HOÁ VÔ CƠ 1. Tên học phần: HOÁ VÔ CƠ 2. Mã số: 3. Khối lượng: 4 (4.0.0.8) Lý thuyết: 60 giờ. Tự học: 120 giờ. 4. Đối tượng tham dự: Sinh viên năm thứ ba. 5. Điều kiện học phần: Đã học Hóa học Đại cương. 6. Mục tiêu học phần: Trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về các tính chất lý học, hóa học, nguyên tắ c điều chế và một số ứng dụng quan trọng nhất của các đơn chất và hợp chất vôcơ phổ biến nhất; các kiến thức về quy luật biến thiên các tính chất quan trọng như tính axit-bazơ, tính oxy hóa- khử, tính bền và tính tan của các đơn chất cũng như hợp chất của chúng trong nhóm và trong chu kỳ của bảng tuần hoàn; Giải thích bản chất các tính chất và các quy luật biến thiên các tính chất d ựa vào các kiến thức của hóa học đại cương 7. Nội dung vắn tắt học phần: Sự biến thiên tuần hoàn tính chất trong bảng tuần hoàn; Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử; Chiền của phản ứng hóa học vô cơ; Một số tính chất chung của các chất vô cơ; Các nguyên tố nhóm A và hợp chất của chúng; Phức chất; Tính chất chung của các kim loại chuyển tiếp; Các nguyên tố nhóm B và h ợp chất của chúng. 8. Tài liệu học tập Sách giáo khoa chính: [1]. Lê Mậu Quyền: Hóa học vô cơ, Nhà Xuất Bản Khoa học & Kỹ thuật. [2]. Lê Mậu Quyền: Bài tập hóa học vô cơ, Nhà Xuất Bản Khoa học & Kỹ thuật. Sách tham khảo: Xem đề cương chi tiết. 9. Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên: Dự lớp: đầy đủ theo qui chế. Thảo luận Bài thu hoạch Bài tập: hoàn thành các bài tập của học phần 10. Đánh giá kết quả: Điểm môn học bao gồm 2 phần là: điểm thi cuối kỳ và điểm quá trình. Điểm quá trình (bài tập của học phần + kiểm tra giữa kỳ): trọng số 0,3. Thi cuối kỳ (tự luận + trắc nghiệm): trọng số 0,7. 11. Nội dung và kế hoạch học tập cụ thể Tuần Nội dung SGK chính LT 1 CHƯƠNG 1- SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN TÍNH CHẤT CÁC NGUYÊN TỐ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN (3LT) 1.1. Cấu tạo bảng tuần hoàn - Các loại nguyên tố. Cấu trúc của bảng tuần hoàn dạng dài và nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng. Họ các nguyên tố hiếm 4f và 5f. 1.2. Sự biến thiên tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn - Năng lượng của các obitan. Sự biến thiên năng lượng của các obitan nguyên tử theo chiều tăng điện tích hạt nhân. Giản đồ EAO- Z. Sự biến thiên năng lượng các obitan hóa trị của các nguyên tử theo nhóm và chu kỳ. [1] - Năng lượng ion hóa I1. Sự biến thiên năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tử theo chiều tăng của điện tích hạt nhân. Giản đồ I1- Z. Giải thích sự biến thiên của I1. Giản đồ I1- Z. Giải thích sự biến thiên của I1 theo chu kỳ và theo nhóm. - Ái lực với electron, bán kính nguyên tử. Sự biến thiên theo chu kỳ và nhóm. Sự co d và co f. CHƯƠNG 2- CÁC KIẾN THỨC VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ (4 LT) 2.1. Các khái niệm - Độ âm điện nguyên tố. Thang đo độ âm điện của Pauling. Ứng dụng của độ âm điện. Năng lượng liên kết trong liên kết cộng hóa trị. Khái niệm về năng lượng tạo liên kết và năng lượng phá vỡ liên kết, năng lượng liên kết trung bình. 2 2.2. Cấu trúc phân tử. - Công thức Lewis. Công thức cộng hưởng. Điện tích hình thức. Dự đoán cấu hình không gian của phân tử. Mô hình sự đẩy của các cặp electron hóa trị. Công thức Gillespie. Quan hệ giữa độ âm điện và góc liên kết. Quan hệ giữa kiểu lai hóa và công thức hình học phân tử. Độ phân cực của phân tử. 2.3. Các loại liên kết - Liên kết ion. Năng lượng liên kết ion và năng lượng mạng lướ i ion. Công thức Born-Landé và Kapustinski. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng mạng lưới ion. Liên kết cộng hóa trị. Các liên kết yếu: liên kết hydro và lực Van der Waals. CHƯƠNG 3- CHIỀU PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÔCƠ (2LT) 3.1. Phản ứng trao đổi - Chất điện ly mạnh, chất điện ly yếu. Chiều phản ứng trao đổi. [1] 3 3.2. Phản ứng oxy hóa khử - Xác định số oxi hóa của một nguyên tố. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử. Thế khử và công thức tính thế khử của các cặp oxi hóa khử. Chiều và giới hạn của phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dung dịch nước. Giản đồ thế khử và ứng dụng. Mối quan hệ giữa thế khử và năng lượng liên kết. Quan hệ giữa thế khử chuẩn của một cặp oxi hóa -khử và các đại lượng thế đẳng áp nguyên tử hóa, ion hóa, hydrat hóa. Ảnh hưởng của các phối tử tạo phức và các cấu tử tạo kết tủa đến thế khử của một cặp oxi hóa khử. CHƯƠNG 4- MỘT SỐ TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC CHẤT VÔCƠ (2LT) 4.1. Sự hòa tan - Một số quy luật định tính về sự hòa tan của các chất trong dung môi l ỏng. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan của các hợp chất ion trong nước. 4.2. Nhiệt độ chuyển pha của các chất - Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển pha của các chất. Tính nhiệt độ chuyển pha của các chất. Ảnh hưởng của liên kết yếu đến nhiệt độ chuyển pha của các chất. 4.3. Tính dẫn điện của các chất, thuy ết vùng - Cấu tạo của kim loại. Giải thích tính dẫn điện, tính bán dẫn và cách điện của kim loại. 4.4. Tính chất từ của các chất - Chất thuận từ và chất nghịch từ. Nguyên nhân sự khác nhau về tính chất từ của hai loại chất này. Momen từ của chất thuận từ [1] CHƯƠNG 5- HYDRO VÀ NƯỚC (2LT) 5.1. Hydro - Cấu tạo và lý tính. Tính chất hóa học của hydro. Hydro mới sinh. Phương pháp điều chế và ứng dụng của hydro. 4 5.2. Các hydrua - Hydrua cộng hóa trị. Hydrua ion. Hydrua kiểu kim loại. 5.3. Nước - Cấu tạo và tính chất lý học của nước. Tính chất bất thường của nước. Tính chất hóa học của nước. Giản đồ thế khử của nước. CHƯƠNG 6- CÁC HALOGEN (4LT) 6.1. Đặc tính chung của nhóm - Cấu tạo và số oxi hóa. Tính chất lý học. 6.2. Tính chất hóa học - Tính oxi hóa. Tính khử. Các phương pháp điều chế. Ứng dụ ng. [1] 5 6.3. Các hợp chất - Hợp chất hydro halogenua: tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế. Hợp chất halogen chứa oxi: hợp chất HXO, HXO 3 , HXO 4 . CHƯƠNG 7- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIA (4LT) 7.1. Đặc tính chung của nhóm 7.2. Oxi - Đơn chất oxi và ozon: cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Các oxit: điều kiện tạo thành, phân loại oxit. Các hydroxit: phân loại, các yếu tố ảnh hưởng đến lực axit và bazơ của các hydroxit. Hydro peoxit: cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. 7.3. Lưu huỳnh - Đơn chất. Các dạng thù hình. Cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học, trạng thái thiên nhiên. Phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Đihydrosunfua, SO 2 , H 2 SO 3 , SO 3 2- , H 2 SO 4 và muối của chúng: cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. Một số hợp chất khác của lưu huỳnh: axit thiosunfuric, axit peoxidisunfuric và các muối của chúng: phương pháp điều chế, tính chất lý học, hóa học và ứng dụng. [1] 6 7.4. Selen, Telu và poloni - Đơn chất. Các dạng thù hình. Tính chất lý học, hóa học. Trạng thái thiên nhiên. Phương pháp điều chế và ứng dụng của selen. Hợp chất. Hợp chất H 2 X, XO 2 , H 2 XO 3 , XO 3 , các axit X(VI) và các muối tương ứng. Cấu tạo phân tử, so sánh tính chất lý học, hóa học với các hợp chất tương ứng của lưu huỳnh. CHƯƠNG 8- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VA (4LT) 8.1. Đặc tính chung của nhóm. - Hóa trị và số oxi hóa. Tính trơ của cặp electron ns. 8.2. Nitơ - Đơn chất. Cấu tạo phân tử. Tính chất lý học, hóa học. Trạng thái tự nhiên. Phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Amoniac và muối amoni: cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. Các oxit quan trọng của nitơ, axit nitrơ và muối của nó: điều kiện tạo thành, cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học. [1] Axit nitric và muối của nó: cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học. Nước cường toan và tính chất của nó. Phương pháp điều chế và ứng dụng của axit nitric. 8.3. Phốtpho - Đơn chất. Các dạng thù hình. Tính chất lý học, hóa học. Trạng thái tự nhiên. Phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Các oxit quan trọng: điều kiện tạo thành, cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa họ c và ứng dụng. Axit photphorơ, axit photphoric và muối của chúng: cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học. Phương pháp điều chế và ứng dụng của axit photphoric. 7 8.4. Asen, antimon và bitmut - Đơn chất. Các dạng thù hình. Tính chất lý học, hóa học so sánh với nitơ và photpho. Hợp chất. Hợp chất XH 3 : điều kiện tạo thành, cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học so sánh với NH 3 và PH 3 . - Các oxit. Hydroxit và muối của chúng chứa nguyên tố với số oxi hóa +III, +V: điều kiện tạo thành, cấu tạo phân tử, tính chất lý học, hóa học so sánh với các hợp chất của photpho. CHƯƠNG 9- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IVA (3LT) 9.1. Đặc tính chung của nhóm. - Hóa trị và số oxi hóa. Tính trơ của cặp electron ns 9.2. Cácbon - Đơn chất. Các dạng thù hình. Tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụn. Hợp chất. Các bon oxit, CO 2 , H 2 CO 3 và muối của nó: công thức cấu tạo, tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. 9.3. Silic - Đơn chất. Cấu trúc tinh thể, tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Silan: điều kiện tạo thành, tính chất lý học, hóa học, ứng dụng. SiO 2 , các axit và muối tương ứng: tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. 9.4. Gecmani, thiếc, chì - Đơn chất. Các dạng thù hình của thiếc, tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Các oxit, hydroxit và muối tương ứng: tính chất lý học, hóa học so sánh với các hợp chất của silic. Phương pháp điều chế và ứng d ụng. [1] 8 CHƯƠNG 10- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIIA (2LT) 10.1. Đặc tính chung của nhóm. - Hóa trị và số oxi hóa. Tính trơ của cặp electron ns 10.2. Bo - Đơn chất. Các dạng thù hình. Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế. Hợp chất. Oxit, axit và muối của Bo: công thức cấu tạo, tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. 10.3. Nhôm - Đơn chất. Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, ph ương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Oxit, hydroxit và muối của nó: tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. 10.4. Gali, Indi và Tali - Đơn chất. Tính chất lý học, hóa học so sánh với nhôm. Trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. Hợp chất. Oxit, hydroxit và muối của nó: điều kiện tạo thành, tính chất lý học, hóa học so sánh với [1] các hợp chất tương ứng của nhôm. CHƯƠNG 11- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIA (2LT) 11.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị và số oxi hóa. Sự biến thiên một số tính chất của nguyên tử: bán kính kim loại, bán kính ion M 2+ , năng lượng ion hóa. 11.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế. 11.3. Hợp chất - Oxit, hydroxit và muối của chúng: tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. - Bari peoxit: tính chất lý học, hóa học, phưong pháp điều chế và ứng dụng. 9 CHƯƠNG 12- CÁC KIM LOẠI KIỀM (2LT) 12.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị và số oxi hóa. Sự biến thiên một số tính chất của nguyên tử: bán kính kim loại, bán kính ion M + , năng lượng ion hóa. 12.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. 12.3. Hợp chất - Oxit, peoxit, supeoxit, ozonit, hydroxit và muối: tính chất lý học, hóa học. Phương pháp điều chế và ứng dụng của Na 2 O 2. CHƯƠNG 13- PHỨC CHẤT (9LT) 13.1. Một số khái niệm - Phức chất, dung lượng phối trí của phối tử, số phối trí của nhân trung tâm. [1] 10 13.2. Liên kết hóa học trong phức chất - Thuyết liên kết hóa trị, thuyết trường tinh thể, thuyết obitan phân tử. [1] 11 13.3. Phức chất trong dung dịch nước - Hằng số điện ly, hằng số bền của ion phức và các yếu tố ảnh hưởng. CHƯƠNG 14- TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP D (1LT) 14.1. Đặc điểm cấu hình electron hóa trị - Số electron hóa trị. Sự biến thiên năng lượng các obitan hóa trị theo chu kỳ và theo nhóm. 14.2. Tính chất chung - Tính kim loại, số oxi hóa, khả năng tạo phức, tính ch ất từ, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và sự biến thiên theo chu kỳ và theo nhóm. [1] 12 CHƯƠNG 15- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIB (3LT) 15.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị, số oxi hóa. Sự biến thiên tính kim loại, năng lượng ion hóa. 15.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. 15.3. Hợp chất - Các hợp chất chứa nguyên tố với các số oxi hóa 0, +II, +III, +IV, +VI, chủ yếu là các hợp chất của crôm: tính chất lý học, hóa học, phương [1] pháp điều chế và ứng dụng. CHƯƠNG 16- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB (3LT) 16.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị, số oxi hóa. Sự biến thiên tính kim loại, năng lượng ion hóa. 13 16.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. 16.3. Hợp chất - Các hợp chất chứa nguyên tố với các số oxi hóa 0, +II, +III, +IV, +VI, chủ yếu là các hợp chất của mangan: tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. CHƯƠNG 17- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIIB (3LT) 17.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị, số oxi hóa. Sự phân chia thành họ s ắt và họ platin. [1] 14 17.2. Họ sắt - Đặc tính chung của họ sắt. Sự biến thiên số oxi hóa, bán kính kim loại, năng lượng ion hóa trong họ. Đơn chất, tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế. Hợp chất. Các hợp chất quan trọng chứa nguyên tố với số oxi hóa 0, +II, +III, +IV, +VI và +VIII: tính chất lý họa, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. CHƯƠNG 18- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB (2LT) 18.1. Đặ c tính chung của nhóm - Electron hóa trị, số oxi hóa. Sự biến thiên bán kính kim loại, năng lượng ion hóa. 18.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. 18.3. Hợp chất - Các hợp chất chứa các nguyên tố + I, Cu(II) và Au(III): tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. CHƯƠNG 19- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIB (2LT) 19.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị, số oxi hóa. S ự biến thiên bán kính kim loại, bán kính ion, năng lượng ion hóa. 19.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. [1] 15 19.3. Hợp chất - Các hợp chất chứa nguyên tố với số oxi hóa +II và Hg(I): tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế và ứng dụng. CHƯƠNG 20- CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIIB, IVB VÀ VB (1LT) 20.1. Đặc tính chung của nhóm - Electron hóa trị, số oxi hóa. Sự biến thiên một số tính chất của nguyên tử: bán kính kim loại, năng lượng ion hóa. 20.2. Đơn chất [1] - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên. 20.3. Hợp chất. Oxit, hydroxit, muối tương ứng: tính chất lý học, hóa học CHƯƠNG 21- CÁC NGUYÊN TỐ LANTANOIT VÀ ACTINOIT (1LT) 21.1. Đặc điểm chung - Cấu hình electron, số oxi hóa. Sự biến thiên bán kính kim loại, năng lượng ion hóa. 21.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên. 21.3. Hợp chất - Các hợp chất quan trọng: tính chất lý học, hóa học. CHƯƠNG 22- CÁC KHÍ HIẾM (1LT) 22.1. Đặc điểm chung của nhóm - Cấu hình electron, số oxi hóa tím thấy. Sự biến thiên kích thước nguyên tử, năng lượng ion hóa. 22.2. Đơn chất - Tính chất lý học, hóa học, trạng thái tự nhiên, phương pháp điều chế và ứng dụng. 22.3. Hợp chất - Các hợp chất của xenon: tính chất lý học, hóa học, phương pháp điều chế. 12. Tài liệu tham khảo [1]. F.Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Advavced Inorganic Chemistry, 3rd ed, New York, London, Sydney 1972. [2]. N.Akmetov, General and Inorganic Chemistry, Transleted from the Russian by Alexander Rosinkin, Mir Publishers, Moscow 1983. [3]. R.A.Lidin, V.A.Molosco, L.L.Andreeva, Tính chất lý hóa của các hợp chất vô cơ, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1996. [4]. В.И Спицын Л.И Мартыненко. Неорганическая химия, чась I (1991), чась II (1994), Изд. Московского университета. [5]. Steven S. Zumdahl, Chemical principles, 5th Edition, New York, USA. [6]. Gary Wulfsberg, Inorganic Chemistry, University Science Books, 2000. [7]. Hoàng Nhâm, Hóa học Vôcơ I, II, III, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2004. NHÓM BIÊN SOẠN ĐỀ CƯƠNG TS. Nguyễ n Kim Ngà Ngày tháng năm CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG KH&ĐT . tập Sách giáo khoa chính: [1]. Lê Mậu Quyền: Hóa học vô cơ, Nhà Xuất Bản Khoa học & Kỹ thuật. [2]. Lê Mậu Quyền: Bài tập hóa học vô cơ, Nhà Xuất Bản Khoa học & Kỹ thuật. Sách. thức của hóa học đại cương 7. Nội dung vắn tắt học phần: Sự biến thiên tuần hoàn tính chất trong bảng tuần hoàn; Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử; Chiền của phản ứng hóa học vô cơ; Một. ứng oxy hóa khử - Xác định số oxi hóa của một nguyên tố. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử. Thế khử và công thức tính thế khử của các cặp oxi hóa khử. Chiều và giới hạn của phản ứng oxi hóa khử