đơn: do s 1 xen ph trc to thành, ch gm liên kt xichma σ. • Liên kt đơi Liên kt đơi: do 1 xen ph trc và 1 xen ph bên to thành (1 σ + 1π). Liên kt ba: do 1 xen ph trc và 2 xen ph bên (1 σ + 2π). Nhn xét: • Liên kt ba Liên kt pi ch hình thành khi cĩ s xen ph bên ca các obitan p, d khơng tham gia lai hĩa. Mt cu trúc Lewis đã cĩ liên kt bi thì nguyên t tham gia liên kt phi cĩ lai hĩa sp 2 hoc sp. 2/12/2011 17 2/12/2011 18 3
2/12/2011 10.2.d. Đng phân cistrans 10.3. Thuyt obitan phân t (thuyt MO) Nhn xét: 10.3.a. Nguyên lý cơ bn ca thuyt Các liên kt đơn d dàng xoay quanh trc ca nĩ, to Tng s các MO thu đượ c luơn bng tng s các AO tham ra các cu dng khác nhau ( ngay nhit đ phịng). gia t hp. Các liên kt đơi khi xoay quanh trc ca nĩ, địi năng Obitan liên kt (MO) cĩ năng lưng thp hơn obitan gc lưng cao hơn nhiu, và khơng th xy ra nhit đ và obitan phn liên kt (MO*) cĩ năng lưng cao hơn. phịng, do đĩ tn ti 2 dng khác nhau trong khơng Các electron ca phân t đưc đin vào các MO theo th gian → xut hin đng phân cistrans. t năng lưng tăng dn, theo nguyên lý loi tr Pauli và Kt lun: s sp xp khác nhau ca các nguyên t xung quy tc Hund. quanh mt phng cha liên kt đơi trong khơng gian, to Các AO kt hp đ to MO hiu qu nht khi nĩ cĩ mc thành đng phân cistrans. 19 2/12/2011 năng lưng bng nhau 2/12/2011 20 10.3.b. S hình thành các MO và MO* C 2 AO (ss hoc pp) khi t hp vi nhau, s to thành 1 MO liên kt và 1 MO phn liên kt (MO*). Đt tên cho các MO và MO* to ra theo 2 dng xen ph (σ, π) và nếu cĩ MO khơng liên kết sẽ là n. 2/12/2011 21 2/12/2011 22 Cách v cho các phân t đng hch dng X 2. 10.3.c. Các bưc đ vit cu hình e cho phân t, ion MO σ *2p π π AO 1) Vit cu hình e cho các nguyên t tham gia liên kt. AO *2p *2p E 2) V gin đ năng lưng ca quá trình t hp các AO đ σ 2p to ra các MO và MO*. 2p 2p π π 2p 2p 3) Đt tên cho các MO và MO* to ra. σ 4) Đin electron theo th t tăng dn năng lưng, tng s e *2s đin vào các MO và MO* bng tng s e các AO cĩ. 2s σ 2s 2s 5) Kt lun cu hình electron ca phân t t gin đ trên. σ *1s 6) Bc liên kt = ½ (tng s e MO – tng s e MO*). 1s σ 1s 7) Kt lun v s tn ti phân t, v các liên kt cĩ trong 1s phân t đĩ Chú ý: đi vi O 2 và F 2 thì σ 2/12/20112p cĩ năng lưng thp hơn π 232p 2/12/2011 24 4
2/12/2011 - Cách gii thích liên kt theo thuyt MO: ví d cho He 2 CáchCách gii thích liên kt theo thuyt MOMO:: ví d chocho phân t N 22 + Cu hình e cho nguyên t N: 1s2 2s2 2p3 + Cu hình e cho nguyên t He: 1s2 N σ NN2 *2p π + V gin đ MO cho phân t He 2. *2p E σ He 2p 2p He2 He 2p π E 2p σ σ *1s *2s 1s 1s σ 2s σ 2s 1s 2s + Cu hình e cho phân t He : (σ )2(σ* )2. σ 2 1s 1s *1s 1s σ 1s + Bc liên kt cho phân t He 2 = ½(2 2) = 0 1s 2 2 2 2 π 2 π 2 2 + Cu hình e cho N2: (σ 1s) (σ* 1s) (σ 2s) (σ* 2s) (ππ2p) (ππ2p) (σ2p) → vậy phân tử He 2 khơng tồn tại 2/12/2011 25 + Bc liên kt = ½(10 4) = 3 → vậy2/12/2011 phân tử N 2 tồn tại lk ba 26 CáchCách gii thích liên kt theo MMOO:: ví d cho phân t LiLi + + 22 Câu hi: Hãy vit cu hình electron ca O 2 , N 2 . T đĩ mơ t bc liên kt và t tính ca chúng? 2 2 2 2 2 π 2 π 2 π∗∗∗ 1 π∗∗∗ 1 + Cu hình e cho O2: (σ1s) (σ* 1s) (σ 2s) (σ* 2s) (σ 2p) (ππ2p) (ππ2p) (ππ 2p) (ππ 2p) • Gin đ MO: cho phân t 2 2 2 2 π 2 π 2 2 + Cu hình e cho N2: (σ 1s) (σ* 1s) (σ 2s) (σ* 2s) (ππ2p) (ππ2p) (σ2p) Li 2. • Cu hình e cho phân t + T đĩ suy ra cu hình ca ion: Li : + 2 2 2 2 2 π 2 π 2 π∗∗∗ 1 2 • Cu hình e cho O2 : (σ 1s) (σ* 1s) (σ 2s) (σ* 2s) (σ 2p) (ππ2p) (ππ2p) (ππ 2p) 2 2 2 (σ 1s ) (σ* 1s ) (σ 2s ) • Cu hình e cho N +: (σ )2(σ* )2(σ )2(σ* )2 (πππ )2(πππ )2 (σ )1 • Bc liên kt cho phân t 2 1s 1s 2s 2s 2p 2p 2p Li 2 = 1 + T cu hình ca ion suy ra bc liên kt và t tính ca ion đĩ: + + • C hai ion O2 ,N2 đu cĩ e đc thân, nên chúng thun t. + + • Ion O2 cĩ bc lk = 2,5 ; cịn ion N2 cĩ bc lk cũng = 2,5. 2/12/2011 27 2/12/2011 28 10.4. So sánh hai thuyt VB và MO Thuyt VB. BT chương 10: • cung cp cho ta mt bc tranh mơ hình v cu to phân t và liên kt. 1, 3, 5, 11, 15, 17, 23, 29, 31, 41. • đc bit hu ích cho phân t khi xem xét nhiu nt. • mơ t tt v liên kt đi vi các phân t trng thái cơ bn, hoc trng thái cĩ năng lưng thp nht. Thuyt MO. Bài sau: Chương 12 (Tp II) • đưc s dng khi cn mt bc tranh v s lưng liênkt • rt cn thit nu chúng ta mun mơ t phân t trng Trng thái khí thái kích thích cĩ năng lưng cao • đi vi mt vài phân t như NO và O 2, thuyt obitan phân t là thuyt duy nht mơ t đưc liên kt tht s trong chúng. 2/12/2011 29 2/12/2011 30 5
12/02/2011 HĨA H C ĐI CƯƠNG TRANG THAI KHÍ GV: Lê Minh Thành 2/12/2011 1 2/12/2011 2 b. Nhit đ 12.1. Các tính chất của chất khí Khái nim: là tính cht vt lý ca vt cht, (là thang đo đ a. Áp sut khí "nĩng" và "lnh“). Vt cht cĩ nhit đ cao hơn thì nĩng hơn. Khái nim: lc tác dng ca các phân t khí lên thành Đơn v đo: oCK oF bình cha trên 1 đơn v din tích Mi liên h quy đi: o Biu thc: o T (K) = t ( C) + 273,15 • Pa, KPa • mmHg o o Đơn v đo: o T ( F) = T (K)*1,8 – 459,67 = T ( C)*1,8 + 3,2. • N/m 2 • bar Chú ý: Trong h đo lưng quc t, nhit đ đưc đo bng • atm, at • torr đơn v đ K. Mi liên h quy đi: Trong đi sng Vit Nam và nhiu nưc, nĩ đưc đo 1 atm = 760 mmHg =101,3 kPa =1,013 bar = 760 torr bng đ C (1 đ C bng 274,15 đ K). 1 bar =10 5 Pa Trong đi sng nưc Anh, M và mt s nưc, nĩ đưc 2/12/2011 3 2/12/2011đo bng đ F (1 đ F bng 255,927778 đ K). 4 12.2. Các định luật về chất khí 12.2.a. Định luật Boyle Nội dung: thể tích của một khối lượng khí xác định tại một nhiệt độ cố định tỷ lệ Robert Boyle (1627 - 1691) nghịch với áp suất do khí đĩ tạo ra Biểu thức: P ~ 1/ V (T và n khơng đổi) Câu hỏi: Hãy đổi nhiệt độ ở London theo thang độ F ở Hệ quả : P V 1= 2 (12.1) trên sang nhiệt độ Celsius? P2 V 1 HD: Câu hỏi: hãy đưa ra ví dụ minh họa định • 43 oF → 22,1 oC luật Boyle? 2/12/2011 5 2/12/2011 6 1
12/02/2011 12.2.b. Định luật Charles 12.2.c. Đnh lut khí tng quát: Nội dung: tại một áp suất khơng đổi, với Ni dung: là s kt hp đnh lut Boyle và đnh lut Charles . một lượng khí cho trước, thể tích của Biu thc: V ~ T và V ~ 1/P (n khơng đi) lượng khí đĩ tỉ lệ thuận với nhiệt độ. H qu : PV11 PV 22 Biểu thức: V ~ T = (12.3) T1 T 2 (n và P khơng đổi) Jacques Charles (1746-1823) Phương trình này đưc gi là đnh lut khí tng quát, hay Hệ quả : V T (12.2) 1= 1 đnh lut khí kt hp . V2 T 2 Câu hi: Ta cĩ mt bình tr 22 lít cha khí Heli áp sut là 150 Câu hi: Mt qu bĩng đưc bơm đy khí heli đn th tích 45lít atm và nhit đ 31 oC. Ta cĩ th bơm đưc bao nhiêu qu nhit đ phịng (25 oC). Làm lnh qu bĩng đn 10 oC, th bĩng, mi qu 5 lít khi áp sut bên ngồi là 755 mmHg và nhit tích mi ca qu bĩng là bao nhiêu? Coi áp sut khơng đi o 2/12/2011 7 đ2/12/2011 là 22 C? 8 12.2.d. Đnh lut Avogadro 12.2.e. Đnh lut khí lí tưng Ni dung: nhng th tích khí bng nhau cùng mt điu kin nhit đ và áp sut s cĩ s ht bng nhau. Ni dung: là s kt hp ca 3 đnh lut: Boyle, Charles, và Avogadro . Biu thc: V ~ n (T và P khơng đi) Biu thc: V ~ n/(T.P) → PV = nRT (12.4). V1 n 1 H qu : = → trong phn ng cht khí, tính theo th Chú ý: R = 0,082 (atm.l/mol.K) khi P (atm) V2 n 2 tích hoc s mol đu đưc. R = 8,413 (J/mol.đ) R = 1,987 (cal/mol.đ) R = 62,32 (mmHg.l/mol.đ) khi P (mmHg) 2/12/2011 9 2/12/2011 10 Khí lý tưởng: là một loại chất khí tưởng tượng chứa các hạt giống nhau cĩ 12.2. f. Khi lưng riêng ca khí kích thước vơ cùng nhỏ so với thể tích của khối khí và khơng tương tác với nhau, Khái nim: là mt đc tính v mt đ ca vt cht đĩ, là đi chúng chỉ va chạm đàn hồi với tường bao quanh khối khí . lưng đo bng thương s gia khi lưng m ca vt cht Phân loại khí lý tưởng: (nguyên cht) và th tích V ca vt. khí lý tưởng cổ điển, tuân thủ thống kê MaxwellBoltzmann Biu thc: m P.M khí lý tưởng lượng tử tuân thủ thống kê Bose. d = = (12.5) V R.T khí lý tưởng lượng tử tuân thủ thống kê Fermi . H qu: tính khi lưng mol phân t khi bit P, V, T, m ca khí Khí thực: là chất khí cĩ kể đến kích thước của phân tử và thế năng tương tác đĩ. PV m giữa chúng . n = M= (g / mol) RT n Đặc điểm khí thực: Khi khí thực ở trạng thái áp suất cao và nhiệt độ thấp, Câu hi: Khi lưng riêng ca mt khí chưa xác đnh là 5,02 lực tương tác giữa các hạt trong khí (các phân tử hay nguyên tử) cĩ ảnh hưởng g/lít 15 oC và 745 mmHg. Hãy tính khi lưng mol phân t khí đáng kể trong các tính chất của khí 2/12/2011 11 2/12/2011 12 2
12/02/2011 12.3. Hỗn hợp khí và áp suất riêng phần Định luật Dalton: một hỗn hợp cĩ nhiều khí khác nhau, mỗi loại Câu hi: Khi trn 71 gam khí Clo vi 64 gam khí oxi. Nu áp khí sẽ tạo ra một áp suất riêng phần khác nhau, áp suất chung của sut tồn phn ca hn hp là 800 mmHg. hỗn hợp khí là tổng các áp suất riêng phần. a) Áp sut riêng phn ca mi khí là bao nhiêu? Biểu thức: b) Nng đ phn mol ca mi khí là bao nhiêu? Ptồn phần = P 1 + P 2 + P 3 + (12.6) • HD: Hệ quả: đưa ra khái niệm nồng độ phần • Xác đnh xem cĩ phn ng hĩa hc xy ra ko? mol nA • Tính s mol khí clo, s mol khí oxi, t đĩ tính s mol hh XA = nhh • Áp dng cơng thc tính áp sut riêng phn, nng đ phn Áp suất riêng phần: mol: n P = X .P (12.8) X = A A A tồn phần Pi = Xi.P tồn phần A nhh 2/12/2011 John Dalton (1766-1844)13 2/12/2011 14 12.4. Thuyết động học phân tử khí 12.4.b. Vận tốc phân tử chất khí và động năng 2 12.4.a. Nội dung cơ bản: Động năng của một phân tử khí: E đ = ½(m.v ) Động năng trung bình của một tập hợp nhiều phân tử khí: Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, cĩ kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng . 1 2 Ed = mv Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng chuyển động 2 này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao. Từ thực nghiệm, động năng trung bình liên hệ với nhiệt độ theo biểu thức: Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va 3 (R = 8,3145 J/mol.K) chạm vào thành bình và khơng mất năng lượng. Ed = R.T 2 Mỗi phân tử va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một Tốc độ bình phương trung bình: lực khơng đáng kể, nhưng vơ số phân tử khí va chạm vào thành 2 3RT M: đơn vị kg/mol bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể, lực này gây ra áp C= v = (12.9) suất của chất khí lên thành bình. M C: đơn vị m/s 2/12/2011 15 2/12/2011 16 • Sự phân bố tốc độ phân tử chất khí theo nhiệt độ • Sự phân bố tốc độ phân tử chất khí theo khối lượng mol 2/12/2011 17 2/12/2011 18 3
12/02/2011 12.5. Sự khuếch tán và phĩng lưu khí H qu: tc đ phĩng lưu ca mt khí t l nghch vi căn Khái nim khuych tán: là s hịa trn các phân t ca bc hai ca khi lưng phân t khí đĩ (đnh lut Graham): hai hoc nhiu khí do chuyn đng hn lon ca các Biu thc đnh lut Graham: phân t khí đĩ vào nhau thành mt hn hp đng nht. Khái nim phĩng lưu: là s chuyn đng ca mt khí Tốc độ phĩng lưu của khí 1 M 2 thơng qua khe h rt nh t bình cha này sang bình Tốc độ phĩng lưu của khí 2 M 1 cha khác trong điu kin áp sut thp. N2 H2 Thomas Graham (18051869) 2/12/2011 Trước phĩng lưu Đang phĩng lưu 19 2/12/2011 20 BT chương 12 Câu hi: Cho hai bình khí cha ln lưt là nguyên t Heli và o phân t N 2 25 C. 1, 11, 23, 27, 31, 39, 41, 47, 59, 65. a) Hãy tính tc đ C ca 2 khí trên. b) Bình khí nào cĩ tc đ phĩng lưu nhanh hơn? • HD: 2 3RT Bài sau: Chương 13 • S dng cơng thc: C= v = M 3 3 • Vi M He = 4.10 kg/mol, M N2 = 28.10 kg/mol, giá tr Lực hút liên phân tử, R = 8,3145 J/mol.K, T = 25 + 273, ta thu đưc kt qu là chất lỏng và chất rắn • S dng cơng thc ca Graham đ so sánh tc đ phĩng lưu 2 khí trên 2/12/2011 21 2/12/2011 22 2/12/2011 23 4
12/02/2011 13.1. Các trng thái ca vt cht và thuyt đng hc phân t trng thái rn, các phân t khơng th chuyn đng qua ChUOng 131313 1 phân t khác trng thái lng, các phân t chuyn đng liên tc xung quanh các phân t bên cnh LU’c hút liên phân tU’, Lc đ gi các phân t gn 1 phân t khác trong trng thái rn hoc lng, đưc gi là lc hút liên phân t. ChÂ’t lOng và chÂ’t rA’n Thuyt đng hc phân t cht khí gi đnh rng các phân t hoc nguyên t khí tn ti khá tách bit nhau và các ht này cĩ th coi là đc lp vi nhau. 2 2/12/2011 3 2/12/2011 13.2. Lc hút liên phân t Các dng tương tác ca lc hút liên phân t chia theo đc Khái nim: là lc liên kt các p.t và gi chúng gn nhau tính ca phân t (ion) đang tham gia liên kt → 4 dng Lc hút liên phân t gây nh hưng đn các t/cht như: Dng liên kt liên phân t Năng lưng lk Nhit đ nĩng chy, nhit đ sơi Lc tương tác ion lưng cc 40 – 600 kJ/mol Năng lưng chuyn hĩa gia rn – lng – khí ca cht Tương tác lưng cc lưng cc 5 – 25 kJ/mol Kh năng hịa tan ca rn, lng, khí vào các dung mơi. Lưng cc lưng cc cm ng 2 – 10 kJ/mol Xác đnh cu trúc ca các phân t Lưng cc cm ng lưng cc cm ng 0,05 40 kJ/mol Năng lưng ca liên kt liên phân t thưng nh hơn so vi các loi liên kt c đin (liên kt ion, cng hĩa tr) 4 2/12/2011 5 2/12/2011 Các yu t nh hưng đn đ ln ca lc này: 13.2.a. Liên kt gia: ion – lưng cc bt bin Khong cách ion và lưng cc: Xut hin khi hịa tan hp cht ion vào mt dung mơi Đin tích ca ion liên kt: lưng cc. VD: hịa tan mui ăn vào nưc. Đ phân cc ca phân t lưng cc: So sánh v đ bn liên kt: Khi mt hp cht ion tan vào mt dung mơi phân cc, s liên kt ion–ion > liên kt ion–lưng cc > liên kt liên xy ra quá trình liên kt liên phân t gia các ion và pt khác lưng cc đĩ, quá trình đĩ gi là quá trình sonvat hĩa Lc hút liên kt ion – lưng cc cĩ th dùng phương trình (nu dung mơi là nưc thì gi là quá trình hiđrat hĩa ). Coulomb 3.1 đ tính. Năng lưng tương ng vi qúa trình hiđrat đượ c gi là + − n( q. e )(m q. e ) luc tinh dien = .k 2 năng lưng hiđrat hĩa (entanpi hiđrat hĩa, ∆Hhđr ). 6 d 2/12/2011 7 2/12/2011 1
12/02/2011 13.2.b. Liên kt gia: lưng cc bt bin lưng Câu hi: Hãy so sánh năng lưng cc bt bin hiđrat ca quá trình hịa tan NaCl, Xut hin khi hịa tan hp cht lưng cc vào mt dung CsCl và MgCl 2 vào dung mơi nưc. mơi lưng cc khác. VD: hịa tan khí amoniac vào Gii thích? nưc. So sánh v đ bn liên kt: liên kt ion–lưng cc > liên kt lưng cclưng cc > Câu hi: Gia F và Cl , ion nào cĩ liên kt lưng cclưng cc cm ng năng lưng hiđrat hĩa âm cao Dùng đ gii thích các tính cht v nhit đ sơi, năng hơn? Gii thích ngn gn ti sao. lưng bay hơi, kh năng hịa tan .ca các cht. 8 9 2/12/2011 Quy lut: Đ phân cc ca phân t lưng cc càng ln thì liên kt liên phân t càng bn, năng lưng bay hơi càng o cao ( ∆H bh ) và đim sơi càng cao(T s). Các cht cùng tính phân cc thì d hịa tan vào nhau: cht phân cc d hịa tan vào dung mơi phân cc Câu hi: Hãy so sánh các liên kt liên phân t xut hin khi hịa tan khí H2S vào dung mơi nưc? Câu hi: Hãy so sánh kh năng hịa tan ca khí oxi, khí hiđroclorua và khí amoniac vào dung mơi nưc? 10 2/12/2011 11 2/12/2011 13.2.c. Liên kt gia: lưng cc bt bin lưng cc cm ng Xut hin khi hịa tan hp cht lưng cc vào mt dung mơi khơng cc hoc ngưc li. VD: hịa tan khí Cl 2 vào nưc. So sánh v đ bn liên kt: Quy lut: liên kt lưng cc –lưng cc > liên kt lưng cccm Khi lưng phân t càng ln thì kh năng phân cc càng ng > liên kt cm ngcm ng cao (càng d b phân cc cm ng). Xut hin hin tưng phân t đang là khơng cc, do nh Kh năng hịa tan ca khí (mà phân t khơng phân cc) t hưng ca phân t cĩ cc – tr thành cĩ cc tm thi (do l thun vi khi lưng phân t ca chúng. cm ng), hin tưng này gi là lưng cc hĩa (hay phân Câu hi: Hãy so sánh kh năng hịa tan ca khí Oxi, cc hĩa) khí Hiđro, khí Metan và khí Clo vào dung mơi nưc? 12 2/12/2011 13 2/12/2011 2
12/02/2011 13.2.d. Liên kt gia: lưng cc cm ng lưng 13.2.e. Liên kt hidro cc cm ng (lc phân tán London) • Khái nim: là liên kt gia nguyên t H ca mi liên kt Xut hin khi hịa tan hp cht khơng cc vào mt dung XH và Y; trong đĩ X, Y là nhng nguyên t cĩ đ âm đin cao (O, N, F); cịn Y thưng cĩ cp e chưa liên kt . mơi khơng cc. VD: hịa tan khí Cl 2 vào benzen lng. Bn cht liên kt hiđro là mt loi liên kt lưng cc – So sánh v đ bn liên kt: lưng cc đc bit. Là loi liên kt yu nht trong các loi liên kt liên phân t So sánh v đ bn liên kt: liên kt ionlưng cc> liên kt hiđro > liên kt lưng cc – Xut hin hin tưng phân cc tm thi (b đng) do s lưng cc chuyn đng liên tc ca đám mây e trong phân t. Liên kt hidro cĩ th xut hin gia các phân t vi nhau o o hoc trong mt phân tnĩ nh hưng đn T s,T nc , kh năng hịa tan và gây nên tính cht bt thưng ca nưc 14 2/12/2011 15 v khi lưng riêng. 2/12/2011 13.2.f. Tng kt các loi lk liên phân t • Câu hi: chúng ta va hc my loi liên kt liên phân t? K tên các loi đĩ? • Câu hi: Đ bn các loi liên kt đĩ đưc xp theo th t gim dn như th nào? Câu hi: Ch ra các loi liên kt ion–ion > liên kt ion–lưng cc > liên kt hiđro liên kt liên phân t cĩ > liên kt lưng cclưng cc > liên kt lưng cc th cĩ khi hịa tan đng lưng cc cm ng > liên kt cm ngcm ng thi khí HCl, HF và O2 vào dung mơi nưc? 16 2/12/2011 17 2/12/2011 13.3. Mt s tính cht ca cht lng 13.3.b. Áp sut hơi bão hịa 13.3.a. S bay hơi Khái nim: là áp sut hơi cân bng ca gia pha lng và Khái nim s bay hơi: pha hơi khi nĩ đưc thit lp trong h kín, trong h lúc này tc đ bay hơi bng vi tc đ ngưng t. Năng lưng ca quá trình bay hơi: ∆H bh . Đc đim: Áp sut hơi bão hồ (ti nhit đ cho trưc) Khái nim ngưng t: càng cao thì kh năng bay hơi ca hp cht càng ln. Đc đim: năng lưng ca quá trình bay hơi ph thuc Áp sut hơi bão hịa tuân theo pt khí lý tưng: cht ch vào các liên kt liên phân t cĩ trong cht lng P.V = n.R.T đĩ. Phương trình ClausiusClapeyron đưa ra quan h áp sut Câu hi: So sánh năng lưng bay hơi ca các cht H 2O, hơi bão hịa và nhit bay hơi: o HI, HF, HCl, HBr? Hbh (13.1) ln Pbh = − + C 2/12/2011 19 2/12/2011 18 RT 3
12/02/2011 13.3.c. Đim sơi Khái nim: là nhit đ mà ti đĩ cht lng cĩ áp sut hơi bão hịa bng áp sut bên ngồi. Đc đim: Đim sơi ca cùng mt cht s càng thp nu áp sut bên ngồi ca quá trình sơi càng thp 13.3.d. Nhit đ và áp sut ti hn Nhit đ ti hn là nhit đ ca mt cht ti thi đim ti hn (thi đim mà s phân chia gia cht lng và dng hơi bin mt) • Câu hi: Hãy so sánh nhit đ sơi ca đietylete, Áp sut ti hn là áp sut hơi bão hịa ti thi đim ti hn. etanol và nưc áp sut bão hịa 400mmHg? 20 2/12/2011 21 Cht tn ti trng thái này gi là cht lng siêu ti2/12/2011 hn Ơ đơn v: là hình khi khơng gian nh nht, cĩ tính đi 13.4. Trng thái rn xng theo s sp xp ca các nguyên t, ion, phân t Liên kt hĩa hc trong cht rn thưng cĩ liên kt ion, liên trong tinh th đĩ. kt kim loi, liên kt cng hĩa tr, liên kt hiđro, liên kt Đc đim: nu ta lp li ơ đơn v theo mi hưng(bng liên phân t khác cách tnh tin) thì nĩ s chim đy khơng gian và s to Dng cu trúc: mng tinh th ion, tinh th nguyên t, tinh nên tồn tinh th th phân t, mng polime S đĩng gĩp ca 1 qu cu nào đĩ vào ơ đơn v là: Khái nim mng tinh th: là mt s sp xp đc bit ca Qu cu trong lịng ca ơ đơn v → đĩng gĩp 1 qu . các nguyên t, phân t hoc ion trong mt mng lưi Qu cu b mt ca ơ đơn v → đĩng gĩp ½ qu . khơng gian 3 chiu theo các quy lut nht đnh . Qu cu cnh ca ơ đơn v → đĩng gĩp ¼ qu 22 2/12/2011 23 Qu cu gĩc ca ơ đơn v → đĩng gĩp ⅛ qu 2/12/2011 Khi sp xp các qu cu đng dng trong t nhiên, chúng Lp phương Lp phương Lp phương thưng to ra 3 loi hình cơ bn sau: đơn gin (sc) tâm khi (bcc) tâm mt (fcc) Lp phương đơn gin = sc. S qu cu cĩ mt trong mt ơ đơn v ca mi loi hình: Lp phương tâm khi = bcc. Dng cu trúc S qu cu cĩ trong mi ơ đơn v Lp phương tâm mt = fcc. Lp phương đơn gin 1 = 8*(⅛) C 3 loi hình này đu cĩ các qu cu đnh, ngồi ra cịn cĩ loi hình như: hcp, ccp Lp phương tâm khi 2 = 1 + 8*(⅛) 2/12/2011 2/12/2011 24 Lp phương tâm mt 4 = 6*(½) + 8*(⅛) 25 4
12/02/2011 • Vi hp cht ion: Cách suy ra CTPT ca hp cht t 1 ơ t bào cho cu trúc ph thuc kích thưc trưc (bng hình v hoc mơ t bng li): các ion và thành phn cu to V đúng cu trúc ca ơ t bào (theo mơ t) ca hp cht. Tính s ion (+) và () trong mt ơ t bào Cu trúc ca đa s là sc hoc Rút gn t l nguyên t (hoc ion) ri kt lun cơng thc . Hc bát fcc ca các anion, cịn các Hc t din din cation đt trong hc mng. Câu hi : Xác đnh cơng thc • Các loi hc mng: đúng cho hp cht to nên Hc t din: 4 qu t các ion A và B theo hình cu bao quanh. v bên. Gii thích? Hc bát din: 8 qu 26 cu bao quanh 2/12/2011 27 2/12/2011 Câu hi : Xác đnh cơng thc đúng cho hp cht to 13.5. Gin đ trng thái ca nưc nên t các ion A và B theo hình v bên. Gii thích? HD : S ion A = 8.1 = 8 ion. S ion B = 8. ⅛ + 6. ½ = 4 ion 28 2/12/2011 29 2/12/2011 Gin đ trng thái là hình minh ha mi liên h gia BT chương 13: các trng thái ca vt cht (r,l,k) các điu kin nhit 5, 7, 9, 13, 15, 25, 27, 39, 49, 53 đ và áp sut khác nhau. Các đưng cong trong gin đ là điu kin tn ti trng thái cân bng gia hai pha. Bài sau: Chương 14 Các đim khơng nm trên đưng cong ch ra điu kin ti đĩ tn ti 1 pha duy nht nào đĩ. Dung dch và tính cht ca dd Đim giao ca 2 đưng cong là đim ba, đim đĩ xác 31 đnh điu kin đ cĩ cân bng ca c 3 trng thái vt 30 cht. 2/12/2011 2/12/2011 5
2/12/2011 CHƯƠNG 14 HĨA HỌC ĐẠI CƯƠNG Gv: Lê Minh Thành DUNG DỊCH & TÍNH CHẤT DUNG DỊCH 2/12/2011 1 2/12/2011 2 3) Nồng độ molan (C ): là đại lượng biểu diễn số mol chất tan 14.1. Một số loại nồng độ dung dịch • m cĩ trong một kg dung mơi. o Biểu thức: • 1) Nồng độ mol/l (C M): là đại lượng biểu diễn số mol chất o Đơn vị đo: (m) hoặc (molan) tan cĩ trong một lít dung dịch. • 4) Nồng độ phần mol (X i): là tỉ số về số mol của chất cần tính o Biểu thức: chia cho tổng số mol các chất cĩ trong dd. o Đơn vị đo: (mol/l) hoặc (M) o Biểu thức: • 2) Nồng độ phần trăm (C%): biểu diễn tỉ lệ phần trăm của o Đơn vị đo: khối lượng chất tan so với khối lượng dd. • 5) Nồng độ phần triệu (C ppm ): là tỉ số về khối lượng của chất cần o Biểu thức: tính chia cho khối lượng dung mơi. o Biểu thức: o Đơn vị đo: (%) 2/12/2011 3 o2/12/2011Đơn vị đo: (ppm) hoặc (mg/l). 4 • 6) Nồng độ đương lượng (C N): là đại lượng biểu diễn số đương • 7) Liên hệ giữa các loại nồng độ đã học. lượng chất tan cĩ trong một lit dung dịch. o Giữa C% và C M: o Biểu thức: o Đơn vị đo: (N) o Giữa C N và C M: • Chú ý. o Tổng nồng độ phần mol (X i) của tất cả các chất trong hệ = 1. • Câu hỏi: Nếu hịa tan 10 g đường (C 12 H22 O11 ) vào một cốc XA + X B + X C + X D + = 1 o Số đương lượng được tính là: nước (250 g). Hỏi nồng độ mol/l, nồng độ phần mol, nồng độ molan và nồng độ phần trăm. Cho D H2O = 1 g/ml. o Đương lượng một chất được tính là: • HD: nct , V dd → CM; C m; mdm ; n dm → Xct, Xdm ; m , m → C%. 2/12/2011 5 2/12/2011 dm ct 6 1
2/12/2011 • Câu hỏi: Cho dung dịch H 2SO 4 0,5M. Hãy tính nồng độ phần • Các khái niệm khác liên quan đến dung dịch. mol, nồng độ molan, nồng độ đương lượng và nồng độ o Độ tan (S): là nồng độ chất tan khi chất tan đĩ nằm cân bằng với lượng chất rắn khơng tan trong dung dịch. phần trăm. Cho D dd = 1,1 g/ml. Đơn vị đo của độ tan: (M, mol/lít, g/lít, mg/lít). • HD: xét Vdd = 1 lít; o Dung dịch bão hịa: Vdd ; CM →nct →m ct ; o Dung dịch quá bão hịa: trong đĩ lượng chất tan nhiều hơn Ddd ; V dd → mdd → mdm → n dm → Xct, Xdm ; so với trong lượng dung dịch bão hịa. nct ; mdm → Cm; o Dung dịch chưa bão hịa: n*; C M → CN; mct ; mdd → C% 2/12/2011 7 2/12/2011 8 14.2. Các quá trình hịa tan 14.2.b. Sự hịa tan chất rắn trong nước • Qui luật các chất giống nhau thì hịa tan vào nhau cũng được áp 14.2.a. Sự hịa tan của chất lỏng trong chất lỏng dụng cho việc hịa tan chất rắn vào trong lỏng. • Qui luật thơng dụng: Các chất giống nhau (về độ phân cực) thì • Qui luật trên đơi lúc khơng hiệu quả, nhưng vẫn được dùng cho các hịa tan tốt vào nhau . chất chứa ion. VD: AgCl ko tan trong nước • VD: • Việc tạo thành liên kết hidro giữa phân tử dung mơi với phân tử chất o Etanol lỏng hịa tan ở mọi tỉ lệ trong trong nước, vì chúng tan luơn làm tăng khả năng hịa tan. Các chất cĩ lk hidro thường cĩ đều là chất phân cực, hơn nữa chúng tạo ra được lk Hidro nhĩm –OH, -NH, -FH và tạo lk hidro với nước liên phân tử. • VD: o Octan C 8H18 lỏng và cloroform CCl 4 lỏng đều khơng hịa tan o Iốt, I 2, một chất rắn khơng phân cực, hịa tan hạn chế trong nước, trong nước, vì chúng là các chất khơng phân cực, dmơi nước nhưng hịa tan tốt trong dung mơi khơng phân cực như CCl 4. phân cực. o Đường sucro, một chất rắn phân cực, khơng tan trong dung mơi khơng phân cực, nhưng tan tốt trong nước o2/12/2011Octan C 8H18 lại cũng hịa tan trong CCl 4 với mọi tỉ lệ , vì 9 2/12/2011 10 14.2.c. Nhiệt hịa tan . • Nhận xét: • Xét quá trình hịa tan chất rắn tinh thể ion vào nước: o Đại lượng ∆H nh thể và ∆H hyđrat hĩa thường cĩ giá trị âm. o Ban đầu các nh thể chất rắn bị tách thành các ion đơn lẻ o Đa số quá trình hịa tan các muối là tỏa nhiệt, chỉ cĩ một số ít quá (thành pha khí). Năng lượng cần cung cấp để phá vỡ liên kết trình là thu nhiệt. o Cả ∆H nh thể và ∆H hyđrat hĩa đều bị ảnh hưởng bởi kích thước và giữa các ion là -∆H nh thể. điện ch của ion. Ion cĩ kích thước nhỏ hơn sẽ cĩ thể cĩ năng o Sau đĩ, các ion này bị hyđrat hĩa, tức là tạo ra l.k giữa ion và lượng mạng lưới nh thể ∆H nh thể lớn hơn và năng lượng sonvát . các ptử nước. Năng lượng của qúa trình này là ∆H hyđrat hĩa ∆H hyđrat hĩa lớn hơn. o Năng lượng của quá trình tổng được gọi là nhiệt của dung • Câu hỏi: Trong các muối sau, muối nào cĩ nhiệt hiđrat hĩa cao nhất: dịch và là tổng của hai năng lượng thành phần: Li 2SO 4, Na 2SO 4, K 2SO 4, Cs 2SO 4? ∆H dung dịch = - ∆H nh thể + ∆H hyđrat hĩa • Câu hỏi: Sắp xếp độ tan các lỏng sau đây trong nước theo thứ tự tăng o o o ∆H dung dịch = ∑[∆H f,chất sản phẩm] – ∑[∆H f, chất ban đầu] dần: C H , Br , C H OH, CH COOH? 2/12/2011 11 2/12/2011 6 6 2 2 5 3 12 2
2/12/2011 14.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hịa tan 14.3.b. Nhiệt độ ảnh hưởng lên độ hịa tan chất khí: áp suất và nhiệt độ • Tuân theo nguyên lý Le Chatelier: “ Khi cĩ sự thay đổi của bất kỳ 14.3.a. Ảnh hưởng của áp suất: yếu tố nào mà ảnh hưởng đến cân bằng, thì hệ sẽ thay đổi theo • Tuân theo định luật Henry: “ Độ hịa tan của 1 chất khí nào hướng sao cho làm giảm ảnh hưởng của sự tác động đĩ”. đĩ trong chất lỏng tỉ lệ thuận với áp suất riêng của khí đĩ. • Khí + dung mơi lỏng ↔ dung dịch bão hịa ΔH<0 o Nếu tăng nhiệt độ thì cân bằng sẽ . • Biểu thức: Si = k H.P i • Đơn vị đo của P (mmHg và S (mol/l). o Nếu giảm nhiệt độ thì cân bằng sẽ . • Chú ý: Định luật Henry chỉ nghiệm • Qui luật: “ Các chất giống nhau (về độ phân cực) thì hịa tan tốt đúng trong trường hợp chất tan vào nhau “ vẫn nghiệm đúng cho chất khí. khơng phản ứng hĩa học với • Câu hỏi: Sắp xếp độ tan các khí sau đây trong nước theo thứ tự tăng dần: H 2, O 2, HCl, NH 3, CH 4? dung2/12/2011 mơi . 13 2/12/2011 14 × o 14.4. Tính chất của dung dịch chứa chất tan • Định luật Raoult: Pdm = X dm P dm (14.5). khơng bay hơi, khơng điện ly • Khi hịa tan một chất tan khơng bay hơi, khơng điện ly vào dm: × o 14.4.a. Sự thay đổi áp suất hơi bão hịa: Định luật Raoult Pdd = P dm = X dm P dm • Khái niệm: Áp suất hơi bão hịa tại một nhiệt độ nào đĩ là áp • Độ giảm áp suất hơi bão hịa của dung dịch so với dung mơi suất của dạng hơi nằm cân bằng với chất lỏng. nguyên chất, P, sẽ là: P = P –Po = -X × Po (14.6) • Áp suất hơi bão hịa bão hịa của dung mơi trên dung dịch (P dm ) dd dm ct dm thấp hơn áp suất hơi bão hịa của dung mơi nguyên chất. • Kết luận: “Độ giảm áp suất hơi bão hịa của dung dịch so với dung mơi nguyên chất tỉ lệ với nồng độ phần mol của chất tan.” • Quan hệ: P dm tỉ lệ • Câu hỏi: Hịa tan 10 g đường mía (C 12 H22 O11 ) vào 225 ml nước và đun thuận với Xdm . nĩng nước tới 60 oC. Tính áp suất hơi bão hịa của dung dịch này ? Biết áp suất hơi bão hịa của nước nguyên chất ở 60 oC là 149,4 torr. 2/12/2011 15 2/12/2011 × o 16 • HD: tính n nước →nđường mía → Xnước → Pdd = P nước = Xdm P dm . 14.4.b. Độ tăng nhiệt độ sơi 14.4.d. Hin tưng thm thu • Nhận xét: sự giảm áp suất hơi bão hịa do chất tan khơng bay • Khái nim: là hin tưng các phân t dung mơi di chuyn qua hơi sẽ dẫn đến sự tăng nhiệt độ sơi . màng bán thm t nơi cĩ nng đ cht tan thp hơn đn nơi cĩ • Quan hệ: “Độ tăng nhiệt độ sơi, Ts, tỉ lệ với nồng độ molan nng đ cht tan cao hơn của chất tan. ” • Màng bán thm là màng cĩ tính thm chn lc, ch cho dung × Ts = Ts dd -Ts dm = K s ×× Cm,ct (14.7) mơi và các cht hồ tan cĩ kích thưc nh đi qua nhưng khơng 14.4.c. Độ giảm nhiệt độ đơng đặc cho các cht cĩ kích thưc ln đi qua. • Hệ quả khác của việc hịa tan chất tan vào dung mơi là : điểm • Dung mơi chuyn đng theo hai hưng, song tc đ chuyn đơng đặc của dung dịch thấp hơn của dung mơi nguyên chất. đng ca nĩ v hưng dung dch cĩ nng đ cht hồ tan cao • Quan hệ: “Độ giảm nhiệt độ đơng đặc, Tđ, tỉ lệ với nồng độ hơn s ln hơn so vi hưng ngưc li → quá trình khuych molan của chất tan. ” tán mt chiu như vy ca dung mơi qua màng bán thm đưc ××× gi là thm thu. 2/12/2011 Tđ = Tđ dd -Tđ dm = K đ Cm,ct Kđ <0) 17 2/12/2011 18 3
2/12/2011 Π • Áp suất thẩm thấu ( ) là áp suất thủy tĩnh được tạo ra bởi 14.4.e. Xác định KLPT (M) của chất tan nhờ các tính chất của dd 2 mơi trường cĩ nồng độ khác nhau. . m m m M= K . ct M= K . ct M= ct .RT chât tan s đ • Biểu thức: Π = C.R.T (14.10) T .m chât tan T .m chât tan π.V s dm đ dm dd (R = 0,082057 l.atm/K.mol, thì Π cĩ đơn vị là atm) • Câu hỏi : Azulene là một hiđrocacbon cĩ cơng thức thực nghiệm C 5H4. Hịa tan 0,640 g tinh thể chất đĩ trong 99,0 benzen, dung dịch thu được cĩ điểm sơi là 80,23 oC. Xác định cơng thức phân tử của azulene. • Câu hỏi: Một mẫu polietilen, một chất dẻo phổ biến, cĩ khối lượng là 1,40 g được hịa tan hồn tồn trong benzen tạo ra 100 ml dung dịch. Áp suất thẩm thấu của dung dịch đo được bằng 1,86 mmHg ở 25 oC. Tính khối lượng mol phân tử trung bình của hợp chất polime này. 2/12/2011 19 2/12/2011 20 14.5. Tính chất của dung dịch chứa chất tan 14.5.b. Các cơng thức tính cho dung dịch điện ly điện ly, khơng bay hơi • Các cơng thức cho dd điện ly sẽ là phương trình Raoult và 14.5.a. Tính chất bất thường của dd điện ly so với dd khơng điện li. Van’t Hoff hiệu chỉnh (đã nhân thêm hệ số Van’t Hoff (i)): o o • “Độ giảm áp suất hơi bão hịa, độ tăng nhiệt độ sơi, độ giảm nhiệt o Pđli = P dd –P dm = - i . Xct .P dm độ đơng đặc và áp suất thuẩm thấu của dung dịch chất điện li lớn o Ts,đli =Ts dd -Ts dm = i . Ks .Cm,ct hơn so với của dung dịch chất khơng điện li cĩ cùng nồng độ o Tđ,đli = Tđ dd -Tđ dm = i . Kđ .Cm,ct molan.” Π o ΠΠđli = i.C.R.T • Nguyên nhân: . . • Chú ý: (i) gần sát các giá trị nguyên (2, 3, ) chỉ khi dung • Đưa ra hệ số Van’t Hoff (i): dịch rất lỗng. • VD: giá trị của i= 2 đối với NaCl, i = 3 đối với Na 2SO 4, i = 4 đối với AlCl và i = 5 đối với Al (SO ) 2/12/2011 21 2/12/2011 3 2 4 3. 22 • Câu hỏi: Trong các dung dịch sau, dung dịch nào cĩ nhiệt độ đơng đặc thấp nhất: MgCl 2 0,05m (A); đường saccarozơ 0,15m BT chương 14 (B); nhơm sunfat 0,05m (C) và etylenglicol 0,2m (D)? 3, 17, 21, 27, 31, 35, 39, 49, 51, 59 • HD: o Tính độ giảm nhiệt độ đơng đặc cho từng dung dịch. Tđ, A = 3. Kđ . 0,05 Tđ, B = 1 . Kđ . 0,15 Bài sau: Chương 15 Tđ, C = 5 . Kđ . 0,05 Tđ, D = 1 . Kđ . 0,2 (cùng một dung mơi, nên cùng một giá trị K đ) Cơ chế của phản ứng hố học o Tính nhiệt độ đơng đặc: Tđ dd = Tđ,đli + T đ dm . o Vậy dung dịch cĩ nhiệt độ đơng đặc thấp nhất là: 2/12/2011 23 2/12/2011 24 4
2/12/2011 HĨA H ỌCCC ĐẠ III CCCƯƠ NNGGNG Chương 15 GV: Lê Minh Thành Cơ chế của phản ứng hố học 2/12/2011 1 2/12/2011 2 15.1. Khái niệm về tốc độ của phản ứng hố học Biểu thức tốc độ tức thời: Tốc độ của phản ứng hố học : là sự biến thiên nồng độ của dC 1 dC A 1 dC B 1 dC C 1 dC D v pu = ± = − = − = + = + các chất trong một đơn vị thời gian. dt a dt b dt c dt d dt Chú ý: tốc độ riêng phần của chất tham gia (hoặc tạo Xét p/ứ: aA + bB → cC + dD, biểu thức vận tốc trung bình thành) trong phản ứng được khác với khái niệm tốc độ pứ C 1 [A] 1 [B] 1 [C] 1 [D] V =± =− =− =+ =+ pu t at bt ct dt Biểu thức tốc độ riêng phần của mỗi chất là: Đơn vị của vận tốc: (mol/l.thời gian) dC dC dC dC v = − A v = − B v = + C v = + D A dt B dt C dt D dt Tốc độ tức thời của phản ứng được xác định bằng biến • Tốc độ tức thời được tính bằng độ dốc của đường thẳng thiên nồng độ tại một thời điểm (t). tiếp tuyến với đường cong (C, t) tại thời điểm t 2/12/2011 3 2/12/2011 4 Câu hỏi: Đường saccaro phân huỷ thành fluctozơ và glucozơ trong mơi trường axit. Đồ thị biểu thị sự biến thiên của nồng độ theo thời gian được đưa ra dưới đây: a) Hãy xác định tốc độ biến đổi của nồng độ đường saccaro sau 2 giờ đầu tiên? b) Hãy xác định tốc độ biến đổi nồng độ đường saccaro của 2 giờ cuối cùng. Hãy ước tính tốc độ tức thời tại t = 4 giờ? 2/12/2011 5 2/12/2011 6 1
2/12/2011 15.2. Các điều kiện ảnh hưởng tốc độ phản ứng 15.3. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng Điu kin cơ bn đ phn ng xy ra: các phân t cht phn Biu thc ca đnh lut tác dng khi lưng: m n ng phi va chm vi nhau. aA + bB → sn phm Vp = k.[A] .[B] Bên cnh đĩ, tc đ phn ng ph thuc vào các đk như: S mũ m và n khơng nht thit phi là h s t lưng trong Nng đ cht tham gia phn ng: nng đ cht t/gia tăng → phương trình phn ng (a và b), nĩ cĩ th là s dương, s Nhit đ: nhit đ phn ng tăng → âm hoc 0. Cht xúc tác: tùy vào xúc tác dương hay âm → Phương trình trên cịn gi là phương trình đng hc ca Din tích tip xúc (vi p cĩ cht rn tham gia) phn ng (hoc phương trình tc đ ca p). Ví d: C6H6 + HNO 3 → C 6H5NO 2 + H 2O Bc ca phn ng chính là s mũ ca nng đ cht phn ng Nng đ cht tham gia phn ng: . trong biu thc tc đ phn ng. Nhit đ: nhit đ phịng (25 oC) Bc phn ng ca A là m, ca B là n, ca c phn ng là Cht xúc tác: (Cu(NO 3)2.3H 2O trên bentonit) 2/12/2011 7 2/12/2011(m+n) 8 Câu hi : Cho phn ng: 2NO (k) + Cl 2 (k) →2NOCl (k) . Cĩ Hng s tc đ k là h s t l cĩ liên quan vi h s và 3/2 2/3 biu thc vn tc là: V = k.[NO] .[Cl 2] . Xác đnh bc nng đ ca các cht ti mt nhit đ xác đnh (cịn gi là riêng phn và bc tồn phn? tc đ riêng ca phn ng). HD: Đơn v đo ca k ph thuc vào bc tồn phn ca p: o Bc riêng phn ca NO là: o Phn ng bc 1 hng s k cĩ đơn v là: thi gian 1 o Bc riêng phn ca Cl 2 là: o Phn ng bc 2 hng s k cĩ đơn v là: l/mol.thi gian o Bc tồn phn ca c phn ng trên là: . o Phn ng bc 0 hng s k cĩ đơn v là: mol/l.thi gian Ví d: phn ng: CO (k) + NO 2 (k) → CO 2 (k) + NO (k) o Vn tc phn ng: v = 6,8.10 8 (mol/l.h) o Hng s tc đ: k = 1,9 (l/mol.h) 2/12/2011 9 o2/12/2011Vy phn ng trên cĩ bc là 2. 10 15.4. Quan hệ giữa nồng độ và thời gian: Các định Biểu thức tốc độ phản ứng được xác định bằng thực nghiệm : luật về tốc độ “phương pháp tốc độ ban đầu” Phương trình tốc độ theo thời gian của phản ứng bậc 1 (A “phương pháp đồ thị” → sản phẩm) sẽ là: [A] lnt = − kt (15.1) Câu hỏi: Cho phản ứng: aA + bB → cC + dD A []0 TN Nồng độ đầu ([A] 0) Nồng độ đầu ([B] 0) Tốc độ ban đầu(v 0) Phương trình tốc độ theo thời gian của phản ứng bậc 2 (2A 1 1.00 M 1.00 M 1.25 x 10 -2 M/s → sản phẩm; hoặc A + B → sản phẩm ) sẽ là: 2 1.00 M 2.00 M 2.5 x 10 -2 M/s 1 1 − = kt (15.2) A A 3 2.00 M 2.00 M 2.5 x 10 -2 M/s []t[] 0 Phương trình tốc độ theo thời gian của phản ứng bậc 0 (A Hãy xác định biểu thức tốc độ phản ứng? → sản phẩm) sẽ là: HD: m n → lập 3 phương trình 3 ẩn → k, n, m Vp = k.[A] .[B] [A] −[ A] = kt (15.3) 2/12/2011 11 2/12/2011 0 t 12 2
2/12/2011 Câu hi : S liu ca phn ng phân hu N 2O5 trong dung mơi T các biu thc ca pt tc đ trên, đưa ra cách xác đnh 45 oC đưc đưa ra trong bng dưi đây? bc phn ng m, n và hng s tc k theo pp đ th: [N 2O5], (mol/l) Thời gian, (phút) Bậc pứ Biểu thức tốc độ Biểu thức biến đổi Đồ thị 2,08 3,07 phản ứng của tốc độ pứ đường thẳng 1,67 8,77 0 [A] t= -kt + [A] o y = ax + b [A] t và thời gian 1,36 14,45 1 ln[A] t= -kt + ln [A] o y = ax + b ln[A] t và thời gian 0,72 31,28 2 1/[A] t= +kt + 1/[A] o y = ax + b 1/[A] t và thời gian Hãy v đ th đ tìm, bc ca p. và hng s tc đ ca p? Thi gian bán hu (t 1/2 ) ca phn ng là thi gian cn thit HD: đ nng đ cht phn ng gim mt na so vi nng đ biu din s bin thiên [N 2O5] theo t. ban đu. biu din s bin thiên ln[N 2O5] theo t ,0 693 biu din s bin thiên 1/[N O ] theo t. phn ng bc 1, d dàng tính đưc: t = 2 5 2/1 k 2/12/2011 13 2/12/2011mt trong 3 đ th trên s là đưng thng → bc p → k 14 Câu hi : Đưng saccaro b phân hu trong mơi trưng axit to 15.5. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ pứ thành glucozơ và fructozơ. Đĩ là phn ng bc mt vi hng 15.5.a) Yếu tố va chạm 1 o s tc đ k = 0,21 (h ) 25 C. Nu nng đ ban đu ca Thuyết va chạm của phản ứng nêu ra ba điều kiện cần cĩ: đưng saccaro là 0,010 (mol/l), hãy tính nng đ ca nĩ cịn li cĩ va chạm xảy ra giữa các ptử tham gia; sau 5,0 (h)? cĩ mức năng lượng đủ lớn trong các ptử tham gia; HD: hướng va cham phải thuận lợi cho việc phá và tạo lk. [A] Biu thc tính ca p/ bc 1: lnt = − kt 15.5.b) Yếu tố nhiệt độ A []0 Khi tăng nhiệt độ thường làm tăng tốc độ phản ứng do nhiệt độ 1 Theo đ bài ta đã cĩ [sacca] o = 0,01 M, k = 0,21 (h ), t=5 (h) làm tăng tỉ lệ số phân tử cĩ đủ năng lượng vượt qua hàng rào lp vào biu thc trên, gii pt logarit mt n bc nht ta tính năng lượng hoạt hố. đưc [sacca] 5h = Định luật Van’t Hoff: “khi nhiệt độ tăng 10 o, tốc độ pứ thường 2/12/2011 15 tăng2/12/2011 lên từ 2 ÷ 4 lần.” 16 15.5.c) Yu t năng lưng hot hĩa 15.5.d) Yu t xúc tác Năng lưng hot hĩa (E a) là năng lưng dư ti thiu mà h Xúc tác là các cht cĩ kh năng làm thay đi tc đ phn ng phn ng cn phi cĩ so vi năng lưng trung bình ca h ban hố hc. đu đ phn ng cĩ th xy ra. Phân loi xúc tác: xúc tác dương và xúc tác âm. Nu giá tr E a càng ln, thì phn ng càng khĩ xy ra, vì s Cơ ch chung ca cht xúc pt tham gia đt ti giá tr E a càng ít đi, dn đn s va chm tác dương là bin mt phn hiu qu khơng nhiu. ng ít giai đon (mi giai Ngưc li, E a càng nh, phn ng càng d xy ra. đon cĩ năng lưng hot hĩa rt cao) thành mt phn ng cĩ nhiu giai đon (vi mi giai đon cĩ năng lưng hot hĩa thp hơn nhiu) 2/12/2011 17 2/12/2011 18 3
2/12/2011 15.5.e) Yu t bc phn ng 15.5.f) S tng hp các yu t: Phương trình Arrhenius Bc phn ng đưc xác đnh là s lưng các phân t (hoc S ph thuc ca tc đ phn ng (v) vào các yu t ion, nguyên t, gc t do) ca cht phn ng. (năng lưng, tn sut va chm, nhit đ, đnh hưng hình Bc phn ng càng ln thì xác sut va chm hiu qu ca hc ca các va chm) đưc tĩm tt trong biu thc ca đng thi s phân t tham gia p càng thp, p càng khĩ Arrhenius. − E /RT (15.5) xy ra: k= A.e a Phn ng bc 1, bc 2 rt thưng gp trong t nhiên cũng như trong cuc sng, là các p/ tương đi d xy ra Ea 1  ln k= −  + ln A P bc 3: s va chm cùng mt lúc ca ba phân t rt R T  khĩ xy ra tr khi mt trong các phân t đĩ cĩ nng đ k2 Ea 1 1  đ ln. ln k2− ln k 1 = ln =− −  (15.7) k1 RT 2 T 1  P bc 4 tr lên hu như là khơng th xy ra đưc 2/12/2011 19 2/12/2011 20 Bài tập chương 15: 5, 11, 15, 19, 25, 27, 33, 63, 65, 71. Bài sau: Chương 16 CÂN BNG HĨA HC 2/12/2011 21 2/12/2011 22 4
2/13/2011 Chương 16 Cân Bằng Hĩa Học HĨA H C ĐI CƯƠNG GV: Lê Minh Thành 2/13/2011 1 2/13/2011 2 16.1. Trạng thái cân bằng hĩa học 16.2. Hằng số cân bằng và tỉ số phản ứng Khái niệm về phản ứng thuận nghịch: . Khái niệm về cân bằng hĩa học: là 1 trạng thái của phản Xét p/ứ : a A (dd) + b B (dd) cC (dd) + dD (dd) a b ứng thuận nghịch mà ở đĩ vận tốc phản ứng thuận bằng Phản ứng thuận cĩ: vt = k t. [A] .[B] . c d vận tốc phản ứng nghịch. Phản ứng nghịch cĩ: vn = k n. [C] .[D] . Đặc điểm của trạng thái cân bằng hĩa học: Khi đạt tới trạng thái cân bằng thì v t = v n nên tỉ số k t/k n=K C + là một trạng thái động : được gọi là hằng số cân bằng (theo nồng độ): + cĩ tính linh động : . [C]c .[D] d K = + khơng thay đổi theo thời gian nếu . C [A]a .[B] b 2/13/2011+ cĩ thể xác lập theo 2 chiều , 3 2/13/2011 4 - Đặc điểm của hằng số cân bằng K hoặc K : Trong trường hợp phản ứng cĩ sự tham gia của chất khí, cĩ c p thể thay nồng độ bằng áp suất riêng phần. 1. Nồngđộ, áp suất riêng phần là giá trị tại lúc cân bằng Xét phản ứng: a A (k) + b B (k) cC (k) + dD (k) 2. Giá trị của hằng số cân bằng K chỉ phụ thuộc vào phản Hằng số cân bằng K P theo áp suất ứng cụ thể và vào nhiệtđộ. c d [PC ] .[P D ] 3. Kkhơngcĩđơnvị. KP = a b [PA ] .[P B ] 4. Nồng độ của chất rắn hoặc dung mơi nước được coi là n Liên hệ giữa K và K : (với ∆n=c+dab) C P Kp= K c ( RT ) hằngsố, và khơng viết vào biểu thức hằng số cân bằng. 5. K >> 1: ưu tiên theo hướng tạo sản phẩm, K <<1 : ưu tiên Câu hỏi: Khi nào thì giá trị K p và giá trị K c luơn bằng nhau theo hướng tạo chất ban đầu. trong một phản ứng hĩa học bất kỳ? 2/13/2011 5 2/13/2011 6 1
2/13/2011 Câu hỏi 2: Hãy thiết lập các biểu thức hằng số cân bằng K C Trong trường hợp phản ứng khơng ở trạng thái cân bằng , và K P của các phản ứng sau: thì tỉ số của nồng độ sản phẩm chia cho chất tham gia, a) N2(k) + O2(k) 2NO (k) được gọi là tỉ số phản ứng. b) C2H5OH (dd) + CH 3COOH (dd) CH 3COOC 2H5(dd) + H2O(l) Xét phản ứng: a A (dd) + b B (dd) cC (dd) + dD (dd) c) C(r) + ½ O2(k) CO (k) Tỉ số phản ứng Q: c d + - CC .C D d) AgCl (r) Ag (dd) + Cl (dd) Q = a b + - CA .C B e) AgCl (r) + 2NH 3(dd) Ag(NH3)2 (dd) + Cl (dd) (Tất cả nồng độ các chất là giá trị ở thời điểm bất kỳ.) Câu hỏi 3: Hãy so sánh quan hệ giữa K 1, K 2, K 3 của các pứ sau: Mối liên hệ Q và K Chiều của phản ứng a) N2 (k) + 3H2 (k) 2 NH 3 (k) K1. Q K Chiều nghịch c)2/13/2011 2 NH 3 (k) N2 (k) + 3H2 (k) K3. 7 2/13/2011 8 Câu hỏi: Cho phản ứng: 2SO 2 (k) + O 2 (k) ⇌ 2 SO 3 (k) ở 16.3. Sử dụng hằng số cân bằng 1000K. Cho 1 mol SO 2 và 1 mol O 2 vào 1 bình 1 lít để phản ứng. Ở trạng thái cân bằng cĩ 0,8 mol SO 3 tạo ra. Tính K? K phản ứng tổng nhiều phản ứng = K 1.K 2.K 3 K phản ứng hiệu của phản ứng (1) trừ đi (2) = K /K . ⇌ 1 2 2SO 2 (k) + O 2 (k) ⇌⇌ 2 SO 3 (k) Khi nhân hệ số cân bằng của phản ứng lên n lần [ban đầu ] = I 1,00 1,00 0 n phản ứng 0,8 0,4 +0,8 →K mới =(Kcũ ) . [ ] = C [cân bằng ] = E 0,2 0,6 0,8 Khi phản ứng được viết ngược lại → K mới = 1/(K cũ ). Mọi bài tốn cĩ sử dụng đến hằng số cân bằng K đều sử 2 2 dụng bảng ICE để tính tốn. = (0,8) /(0,2) .(0.6) = 26,67 2/13/2011 9 2/13/2011 10 Câu hỏi: Cho 2 mol H và 3 mol I vào bình kín 1,0L ở 600 oC. 2 2 16.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng Tính số mol các chất khi cân bằng, biết K= 50,0? Các yếu tố thường gặp: nhiệt độ, nồng độ, áp suất H (k) + I (k) ⇌⇌⇌ 2HI (k) 2 2 Sự ảnh hưởng của các yếu tố trên đều tuân theo một quy I (M) 2 3 0 luật chung, đĩ là tuân theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng C (M) x x +2x Le Chartelier: “ ” E (M) 2x 3x 2x Cách xét các ảnh hưởng đến một phản ứng: Với yếu tố nhiệt độ: quan tâm đến hiệu ứng nhiệt ΔH →x = 1,79 Với yếu tố nồng độ: quan tâm đến chất tgia hoặc sp . Với yếu tố áp suất: chỉ xét phản ứng cĩ chất khí, quan → [I 2] = 1,21M ; [H2] = 0,21M; [HI] = 3,58M 2/13/2011 11 2/13/2011tâm đến phản ứng tăng hoặc giảm số phân tử khí 12 2
2/13/2011 16.4.a) Yếu tố nhiệt độ 16.4.c) Yếu tố áp suất Xét phản ứng: A + B C + D cĩ ΔH < 0 Xét phản ứng: aA (k) + bB (k) cC (k) + dD (k) cĩ Δn = c+d-a-b Chiều thuận là chiều tỏa nhiệt. Nếu Δn < 0, phản ứng là giảm áp suất . Nếu ta tăng nhiệt độ của hệ → cân bằng sẽ chuyển dịch Nếu ta tăng áp suất của hệ → cân bằng sẽ chuyển dịch theo theo chiều chống lại sự tăng nhiệt → chuyển dịch theo chiều chống lại sự tăng áp suất này → chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt → chuyển dịch theo chiều nghịch. chiều làm giảm áp suất → chuyển dịch theo chiều thuận. 16.4.b) Yếu tố nồng độ Câu hỏi: Nếu pứ cĩ Δn = 0 , thì áp suất ảnh hưởng ntn? Xét phản ứng: A + B C + D 16.4.d) Yếu tố thể tích Nếu ta tăng nồng độ của chất C (chất sản phẩm)→ cân Đối với phản ứng ở pha khí, thể tích hệ giảm đi thì áp suất bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại sự tăng nồng độ hệ tăng lên, ảnh hưởng của nĩ giống như áp suất này→ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất C → Đối với phản ứng ở dung dịch . chuyển2/13/2011 dịch theo chiều nghịch. 13 2/13/2011 14 Câu hi: Cho phn ng: N + 3H ⇌ 2NH , cĩ ∆H < 0 Câu hỏi: Ở trạng thái cân bằng cĩ 0,2 mol H 2 và 0,3 mol I 2 và 2 2 3 0,1 mol HI trong bình kín 1,0L ở 600 oC. Thêm vào hệ 0,5mol a) Thêm xúc tác, cân bng chuyn dch theo chiu nào? b) Thêm NH , cân bng chuyn dch theo chiu nào? HI, hãy tính số mol các chất khi cân bằng mới được thiết lập? 3 c) Gim nhit đ, cân bng chuyn dch theo chiu nào? ⇌ H2 (k) + I 2 (k) ⇌⇌ 2HI (k) d) Tăng áp sut h, cân bng chuyn dch theo chiu nào? cb (M) 0,2 0,3 0,1 e) Tăng th tích h phn ng lên (khơng làm thay đi s mol các I (M) 0,2 0,3 0,1+0,5 cht), cân bng chuyn dch theo chiu nào? C (M) +x/2 +x/2 x f) Trong các yu t sau: nhit đ, nng đ, áp sut, xúc tác, th E (M) 0,2+x/2 0,3+x/2 0,6x tích, din tích tip xúc, bc phn ng ch ra yu t mà gây nh hưng lên: (0,6-x) 2/(0,2+x/2).(0,3+x/2) = • tc đ phn ng? 2/13/2011 → x = 15 •2/13/2011 cân bng hĩa hc? 16 Câu hi: Vit phn ng mơ t cân bng hĩa hc xy ra sau đây (hình v). T phn ng đĩ, hãy ch ra chiu chuyn dch cân BT chương 16: bng khi: 1, 5, 9, 17, 23, 25, 27, 29, 45, 51 . a) Thêm NH 4Cl vào dung dch hn hp Na 2CrO 4 và Na 2Cr 2O7. b) Thêm Na 2CO 3 vào dung dch hn hp Na 2CrO 4 và Na 2Cr 2O7. c) Thêm KCl dung dch hn hp Na 2CrO 4 và Na 2Cr 2O7. Bài sau: Chương 17 Tính chất của axit và bazơ 2/13/2011 17 2/13/2011 18 3
2/13/2011 HĨA H C Chuong 17 ĐI CƯƠNG TTTính chát cu?a axit bazo GV: Lê Minh Thành 2/13/2011 1 2/13/2011 2 17.1. Khái niệm axit-bazơ cũ và trạng thái cân bằng Sự phân loại axit-bazơ mạnh Axit, bazơ mạnh: là axit –bazơ cĩ độ điện ly α=0,75÷0,95 (K>1) Khái niệm axit-bazơ của Arrhenius : Axit, bazơ yếu: là axit –bazơ cĩ độ điện ly α=0,05÷0,75 (K<1). + + Axit: là chất khi hịa tan trong nước phân ly ra ion H 3O (H ). Giới thiệu một vài axit-bazơ mạnh. Bazơ: là chất khi hịa tan trong nước phân ly ra ion OH - Axit mạnh : HCl, HBr, HI, HClO 4, HNO 3, H 2SO 4 và một số ít axit khơng Ưu điểm và nhược điểm của thuyết cũ: thơng dụng khác. + + + + + 2+ 2+ 2+ Sự điện ly của axit – bazơ trong nước là một quá trình cân bằng, Bazơ mạnh : MOH và M(OH) 2, M = Li , Na , K , Rb , Cs , Ca , Sr Ba và được đặc trưng bởi hằng số điện ly. Biểu diễn sự điện ly. + - + - VD: HA + H 2O ⇌ H3O + A .Ka = Với axit, bazơ mạnh: HA + H 2O → H3O + A . + - + - Với axit, bazơ yếu: HA + H 2O ⇌ H3O + A . B + H 2O ⇌ BH + OH .Kb = 2/13/2011 3 2/13/2011 4 17.2. Thuyết axit bazơ của Bronsted-Lowry Khái niệm về đa axit, đa bazơ: Khái niệm axit-bazơ của Bronsted-Lowry: Đa axit: là các axit mà từ 1 phân tử cĩ thể cho nhiều ion H +. + Axit: là chất cĩ khả năng nhường proton (H ). Đa bazơ: là các bazơ mà từ 1 phân tử cĩ thể nhận nhiều ion + Bazơ: là chất cĩ khả năng nhận proton (H +). H , và chúng thường là các anion của đa axit . Chất lưỡng tính: là chất vừa cĩ khả năng cho, nhận proton. Biểu diễn sự điên ly của các đa axit, đa bazơ, thường biểu diễn Ưu điểm và nhược điểm của thuyết này: theo từng nấc riêng biệt. + + VD: với axit H PO : Ví dụ: NH 4 (dd) + H 2O (l) ⇌ NH 3 (dd) + H 3O (dd) 3 4 + - ⇌ + - -3 NH 3 (dd) + H 2O (l) ⇌ NH 4 (dd) + OH (dd) H3PO 4(dd) H (dd) + H 2PO 4 (dd) Ka1 = 7,2.10 2- ⇌ - - - + 2- -8 CO 3 (dd) + H 2O (l) HCO 3 (dd) + OH (dd) H2PO 4 (dd) ⇌ H (dd) + HPO 4 (dd) Ka2 = 6,2.10 [Fe(H O) ]3+ + H O ⇌ [Fe(H O) (OH)] 2+ + H O+ 2- ⇌ + 3- -13 2/13/2011 2 6 (dd) 2 (l) 2 5 (dd) 3 (dd) 5 2/13/2011 HPO 4 (dd) H (dd) + PO 4 (dd) Ka3 = 4,8.10 6 1
2/13/2011 Khái niệm về cặp axit-bazơ liên hợp: là một cặp axit/bazơ mà 17.3. Sự điện ly của nước và chỉ số pH bazơ đĩ được tạo ra từ axit tương ứng, và ngược lại. Quá trình tự ion hĩa của H 2O : + - H O + H O ⇌ H O+ + OH - K =? Xét pứ: HA + H2O ⇌ H3O + A . 2 (l) 2 (l) 3 (dd) (dd) c (axit) (bazơ) (axit) (bazơ) + [H3 O ][OH ] + - 2 Kc = → Kw= [H 3O ] [[OH ] = K c[H 2O] - 2 Theo chiều thuận: cặp axit/bazơ liên hợp là: HA/A . [H2 O] Đặc điểm: Theo chiều nghịch: cặp axit/bazơ liên hợp là: H O+/H O. 3 2 Kw gọi là tích số ion của nước. + - K = [H O+].[OH -] = 1,0.10 -14 (ở 25 oC) Câu hỏi : Cho pứ: H 2O + H 2O ⇌ H3O + OH . Hãy kể tên cặp w 3 + - -7 axit/bazơ liên hợp trong phản ứng trên? Trong nước nguyên chất, trung tính: [H 3O ] = [OH ] = 10 M. + - 2- - - Mơi trường axit: [H3O ] > [OH ] . Câu hỏi : Cho pứ: CO 3 + H2O ⇌ HCO 3 + OH . Hãy kể tên cặp Mơi trường bazơ: [H O+] < [OH -]. axit/bazơ liên hợp trong phản ứng trên? 3 2/13/2011 7 2/13/2011 8 Khái niệm về pH, pOH: là một đại lượng đặc trưng cho nồng độ mol/lít của ion H + hoặc OH - trong dung dịch. + - pH = - lg[H 3O ] pOH = - lg[OH ] Hệ quả: pH = a → [H +] = 10 -a và ngược lại. pOH = b → [OH -] = 10 -b và ngược lại. o pK w = pH + pOH = 14,00 (ở 25 C) Ý nghĩa của chỉ số pH: xác định mơi trường của dung dịch (axit, bazơ, trung tính) . 2/13/2011 9 2/13/2011 10 17.4. Hằng số cân bằng axit và bazơ Hằng số cân bằng của các axit, bazơ trong quá trình điện ly trong dung mơi, được gọi là hằng số axit, bazơ. [A ][H O + ] HA + H O ⇌ H O+ + A - K = 3 (dd) 2 (l) 3 (dd) (dd) a [HA] + - + B (dd) + H 2O (l) ⇌ BH (dd) + OH (dd) [OH ][BH ] Kb = Đặc điểm: [B] Giá trị K a, K b càng lớn thì axit, bazơ đĩ càng mạnh và ngược lại. Giá trị của K a, K b chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất ax-bz. Axit càng mạnh thì bazơ liên hợp của nĩ càng yếu và ngược lại. Với 1 cặp axit bazơ liên hợp ta cĩ mối quan hệ giữa K a và K b : -14 Ka .Kb = Kw = 1,0.10 2/13/2011 11 2/13/2011 12 2
2/13/2011 Chỉ số axit pK a, chỉ số bazơ pK b: là một dạng khác của hằng số 17.5. Dự đốn chiều của phản ứng axit - bazơ axit, bazơ biểu diễn theo hàm logarit. Quy lut: “axit mnh + bazơ mnh → axit yu + bazơ yu”. Ví dụ: pK a = -lgK a pK b = -lgK b + - Đặc điểm. HCl (dd) + H2O (l) → H3O (dd) + Cl (dd) + - Tính axit > H 3O Tính bazơ > Cl Tính axit H 2O Tính axit > CH 3COOH - - pK : Câu hỏi : Pứ: CH 3COOH (dd) + HCO 3 (dd) ⇌ CH 3COO (dd)+H 2CO 3(dd) . b pK a + pK b = pK w = 14 Dự đốn chiều phản ứng? Câu hỏi : Cho axit yếu HX và HY cĩ chỉ số bazơ pK b của bazơ liên Biết H CO (K = 4,2.10 -7 ), CH COOH (K = 1,8.10 -5) và CH COO - hợp với chúng lần lượt là 3 và 5. Hỏi axit nào mạnh hơn? 2 3 a 3 a 3 -10 - -8 (K b = 5,6.10 ), HCO 3 (K b = 2,4.10 ). 2/13/2011 13 2/13/2011 14 17.6. Mơi trường của dung dịch muối, sự thủy phân 17.6.a. Dung dịch muối cĩ mơi trường trung tính Quy luật: Xut hin khi mui cĩ cha anion ca axit mnh (Cl , Br , I + + + + Muối tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh cho mt trung tính. , NO 3 , ClO 4 ) và cation ca bazơ mnh (Na , K , Li , Rb , Muối tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu cho mt axit. Cs +, Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ ): Muối tạo bởi axit yếu và bazơ mạnh cho mt bazơ. Nguyên nhân: C cation và anion ca mui đu khơng cĩ + . Muối tạo bởi axit yếu và bazơ yếu cho mt tùy thuộc vào phn ng thy phân vi H 2O đ to ra H hoc OH tương quan giữa ax yếu và bz yếu . VD: dung dch mui cha NaCl: + Nguyên nhân: do sự thủy phân của ion chất yếu cĩ mặt trong NaCl (r) → Na (dd) + Cl (dd) + dung dịch với dung mơi nước, làm tăng lượng ion H 3O hoặc Ion Na + và Cl đu khơng thy phân trong nưc → khơng cĩ s OH - trong dung dịch muối và tạo mơi trường thay đi nào → pH = 7,00 → mt trung tính 2/13/2011 15 2/13/2011 16 17.6.b. Dung dịch muối cĩ mơi trường axit 17.6.c. Dung dịch muối cĩ mơi trường bazơ Xut hin khi mui cĩ cha anion ca axit mnh (Cl , Br , I Xut hin khi mui cĩ cha anion ca axit yu (F , NO 2 , + 3+ 3 + + , NO 3 , ClO 4 ) và cation ca bazơ yu (NH 4 ; Fe ) hoc PO 4 , CH 3COO ) và cation ca bazơ mnh (Na ; K ) : mt s mui axit như NaH 2PO 4 : Nguyên nhân: do s thy phân ca anion ca axit yu vi Nguyên nhân: do s thy phân ca cation ca bazơ yu H2O đ to ra nhiu OH hơn. + + vi H 2O đ to ra nhiu H : VD: NaCN → Na (dd) + CN (dd) + ⇌ VD: NH 4Cl → NH 4 + Cl CN (dd) + H 2O (l) HCN (dd) + OH (dd) + ⇌ + NH 4 (dd) + H 2O (l) NH 3 (dd) + H 3O (dd) VD: K CO → 2K+ + CO 2 2 3 3 3+ 2 ⇌ VD: FeCl 3 + 6H 2O → [Fe(H 2O) 6] + 3 Cl CO 3 (dd) + H 2O (l) HCO 3 (dd) + OH (dd) 3+ ⇌ 2+ + ⇌ [Fe(H 2O) 6] (dd) + H 2O (l) [Fe(H 2O) 5(OH)] (dd) + H 3O (dd) HCO 3 (dd) + H 2O (l) H2CO 3(dd) + OH (dd) 2/13/2011 17 2/13/2011 18 3
2/13/2011 17.6.d. Dung dịch muối của axit yếu – bazơ yếu Câu hỏi : Trong các dung dịch muối sau đây: LiCl, FeCl 3, - - 3- Xuất hiện khi muối cĩ chứa anion của axit yếu (F , NO 2 , PO 4 , - + 3+ NH 4NO 3, CH 3COOK, C 6H5ONa, KOOC-COOK, Cs 2SO 4, CH 3COO ) và cation của bazơ yếu (NH 4 ; Fe ) : Nguyên nhân: cả cation và anion của muối đều thủy phân, nên Al 2(SO 4)3, nước Javel, sođa, Kaliperrmanganat . dung dịch dd cĩ thể là axit hoặc bazơ, phụ thuộc vào giá trị K a và K b của nào cho mơi trường: các ion. a) Trung tính. VD: NH CN → NH + + CN - 4 (dd) 4 (dd) (dd) b) Axit CN - + H O ⇌ HCN + OH - (dd) 2 (l) (dd) (dd) c) Bazơ + + NH 4 (dd) + H 2O (l) ⇌ NH 3 (dd) + H 3O (dd) d) Khơng xác định được -10 -5 Ka (NH4+) = 5,7.10 ;Kb(CN-)=2,5.10 → mt bazơ Quy luật: Nếu K a > K b , dung dịch muối cĩ tính axit; nếu K a < K b , dung2/13/2011 dịch muối cĩ tính bazơ . 19 2/13/2011 20 17.7. Các dạng phản ứng axit - bazơ Dạng 2 : Axit yếu + bazơ mạnh → sp . Dạng 1 : Axit mạnh + bazơ mạnh → sp . Ví dụ: Ví dụ: HCOOH (dd) + NaOH (dd) ⇌ NaHCOO (dd) + H 2O (l) HCOOH + OH - ⇌ HCOO - + H O K = K /K HCl (dd) + NaOH (dd) → NaCl (dd) + H 2O (l) (dd) (dd) (dd) 2 (l) pư a w + - Khi xem xét mơi trường dung dịch (tính pH) phải xem xét H3O (dd) + OH (dd) → H 2O (l) Các phản ứng dạng này đều cĩ hằng số cân bằng vơ cùng quan hệ lượng ban đầu và sp → 3 trường hợp . lớn, nên được coi như xảy ra hồn tồn. Câu hỏi : Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn Các ion Na + và Cl - khơng thủy phân trong dung dịch sau pư 400ml HCOOH 0,2M với 100 ml NaOH 1M. Câu hỏi : Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn Câu hỏi : Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn 400ml HCl 0,2M với 100 ml NaOH 1M. 400ml HCOOH 0,3M với 100 ml NaOH 1M. 2/13/2011 21 2/13/2011 22 Dạng 3 : Axit mạnh + bazơ yếu . → sp 17.8. Tính tốn giá trị K a, K b và pH Ví dụ: Giá trị của K a và K b được xác định bằng thực nghiệm. Khi tính tốn, các giá trị để lắp vào biểu thức K và K đều là các giá trị HCl (dd) + NaHCO 3 (dd) ⇌ NaCl (dd) + H 2CO 3 (dd) a b + - nồng độ mol/l của các ion và chất ở thời điểm cân bằng. H3O (dd) + HCO 3 (dd) ⇌ H2CO 3 (dd) + H2O (l) Kpư = K b/K w VD : Dung dịch HNO 0,50M cĩ pH = 1,72. Tính K ? Tương tự dạng 2, trong dạng này → 3 trường hợp . 2 a HNO ⇌ H+ + NO Dạng 4 : Axit yếu + bazơ yếu → sp . 2 2 [ban đầu] 0,50M 0 0 Ví dụ: [phản ứng] x +x +x CH 3COOH (dd) + NH 3 (dd) ⇌ CH 3COONH 4 (dd) [cân bằng] (0,50x) x x K .K pH = 1,72 → [H +] = x = 10 -1,72 = 0,019 M. ⇌ - + a b CH 3COOH (dd) + NH 3 (dd) CH 3COO (dd) + NH 4 (dd) K tong = K w 2 2 → pH của dung dịch phụ thuộc vào cả K và K . x x −4 a b Ka = ≈ = 7,1.10 2/13/2011 23 2/13/2011 0,5− x 0,5 24 4
2/13/2011 -5 VD : Tính pH của dung dịch NH 3 0,1 M. Biết K b = 1,8.10 ? VD : Tính pH của dung dịch H 3PO 4 5,0M? Biết các K a của axit NH + H O ⇌ NH + + OH -3 -8 -13 3 2 4 là K a1 = 7,2.10 ; K a2 = 6,2.10 ; K a3 = 4,8.10 ; [ban đầu] 0,10M 0 0 Do K a3 << K a2 << K a1 nên cĩ thể bỏ các các nấc phân ly thứ [phản ứng] x +x +x [cân bằng] (0,10x) x x 2, thứ 3 khi tính tốn giá trị pH 2 2 + 2 [NH+ ][OH − ] x2 x 2 H3PO 4 (d ) ⇌ H2PO 4 (d ) + H (d ) K=4 = ≈= 1,8.10 −5 b [ban đầu] 5,0M 0 0 [NH3 ] 0,1− x 0,1 [phản ứng] x +x +x -3 - → x = 1,3.10 M = [OH ] → pH = 11,11 [cân bằng] (5,0x) x x VD : Tính pH của dung dịch HCOOH 0,010M và tính % ion -4 hĩa của HCOOH? Biết K a = 1,6.10 . %ion hĩa = (số mol HCOOH điện ly) / (số mol HCOOH bđ) → x = 0,19M = [H +] → pH = 0,72 2/13/2011 25 2/13/2011 26 BT chương 1 7: 1, 5, 15, 31, 35, 41, 49, 51, 59, 61 . Bài sau: Chương 18 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH 2/13/2011 27 2/13/2011 28 17.8. Thuyết axit bazơ của Lewis Khái niệm axit-bazơ của Lewis : Axit: là chất chất mà cĩ thể nhận cặp electron. Bazơ: là chất mà cĩ thể nhường cặp electron Ưu điểm và nhược điểm của thuyết cũ: VD : BF 3 + :NH 3 ⇌ BF 3NH 3. O=C=O + H 2O: ⇌ H2CO 3 2+ 2+ Cu (dd) + 4 :NH 3 (dd) ⇌ [Cu(NH 3)4] (dd) 2/13/2011 29 5
2/13/2011 HĨA H C Chương 18 Cân bằng trong dung dịch ĐI CƯƠNG GV: Lê Minh Thành 2/13/2011 1 2/13/2011 2 Ví dụ : Tính pH của dd thu được khi cho 200 dd HCl 1M vào 18.1. Hiệu ứng ion đồng dạng -5 300ml dd CH 3COOH 1M. Biết K a=1,8.10 . Khái niệm ion đồng dạng: là ion thêm vào hệ mà trùng với Hướng dẫn: ion cĩ mặt trong hệ đang khảo sát . Tính lại nồng độ mol/L của CH 3COOH và HCl. Ảnh hưởng của ion đồng dạng tuân theo nguyên lý chuyển Lập bảng ICE với cân bằng của axit: dịch cân bằng Le Chatelier. + - CH 3COOH + H 2O ⇌ H3O CH 3COO Tính tốn trong bài tốn của ion đồng dạng, thường sử [ban đầu] 0,6 M 0,4 M 0 dụng bảng ICE để làm . [phản ứng] +x x x [cân bằng] (0,6+x) (0,4x) x ⇌ + -. Câu hỏi : Cho cb: CH 3COOH+ H 2O H3O + CH 3COO + Dùng K a để m x → m nồng độ H 3O → m pH: Nêu sự chuyển dịch cb khi: a) Thêm2/13/2011 CH 3COONa b) Thêm HCl c) Thêm NH 4Cl 3 2/13/2011 4 18.2. Dung dịch đệm Ví dụ: Tính pH dd đệm thu được khi cho 200 mlNaOH 1M -5 Khái niệm : là một dung dịch hỗn hợp gồm axit yếu và muối tác dụng với 300ml CH 3COOH 1M. Cĩ K a=1,8.10 tương ứng của nĩ (hoặc bazơ yếu và muối tương ứng của nĩ). Hướng dẫn: Đặc điểm dd đệm: Tính số mol của NaOH, CH 3COOH → NaOH thiếu → dd sau pứ cịn CH COOH và CH COONa → là một dd đệm. Chứa axit yếu và bazơ liên hợp với nĩ (hoặc bazơ yếu và axit 3 3 liên hợp của nĩ). Tính lại nồng độ mol/L của CH 3COOH và CH 3COONa sau pứ. Cĩ khả năng chống lại sự thay đổi của pH khi thêm vào dung Lập bảng ICE với cân bằng của axit: + - + - dịch một lượng nhỏ H hay OH . CH 3COOH+ H 2O ⇌ H3O + CH 3COO dùng K a= Ví dụ: dd chứa đồng thời NH 4Cl và NH 3 (Hoặc lập bảng ICE với cân bằng của bazơ: - ⇌ - dd chứa đồng thời CH 3COONa và CH 3COOH. CH 3COO + H 2O OH + CH 3COOH dùng K b= ) + - 2/13/2011 5 2/13/2011 Tính nồng độ H 3O (hoặc OH ) rồi tính pH của dd sau pứ. 6 1
2/13/2011 Biểu thức tính pH cho dd đệm: (ptHenderson – Hasselbalch) : Ví dụ: Tính pH dd đệm mới thu được khi cho 100 ml HCl 1M vào một dd đệm cĩ sẵn 700ml CH 3COOH 1M và pH = pK a + log ([bazơ liên hợp]/[axit]) -5 CH 3COONa 0,8M. Cĩ K a=1,8.10 . dùng cho dd đệm gồm axit yếu và muối của nĩ Hướng dẫn: pOH = pK b + log ([axit liên hợp]/[bazơ]) Coi tồn bộ lượng HCl cho thêm vào sẽ tác dụng hết CH 3COONa. dùng cho dd đệm gồm bazơ yếu và muối của nĩ. CH 3COONa + HCl → CH 3COOH + NaCl Ví dụ: Tính pH dd đệm thu được khi cho 200 mlNaOH 1M tác -5 Tính lại nồng độ mol/L của CH COOH và CH COONa sau pứ. dụng với 300ml CH 3COOH 1M. Cĩ K a=1,8.10 . 3 3 + Hướng dẫn: Lập bảng ICE với cân bằng của axit, tính nồng độ H 3O rồi tính pH của dd sau pứ : Tính lại nồng độ mol/L của CH 3COOH và CH 3COONa sau pứ. ⇌ + - [CH 3COOH] = 0,2M [CH 3COONa] = 0,4M CH 3COOH+ H 2O H3O + CH 3COO dùng K a= Ta cĩ: pH = pK + log ([0,4]/[0,2]) = 4,74 + log2 = 2/13/2011 a 7 2/13/2011 (Hoặc dùng phương trình Henderson – Hasselbalch để tính pH).8 18.3. Chuẩn độ axit - bazơ Chất chỉ thị màu (cho chuẩn độ axit-bazơ) là chất cĩ màu sắc thay đổi theo giá trị pH của dung dịch Chuẩn độ là phương pháp dùng để xác định hàm lượng của một Đường cong chuẩn độ: là đồ thị quan hệ giữa pH và thể tích của chất cĩ trong một dung dịch hoặc xác định tính chất vật lý của dung dịch axit hoặc bazơ thêm vào. một phân tử. Các bài tốn chuẩn độ thường gặp (5 dạng): Dung dịch tiêu chuẩn là dung dịch đã biết chính xác nồng độ của Chuẩn độ axit mạnh với bazơ mạnh . nĩ, dùng dung dịch này để xác định nồng độ các dung dịch khác. Chuẩn độ axit yếu với bazơ mạnh . Dung dịch chuẩn độ là dung dịch chưa biết nồng độ. Ta dùng Chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh. dung dịch tiêu chuẩn để xác định nĩ. Chuẩn độ axit yếu đa bậc bằng bazơ mạnh. Điểm tương đương là thời điểm khi dung dịch tiêu chuẩn và Chuẩn độ bazơ yếu đa bậc bằng axit mạnh. dung dịch chuẩn độ tác dụng vừa đủ với nhau. Người ta xác Biểu thức dùng để tính pH và nồng độ các chất trong hệ, cho 4 định2/13/2011 điểm tương đương bằng chất chỉ thị màu. 9 trường2/13/2011 hợp sau là : phương trình Henderson – Hasselbalch. 10 2/13/2011 11 2/13/2011 12 2
2/13/2011 Ví dụ: Xét quá trình chuẩn độ 100 ml dd HCl 0,1M bằng dd NaOH 0,1M. Dd tiêu chuẩn là NaOH 0,1M (để ở trên buret); dd chuẩn độ là HCl (cho vào trong bình tam giác) . Chất chỉ thị màu cĩ thể là quỳ tím, hoặc P.P . + - Phương trình pứ: H + OH → H 2O. Ban đầu khi chưa chuẩn độ: pH = 1. Tại điểm tương đương: pH = 7. Sau điểm tương đương (khi NaOH dư 10ml): pH = 11,67. 2/13/2011 Đồ thị biểu diễn đường cong chuẩn độ: 13 2/13/2011 14 Ví dụ: Xét quá trình chuẩn độ 100 ml dd CH 3COOH 0,1M -5 bằng dd NaOH 0,1M. Biết K a=1,8.10 . Dd tiêu chuẩn là NaOH 0,1M (để ở trên buret); dd chuẩn độ là CH 3COOH (cho vào trong bình tam giác) . Chất chỉ thị màu là P.P . - - Phương trình pứ: CH 3COOH + OH → CH 3COO + H 2O. Ban đầu khi chưa chuẩn độ: = 2,87 Tại điểm tương đương: → pH = 8,72. Sau điểm tương đương (khi NaOH dư 10ml): pH = 11,67. 2/13/2011 Đồ thị biểu diễn đường cong chuẩn độ: 15 2/13/2011 16 Khái niệm chất chỉ thị màu axit-bazơ: là chất cĩ màu sắc Phenolphtalein thay đổi theo giá trị pH dung dịch. Các chất chỉ thị thường là các axít hoặc bazơ hữu cơ yếu mà ở dạng phân tử hoặc ion chúng cĩ màu khác nhau. Phenolphtalein, C 20 H14 O4. Tinh thể nhỏ màu trắng, khơng mùi, o khơng vị, t nc = 259 - 263 C. Ít tan trong nước, dễ tan trong etanol hoặc ete, khơng màu ở pH 9; dùng trong y học (làm thuốc tẩy), trong cơng nghiệp, tổng hợp phẩm nhuộm . HInd (ko màu) ⇌ H+ + Ind (màu hng) Giấy quỳ (litmus) là giấy cĩ tẩm dung dịch etanol hoặc nước với chất màu tách từ rễ cây địa y (ngành thực vật cộng sinh giữa tảo và nấm) Roccella và Dendrographa, cĩ màu gốc ban đầu là màu tím (nên cịn được gọi là giấy quỳ tím), được sử dụng trong 2/13/2011 17 2/13/2011 18 ngành hĩa học để thử, kiểm nghiệm độ pH. 3