Slide 1 HÓA HỌC VÔ CƠ Chương 4 Một số tính chất chung của các chất vô cơ I Sự hoà tan 1 Quá trình hoà tan Là quá trình phá vỡ liên kết trong chất tan (ct) và trong dung môi (dm) để hình liên kết ct dm.
HĨA HỌC VƠ CƠ Chương 4- Một số tính chất chung chất vô Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ I Sự hồ tan Q trình hồ tan: Là q trình phá vỡ liên kết chất tan (ct) dung mơi (dm) để hình liên kết ct - dm : ∆Ght = ∆Hht - T∆Sht < trình hồ tan xảy ∆Sht thường > (trừ q trình hồ tan chất khí có ∆Sht < 0) (- T∆Sht ) < ∆Hht < ∆Ght < QT hoà tan dễ Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ I Sự hồ tan Các trường hợp thường gặp - Chất tan không phân cực hay phân cực tan dễ dung mơi khơng hay phân cực Ví dụ: Benzen (µ = 0) tan dễ toluen (phân cực µ = 0,4D) - Chất tan phân cực tan dễ dung mơi phân cực Ví dụ: HCl (1,03D) tan dễ H2O (1,84D) - Chất tan có liên kết H tan dễ dung mơi có liên kết H Ví dụ: NH3 H2O; C2H5OH H2O Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ I Sự hồ tan Q trình hồ tan hợp chất ion Ví dụ: Hịa tan hợp chất ion LiCl rắn vào nước: ∆Hht LiCl (r) + aq ULiCl Li+.aq + Cl-.aq ∆Hh(Li+k) + ∆Hh(Cl-k) Li+ (k) + Cl- (k) +aq ∆Hht = ULiCl + ∆Hh(Li+k) + ∆Hh(Cl-k) Trong đó: ULiCl : Năng lượng mạng lưới ion LiCl (r) ∆Hh(Li+k) , ∆Hh(Cl-k) : Nhiệt hidrat ion Li+(k) Cl-(k) Chương 4: Một số tính chất chung chất vô II Nhiệt độ chuyển pha chất Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) a Khái niệm : R ↔ L - Bậc tự C = R - q – Ɵ + = – - + = hệ biến Tnc phụ thuộc vào P bên - Biểu thức Clapeyron T=f(P): dT Tnc V dP H nc ∆V = VL - VR Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ II Nhiệt độ chuyển pha chất Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) b Quan hệ Tnc, ∆Hnc, ∆Snc thể cân pha: ∆Hnc >> ∆Snc Tnc chủ yếu phụ thuộc vào ∆Hnc Elk tinh thể chất có giá trị lớn Tnc cao Chương 4: Một số tính chất chung chất vô II Nhiệt độ chuyển pha chất Nhiệt độ sôi (Ts) a Khái niệm : L ↔ H Bậc tự C = Ts phụ thuộc vào P bên b Quan hệ Ts, ∆Hbh ∆Sbh CB pha: Chương 4: Một số tính chất chung chất vô II Nhiệt độ chuyển pha chất Một vài nhận xét Tnc Ts chất vô a Kim loại: ∆Hnt cao (Elk kim loại lớn) Tnc, Ts cao ngược lại Ví dụ: - W có ∆Hnt = 878,6 KJ.mol-1 Tnc = 3410oC; Ts = 5900oC - Hg có ∆Hnt = 61KJ.mol-1 Tnc = - 38,86oC; Ts = 356,66oC Chương 4: Một số tính chất chung chất vô II Nhiệt độ chuyển pha chất Một vài nhận xét Tnc Ts chất vô b Phi kim: - Có mạng lưới ngun tử với lk cộng hố trị bền Tnc, Ts cao Ví dụ: Than chì có Tnc = 3650oC - Tồn dạng phân tử X2, phân tử tồn lực Vanderwaals yếu có Tnc, Ts thấp Ví dụ: N2 (Ts = -187,9oC), Cl2 (Ts = -34,1oC), Br2 (Ts = 58,2oC) Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ II Nhiệt độ chuyển pha chất Một vài nhận xét Tnc Ts chất vô c Hợp chất: - Hợp chất cộng hố trị có cấu trúc mạng phân tử TT rắn lỏng tồn liên kết Vanderwaals có Tnc, Ts thấp Ví dụ: H2O, NH3, CO, H2S …(nếu hợp chất có lk H có Tnc , Ts cao ) - Hợp chất cộng hố trị tồn mạng tinh thể có liên kết cộng hố trị bền có Tnc cao Ví dụ: SiO2 có Tnc > 1600oC Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ II Nhiệt độ chuyển pha chất Một vài nhận xét Tnc Ts chất vô d Hợp chất ion: Vì tồn liên kết ion có U lớn thường có Tnc, Ts cao Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ III Tính chất từ Chất nghịch từ Chất thuận từ Tính momen từ chất (chủ yếu KL chuyển tiếp nhẹ): n(n 2); B μB : manhêtông Bo n: số e độc thân chất (nguyên tử, phân tử, ion) Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ III Tính chất từ Tính momen từ chất (chủ yếu KL chuyển tiếp nhẹ): Ví dụ 1: CuSO4.5H2O có μB = 1,95 μB Có số e độc thân là: 1,95 = [n(n+2)]1/2 n ~ (sai số phần đóng góp chuyển động ocbitan e) Kết phù hợp với có mặt Cu2+ với cấu hinh ion Cu2+ : Cu2+ [Ar]: 3d9 Ví dụ 2: MnSO4.4H2O có μB = 5,86 μB n ~ Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Cấu tạo tinh thể kim loại: Hơn 80% nguyên tố hoá học KL: gồm nguyên tố s, d, f số nguyên tố p Kim loại trạng thái rắn có cấu trúc tinh thể Ba kiểu mạng lưới tinh thể hầu hết kim loại: - Lập phương tâm khối: kim loại kiềm, Fe, Ba … - Mạng lập phương tâm diện: Ca, Cu, Ag, Al … - Mạng lục phương: Be, Mg, Zn … Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: cách: a Cách thứ nhất: Theo lý thuyết đơn giản liên kết KL mạng lưới KL bao gồm ion (+) kim loại chiếm chỗ nút mạng, xung quanh có e hố trị chuyển động tương đối tự Trong kim loại e hoá trị tham gia liên kết khơng định chỗ tồn khối KL, electron gắn ion kim loại với tạo độ bền kim loại, gây tính dẫn điện, dẫn nhiệt kim loại Kim loại tồn dạng nguyên tử riêng biệt trạng thái (trừ số dạng phân tử nguyên tử Thí dụ: Li2) Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: cách: b Cách thứ 2: Thuyết đơn giản liên kết kim loại giải thích định tính tính dẫn điện kim loại để giải thích chất liên kết kim loại, thường dùng thuyết vùng (Band Theory BT) Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại b Cách thứ 2: Thuyết vùng dựa sở PP MO-LCAO: Các MO tạo thành tổ hợp AO theo nguyên tắc: 2AO tổ hợp cho 2MO: MO* (MO phản liên kết = antibonding) có lượng cao hơn, MO (MO lk = bonding) có lượng thấp Như có tổ hợp n AO tạo n MO số AO tham gia tổ hợp lớn tạo số MO lớn Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại b Cách thứ 2: Thuyết vùng dựa sở PP MO-LCAO: Ở chất rắn, nguyên tử nằm gần nhau, số nguyên tử đơn vị thể tích lớn (VD Li:4,56.1022 nguyên tử/cm3) số AO tham gia tổ hợp lớn tạo số lớn MO Các MO xếp gần tạo thành vùng lượng Sự điền e vào MO vùng lượng theo chiều lượng tăng dần MO chiếm 2e có spin ngược Kết là: có vùng điền hết vùng bão hồ (Ví dụ vùng ns2 vùng bão hồ), có vùng chưa bị chiếm hết, cịn phần trống (Ví dụ vùng ns1 điền nửa) Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: Giữa vùng có khoảng trống gọi vùng cấm Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: c Chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn, chất cách điện Tên vùng: - Vùng hoá trị (Valence band - VB) vùng chiếm hoàn toàn hay chưa hoàn toàn ứng với mức lượng cao (so với vùng bị chiếm) - Vùng dẫn (Contruction band - CB) vùng trống nằm vùng hoá trị Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: c Chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn, chất cách điện Phân biệt chất kim loại (chất dẫn điện), chất bán dẫn, chất cách điện - Kim loại - chất dẫn điện: VB chưa điền hết vùng hoá trị bị chiếm hết song VB CB xen phủ nhau, tiếp xúc hay nằm gần nhau, cách vùng cấm hẹp có ∆E < 0,1eV Khi đặt kim loại điện trường e chuyển lên vũng dẫn tham gia vào trình dẫn điện Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: c Chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn, chất cách điện - Chất bán dẫn (Semiconductor): VB điền đầy e song vùng cấm có ∆E = 0,1 – 3eV Khi đặt điện trường, kèm theo tác dụng kích đ nóng hay chiếu sáng) e chuyển lên CB tham gia vào quấ trình dẫn điện - Chất cách điện (Insulator) VB điền đầy, vùng cấm có ∆E > 3eV, e khơng chuyển lên CB để tham gia vào trình dẫn điện ... Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: cách: a Cách... dụ: N2 (Ts = -18 7,9oC), Cl2 (Ts = - 34, 1oC), Br2 (Ts = 58,2oC) Chương 4: Một số tính chất chung chất vô II Nhiệt độ chuyển pha chất Một vài nhận xét Tnc Ts chất vô c Hợp chất: - Hợp chất cộng hố... ns1 điền nửa) Chương 4: Một số tính chất chung chất vơ IV Tính dẫn điện chất thuyết vùng Giải thích tính dẫn điện kim loại: Giữa vùng có khoảng trống gọi vùng cấm Chương 4: Một số tính chất chung