CHƯƠNG I CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

I. Các cấu tử chánh:1. Các hạt cơ bản:

Nguyên tửElectron(e) -1

Nhân Proton(p) +1 1dvc Neutron(n) 0 1dvc

me/mp = 1/1840 Kl(ng.t) = Kl(nhân)

2. Ký hiệu nguyên tử:

Z: Bậc số ng.tử= ∑p trong nhân

A= Số khối = ∑p + ∑n

∑p = 6∑n = 12 – 6 = 6

Nguyên tử ở trạng thái cơ bản trung hòa điện ∑e = ∑p =6

XAZ

C126

3. Ng.tử đồng vị: 1 protn. Có 0; 1; 2 neutron6 proton. Có 6; 7; 8 neutron17 proton. có 18; 19; 20 neutron

Các ng.t đồng vị có cùng Z ∑e bằng nhau hóa tính giống nhau.

H11 H2

1 H31

C126 C13

6

Cl3517 Cl37

17

Cùng Z, khác A

4. Nguyên tố – nguyên tử:*1 ng.tố x.định khi có 1 giá trị Z x.định.*Trong 1 ng.tố có thể gồm nhiều ng. tử đồng vị với thành phần xác định*1H gồm: 1H(99,985%) và 2H(0,015%) *17Cl gồm: 35Cl(75,4%) và 37Cl(24,6%)

*6C gồm: 12C(98,982%) và 13C(1,108%)

*Klnt (ng.tố) =

Td: klnt(Cl) =

100

).%(iAi∑

453,35100

6,24.374,75.35 =+

II. Cấu tạo ng.tử theo thuyết cơ lượng tử.e di chuyển trên các orbital ng.tử (AO)

* Về ph.d vật lý: AO:vùng k.g quanh nhân

trên đó x.s tìm thấy e cực đại từ 90→99%

*Về ph.d toán học: AO được biểu diễn bởi hàm số Ѱn,l,m :nghiệm của p.t Schrodinger

∂2 Ѱ ∂2 Ѱ ∂2 Ѱ 8π2m── + ── + ── + ─── (E – V) Ѱ = 0∂x2 ∂y2 ∂z2 h2

Giải p.t này các cặp nghiệm E; Ѱ

1. Hệ 1 electron:1H : nhân 1+ và 1e di chuyển quanh nhân

2He→2He++e : nhân 2+ và 1e quanh nhân

3Li →3Li2++2e: nhân 3+và 1e quanh nhân Hệ 1e Nhân có Z+ và 1(e) quanh nhân Giải p.t Schrodinger áp dụng cho hệ 1(e)

Các hàm Ѱn,l,m biểu diễn các AO,và En AO có dạng x.định khi hàm Ѱn,l,m x.định. Ѱn,l,m xác định khi các số lượng tử n,l,m có giá trị xác định

a. Các số lượng tử:α. Số l.tử chánh n: lớp mà e di chuyển trên

đó, và kích thước của AO..n = 1 2 3 4 5 6 7…..∞Lớp K L M N O P Q……

En< 0 và En ↑ khi n↑n↑kích thước AO↑

Td: 1H:

n=1

n=2

eVE 6,131

1.6,13

2

1 −=

−=

eVE 4,32

1.6,13

2

2 −=

−=

eVn

ZEn

2

.6,13

−=

2He+(Z=2):

ZXn+ :

n = ∞

eVE 4,541

26,13

2

1 −=

−=

eVE 6,132

26,13

2

2 −=

−=

n =1=>

n =2=>

eVE 05,63

26,13

2

3 −=

−=n =3=>

eVZ

E 06,132

=

∞−=⇒ ∞

β. Số lượng tử phụ l: Với1giá trị n l có n trị số: 0;1;2; 3; 4; 5;…; n-1.

Slt phụ l: hình dạng của AO và phân lớp có trong 1 lớp thứ n của nguyên tử. l 0 1 2 3 4 5 6 7…….Ph.l s p d f g h i j…….. γ. Số lượng tử từ m (ml):Với 1 giá trị của l m có (2l+1) trị số:m = -l; -(l-1); -(l-2); …..; 0; 1; 2; …..; +l Số lượng tử từ m cho biết sự định hướng của AO trong không gian

n l m Ѱn,l,m (nl) AO1 0 0 Ѱ1,0,0 1s 1s

lớp K(n=1) có1 phân lớp(1s) và chỉ có 1AO(1s)

n l m Ѱn,l,m (nl) AO

2 0

1

0 Ѱ2,0,0 2s 2s -1 0 +1

Ѱ2,1,-1

Ѱ2,1,0

Ѱ2,1,+1

2p 2px

2py

2pz

lớp L(n=2) có 2 phân lớp: 2s có 1 AO (2s) và 2p có 3 AO ( 2px; 2py; 2pz )

n l m Ѱn,l,m nl AO3 0

1

2

0 Ѱ3,0,0 3s 3s-1 0+1

Ѱ3,1,-1

Ѱ3,1,0

Ѱ3,1,+1

3p 3px

3py

3pz-2-1 0+1+2

Ѱ3,2,-2

Ѱ3,2,-1

Ѱ3,2,0

Ѱ3,2,+1

Ѱ3,2,+2

3d

3dxy

3dyz

3dz2

3dxz

3dx2 – y2

lớp M(n=3) có 3 phân lớp: 3s (1AO); 3p(3AO) ; 3d(5AO)

n = 4 l= 0;1;2;3có 4 phân lớp:

4s;4p;4d;4f

Phân lớp 4f (l=3) =>m có (2.3+1)=7 giá trị

7AO

Lớp thứ n có n phân lớp: ns;np;nd;nf;…

δ. Số lượng tử spin ms

Trạng thái chuyển động của elctron còn được biểu diễn bởi một slt thứ tư là ms: khi di chuyển quanh nhân electron có thể tự quay quanh trục đối xứng theo 2 chiều trái nhau( thuận và ngược chiều kim đồng hồ)

Slt ms có 2 gjá trị :

Trạng thái chuyển động của e được xác định bởi 4 số lượng tử: n,l,m,ms.Mỗi e trong 1 ng.tử đều có 4 slt n,l,m,ms xác định.

2

1−=sm2

1+=smvà

b. Ghi chú: *trong hệ 1(e)Các ph.l ϵ 1 lớp có En bằng nhau*e có thể di.ch ở bất kỳ lớp nào từ n=1→∞*Khi e di chuyển ở lớp nàoEn của lớp đó

*Ở tr.th cơ bản: Hệ có E nhỏ nhấte Є n=1*e từ n=1→n=2 ∆E1→2=E2–E1>0*e từ n=2→n=1∆E2→1=E1-E2<0*e từ Enthấp →EncaoHệ nhận năng lượng*e từ Encao →Enthấp Hệ phát năng lượng

eVn

ZEn

2

.6,13

−=

2. Hệ nhiều electron:

Gồm các nguyên tố chứa từ 2e trở lên:

* Các e đẩy lẫn nhaucác phân lớp trong cùng 1 lớp có E khác nhau

* Các e di chuyển quanh nhân cũng trên các lớp và phân lớp tương tự trường hợp hệ 1e.

* Trạng thái chuyển động của các e trong hệ nhiều e phải tuân theo các nguyên lý của cơ lượng tử.

a. Các nguyên lý của cơ lượng tử:α. Nguyên lý ngoại trừ Pauly:

Trong 1 ng.tử nhiều e, không có cặp e nào có 4 số lượng tử hoàn toàn giống nhau.* Số e tối đa trong 1AO:

Các e di chuyển trên cùng 1AO(Ѱn,l,m) phải có 3 slt n,l,m giống nhau ms khác nhauVì ms chỉ có 2 giá trị: - 1/2 và + 1/2 1AO chỉ có tối đa 2e với ms ngược chiều ms =+1/2

ms = -1/2

AO chứa 2e Còn

↑ ↓

↑↓ ↑↑

* Số electron tối đa trong 1 phân lớp:Trong1ph.l thứ l: Có (2l+1) AOcó2(2l+1)ePh.lớp s(l=0) tối đa 2(2.0+1)=2e s2

Ph.lớp p(l=1) tối đa 2(2.1+1) = 6e p6

Ph.lớp d(l=2)tối đa 2(2.2+1) = 10ed10

Ph.lớp f (l=3)tối đa 2(2.3+1) =14e f14

ns: s0 ; s1 ; s2

np: p0; p1 ; p2 ; p3 ; p4 ; p5 ; p6

nd: d0; d1; d2; d3; d4; d5; d6 ; d7 ; d8 ; d9 ; d10

nf:f0; f1; f2; f3; f4; f5; f6; f7; f8; f9; f10; f11; f12; f13; f14

* Số electron tối đa trong 1 lớp

Trong lớp thứ n: Chứa tối đa (2.n2 )en=1 tối đa 2.12= 2 en=2 tối đa 2.22 = 8en=3 tối đa 2.32 = 18 en=4 tối đa 2.42 = 32 en=5 tối đa 2.52 = 50 en=6 tối đa 2.62 =72 en=7 tối đa 2.72 = 98 e

β. Nguyên lý vững bền Trong 1 nguyên tử nhiều electron,các electron di chuyển quanh nhân như thế nào để năng lượng của hệ là nhỏ nhất.

* Các phân lớp nl: Có (n + l)↑ E↑Td: 3s(3 + 0)< 3p(3 + 1)E3s < E3p

* Trường hợp 2 ph.lớp có (n + l) bằng nhau:Phân lớp nào có n↑En ↑

Td: 3d(3 + 2) và 4p(4 + 1) E3d < E4p

4p(4 + 1) và 5s(5 + 0) E4p < E5s

* Quy tắc Kleckowski:Trong 1 ng.tử nhiều e, các e lần lượt vào chiếm các ph.l có E nhỏ nhất trước(mỗi AO chỉ chứa tối đa 2e với spin ngược chiều).Khi nào ph.l có E nhỏ hơn đã bão hòa e,thì e tiếp theo mới vào chiếm ph.l có E cao hơn kế tiếp. Thứ tự tiến E của các ph.l được xác định bởi qui tắc KlecKowski.

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Thứ tự tiến năng lượng của các phân lớp:

Quy tắc Kleckowski:

γ. Quy tắc Hund:

Trường hợp ph.l có nhiều AO đồng năng:p.l: npx

p.l: ndx

e lần lượt vào chiếm các AO như thế nào để:

∑ms cực đại ∑m cực tiểu

P1

P2

P3

P4

P5

p6

d1 d6

d2 d7

d3 d8

d4 d9

d5 d10

m = -1 0 +1

m = -2 -1 0 +1 +2

↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↑

↑ ↑

↑ ↑ ↑

↑↓ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓

↑ ↑

↑ ↑ ↑

↑ ↑ ↑ ↑

↑ ↑ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑

ml -2 -1 0 +1 +2 ↑ ↑↑ ↑ ↑↑ ↑ ↑ ↑↑ ↑ ↑ ↑ ↑↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↑↓ ↑

↓↑ ↑ ↑↑↓ ↑

↓↑↓ ↑ ↑↑↓ ↑

↓↑↓ ↑

↓↑↑↓ ↑

↓↑↓ ↑

↓↑↓

↑↑ ↑↑ ↑ ↑↑↓ ↑ ↑↑↓ ↑↓ ↑↑↓ ↑↓ ↑↓

δ. Ghi chú:

* Các phân lớp p và d: Cấu hình bền nhất là

cấu hình bão hòa và cấu hình bán bão hòa p.l p Bền là p6 và p3

p.l d Bền là d10

và d5

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑ ↑ ↑ ↑ ↑

b. Cấu hình electron:1H(1s1): ↑

2He(1s2) ↑↓

3Li(1s22s1) ↑↓ ↑

4Be(1s22s2) ↑↓ ↑↓

5B(1s22s22p1) ↑↓ ↑↓ ↑

6C(1s22s22p2) ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

7N(1s22s22p3) ↑ ↑ ↑↑↓↑↓

8O(1s22s22p4) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

9F(1s22s22p5) ↑↓ ↑↓ ↑↑↓ ↑↓

10Ne(1s22s22p6) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

Có thể viết cấu hình electron của các nguyên tố nếu biết Z

11Na (1s22s22p63s1) (KL 3s1)…

26Fe (KL3s23p64s23d6) …

29Cu (KL3s23p64s23d9) …

Nhưng:cơ cấu d9 không bền bằng cơ cấu d10

Cu sẽ hiệu chỉnh thành cơ cấu 4s1 3d10

29Cu(KL3s23p64s13d10)…

↑

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

c. Hiệu ứng chắn và hiệu ứng xâm nhập:α.Trong ng.tử nhiều e, khi di chuyểnej bị các ei còn lại đẩy một lực đẩy tổng cộng là Sj

e(j) bị nhân hút < tr.hợp ng.tử chỉ có 1e(j)

Sj: hiệu ứng chắn của các ei tác dụng lên ej

1ei sẽ gây1hiệu ứng chắn σij lên ej(Sj =∑σij)

* ej càng xa nhânSj ↑; ej càng gần nhânSj↓* ei càng xa nhânσij↓:ei càng gần nhânσij↑Trong cùng 1 lớp: s p d f

σij ↓

β. Hiệu ứng xâm nhập:Các e khi di chuyển, do lực hút của nhân tác dụng lêntạo nên hiệu ứng xâm nhập

(e xâm nhập vào gần nhân hơn)

e tạo hiệu ứng chắn σ mạnh hơn

Trong cùng 1 lớp s p d f h.ứ xâm nhập ↓

III. Bảng phân loại tuần hoàn.1. Vị trí của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn.

Là xác định chu kỳ và phân nhóm của ng.tố:

Chu kỳ: số lượng tử chánh n lớn nhất của ng.tố đó

Phân nhóm:Phân nhóm chánh A

Phân nhóm phụ B

* Nguyên tố thộc phân nhóm chánh A:Là ng.tố mà e cuối cùng đang x.d ph.lớp ns hoặc np và ph.lớp (n-1)d không chứa hoặc đã chứa bão hòa e nsx: ns1p.nh IA

ns2p.nh IIAns2 npy ns2 np1p.nh IIIA

ns2 np2 p.nh IVA

ns2 np3 p.nh VA

ns2 np4 p.nh VIA

ns2 np5p.nh VIIA

ns2 np6khí trơ

Họ S

Họ P

* Nguyên tố thuộc phân nhóm phụ B:Ng.tố mà e cuối cùng đang x.d ph.lớp (n-1)dns2 d1

d2

d3

d4

d5

d6

d7

d8

d9

d10

p.nh IIIBp.nh IVBp.nh VBp.nh VIBp.nh VIIB

p.nh VIIIB

…ns1 (n-1)d10 p.nh IBp.nh IIB

Họ D

2. Tính chất của các nguyên tố:a. Tính kim loại và phi kim:

α. K.l: là ng.tố mà ∑e lớp ngoài cùng ≤ 3K.l gồm:ph.nh IA; IIA; IIIA và các p.nh Bβ. Phi kim:là ng.tố mà∑e lớp ngoài cùng ≥ 4 phi kim gồm:phân nhóm IVA;VA;VIA;VIIA

*Ng.tố thuộc ch.kỳ lớn của p.nh IVA;VAlà k.lb.Soh (+) cao nhất và soh (-) thấp nhất

* Soh (+) cao nhất của 1 ng.tố = ∑e hóa trị của ng.tố đóe hóa trị là e có thể tham gia tạo liên kết

Số oxyd hóa (-) thấp nhất= ∑e hóa trị - 8→Kim loại chỉ có số oxyd hóa (+)→phi kim có : số oxyd hóa (+) và (-)

* ZX (ns2 npy) + (6-y)e X(6-y)- {…ns2 np6}

→ Các ng.tố phân nhóm chánh A có soh(+) cao nhất = cột phân nhóm của ng.tố đó.

b.Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của ng.tốI1 của 1 ng.tố là n.l cần thiết mà ng.tố nhận vào để tách 1e ra khỏi ng.tố →ion M+.

M → M+ + e I1 = EM+ - EM I1 > 0I1↑ ng.tố càng khó ion hóa,tính khử và

tính Kl ↓

c. Ái lực electron:Ái lực electron là năng lượng trao đổi khi 1 ng.tố nhận thêm 1e → ion X-

X + e → X-A1=EX-- EX (A1: <0 hoặc >0)A1 càng<0 nhận e ↑tính oh,đađ,pk↑ d. Bán kính ng.tử* Trong cùng 1 ph.nh, khi đi từ trên xuốngsố lượng tử chánh n↑bán kính ng.tử↑

*Cùng1chu kỳ: các ng.tố thuộc ph.nh A, khi đi từ trái sang phải Z↑rng.tố ↓rng.tử,tính khử, kl ↑,I1↓ rng.tử↓, oh,pk,đađ ↑

CHƯƠNG IILIÊN KẾT HÓA HỌC

I. Các đặc trưng của liên kết hóa học1. Độ dài liên kết::khoảng cách ngắn nhất nối

Liên kết H─F H─Cl H─Br H─Id(Ao) 0,92 1,28 1,42 1,62

2 hạt nhân của 2 nguyên tử tham gia liên kết

2. Góc liên kết:Góc tạo thành bởi 2 đoạn thẳng nối liền

ng.tử với 2 nhân của 2 ng.tử liên kết với nó.

C OCl

Cl111.4o

124.3o

3. Bậc liên kết:

Số mối l.kết được hình thành giữa 2 ng.tửEtan H3C─CH3 blk = 1 Eten H2C = CH2 blk = 2 Etin HC ≡ CH blk =3

4. Năng lượng liên kếta. Phân tử 2 nguyên tử: AB(k)

→

Q

: Q là nhiệt hấp thu của pư Q>0 EAB = Qb. Phân tử nhiều nguyên tử: CH4(k)

→Q

EAB > 0 và EAB↑ độ bền liên kết↑Blk↑ EAB, đblk,↑ nhưng dAB↓

A(k)+B(k)

C(k) + 4H(k) QECH 41=⇒

5. Các loại liên kết.Gồm: Liên kết ionLiên kết cộng hóa trịLiên kết HidroLực Van Der WallsLiên kết trong phức chất

Các loại liên kết yếu

Để phân biệt lk ion và lkcht:căn cứ vào độ âm điện của 2 nguyên tử tham gia liên kết.

Lk (AB)0 ≤│χA - χB│< 1,7 lkcht

│χA – χB │≥ 1,7 lk ion

II. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ1. Nguyên tắc:Liên kết AB: 0 ≤│χA – χB │< 1,7lkcht*2 ng.tử A và B tiến lại gần nhau, các AOht tiến lại gần nhau, đến 1 khoảng cách xđcác AO của chúng sẽ che phủ lên nhau các Orbital ph.tử:Molecular Orbital (MO)

* MO :vùng không gian quanh 2 nhân, trên đó xác suất tìm thấy e cực đại từ 90→99% Mỗi MO cũng chỉ chứa tối đa 2e với spin ngược chiều.

AO(A) AO(B) MO(AB) + →

+ →

+ →

Liên kết phối trí(cho nhận)

▪ Chỉ có các AO hóa trị(AO chứa các e hóa trị) mới tham gia che phủ tạo liên kết.▪ Qui tắc che phủ hữu hiệu

*Che phủ cực đại:các AO tiến lại với nhau

theo hướng như thế nào để cácAO che phủ phủ lên nhau càng nhiều càng tốt

* ∆E2AO ↓Che phủ hữu hiệu ↑độ bền lk ↑

↑ ↑ ↑↓

↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓

HUI© 2006General Chemistry:Slide 51 of 48

Các kiểu xen phủ : sự tạo liên kết σ,π•Liên kết sigma ma: Hình thành do sự xen phủ trục, tức là sự xen phủ xãy ra dọc theo trục liên kết giữa 2 nguyên tử Kí hiệu σ

s-s s-p p-p

p-d d-d

HUI© 2006General Chemistry:Slide 52 of 48

• Liên kết π: Hình thành do xen phủ bên, Kí hiệu π

p-d d-d

2. Các thí dụ:

* H2 H(1s1)H(1s1)

↑

↑↑↓ H2

+ → → MO σs↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓

H:H H─H

* HFH(1s1)F(1s2 2s2 2p5)

↑

↑↓ ↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ 2s 2p σsp

H:F̤̈:H─F̲̅׀

* Cl2Cl( 3s2 3p5)Cl( 3s2 3p5)

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ σp

↑↓↑ ↑

↑↓

*N2N(1s2 2s2 2p3)N(1s2 2s2 2p3)

↑↓ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑ ↑ ↑

y y

X X

z

y y

X X

z

σz

׀N≡N׀

↑↑ ↑↓

πy

πx

z z

y y

x

z z

y y

x

* H2OH(1s1)O(1s2 2s2 2p4)H(1s1)

↑

↑↓ ↑↓ ↑ ↑

↑

H O──H

Lý thuyết: HOH=900 nhưng thực nghiệm:= 104,50

* NH3:3H(1s1)N(1s2 2s2 2p3)

↑ ↑ ↑

↑↓ ↑ ↑ ↑

H N H H

Lý thuyết: HNH= 900 nhưng thực nghiệm= 1070

* CH4 4H(1s1)C(1s2 2s2 2p2)→C*(1s2 2s1 2p3)

H H C H

HLý thuyết: CH4 gồm 2 loại liên kết C─H3 C─H tạo thành tam diện vuông, C─H thứ tư không định hướngThực nghiệm: CH4 có dạng tứ diện đều, góc HCH=109,50

↑ ↑ ↑ ↑

↑ ↑ ↑ ↑

3. Thuyết lai hóa các AOTrước khi tạo liên kết, 1 ng.tử tự che phủ các AO hóa trị →những AO lai hóa có hình dáng, kích thước, E hoàn toàn giống nhau.Sau đó, nó dùng các AO l.hóa này che phủ với các AO của những ng.tử khác để tạo l.ka. Các trạng thái lai hóa: α. Lai hóa sp:1(s) + 1(p) →2(sp)

Trạng thái lai hóa sp dùng để giải thích cơ cấu của các phân tử thẳng hàng. Trong hóa hữu cơ, lai hóa sp dùng để giải thích cơ cấu của carbon liên kết ba (C ≡ ) sp sp spTd: O=C=O ; HC≡CH

phaân töû BeH2

Td: BeH2: Be(2 + 2.1=4)=> Be(sp)

BeCl2: Be(2 + 2.1 = 4)=> (sp)

β.Trạng thái lai hóa sp2: 1(s) + 2(p) → 3(sp2)Có cơ cấu tam giác đều: tâm là nhân ng.tử, 3 trục đ.x của 3(sp2) hướng ra 3 đỉnh của ∆

Trạng thái lai hóa sp2 dùng để giải thích các ph.tử có dạng ∆ hoặc góc.Trong hóa hữu cơ: giải thích cơ cấu của C liên kết đôi (C = )

γ. Trạng thái lai hóa sp3:1(s) + 3(p) → 4(sp3) :tứ diện đều,4 trục đxHướng ra 4 đỉnh của tứ diện đềuTrạng thái lai hóa sp3 được dùng để giải thích cơ cấu của phân tử có dạng tứ diện, tháp tam giác,góc.Trong hóa hữu cơ,dùng để giải thích cơ cấu của C nối đơn.

ε. Trạng thái lai hóa d2sp3 1(s) + 3(p) + 2(d) →6(d2sp3)Có dạng hình 8 mặt (lưỡng tháp đáy hình vuông)

δ. Trạng thái lai hóa dsp3;1(s) + 3(p) + 1(d) 5(dsp3)Dạng hình 6 mặt ( lưỡng tháp đáy tam giác)

4. Dự đoán cơ cấu lập thể của hóa chấtXem chất: MLn ; MLn

x+ ; Mlny-

M:ng.tố tr.tâm(ng.tố có số ng.tử nhỏ nhất.)L:ligand(các ng.tố chung quanh l.k với M)n; chỉ số ligand ( n ≥ 2)X+: đ,t(+) của cation. Y- :đ.t (-) của anion

▪∑ehtlh(M) =∑ehtcb(M)+∑e: các L(1L góp 1e trừ O;S = 0e)

+ y(e) nếu là anion - x(e) nếu là cation

Để xác định dạng lập thể:

▪ Xác định trạng thái lai hóa của (M) và dạng lập thể ∑ehtlh: ∑AOlh: tr.thái lh dạng lập thể 4 2 sp thẳng hàng 6 3 sp2 tam giác; góc8 4 sp3 tứ diện, tháp,

góc 10 5 dsp3 lưỡng tháp đáy ∆ 12 6 d2sp3 hình bát diện

HUI© 2006General Chemistry:Slide 76 of 48

*Các cặp e hóa trị phải được phân bố cách xa nhau nhất để có được lực đẩy nhỏ nhất giữa chúng

* Hiệu ứng lập thể giãm dần: Cặp e không liên kết(K) > cặp e liên kết(L) > e không liên kết [K(1)]

*Lực đẩy của các cặp e giảm dần theo thứ tự sau: KK > KL > LL > K(1)L

*e trong liên kết bội đẩy > e

liên kết đơn. C OCl

Cl111.4o

124.3o

Td: CO2: C(4 + 2.0 = 4) sp O =C = O

O - C - O▪▪

▪▪

z z

y y

z

y

x

2)(2

2.2)(1 =+= πσ e

Blk

phaân töû BeH2

Blk= 1

BeCl2:Be(2+2.1=4)=> sp

BeH2: Be(2+2.1=4)=> sp

CO32-: C (4 + 3.0 + 2 =6) sp2

▪▪

▪▪

O C O O

▪▪

1.2(e)Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,33 3.2

CH≡CH

▪▪

▪▪

BF3: B(3+3.1=6e)=> sp2

..

..

..

1.2(e)Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,33 3.2

CH2=CH2 :C(sp2)

HUI© 2006General Chemistry:Slide 84 of 48

Cl

Cl

Cl

3p

3p3p

3p

3p

3p

sp2

sp2

2p

B

33,1)(2.3

2.1)(1 =+= πσ e

Blk

BCl3: 3+3.1=6=> sp2

NO2: ∑ehtlh = 5 + 2.0 = 5 lh sp2

N O O

•▪▪

•• 1.2e Blk=1(σ)+─── (π) = 1,5 2.2

CH4 ∑ehtlh = 4 + 4.1= 8lh sp3 Blk CH = 1

ONO>120o

NO2- : ∑ehtlh = 5 + 2.0 +1 = 6 lh sp2

N O O

••••

••

2.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 1,5 2.2

NO2+ : ∑ehtlh = 5 + 2.0 – 1 = 4lh sp

O───N───O

••

•• 2.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 2 2.2

ONO < 120o

NO2+ thẳng hàng

NH3: ∑ehtlh = 5 + 3.1 = 8 lh sp3

Blk = 1

NH4+ : ∑ehtlh = 5 + 4.1 -1 = 8

lh sp3 :Blk = 1NO3

- : ∑ehtlk = 5 + 3.0 +1 = 6 lh sp2

O N──O O

••••

•• 1.2eBlk=1(σ) + ──(π) 3.2 = 1,33

;HNH < 109,5o

; HNH=109,5o

ONO = 120o

H2O : ∑ehtlh = 6 + 2.1 = 8sp3

SO2: ∑ehtlh = 6 + 2.0 = 6 lh sp2

S──O O

••••••

1.2eBlk = 1(σ) + ── (π) = 1,5 2.2

OSO < 120o

HOH<109,5o

H

HO

OHH

104.5O107O

NHH

HC

H

HHH109.5O

SO3: ∑ehtlk = 6 + 3.0 = 6 sp2

O S──O O

••

••••

1.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 1,33 3.2

SO32- :∑ehtlh = 6 + 3.0 +2 =8 lh sp3

••

OSO = 120o

OSO < 109,5o

SO42- : ∑ehtlh = 6 + 4.0 + 2 = 8 lh sp3

O

S O O O

2-

PCl5 : ∑ehtlh = 5 + 5.1 =10 lh dsp3OSO = 109,5o

5. Tính chất:a. Cộng hóa trị của 1 nguyên tố là số liên kết cộng hóa trị xuất phát từ nguyên tố đó.Td: H─O─H {cht(H) = 1; cht(O) = 2 }b. Bán kính của 1 ng.tố: là ½ độ dài liên kết đơn tạo bởi 2 ng.tử của ng.tố đó. Td:N-NcódN-N=1,45A°rN=1,45/2=0,725Aͦ

c. Lkcht có tính bão hòa, định hướng, có thể không phân cực hoặc phân cực.Lk: AB có │χA – χB │= 0 AB không phân cực; μAB =0

0<│χA – χB│<1,7AB phân cực; μAB ≠ 0

Td: HF có χF > χH H──F μHF= 4,8.dHF.δ (Deby) μ↑ độ phân cực ↑

dHF

Td: H2 có μ = 0 ••

Trường hợp ph.tử nhiều ng.tử:MLn mỗi l.k M─L có 1 gía trị μML μMLn = hợp lực của nμML Td: NH3 và NF3 CH4 có μ = 0

III. LIÊN KẾT ION1. Nguyên tắc:

A + B nếu│χA - χB│≥ 1,7 lk ionχA > χB

A + ne → An-

B → Bm+ + memAn-+nBm+→AmBn

Các ion An- và Bm+ phải có cấu hình e bền

* Cấu hình e bền của các ion:▪ cơ cấu 8e :(…ns2 np6): ng.tố p.nh chánh A ▪ Cơ cấu 18e (….ns2 np6 nd10): p.nh phụ B▪ Cơ cấu ns2 (….ns2) (thường gặp ở các ng.tố chu kỳ lớn phân nhóm IVA,VA )

Td:

2. Tính chất:a. Bán kính ion:

Xem phân tử AB:A-B+

dAB= rA- + rB+A + e → A- rA-

rA>

B→ B+ +e <Trong dãy ion đẳng e: N3-; O2-; F-; Ne; Na+; Mg2+; Al3+

Z↑ rion↓

P3-; S2-; Cl-; Ar; K+; Ca2+; Z↑ rion↓

Trong các ion đẳng e:Ion nào có Z↑rion↓

+Br

Br

b. Tính cộng hóa trị của liên kết ion ( tính ion của liên kết cộng hóa trị).

• •

Cation Mm+ có tính phân cực↑khi

• rM+ ↓• m(+) ↑

Anion An- có tính bị phân cực ↑ khi

• n(-) ↑• rA- ↑

Tínhcht ↑Tính ion ↓

• • •

100% ion lkcht ph.cực lkcht không cực

Tính cht ↑ độ bền↓; t0s , t0

nc ↓

•Trường hợp 2 cation có bán kính và điện tích bằng nhau, tính phân cực tăng theo thứ tự:

(ns2np6) < (ns2np6nd(x<10)) < (ns2np6nd10)

IV: Các loại liên kết yếu: 1. Liên kết Hydro:

Là l.k tạo thành bởi ng.tử H linh động( là H l.k với 1 ng.tử hay 1 nhóm ng.tử có độ âm diện lớn như: O, F, Cl, C≡C) với 1 ng.tử hay nhóm có độ âm điện lớn và có các cặp e không liên kết. A←H+δ … ׀B←RTd: H→F … H→Fa. Phân loại Có 2 loại: lkH liên phân tử và lkH nội phân tử

α. Liên kết Hydro liên phân tử:Được tạo thành bởi các p.tử riêng biệt nhau;Td: H2O

H─O̅׀…H─O C2H5─O̅׀…H─O H H H H

β. Liên kết Hydro nội phân tử:Được tạo thành trong chính bản thân 1 phân tử

O

HNOO

O

HCOH

octo- Nitrobenzen andehit salyxilic

b. Tính chấtα. Liên kết hydro càng bền khi H càng linh động và tâm B càng giàu e.

Td: C2H─O̅׀…H─O̅׀ bền hơn C2H5─O̅׀ H H H…׀O̅─H

H

β. Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy: Hóa chất nào cho l.k(H) l.p.t ↑ thì t0

s, t0nc, ↑.

Td: C2H5─O̅׀…H─O̲̅─C2H5 bền hơn CH3─O̲̅─CH3

HChất nào cho liên kết Hydro nội phân tử càng mạnh thì to

s , tonc, càng thấp

Td: O─H O─H O có to

s, tonc> N

OO N O

....

γ. Độ tanChất nào cho được l.k(H) l.p.t với d.môi càng ↑ thì tan càng ↑ trong d,môi đó. Td: C2H5OH tan trong H2O > CH3OCH3

b. Lực Van Der Walls (VDW)Là lực liên ph.tử, được tạo thành gữa các ph.tử trung hòa, lực VDW được dùng để giải thích sự có thể hóa lỏng của chất khí, hoặc có thể đông đặc của chất lỏng. α. Phân loại: Lực VDW gồm các loại:

* Lực định hướng: Được tạo thành bởi các ph.tử luôn phân cực.

≡

* Lực cảm ứng: Được tạo thành bởi 1 phân tử phân cực và 1 phân tử không phân cực.

H H H H

* Lục khuếch tán.Tạo thành bởi các chất không phân cực

• ..

:• • ::

μ=0 μ≠0

He

Lục định hướng > lực cảm ứng > lực khuếch tánLực VDW↑

μ↑r(phân tử)↑M↑

β. Tính chất

* Chất nào cho lực VDW↑ tos, to

nc↑

* Các chất có độ phân cực giống nhau hòa tan tốt vào nhau, và ngược lại.

Td: F2 Cl2 Br2 I2

Td: HCl hòa tan trong H2O tốt hơn CH4

CH4 hòa tan trong CCl4 tốt hơn HCl

tos , to

nc ↑

CHƯƠNG III: NHIỆT HÓA HỌCI. Các khái niệm cơ bản:1. Hệ:Là 1 phần của vũ trụ có giới hạn trong phạm vi đang khảo sát về phương diện hóa học. Phần còn lại của vũ trụ quanh hệ được gọi là môi trường ngoài (mtng) đối với hệ.

Td: 1 cốc chứa nước đậy kín: phần bên trong cốc là hệ, còn thành cốc và khoảng

không gian quanh cốc là (mtng).

*. Hệ hở: Có thể trao đổi E,vật chất với(mtng)

* Hệ kín: chỉ trao đổi E nhưng không trao đổi chất với (mtng) * Hệ cô lập: không trao đổi E và vật chất với (mtng)Td: Cốc chứa dd hóa chất không đậy nắp là hệ hở, còn trong bình đậy kín là hệ kín, trong bình cách nhiệt đậy kín là hệ cô lập.

*Hệ đồng thể: Chỉ có 1 pha,còn từ 2 pha trở lên là hệ dị thể [Hệ gồm nước(l) ng.chất là đồng thể, nước(l) và nước đá là dị thể]

2. Thông số trạng thái và hàm trạng thái;a. Thông số trạng thái:Các đại lượng vật lý như:(p),(V),(T),(n) dùng để biểu diễn trạng thái của hệ được gọi là thông số trạng tháiGiữa các thông số trạng thái có 1f.t liên hệ:

Khi đã xđ được 3 trị số,trị số thứ 4 được xđ. Do đó: thường dùng 3 thông số: p,V,T

pV= nRTPt trạng thái

p: (atm),V:(lit),T:(oK) 0,082 l.atm.mol-1

R 1,987cal.mol-1 hs klt 8,3 j.mol-1

b. Hàm trạng thái: Trạng thái của hệ thay đổi khi chỉ cần 1 thông số trạng thái thay đổiHàm trạng thái là 1 đại lượng có giá trị chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng thái của hệ.c. Quá trình: Xem1hệ ở tr.thái (1): (p1,V1,T1), khi 1 thông số tr.thái thay đổi →tr.thái (2): (p2,V2,T2) hệ đã thực hiện 1 quá trình từ trạng thái(1)→trạng thái(2) *1 (p1,V1,T1) → *2 (p2,V2,T2)• Q.t đẳng áp: p không đổi( ∆p=0;p=const)•Q.t đẳng tích:V không đổi(∆V=0;V=const)•Q.t đẳng nhiệt:T không đổi(∆T=0;T=const)

•Q.t đoạn nhiệt: không trao đổi nhiệt (Q=0)•Q.t tn: khả năng xãy ra theo chiều thuận hay chiều nghịch là như nhau(↔).Q.t chỉ xãy ra 1 chiều là qt tự nhiên ( → )

c. Nhiệt và côngKhi thực hiện q.t từ tr.th(1) đến tr.th (2), hệ có thể trao đổi E với mtng dưới 2 dạng: nhiệt và công. α. Nhiệt:

m: khối lượng (gam) Q = mc∆T c: nhiệt dung ∆T= T2 – T1

m=1g ; ∆T=1 c=Q → c: nhiệt dung riêng

m=M, ∆T= 1 Q= Mc = cc̅ : nhiệt dung molCó n mol chất Q = nc̅ ∆T β. Công

Công A * Công thay đổi thể tích hệ * Công hóa học

Trường hợp chỉ có công thay đổi thể tích: A = pngoài . ∆V { ∆V = V2 –V1}•png=0(q.t xảy ra ở chân không)A = 0

•∆V=V2 - V1=0(q.t đẳng tích)A = 0• Quá trình đẳng áp hoặc thuận nghịch: png = phệ = p A = p.∆V

Qui ước về dấu: Q < 0 phát nhiệt Q > 0 nhận nhiệt A< 0 nhận công A> 0 sinh công

II. Áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học.1. Nguyên lý I và nội năng

Xem hệ thực hiện q.t từ tr.th (1) đến tr.th (2) có thể theo nhiều đường q.t khác nhau:

* *

Q1 , A1

Q2 , A2Q3 ,A3

Qn ,An

Q1 ≠ Q2 ≠ Q3 ≠ Qn;A1 ≠ A2 ≠ A3 ≠ An

Q1-A1=Q2-A2=Q3- A3=Qn-A=hs= ∆U∆U= U2 - U1( U1 và U2 nội năng của hệ ở trạng thái (1) và (2).

Nội năng U là tất cả các dạng năng lượng tích chứa bên trong hệ.

∆U = Q - A

A = png.∆V ∆U = Q – png.∆VTrong trường hợp hệ thực hiện 1 chu trình:

1*2 ∆U = U2 – U1 = Q – A = 0 Q = A

• Q > 0A > 0: hệ nhận nhiệt→sinh công• A < 0 Q < 0: hệ nhận công→phát nhiệt

2. Entalpi: 1 pư thường được thực hiện theo 1 trong 2 cách sau:

* Bình kín,Vhệ=Vbìnhq.t đẳng tích(∆V=0)

∆U=Q-A=Q-png∆V∆U=QV: nh đẳng tích

•QV>0∆U>0hệ nhận nhiệt→U2>U1 hệ nóng lên

•QV<0∆U<0hệ phát nhiệt→U2<U1: hệ lạnh đi

*Bình hở, p tác dụng lên hệ là p khí quyển = 1atm quá trình đẳng áp∆U = Q – A = Q - p∆V Q =∆U + p∆V Qp=U2-U1+p(V2 – V1) =(U2+pV2)-(U1+pV1)Đặt: H2 = U2 + pV2 ; H1 = U1 + pV1 Là Entalpi của hệ ở trạng thái (2) và (1)

∆H = H2 – H1 = Qp nhiệt đẳng ápVới H = U + pV

Qp>0∆H>0hệ nhận nhiệt:H2>H1hệ nóng lênQp<0∆H<0hệ phát nhiệt:H2<H1hệ lạnh đi

3. Hiệu ứng nhiệtHiệu ứng nhiệt của 1 p.ư là Q trao đổi giữa pư với mtng ở điều kiện ∆V=0 hoặc ∆p = 0.

*∆V=0:∆U=QV: hiệu ứng nhiệt đẳng tích.

* ∆p=0∆H = Qp : hiệu ứng nhiệt đẳng áp.Sự liên quan giữa ∆H và ∆UTa có: H = U + pV ∆H = ∆U + p∆V∆H = ∆U + p(V2 – V1) = ∆U + pV2 –pV1 ∆H=∆U+ n2RT – n1RT = ∆U + (n2 – n1)RT∆H =∆U + ∆n.RT ∆n=∑n(k)(sp)-∑n(k)(tc)

Qp = QV + ∆n.RTTrong quá trình:

Td: 2NH3(k) + 3/2 O2(k) →N2(k) + 3H2O(k)∆H =∆U+∆n.RT = ΔU+ ½ RT a. Nhiệt tạo thành và nhiệt phân hủyα. Nhiệt tạo thành mol tiêu chuẩnLà hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol hóa chất từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn (p=1atm, T = 298oK{25oC}Td: H2(k) + ½ O2 (k) → H2O(l) ∆Ho

298 = ∆H̅ott,298 [H2O(l)]

∆H̅0tt,298 thường <0 và ∆H̅0

tt,298 ↓ càng bền

∆H̅0tt,298 [đơn chất] = 0

β. Nhiệt phân hủy mol tiêu chuẩnLà nhiệt trao đổi khi phân hủy hoàn toàn 1 mol hoá chất thành các đơn chất bền ở đkcH2O(l) → H2(k) + ½ O2(k) ∆H0

298 = ∆H̅0ph,298 [H2O(l)]

∆H̅0ph,298 thường>0 và ∆H̅0

ph,298↑càng bềnb. Nhiệt đốt cháy mol tiêu chuẩn.Là hiệu ứng nhiệt của pư đốt cháy hoàn toàn 1 mol hoá chất bằng O2(k),sản phẩm tạo thành là các oxyt bền của các nguyên tố tạo thành hoá chất ở đkc.

H2(k) + ½ O2(k) →H2O(l)∆H0

298 = ∆H̅0ch,298 [H2(k)]

∆H̅och,298 thường < 0

và ∆H̅och,298

[đơn chất] ≠ 0

4. Định luật Hess và hệ quả.a. Định luật HessMột pư có thể xảy ra theo nhiều giai đoạn, hiệu ứng nhiệt tổng quát bằng tổng hiệu ứng nhiệt của các giai đoạn trung gian. Và hiệu ứng nhiệt tổng quát chỉ phụ vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của pư

I + J ∆H1 ∆H2

A + B → C + D ∆H3 ∆H4 ∆H5

E + F → G + H

∆H0298=∆H1+∆H2=∆H3+∆H4+∆H5

C(tc) + O2 (k) → CO2(k)

∆H0298 = ∆H1 + ∆H2

Có thể biểu diễn định luật Hess dưới dạng: C(tc) + ½ O2 (k) → CO(k) (1) ∆H1

CO(k) + ½ O2(k) → CO2(k) (2) ∆H2(1)+(2)→(3)C(tc)+O2(k)→CO2(k)

∆H3=∆H1+∆H2 b. Hệ quả:α. Phản ứng thuận nghịch

A + B ↔ C + D

∆Hth

∆Hng

∆H = ∆Hth + ∆Hng = 0∆Hth = - ∆Hng

ΔH1 ΔH2

CO(k)

ΔH

β. Tính h.ư nhiệt của pư theo nhiệt tạo thành AB + CD → AC + BD

A + B

C + D

∆H1∆H2 ∆H3

∆H

∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3∆H1 = -1.∆H̅0

tt,298[AB]∆H2 = -1.∆H̅0

tt,298[CD]∆H3 = + 1.∆H̅0

tt,298[AC] + 1.∆H̅0tt,298[BD]

∆H= {1.∆H̅0tt,298[AC] + 1.∆H̅0

tt,298[BD]} - {1.∆H0

298[AB] + 1.∆H0298[CD]}

Xem pư tổng quát

mA + nB → pC + qD∆H0

298 = {m∆H0tt,298[C] + n∆H0

tt,298[D] }- { p∆H0

tt,298[A] + q∆H0tt,298[B] }

∆H0298 = ∑∆H0

tt,298[s.p] - ∑∆H0tt,298[t.c]

Td: 2NH3(k)+3/2O2(k) → N2(k) + 3H2O(k)

∆H0298=3∆H0

tt,298[H2O(k)]-2∆H0tt,298[NH3(k)]

∆H0298= 3.(-241,8) - 2.(- 46,2) = - 633kj

γ. Tính h.ư nhiệt của pư theo nhiệt cháy.Xem pư:H2C=CH2(k) +H2(k) →H3C-CH3(k)C2H4(k) +3O2(k) → 2CO2(k)+2H2O(l) (1) ∆H1

H2(k) +1/2 O2(k) → H2O(l) (2) ∆H2 C2H6(k) +7/2O2(k)→2CO2(k) +3H2O(l) (3) ∆H3

(1) + (2) – (3) →pư cần phải tính∆Ho

298= ∆H1 + ∆H2 - ∆H3∆Ho

298= 1.∆Hoch,298[C2H4(k)] + 1.∆Ho

ch,298[H2(k)] - 1.∆Ho

ch,298[C2H6(k)]

∆Ho298= ∑∆Ho

ch,298[tc] - ∑∆Hoch,298[sp]

δ. Tính hiệu ứng nhiệt theo năng lượng lk.Xem pư: H2C=CH2(k) + H2(k) → H3C─CH3(k)

2C(k) + 4H(k) ∆Ho

298= ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 ∆H1= EC=C + 4ECH

∆H2= EH-H ∆H3= -EC-C + -6EC-H

∆Ho298= {EC=C + 4EC-H +EH-H } - {EC-C + 6EC-H}

∆Ho298= ∑Eđứt - ∑Eráp

∆H1 ∆H2 ∆H3

2H(k)

ΔH

Xét dấu ∆Ho298 của phản ứng:

∆Ho298 < 0 pư phát nhiệt: pư dễ xảy ra.

∆Ho298 > 0 pư thu nhiệt: pư khó xảy ra.

∆Ho298 = 0 pư đoạn nhiệt: pư khó xảy ra.

Pư có ∆H càng < 0 càng dễ xảy ra.Td: pư: H2 + X2 → 2HX X( halogen)

F2

Cl2

Br2

I2

∆Ho298 ↑ pư càng khó xr

III.Ng.lý 2 nhiệt động lực học - chiều q.t1. Nguyên lý 2 nhiệt động lực học – Entropi

VA = VB V = VA + VB

nAmol khí

Chân không

nAmol khí

(1) (2)

Độ:( tự do, xáo trộn, bất trật tự), xác suất hiện diện phân tử khí ↑

Khi hệ thực hiện quá trình từ(1) →(2) :

Trong q.t tự nhiên,hệ luôn đi từ trạng thái có độ tự do ,xs hiện diện p.tử khí thấp đến trạng thái có độ tự do, xs hiện diện ph.tử khí cao.

Tự nhiên

VA = VB ; TA = TB

Đxt,đtd (A) = (B)

Q

QA > QB

Đxt,đtd (A)↑ > (B)Biến thiên của đxt,đtd của hệ tỷ lệ thuận với lượng nhiệt Q trao đổi của hệ.

VA = VB ; TA > TB

QQA = QB

Đtd(A) > (B) ∆đtd(A) < (B)

∆ đtd của hệ tỷ lệ nghịch với nhiệt độ đang khảo sát của hệ

nA nA nAnA

nAnAnAnA

Vậy: Mỗi trạng thái của hệ được biểu diễn bởi 1 h.số x.s entropi S (S là h.số biểu diễn độ tự do,xáo trộn,bất trật tự,và x.s hiện diện ph.tử của hệ),mà biến thiên của S được cho bởi hệ thức:

Q.t thuận nghịch∆Shê=Qtn/TQ.t tự nhiên ∆Shệ >Qktn/T

Mỗi hóa chất đều có 1 giá trị S̅o298 > 0 x.đ .

Hóa chất có S↑ độ tự do ↑Với 1 hóa chất: Sk > Sl > Sr

T

QS ≥∆

2. Tính biến thiên entropi của 1 phản ứng.Xem pư: mA + nB → pC + qD

∆So298 ={ pS̅o

298[C]+qS̅o298[D]}-{mS̅o

298[A]+nS̅o298[B]}

∆So298 = ∑So

298[sp] - ∑So298[tc]

Td: CaCO3(r) → CaO(r) + CO2(k) ∆So

298=1.S̅o298[CaO(r)]+1.S̅o

298[CO2(k)] -1.S̅o

298[CaCO3(r)]

∆So298 = 39,7 + 213,7 – 88,7 = 164,7 kj/oK

* Có thể dự đoán dấu của ∆S dựa vào ∆n của pư:∆n > 0 ∆S > 0; ∆n<0∆S<0; ∆n=0tính cụ thểN2(k) + 3H2(k) → 2NH3(k) có ∆n= 2-1-3=-2∆S<0

3. Xét dấu ∆S của pư:

Một pư có:∆S > 0 dễ xảy ra.∆S = 0 khó xảy ra.∆S < 0 khó xảy ra.

∆S↑dễ xr

4. Chiều của pưNg.lý 1; 2 không kết luận được pư xảy ra được hay không. Do đó phải kết hợp 2 ng.lý G=H-TS (G: hàm Gibb, năng lượng tự do)Khi hệ thực hiện quá trình từ (1) → (2):∆G= G2 – G1 = (H2 – TS2) – (H1 – TS1) ∆G=(H2 – H1) – T(S2 – S1)= ∆H - T∆S

∆GoT = ∆Ho

T - T∆SoT

∆G̅ott,298 [hóa chất]: ∆Go

298 của pư tạo thành 1 mol hóa chất từ các đơn chất bền ở đkc.H2(k) + ½ O2(k) → H2O(k)∆Go

298 = ∆G̅ott,298[H2O(k)]

. ∆G̅ott,298[đơn chất] = 0

Xem pư: mA + nB → pC + qD∆Go

298 = {p∆G̅ott,298[C] + q∆G̅o

tt,298[D]} - {m∆G̅o

tt,298[A] + n∆G̅ott,298[B]}

∆Go298 = ∑∆G̅o

tt,298[sp] - ∑∆G̅ott,298[tc]

* ∆H<0, ∆S>0 ∆G<0: pư tự xảy ra (→)

* ∆H>0,∆S<0∆G>0: pư tự xảy ra (←)

∆H<0,∆S<0:

│∆H│>│T∆S│∆G<0: (→). │∆H│<│T∆S│∆G>0: (←).

∆H>0, ∆S>0:

│∆H│>│T∆S│∆G>0: (←)│∆H│<│T∆S│∆G<0: (→)

Vẽ đường biểu diễn ∆G theo T ta có:

│∆H│=│T∆S│∆G=0:(↔)

│∆H│=│T∆S│∆G=0:(↔)

ΔG = ΔH - TΔS

ΔG

T

ΔH > 0 ; ΔS < 0

ΔG

T

ΔH > 0; ΔS >0

ΔG

T

ΔH > 0 ; ΔS = 0

ΔG

T

ΔH < 0 ; ΔS < 0

ΔG

T

ΔH < 0 ; ΔS > 0

ΔG

T

ΔH < 0 ; ΔS = 0

ΔG

T

ΔH = 0 ; ΔS < 0

ΔG

T

ΔH = 0 ; ΔS > 0

ΔG

T

ΔH = 0 ; ΔS = 0

CHƯƠNG IVTỐC ĐỘ PƯ-CÂN BẰNG HÓA HỌCI. Tốc độ phản ứng

1. Biểu thức tốc độ phản ứng Xem pư: m A + nB → pC + qD

v=k(CA)m(CB)n

k:hs tốc độ pư;k> 0;k=f(T) Bậc m theo A,bậc n theo B Pư bậc (m + n) tổng quát

* m,n là các trị số thực nghiệm: có thể là số nguyên, thập phân* m,n ≠hệ số pư,chỉ đối với pư đơn giản( chỉ xảy ra 1 giai đoạn): bậc pư trùng hệ số pư

* Trường hợp các chất tham gia pư là chất khí, ta có thể dùng nồng độ hoặc áp suất.v = kCA

m.CBn hoặc v = kpA

m.pBn

* trường hợp các chất pư gồm(lỏng và rắn)

Ta có: v=kS.Cim

: Si là bề mặt hoạt động của chất rắn.* Trường hợp các chất pư gồm khí và rắn, ta chỉ chú ý đến chất khí: v = kpi

m

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ pưa. Ảnh hưởng của nồng độ(T= const)

mA + nB → pC +qD: pư đơn giản.v1 = kCA

m.CBn : C’A= xCA và C’B= yCB

v2=k(C’A)m.(C’B)n = k(xCA)m.(yCB)n

=kxmynCAmCB

n v2/v1= xm.yn

* Hỗn hợp pư là chất khí: Có thể dùng áp suất:v1= kpA

m.pBn ;v2= k(xpA)m.(ypB)n

v2/v1= xm.yn

Td1:pư: 2A + B → C :C’A= 2CA; C’B= CB

:x=2; y=1;v2/v1= x2.y1=22.11=4Td2; mA + nB → pC + qD.C’A=2CA;C’B=CB:v2/v1=4=2m.1n=2mm=2. C’A=CA; C’B=2CB:v2/v1=2=1m.2n=2nn=1

v = kCA2CB

Td3:2NO(k)+O2(k)→2NO2(k) Khi tăng Vbình lên 2 lầnáp suất các khí giảm 2 lầnp’A =½pA; p’B= ½ pB:v2/v1=(1/2)2.(1/2)1=1/8

v = kCA2.CB

:V = kCAm.CB

n

:v = kpNO2.pO2

b. Ảnh hưởng của nhiệt độ.(nồng độ không đổi)α. Hệ thức Van’t Hoff T1→v1,k1,t1; T2→v2,k2,t2

v1= k1CAmCB

n ;v2= k2CAmCB

n

γ: hệ số nhiệt độ của k, γ >1∆T = T2 – T1

∆T = 100 => v2/v1 = γ

γ 10

2

1

1

2

1

2T

tt

kk

vv ∆

===

*Td1: T1=20oC→T2=50oC; γ=3 v2/v1=3(50-20)/10=27*Td2: T1=20oC→T2=50oC; v2/v1=8=γ(50-20)/10=γ3γ=2*Td3: T1=20oC,t1=3h→T2=400C;γ=3t2=? . t1/t2=γ(40-20)/10=γ2=32=9 = 180/t2 t2=180/9= 20’Td4: T1=20oC,t1=3h,γ=3→t2=20’ T2=?.t1/t2=γ∆T/10=3∆T/10=180/20=9∆T/10=2 T2=40oC

β. Hệ thức Arhénius

k = α.e-Ea/RT

Ea:năng lượng hoạt hóa pưα=hs: thừa số tần số.

T→∞Ea/RT→0 k=α (hs tốc độ ở T=∞) lnk = -Ea/RT+lnα ;vẽ lnk = f(1/T)

lnk

1/T

lnk nghịch biến với 1/Tlnk đồng biến với TT↑k↑; T↓k↓

Ea>0; Ea↑=>k↓

T1,k1lnk1=-Ea/RT1+lnαT2,k2lnk2=-Ea/RT2+lnα Ea 1 1 lnk2 – lnk1= - — ─ - ─ R T2 T1

k2 Ea 1 1ln ─ = - ─ ─ - ─ k1 R T2 T1

c. Ảnh hưởng của chất xúc tác(cxt)Cxt là chất được cho vào pư với lượng rất nhỏ, làm v↑ hoặc định hướng pư theo chiều mong muốn.Sau pư, cxt được hoàn trả lại mt.Td: RCOOH + R’OH → RCOOR’ + H2O

H+

NH3(k)+O2(k)

∆

∆,xt

. Cxt làm v↑ là do làm giảm Ea của pư

. Xt đồng thể: cxt và chất pư ở cùng 1 pha

. Xt dị thể: cxt và cpư ở 2 pha khác nhau

N2(k) + H2O(l)NO(k) + H2O(l)

II. Cân bằng hóa học. 1. Hằng số cân bằngXem pư tn: mA +. nB ⇄ pC + qD

vth,kth

vng,kngvth= kthCm.CBn

vtq= vth – vng

vtq= kthCAm.CB

n - kngCCp.CD

q

. t → t0: CA và CB >> CC và CD

vth>>vngv>>0. t↑:CA và CB↓; CC và CD↑vth↓; vng↑vtq↓

vng = kngCCp.CD

q

. vth = vng vtq = 0→pư đạt trạng thái cân bằng (tcb) tcb: kth[A]m[B]n

= kng[C]p[D]q

kth [C]p[D]q

KC= ── = ───── kng [A]m[B]n

KC:hs cb độ;KC=f(T)

KC>0;KC↑,cb ≡>thuậnKC↓, cb ≡> nghịch

. Khi phản ứng đạt trạng thái cb, trong hỗn hợp pư còn đủ các chất có thành phần được xác định bằng biểu thức hằng số cb.

. Khi hỗn hợp pư là chất khí:có thể dùng Kp

(pC)p.(pD)q

Kp = ────── (pA)m.(pB)n cb

Kp: hs cb áp suất.Kp↑;cb≡>thuận. Kp↓;cb≡>nghịch

Kp=KC.(RT)∆n; Kp = f(T). 2NO(k) + O2(k) ↔ 2NO2(k) (1): K1

a.(1)=>2aNO(k)+aO2(k)↔2aNO2(k)(2): K2

(pNO2)2 (pNO2)2a

K1= ────── ; K2 = ────── (pNO)2(p O2) (pNO)2a(pO2)a

=> K2 = (K1)a

. C(tc) + ½ O2(k) ↔ CO(k) (1) K1CO(k) + ½ O2(k) ↔ CO2(k) (2) K2

(1)+(2)→(3): C(tc) + O2(k) ↔ CO2(k) (3)K3 K3 = K1.K2

. 2NO2(k) ↔ N2O4(k) (1) K1 N2O4(k) ↔ 2NO2(k) (2) K2

K1.K2 = 1. Pư có mặt các chất (r,l,k), ta dùng Kp và chỉ ghi áp suất chất khí trong biểu thức Kp. .Pư có mặt các chất (l,r), ta dùng KC và chỉ ghi nồng độ chất lỏng trong biểu thức KC.

(1) và (2): th và ng

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng.a. Định luật Le Châtelier

Khi pư đạt trạng thái cb, nếu ta thay đổi 1 yếu tố tác dụng lên hệ,thì cb sẽ dịch chuyển theo chiều ngược lại với sự thay đổi đó.b. Ảnh hưởng của nồng độ.

A + B ↔ C + D . + A vào hệ: CA↑ cb ≡> CA↓: thuận(→). - A ra: CA↓ cb ≡> CA↑: nghịch(←). + D vào hệ: CD↑ cb ≡> CD↓: nghịch(←). - D ra: CD↓ cb ≡> CD↑: thuận(→)

c. Ảnh hưởng của áp suấtÁp suất chỉ ảnh hưởng đến cb nếu trong hệ có mặt chất khí. Xét ∆n = ∑n khí (sp) - ∑n khí (tc) của pư:Khi p↑ cb ≡> ∆n < 0 ; khi p↓ cb ≡> ∆n > 0Td:N2(k) + 3H2(k) ↔ 2NH3(k): ∆n= -2

p↑ cb ≡> ∆n < 0 : thuận(→) p↓ cb ≡> ∆n > 0: nghịch(←) nếu ∆n = 0 cb không dịch chuyển.

d. Ảnh hưởng của nhiệt độ.Khi T↑ cb ≡> thu nhiệt(∆H > 0)Khi T↓ cb ≡> phát nhiệt(∆H < 0)Nếu ∆H = 0 cb không dịch chuyểnTd: CaCO3(r) ↔ CaO(r) + CO2(k) ∆H > 0 T↑ cb ≡> ∆H > 0 ; thuận(→) T↓ cb ≡> ∆H < 0 : nghịch(←)e. Ảnh hưởng của chất xúc tác.Trong pư cb, thêm chất xt ,nó làm vth↑đồng thời làm vng↑; ∆vth=∆vng. chất xt không làm dịch chuyển mức cb mà chỉ làm pư nhanh chóng đạt trạng thái cb.

Td: A + B ↔ C + D t0 1 1 0 0

kxt: tcb 0,3 0,3 0,7 0,7 ∆tcb= 10h

Có xt: tcb 0,3 0,3 0,7 0,7 ∆tcb = 1h

3. Sự liên hệ giữa ∆G0298 và K của pư

Xem pư: mA + nB ↔ pC + qD Ta cũng tính được∆H0

298,∆S0298,∆G0

298,và K∆G0

T = - RTlnK ∆G0↑lnK↓K↓Td: A + B ↔ C + D ∆G0

298 = - 10kj ∆G0

298 - 10.1000 lnK= - ──── = - ────── = 4 K= 54,6 RT 8,3.298

* Đương lượng gam của 1 chất là số phần khối lượng của chất đó có thể kết hợp, thay thế với 1 phần khối lượng Hydro(đlg=1) hoặc 8 phần khối lượng Oxy(đlg=8) MA(g)ĐA= ─── n

A: ng.tử MA: ng.tử gamA: p.tử MA: p.tử gam

. A: nguyên tử; n: hóa trị của nguyên tử đó.Td1: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

n = 2 đlg(Fe) = 56/2 = 28gTd2: Fe + 3/2Cl2 → FeCl3 n = 3 đlg(Fe) = 56/3 = 18,7g

* A: hợp chấtAcid:Baz

n = ∑H+ = ∑OH- trao đổi

Td:H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O n = 2 n = 1

MuốiOxyt

n = ∑(+) = ∑(-) của công thức phân tử đó.

Td: NaCl:(n=1); Na2SO4(n=2); MgO(n=2) Chất oxy hóa khử:n= ∑e trao đổi5Fe2++MnO4

- +8H+ →5Fe3+ +Mn2+ + 4H2O

n= 1 n=5

Với 1 hóa chất A có khối lượng mA(g): mA

nA= ─── MA

mA

; NA= ─── ĐA

NA mA/ĐA MA

── = ──── = ── = n NA= n.nA

nA mA/MA ĐA

nA

CM = ── V

NA

;CN = ── V

CN NA/V ── = ─── = n CN= nCM

CM nA/V

Td: hòa tan 4,9g H2SO4 vào nước để tạo thành 1l dd.

4,9/98CM = ──── = 0,05M 1

CN = 2CM = 2.0,05 = 0,1N

2. Dd không điện ly – dd điện ly.* Dd không điện ly là dd mà chất tan là chất không điện ly(là chất khi hòa tan trong nước không phân ly thành các ion trái dấu).* Dd điện ly là dd: chất tan là chất đ.ly(khi → các ion trái dấu). Chất đ.l mạnh: phân ly hoàn toàn , quá trình phân ly là 1 chiều(→)

. Chất điện ly yếu: chỉ phân ly 1 phần, quá trình phân ly là thuận nghịch(↔)

HCl → H+ + Cl- ; NaCl → Na+ + Cl-

CH3COOH ↔ CH3COO- + H+

H2O

. Độ điện ly của chất đ.ly là tỷ số giữa số mol đã đ.ly và số mol ban đầu của chất đ.ly.

x: số mol(hay nồng độ) đã đ.ly a: số mol(hay nồng độ) ban đầu

α↑và α → 1chất điện ly càng mạnhα↓ và α → 0 chất điện ly càng yếu

. Để tiện so sánh, người ta qui ước:α > 0,3 chất điện ly mạnhα< 0,03 chất điệ ly yếu

0,03 ≤ α ≤ 0,3 chất diện ly trung bình

0 ≤ x ≤ a => 0 ≤ α ≤ 1a

x=α

II. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH ĐIỆN LY

1. Sự điện ly của nước – chỉ số pH và pOHNước nguyên chất là chất điện ly yếu.H2O H+ + OH- Kđly [H+][OH-]Kđly = ────── = 1,8.10-16 ở 250C [H2O]

Vì lượng H2O đã đ.ly rất nhỏ so với lượng H2O ban đầu [H2O] xem như không đổi.Kn=Kđly[H2O]=(1000/18).1,8.10-16 = 10-14

Vậy Kn = [H+][OH-] = 10-14 ở 250C Kn: tích ion của H2O

* Với 1 dd (dm là H2O) bất kỳ,ta vẫn có: Kn = CH+.COH- = 10-14 ở 250C-lgKn = -lgCH+ -lgCOH- = 14

Đặt: pKn=-lgKn;pH=-lgCH+; pOH= -lgCOH- pKn = pH + pOH = 14 ở 250C

. Môi trường trung tính: CH+ = COH- = 10-7

pH = pOH = -lg10-7 = 7. Môi trường axit: CH+ > COH- CH+ > 10-7

pH = -lgCH+ < 7 ; pOH > 7. Môi trường baz: CH+<COH- CH+< 10-7M pH > 7 ; pOH < 7׀

2. Tính pH của dung dịch axit- baza. Định nghĩa axit-bazα. Quan điểm Arhénius

AHn → An- + nH+ B(OH)m → Bm+ + mOH-

. Dm = H2O; . Axit: n chức; baz: m chức .CH+↑axit↑;COH-↑baz↑

Td:HCl(k) + NH3(k) → NH4Cl(r): không là pư(a-b)

β. Quan điểm BronstedAHn → An- + nH+

B + mH+ → [B(OH)m]m+

. Dm không bắt buộc là H2O

. Axit n chức, baz m chức

. Phóng thích H+↑axit↑

. Nhận H+↑baz↑

Td: HCl(k) + NH3(k) → NH4Cl(r)

H+

axit baz

xem pư: AH + BOH ↔ A- + BOH2+

H+

H+

axit1 baz2

baz1 axit2

AH ↔ A-+H+;AH/A-:cặp axit/baz liên hợp(1)BOH2

+ ↔ BOH+H+ BOH2

+/BOH: cặp a/b liên hợp(2) pư(a-b) phải có sự tham gia của 2 cặp a/b liên hợp.γ. Quan điểm LewisAxit + ne →

Baz → me. + e ↑axit↑. → e ↑baz ↑

b. pH của dung dịch axit α. Dung dịch axit mạnh

AHn → An- + nH+

t0 CA(M) 0 0t∞ 0 CA nCA

CH+ = nCACN = nCA

=>CH+ = CN = nCM

pH = -lgCH+ = -lg(nCA). HCl 0,1N: CH+= CN= 0,1(iong/l)pH= -lg0,1= 1. HCl 0,1M:n=1CH+=CN=CM=0,1(iong/l)pH=1. H2SO4 0,1NCH+= CN=0,1(iong/l)pH= -lg0,1=1. H2SO4 0,1M: n=2CH+=CN=2CM=2.0,1=0,2(iong/l)

Vậy: pH= -lg0,2= 0,67

β. Dung dịch axit yếu* Dung dịch axit yếu đơn chức AH ⇄ A- + H+ t0 Ca 0 0tcb Ca – x x x

:α<< 1 1- α = 1

Ka = α2Ca

Ka↑α↑Ca↑α↓; Ca↓α↑

C aAH

x=α =>x=αCa

αα

ααα

−−===

−+

1)1(.

][][][ 2

CaCa

CaCaAH

AHK a

Ca

Ka=⇒ α

[H+] = x = αCa =

CaKaCa

KaCa .=

Đặt: pKa= - lgKa :Ka↑ pKa↓

)lglg(2

1.lg CaKaCaKapH −−=−=

)lg(21 CapKapH −=⇒

Td: dd CH3COOH 0,1M, Ka = 10-5 có:

01.010101010 24

1

5

===== −−−

−

CaKaα

3)10lg5()lg(1

2

1

2

1 === −− −CapKapH

* Dung dịch axit yếu đa chức H3PO4 ⇄ H+ + H2PO4

- Ka1 = [H+][H2PO4-]/[H3PO4]= 10-2,1

H2PO4- ⇄ H+ + HPO4

2- Ka2 = [H+][HPO42-]/[H2PO4

-]= 10-7,2

HPO42- ⇄ H+ + PO4

3- Ka3 = [H+][PO43-]/[HPO4

2-] = 10-12,3

* trường hợp tổng quát: Ka1/Ka2/Ka3 ≥ 104 chỉ chú ý chức thứ nhất, xem như là axit yếu đơn chức có Ka=Ka1

Với : H3PO4 có: Ka1/Ka2/Ka3 = 10-2,1/10-7,2/10-12,3=105

c. pH của dung dịch bazα. Dung dịch baz mạnh B(OH)n → Bn+ + nOH-

t0 Cb 0 0

t∞ 0 Cb nCb

COH- = nCb ; CN= nCM COH- = CN = nCM

pOH = -lgCOH- pH = 14 - pOH

Vậy pH = 14 – (- lgCOH-)

55,1)10lg10lg()lg(11,2

2

1

2

1 === −−− −−CapKapH

* Dd NaOH 0,1 NCOH-=CN=0,1iong/l pH =14-(-lg0,1)=13

* Dd NaOH 0,1 MCOH-= CN= CM = 0,1iong/l pH = 13

* Dd Ba(OH)2 0,1 NCOH- = CN = 0,1iong/l

pH= 14 – (-lg0,1) = 13

* Dd Ba(OH)2 0,1 MCOH- = CN = 2CM = 2.0,1 = 0,2iong/lpH = 14 – (-lg0,2) = 13,33

β. Dd baz yếu* Dung dịch baz yếu đơn chức BOH ⇄ B+ + OH-

t0 Cb 0 0

tcb Cb - x x x

Cbx=α x = αCb

α << 11 - α = 1 Kb = α2Cb=> CK

b

b=αα

αα

αα−−

===−+

1)1(][][][ 2

CC

CCBOH

OHBK b

b

bbb

Đặt pKb = -lgKb=>

pH = 14 – pOH=>

Td: dung dịch NH4OH 0,1 M có pKb = 5

*Baz yếu đa chức: nếu Kb1/Kb2/Kb3≥104

ta chỉ chú ý đến chức thứ nhất,và xem nó như là 1 baz yếu đơn chức với Kb = Kb1.

CKCKCCxOH bb

b

bbb

====−

α][

)lglg(lg]lg[2

1 CKCKOHpOHbbbb −−− =−==

−

)lg(2

1 CpKpOHbb

−=

)]lg([14 2

1 CpKpHbb

−−−=

11)]10lg5([141

2

1 =−−=−−pH

c. pH của dung dịch muốiMuối được xem là sp của pư giữa axit và baz Axit + Baz → Muối + H2O m

y m y 4 loại muối

α. Muối tạo thành bởi axit (m) và baz (m)mAHn + nB(OH)m → AmBn + m.nH2O

AmBn → mAn- + nBm+

An- và Bm+ là gốc của axit và baz mạnh không bị thủy phân : dung dịch có pH = 7Td: NaCl, NaNO3, Na2SO4, KCl, KNO3, K2SO4….

β. Muối của axit (y) và baz (m) (đơn chức)AH + BOH → AB + H2O

AB → A- + B+

A- + H2O ⇄ AH + OH-

t0 Cm 0 0 t∞ 0 Cm Cm

pH > 7)lg(

2

1 CpKpKpHman

++=

Td: dd CH3COONa 0,1 M

9)1,0lg514(2

1 == ++pH

γ. Muối của baz yếu và axit mạmhAH + BOH → AB + H2OAB → A- + B+ B+ + H2O ↔ BOH + H+ pH < 7Gọi Cm là nồng độ muối ban đầu

Td: dd NH4Cl 0,1 M, pKb = 5

)lg(2

1 CpKpKpHmbn

−−=

5)1,0lg514(2

1 == −−pH

δ. Muối tạo bởi axit yếu và baz yếuAH + BOH → AB + H2O

AB → A- + B+

A- + H2O ⇄ AH + OH-

B+ + H2O ⇄ BOH + H+

pH dd tùy thuộc vào sự so sánh giữa Ka và Kb

Ka > Kb pKa < pKb pH < 7Ka < Kb pKa > pKb pH > 7Ka = Kb pKa = pKb pH = 7

)(2

1 pKpKpKpHban

−+=

d. Dung dịch độnDung dịch độn là dd có pH thay đổi không đáng kể, khi thêm vào dd 1 lượng nhỏ axit mạnh hay baz mạnh, hoặc pha loãng dd.

α. Dd độn tạo bởi 1 axit yếu và muối của nó với baz mạnh( dd độn axit yếu). Xem dd độn ( CH3COOH + CH3COONa)CH3COONa → CH3COO- + Na+

CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+

* + H+ cb ≡> nghịch(H+↓); H+ bị pư hếtpH không đổi * + OH- : OH- + H+ →H2OCH+↓; cb≡>thuận(H+↑)

OH- bị pư hết=> pH không đổi.

Gọi Ca và Cm là nồng dộ của axit yếu và muối;

CH3COONa → CH3COO- + Na+

t0 Cm 0 0

t∞ 0 Cm Cm

CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ t0 Ca 0 0 tcb Ca – x x x

[CH3COOH] = Ca – x = Ca;[CH3COO-] = Cm + x = Cm

Ka = ][

][][

3

3

COOHCHCOOHCHH −+

[H+] = ][

][.

3

3

COOCH

COOHCHKa −

Cm

CaKa

Cm

CaKapH lglg)lg( −−=−=

Cm

CapKapH lg−=⇒

pH < 7

* Ca = Cm => pH = pKa

pH = 5 – lg(0,1/0,01) = 5 – lg10 = 4

β.dd độn tạo bởi baz (y) và muối của nó với axit (m)

Xem dd độn( NH4OH và NH4Cl): dd độn axit yếuNH4Cl → NH4

+ + Cl-

NH4OH ⇄ NH4+ + OH-

Thêm H+ : H+ + OH- → H2O OH- ↓: cb≡> thuận (OH-↑) H+ bị pư hết pH không đổi.Thêm OH-OH-↑ cb≡> nghịch(OH-↓) OH- bị pư hết pH không đổi.

pH > 7

Td: dd độn (CH3COOH 0,1 M và CH3COONa 0,01M)

Gọi Cb và Cm là nồng độ của NH4OH và NH4Cl, chứng minh tương tự trường hợp dd độn axit:

)lg(14Cm

CbpKbpH −−=

Td: dd độn: NH4OH 0,1 M và NH4Cl 0,1 M có: pH = 14 – ( 5 – lg 0,1/0,1) = 5

. Cb = Cm pH = 14 - pKb

3. Chuẩn độ Axit - Baz Axit{Ca,Va}? + Baz{Cb,Vb}đã biết → Muối + H2O

Baz{Cb,Vb}? + Axit{Ca,Va}đã biết → Muối + H2ODd cần ch.độ dd chuẩn ↑ sự ch.độ(có thể mạnh (mạnh) hoặc yếu)

* Chất cần chuẩn độ: ở bình tam giác.

* Dung dịch chuẩn: ở ống nhỉ giọt.

a. phản ứng :AHn + NaOH → NaA + H2O

Ca,Va Cb,Vb Với Ca,Cb: nồng độ(CN)

* Tại điểm tương đương (là thời điểm mà lượng chất cần chuẩn độ pư vừa hết với lượng chất chuẩn nhỏ từ ống nhỉ giọt xuống). Theo định luật đương lượng ta có:

NA = NB CaCa = CbVb

b. Để xác định điểm tương đương: dùng chất chỉ thị màu.

Chất chỉ thị màu là chất cho vào dd cần chuẩn độ.Tại điểm tương đương: màu của dd thay đổi.

* Chất chỉ thị màu thường là 1 axit hoặc baz yếu, mà màu của dd thay đổi tùy theo pH của dd.Mỗi chất chỉ thị màu có 1 khoảng pH đổi màu xác định.

c. Các thí dụ:

Td1: Chuẩn độ 10ml dd HCl phải dùng hết 12ml dd NaOH 0,1 N CHCl = ?

Tại điểm tương đương:

CaVa = CbVb Ca = = Va

VbCb.10

12.1,0= 0,12 N

Td2: Chuẩn độ 10ml dd NaOH phải dùng hết 15 ml dd HCl 0,1N , CNaOH = ?

CaVa = CbVb Cb = VbVaCa.

=10

15.1,0= 0,15 N

Td3: nhỏ 1 giọt metyl da cam vào nước , có màu ?

Nước có pH = 7, khoảng pH đổi màu của metyl da cam từ 3,3→ 4,4 màu vàng

4. Trộn lẫn dd axit – baz.

a. Trộn lẫn dd axit mạnh và baz mạnh

mAHn + nB(OH)m → AmBn + m.nH2O

(Na=CaVa) = (Nb=CbVb) M(trung tinh)pH = 7

CaVa < CbVb

pH > 7

CaVa > CbVbAHn

AmBn

pH < 7

B(OH)m

AmBn

b. Trộn lẫn dd axit yếu và baz mạnhCH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2OCaVa = CbVb M[a(y)+b(m)] pH>7

CaVa < CbVb

NaOHCH3COONa

pH>7

CaVa > CbVbCH3COOHCH3COONa

dd độn axitpH< 7

c. Trộn lẫn dd baz yếu và axit mạnhNH4OH + HCl → NH4Cl + H2O

CbVb = CaVa M[b(y)+a(m)]pH< 7

CbVb < CaVa

HClNH4Cl

pH < 7

CbVb > CaVa

NH4OHNH4Cl

Dd độn bazpH > 7

III. Cân bằng hòa tan của chất khó tan(tích số tan)

1. Tích số tan.

Đem hòa tan chất khó tan AmBn(r) vào nước:

lượng đã hòa tan rất nhỏ, Dd rất loãng:

phần đã hòa tan xem như diện ly hoàn toàn: có cb

AmBn ↔ mAn- + nBm+ : dd bảo hòa AmBn/H2O

Nồng độ của dd bảo hòa gọi là độ tan(S) của AmBn.

t0 a 0 0

tcb -S mS nS

Kc = [An-]m[Bn+]n = (mS)m(nS)n = mmnnS(m+n)

)( nmnm

AmBnAmBn

nmTS +=SnmTKc

nmnm

AmBn

)( +==

* TAmBn ↑ SAmBn ↑

* Các chất có công thức tương tự nhau(AmBn ≡ CmDn) chất nào có T ↑ S ↑Td: AgX TAgX SAgX = (TAgX)1/2 (M)

AgClAgBrAgI

10-10

10-13

10-16

10-5

10-6,5

10-8

* Các chất có công thức không tương đương(AmBn và CpDq), phải tính cụ thểTd: AgCl TAgCl = 10-10 SAgCl = 10-5

Ag2CrO4 T = 4.10-12

* Pha loãng ddtan nhiều hơn

* Đun sôi:H2O bay hơiC(ion)↑ kết tủa nhiều hơn

1012

10.4 43

12

12

== −−

S

2. Điều kiện để có kết tủa a. Hòa tan 1 lượng xác dịnh chất khó tan AmBn

* Nếu tan hết :AmBn → mAn- + nBm+

t∞ -C’0 mC’

0 nC’0 Với C’

0 = m0/MAmBn

T’AmBn = (mC’

0)m.(nC’0)n

So sánh T’AmBn và TAmBn: ta có

T’ < T dd chưa bảo hòa: tan hếtT’ = T dd bảo hòa: tan hết

T’ > T dd quá bảo hòa: tan 1 phần, có (r ↔ l)Td: hòa tan 10-3 mol Ag2CrO4(r) vào nước → 1l dd

C’0=10-3M T’=(2.10-3)2.(10-3) =4.10-9 >Ttan 1 phần

Ag2CrO4 → 2Ag+ + CrO42-

b. Trộn lẫn 2 dd:

dd(1)An-{C1,V1} + dd(2)Bm+{C2,V2}→ dd(3) có↓?

* Sau khi trộn lẫn nhưng chưa pư:

C’1 = ; C’

2 =

mAn- + nBm+ → AmBn ↓

T’AmBn = (An-)m.(Bn+)n ; so sánh với TAmBn

T’ < T dd chưa bảo hòa chưa có ↓ T’ = Tdd bảo hòachưa có ↓T’ > Tdd quá bảo hòa có ↓

dd(3){C’1,C’

2,V3=V1+V2)

n1=C1V1=n’1=C’

1V3

n2=C2V2=n’2=C’

2V3 VVC3

11.

VVC3

22.

10ml dd(1) AgNO3(2.10-3 M) +10ml dd(2) Na2CrO4(2.10-3M)

C’Ag+ = 2.10-3.10/20 = 10-3M ;C’

CrO4 = 2.10-3.10/20 = 10-3MT’

Ag2CrO4 = (10-3)2.(10-3) = 10-9 > Tag2CrO4 có ↓