Hóa đại cương (dùng cho đào tạo bác sĩ đa khoa) phần 2

Bài ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH ■ ■ MỤC TIÊU Định nghĩa tính tốn loại nồng độ khác sử dụng hoá học Mơ tả tượng thăm thấu giải thích biểu thức định luật Varìt H off áp suất thẩm thấu So sánh giải thích khác nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc dung dịch dung môi Nêu lên ứng dụng việc đo áp suất thẩm thấu, độ tăng nhiệt độ sôi, độ hạ nhiệt độ đông đặc dung dịch việc xác định khối lượng mol chất MỞ ĐẨU Các h ệ phân tán dung dịch Hệ phân tá n hệ có n h ất chất phân bố (gọi chất phân tán) vào chất khác (gọi môi trường phân tán) dạng h t có kích thước nhỏ bé Dựa vào kích thước h t người ta chia thành: - H ệ p h n tá n p h n tử -io n hay gọi dung dịch thực Ví dụ, dung dịch muối acid, base Kích thước h ạt < nm - H ệ p h â n tá n keo hay cịn gọi dung dịch keo Ví dụ, gelatin, hồ tin h bột, keo acid silicic có kích thước h ạt từ 1—100 nm - H ệ p h â n tá n th có dạng huyền phù nhũ tương Ví dụ, nước sông chứa h t phù sa; sữa Kích thước h ạt hệ >100 nm Trong chương để cập đến dung dịch phân tử tín h chất chung chúng ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI DUNG DỊCH • • • D u n g d ị c h m ộ t h ệ d n g n h ấ t c ủ a h a i h a y n h i ề u c h ấ t có tỷ lê k h c n h a u th a y d ổ i tr o n g m ộ t p h m v ỉ rộ n g Từ định nghĩa có: - Dung dịch rắn Ví dụ, hợp kim 109 —Dung dịch khí Ví dụ, khơng khí - Dung dịch lỏng Ví dụ, dung dịch chất rắ n (đường, NaCl ) khí (0 2, NH, ) lỏng (C2H 5OH, benzen ) nước Các nhà hoá học sinh học thường tiếp xúc với dung dịch lỏng mà chất lons thường nước Trong dung dịch nước môi trường phân tán SỌ1 dung môi, chất phân tá n gọi chất tan Theo chất chất tan người ta phân chia thành: - D ung dịch khơng điện ly: C hất tan có m ặt dung dịch dạng phân từ Ví dụ dung dịch đường, C 2H 5OH, nước —D ung dịch điện ly: Trong dung dịch có m ặt phân tử ion Ví dụ dung dịch muối, acid, base nước N Ồ N G ĐỘ D U N G D ỊC H Nồng độ dung dịch đại lượng biểu thị lượng chất ta n dung dịch Có số cách biểu thị nồng độ tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng 2.1 N n g đ ộ p h ầ n tr ă m Ký h iệ u % Nồng độ phần trăm biểu thị số gam chất ta n lOOg dung dịch Ví du: Dung dịch huyết th an h dung dịch glucose 5% (5g glucose hoà tan 95g nước) 2.2 N ồng độ m ol hay m ol/lít Ký h iệu M hay CM Nồng độ mol biểu thị số mol chất ta n lít dung dịch Ví dụ: Dung dịch NaCl 0, M dung dịch có 0,lm ol NaCl lít dung dịch Muốn có dung dịch người ta phải cân xác 5,845g NaCl thêm nước đến thê tích cuối lít 2.3 N ồng độ đương lượng Ký h iệu N hay CN Nồng độ đương lượng biểu thị số đương lượng gam chất ta n lít dung dịch Đương lượng gam chất lượng chất tính gam phản ứng tương đương (kết hợp hay thay thê0 mol nguyện tử hidro (l,008g) Đương lượng gam chất phụ thuộc vào phản ứng mà tham gia vào 2.3.1 Đ ương lư ợng g a m đơn ch ấ t Ví d ụ 1: Trong p h ản ứng: h + ± o - > h 2o 16 g oxy k ế t hợp với mol nguyên tử hydro Vậy đương lượng gam oxy (E 0, ) l ^ = g Vi d ụ 2: Trong ph ản ứng: Mg + 2HC1 — Họ + MgCl2 24 24g Mg th ay th ế molnguyên tử hydro Vậy EMg = — = 12 g N hư vậy: Đương lư ợ n g gam đơn chất khối lượng mol nguyên tử chia cho hố trị Lưu ý: đối vói ngun tơ” có nhiều hố trị th ì đương lượng gam khác Ví d ụ : Trong ph ản ứng sau đây: Fe + —0 = FeO VFe= — F e + ^ = Fe 20 E Fe= 2.3.2 Đ ương lư ợ ng g a m hợp c h ấ t th a m g ia p h ả n ứ n g tra o đổi Ví dụ 1: Trong ph ản ứng: NaOH + HC1 — NaCl + H20 40g NaOH p hản ứng tương đương với mol HC1 (36,5g) tức tương đương vói mol nguyên tử hydro Vì ENa0H = 40g/l E HC1 = 36,5g/l Ví dụ 2: Trong phản ứng: 3NaOH + H 3P = N a 3P + 3H20 mol H 3P k hi p h ản ứng tương đương vói mol nguyên tử hydro (đưa mol nguyên tử hydro để trao đổi) Vì vậy: _ M _ 98g h 3p o , _ v a _ M _ _ 0H \ 111 tro n g p h ả n ứng: 2NaOH + H 3PO„ — N a 2H P + 2H 20 mol H 3PO.ị p hản ứng tương đương vói mol nguyên tử hydro: E„ „ „ = b2 ' ^11,PO, Như vậy: Đương lượng gam m ột chất p h ả n ứng trao đổi khối ỉượng mol p h â n tử chia cho sơ điện tích dương hay âm m m ột p h â n tử chất trao đổi 2.3.3 Đ ương lư ợng g a m hơp c h ấ t th a m g ia p h ả n ứ n g oxy hoá - k h Vi dụ 1: Trong phản ứng: 2K M n0 + F eS + 8H 2S 4-> 2M nS + 5Fe 2(S 4)3 + K 2S + 8H 20 Một mol K M n0 4nhận mol electron (tương đương với mol nguyên tử hydro) Vì vậy: M _ _ M E KMn0j = y Tương tự: E FcS04 = Y Như vậy: Đương lượng gam chất phản ứng oxy - hố kh khơi lượng moỉ phân tử chia cho sơ electron mà phân tử chất cho nhận Vi dụ 2: Tính đương lượng gam acid oxalic p h ản ứng sau cho biết muôn pha dung dịch 0,1 N acid cần phải tiến h n h th ế nào? H2c 20 + 2NaOH - » Na2C20 + 2H20 5H 2C 20 + 2K M n0 + 3H 2S -> 10C + 2M nS + K 2S + 8H 20 (1) (2) Giải: Trong phản ứng ( ) H 2C 20 trao đổi điện tích dương (2H +) hay điện tích âm (C20 42-) Vì vậy: _ M E HịC,o4 = 2_ Trong phản ứng (2) phân tử H 2C20 cho 2e (2C+3-> 2C+4) Vì đương lượng gam H 2C 20 phản ứng — Muôn pha dung dịch H 2C 20 0, N ta phải cân xác 4,5g H 2C20 thêm nước đ ế n t h ê tíc h lít Nồng độ đương lượng gam sử dụng rộng rãi hố học, đặc biệt hố học phân tích Từ định nghĩa đương lượng gam có th ể suy rằng: hai ch ất phản ứng vừa đủ với sơ đương lượng gam phản ứng chất sô đương lượng gam p h ả n ứn g c hất 112 Ví d ụ 3: N ếu VA lít dung dịch chất A nồng độ NA phản ứng vừa đủ với VB lít dung dịch chất B có nồng độ N B Khi ta có: ’ VA n a = VB n b Đó biểu thức định lu ậ t đương lượng: “C ác c h ấ t h o h ọ c (đ n c h ấ t h a y hợp c h ấ t) p h ả n ứ n g với n h a u th eo c ù n g sô' đ n g lư ợ n g g a m ” sử dụng hoá học p h ân tích để xác định nồng độ ch ất ta n dung dịch 2.4 N ồng độ m olan Ký h iệu m h ay Cm Nồng độ m olan biểu th ị số mol chất ta n lOOOg dung môi Vi d w Dung dịch glucose 0,5 m dung dịch gồm 90g glucose lOOOg nước 2.5 N ồng độ phần m ol h a y n ồng độ m ol riên g phần Nồng độ phần mol chất i tín h tỷ số số mol chất tơng số số mol tấ t chất tạo nên dung dịch: N; = £n N ;: N ồng độ phần mol chất i 11;: Sô mol chất i s Hj: Tổng số m o l chất tạo nên d u n g dịch ÁP SUẤT THẨM THẤU CỦA DUNG DỊCH 3.1 H iện tư ợng th ẩ m thâu Hai n h án h A B ông hình chữ u ngăn cách màng thẩm th ấu tức m àng có kích thưốc lỗ cho p hân tử dung môi qua tiểu p h ân ch ất ta n bị giữ lại (hình 5.1) B Dung dịch đường Nưốc nguyên chất I M àng thẩm th ấu Hình 5.1 Mơ hình thí nghiệm tượng thẩm thấu í - HỐĐAICƯONG 113 Bên n h án h A chứa dung dịch đường bên n h án h B chứa nước nguyên chất (hay dung dịch đường có nồng độ nhỏ nồng độ dung dịch n h n h A) Sau thời gian n h ấ t định, n h ận th mực chất lỏng n h án h A n ân g lên độ cao h đó, mực chất lỏng n h án h B bị h th ấp xuống Điều chứng tỏ có phân tử dung mơi từ n h án h B chuyển sang n h n h A H iện tượng phân tử dung môi khuếch tá n chiều qua m àng thẩm thấu từ dung mơi sang dung dịch (hoặc từ dung dịch có nồng độ th ấp sang dung dịch có nồng độ cao hơn) gọi tượng thẩm thâu 3.2 Áp suất thẩm thấu - Đ ịnh luật Van't H off (Van Hop -1887 Hà Lan) Áp suất thẩm thấu áp suất gây nên tượng thẩm thấu, v ề độ lớn có giá trị áp suất gây nên cột nước có chiều cao h th í nghiệm bàng áp suất cần đặt lên dung dịch để làm ngừng tượng thẩm thấu Áp su ấ t th ẩ m th ấ u (thư ờng ký h iệ u 7ĩ) p h ụ th ụ ộ c v o n n g độ v n h iệ t độ dung dịch theo định lu ật V an’t Hoff: Á p suất thẩm thấu dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ nhiệt độ dung dwh 71 = R.C.T R: H ằng s ố k h í lý tưởng, 0,082 lít.at / mol.K C: N ồng độ m o i/lít dung dịch T: N hiệt độ tuyệt đối dung dịch H iện tượng thẩm th ấu có ý nghĩa sinh học rấ t quan trọng m àng tế bào m àng thẩm thấu - Nhờ có tượng thẩm th ấu nước vận chuyển từ rễ lên - Dịch hồng cầu có áp suất thẩm th ấu 7,4 - 7,5 at Vì để trán h tượng vỡ teo hồng cầu người ta thưòng sử dụng dung dịch đẳng trương (có áp suất thẩm th ấu áp suất thẩm th ấu máu) để đưa vào thể Dựa vào định lu ật V an’t Hoff người ta có th ể xác định khối lượng mol phân tử chất cách đo áp su ất thẩm thấu Ví dụ: Xác định khối lượng mol phân tử hemoglobin biết rằn g dung dịch 80g hemoglobin/lít có áp su ất thẩm th ấ u 0,026 at, 4°c Giải: gọi M a khối lượng mol phân tử hemoglobin ta có: c = ế - ma n = R.C.T = 0,082 — 277 = 0,026 Ma Từ M a * 70.000g 114 NHIỆT ĐỘ SÔI VÀ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CỦA DUNG DỊCH • « » I • • 4.1 Áp su ất củ a d u n g dịch Áp su ấ t chất lỏng áp su ấ t gây nên p h ân tử m ặt thống ch ất lỏng Áp su ấ t bão hoà áp su ấ t tạo trê n m ặt thoáng trìn h bay đạt tới trạ n g th i cân Áp su ất tăn g tăn g nhiệt độ chất lỏng n h iệ t độ, áp su ất hay áp su ất bão hoà dung dịch luôn nhỏ áp su ấ t dung mơi ngun chất trê n m ặt thống dung dịch có tiểu p h ân ch ất ta n án ngữ (hình 5.2) o o o oooooooo o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o D ung môi Dung dịch Tđ 0° 100 ° Tc Hình 5.2 Sự phụ thuộc áp suất bão hồ dung mơi dung dịch vào nhiệt độ 4.2 N hiệt độ sôi củ a d u n g dịch Một chất lỏng sôi áp suất bão hồ áp suất khí Ví dụ, nưốc sơi 100°c n hiệt độ áp suất áp suất atm Trong để đạt áp s u ấ t atm cần ph ải tă n g n h iệt độ d u n g dịch 100°c Tóm lại: Một dung dịch sôi nhiệt độ cao nhiệt độ sôi dung mơi Nồng độ dung dịch lớn th ì nhiệt độ sơi cao Hiệu nhiệt độ sôi dung dịch dung môi gọi độ tăng điểm sôi dung dịch, ký hiệu ATS 4.3 N hiệt độ đ ôn g đặc dung dịch Một chất lỏng đông đặc n hiệt độ áp su ấ t bão hồ trê n pha lỏng áp su ấ t bão hồ pha rắn Trên hình (5.2) đường biểu diễn biến đổi áp su ất bão hoà pha rắ n (đoạn OA) cắt đường áp su ấ t trê n dung dịch điểm tương ứng vối n h iệt độ th ấp 0°c 115 Tóm lại: Một dung dịch đơng đặc nhiệt độ thấp nhiệt độ đông đặc dung môi Nồng độ dung dịch lớn th ì nhiệt độ đơng thấp Hiệu nhiệt độ đơng dung môi dung dịch gọi độ hạ điểm đông dung dịch, ký hiệu ATd 4.4 Đ ịnh luật R aoult (Raun 1886 - Pháp) Đ ộ t n g đ iể m sô i h a y đ ộ h đ iể m đ ô n g đ ặ c c ủ a d u n g d ị c h tỷ lệ th u ậ n với n n g đ ô m o la n c ủ a d u n g d ịc h ATS= k , c m ATđ = kđ.Cm ks kd tương ứng gọi số nghiệm sôi số nghiệm đông đặc dung mơi Nó đại lượng đặc trưng dung môi n h ất định BẢNG 5.1 NHIỆT ĐỘ SÔI VÀ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG CỦA MỘT sơ' DUNG MƠI T,°c K h 20 100 0,52 1,86 c 6h6 80 2,57 5,5 5,12 c h 5o h 79 1,19 3,04 40 7,27 Dung môi c h 5o h Td°c kđ C H ,2 81 2,79 6,5 2,02 c h c i3 61,1 3,6 -63,2 4,9 CCI4 76,5 5,0 -24,7 29,8 c h 5n h 182 3,22 Dựa vào định lu ật R aoult thực nghiệm xác định độ hạ điểm đông đặc (phương pháp nghiệm đông) hay độ tăn g điểm sôi (phương pháp nghiệm sôi) dung dịch người ta tìm khổi lượng mol chất ta n n h ấ t định Ví dụ: Hồ tan lOg chất A (khơng điện ly) lOOg nưóc D ung dịch th u đơng đặc nhiệt độ —2,12°c Tính khơi lượng mol phân tử chất A Giải: ATđ = —(- 2,12) = 2,12° _ m J 0_ 1000= _100 m a ’ 100 ” m a 2,12 = 1,86.— Ma Từ đó: MA = 87,7g ÁP SUẤT THẨM t h ấ u , n h i ệ t đ ộ s ô i v n h i ệ t đ ộ đ ô n g đ ặ c CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY Đ ịnh lu ậ t V an’t Hoff R aoult áp dụng cho dung dịch loãng (tương tác tiểu phân chất tan không đáng kể) chất không bay hơi, khơng điện ly (số tiểu phân số phân tử chất tan) Đối với dung dịch chất điện ly số tiểu phân dung dịch (gồm phân tử ion) lớn sô" tiểu phân dung dịch chất khơng điện ly có nồng độ mol Trong tính chất như: áp suất thẩm thấu, độ tăng điểm sôi hay độ hạ điểm đông đặc lại phụ thuộc vào nồng độ tiểu phân dung dịch Do đại lượng thực tế đo lớn so với tính tốn theo công thức V an’t Hoff Raoult Để áp dụng cho dung dịch điện ly Van’t Hoff đưa thêm vào công thức hệ sô bô sung i gọi hệ sô" đẳng trương Khi đó: n = i RCT A T S = i.k q m ATđ= i k đ.m Như ý nghĩa i cho biết số tiểu phân chất tan lớn số phân tử lần Đối với dung dịch khơng điện ly i = 0, cịn dung dịch điện ly i > Ví dụ, điều kiện lý tưởng th ì dung dịch NaCl có i = 2, cịn dung dịch N a2S 04 có i = phân tử cho tối đa tiểu phân ion Đe xác định i ngưòi ta đo áp suất thẩm th ấu độ tăn g điểm sôi, độ hạ điểm đông đặc dung dịch so sánh chúng với giá trị tính tốn theo cơng thức định lu ật V an’t Hoff Raoult CÂU HỎI Tự LƯỢNG GIÁ 5.1 Định nghĩa nồng độ: phần trăm (%), mol (M), molan (m), đương lượng gam (N) 5.2 Xêu quy tắc tính đương lượng gam chất phản ứng trao đổi, phản ứng oxy hoá - khử 5.3 Phát biểu định luật đương lượng tính tốn phân tích thê tích nêu ứng dụng định luật 5.4 Trình bày tượng thẩm thấu Phát biểu định luật Van’t Hoff áp suất thẩm thấu 5.5 Áp suất dung dịch, nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc dung dịch 5.6 Định luật Raoult phương pháp nghiệm sơi nghiệm lạnh 5.7 Tính áp suất thẩm thấu dung dịch g/lít glucose 25°c 117 5.8 Biết 37°c (thân nhiệt) dịch hồng cầu có áp suất thẩm thấu 7,5 atm Tính nồng độ mol chất tan hồng cầu 5.9 Dung dịch nưốc chất A (không điện ly) 0,184g 100ml dung dịch có áp suất thẩm thấu 560mm Hg 30°c Tính khối lượng mol A 5.10 Dung dịch 0,4 g/lít polypeptid có áp suất thẩm thấu 3,74 Torr 27°c (lTorr = 1,32.10~3 atm) Tính khối lượng mol polypeptid 5.11 Dung dịch nước chất B (không điện ly) g 250 ml dung dịch 12°c có áp suất 0,82 atm Tính khối lượng mol B 5.12 Tính nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc dung dịch g glucose lOOg nước 5.13 Phải lấy gam glucose tan 150 g nước để hạ nhiệt độ đông đặc dung dịch thu xuống 0,75°c? Dung dịch sôi nhiệt độ bao nhiêu? 5.14 Dung dịch chất tan không điện ly nước đông đặc -2,47°c Hỏi dung dịch sôi nhiệt độ bao nhiêu? 5.15 Dung dịch chất c (không điện ly) 1,38 g 100 g nước đông đặc —0.279°c Tính khối lượng mol c 5.16 Nhiệt độ đông đặc dung dịch chứa 0,244 g acid benzoic 20 g benzen 5,232°c Xác định dạng tụ hợp phân tử benzen Biết benzen đông đặc 5,478°c Kđ benzen 4,9 5.17 Dung dịch chứa 16,9 gam chất không điện ly 250 g nước đông đặc - 0.744 c Chất có 57,2% C; 4,77% H 38,1% Xác định công thức phân tử hợp chất Ị: 118 M n 4- + 5e + 8H+ — M n2+ + 4H20 đê chuẩn nhiều chất khử khác như: H 2C20 4; Fe2+; H 20 2, Để chuẩn dung dịch chứa ion Ca2+ người ta chuyển toàn ion th àn h kêt tủa CaC 20 4, hoà tan tủ a H 2S chuẩn H 2C20 tạo th àn h K M n04 6.24 Gọi nồng độ đương lượng Ca2+ Mg2+ m ẫu nước N ta có: 0,05.N = 0,0036 0,02từ N = 1,44 lO"3 đlgA Vậy độ cứng 1,44 mili đương lượng gam /lít 6.25 Phương pháp dựa phản ứng tạo phức ion kim loại với chất complexon (ví dụ complexon III N a 2H 2Y) để xác định nồng độ ion kim loại N a 2H 2Y+ Me2+—►N a2MeY + 2H+ Chất thị thường dùng Eriochrom T đen chất tạo phức với ion kim loại có đặc điểm dạng phức dạng tự có m àu khác ErioC + Me2+ -> ErioC—Me + 2H+ xanh biển hồng tím Phức ErioC-M e khơng bên phức complexon với ion kim loại BÀI DUNG DỊCH KEO 7.2 Màng thẩm tích m àng cho phân tử ion qua tiểu phân keo bị giữ lại Màng thẩm th ấu m àng cho phân tử dung môi qua p hân tử ion chất tan bị giữ lại 7.3 Cân Donnal th iết lập có m àng th ẩm tích ngăn cách dung dịch điện ly keo (dung dịch I) có nồng độ a dung dịch điện ly phân tử nhỏ (dung dịch II) có nồng độ b có ion chung —Khi a » b chất điện ly dung dịch I không bị chuyển qua m àng vào dung dịch II - Khi a = b chất điện ly dung dịch II chuyển —qua m àng vào dung dịch I Khi a « b chất điện ly dung dịch II chuyển — qua m àng vào dung dịch I 206 M àng tế bào m àng thẩm tích, dung dịch tế bào dung dịch điện ly keo Nhò cân Donnal tế bào ln trì nồng độ ion điện ly n h ấ t định đảm bảo cho hoạt đơng bình thường 7.6 Các tia tím (X * 450 nm) ánh sáng m ặt trời bị tá n xạ (ví dụ h ạt bụi khơng khí) m ạnh tia đỏ (X « 750 nm) Do cường độ ánh sáng đỏ trực tiếp đến m ta lớn cường độ ánh sáng tím , nhìn m ặt trời thấy đỏ 7.7 Đơi với kính hiển vi, án h sáng chiếu qua vật, hệ thông quang học đến m người quan sát Trong kính siêu vi, án h sáng chiếu phía bên Nếu v ật dung dịch keo th ì m n h ận án h sáng tá n xạ từ h t keo, trê n đen thấy xuất chấm sáng lấp lánh 7.8 Dấu điện tích h t keo sơ dịch định ion nằm lóp hấp phụ ưu tiên 7.9 {(Fe 4[Fe(CN)6]3)m n [Fe(CN)6]4- (4n-x)K + r xK+ {(Fe«[Fe(CN)Ja>~ n Fe3+ (3n-x)Cl“ }x+ xCl" {(Fe(OH)3)mn Fe3+ (3n-x)Cl" }x+ xCl~ 7.10 Điện tích trê n h t keo protein nhóm chức carboxyl - COOH am in NH mạch n h n h chuỗi polypeptid protein tạo nên Dấu điện tích định tương quan pH môi trường pHi Khi pH môi trường < pHi h t keo m ang điện tích dương Khi pH mơi trường = pHi h t keo tru n g hồ điện Khi pH mơi trường > pHi h t keo m ang điện tích âm 7.11 Vì pH mơi trường > pHi h t keo gelatin m ang điện tích âm nên điện trường di chuyển vê điện cực dương 7.12 Vối am in acid h t keo có pHi khác n h au th ì mơi trường cópH xác định chúng mang điện tích khác n h au (có th ể khác dấu giá trị điện tích) Do điện trường chúng di chuyển vói tơc độ khác điện cực Đó sở phương pháp điện di để phân tách chúng 207 7.13 - Các h t keo tích điện dấu - Chuyển động Brown (chuyển động tiểu p h ân keo dưối tác động không bị triệ t tiêu phân tử dung môi) - ĐỐI vối keo th â n dịch th ì chúng bao q uanh bỏi lốp vỏ solvat (hoặc hydrat) 7.15 cửa sông h t keo phù sa dưối tác dụng muối nưốc biển bị tru n g hồ điện tích đơng tụ th n h bãi phù sa BÀI ĐIỆN HỐ HỌC Dạng oxy hố dạng có số’ oxy hố dương viết trước Dạng khử có sơ oxy hố nhỏ viết sau Ví dụ: Zn 2+/Zn; Cu 2+/Cu; CH 3CHO/C 2H 5OH; M n /M n2+ 8.3 a) Nghịch; b) T huận; c) Nghịch; d) Nghịch; e) T huận; í) T huận 8.4 a) 2K M n0 + 5H 2C 20 + 3H 2S 2M nS + C + K 2S +8H 20 c) 2K2Cr 2Ov +3C 3H 7OH + 8H 2S ?=± 2Cr 2(S 4)3 + 3C 2H 5COOH + 2K 2S + 11H20 e) 2K M n0 4+ 5H 20 + 3H 2S 2M nS + + K 2S + 8H 20 208 í) F eS + H 20 + H 2S P_M E=— Fe 2(S 4)3 + 2H20 M E=— 8.5 +2y a) M t yy + H N f i N o + M (N 3)n + H 20 2y X +n X M - (n - 2y)e -> XM (nx - 2y) N + 3e -> N 3MX0 V+ (4nx—2y)H N — 3xM(NƠ 3)n + (nx-2y)N + (2nx-y)H 20 b) M 20y + H 2S —►s + M 2(S 4)n + H 20 2M - 2(n-y)e -> M *6 +4 (n - y) s + 2e -» s M 20 y + (2n—y)H 2S -> M 2(S 4)n + (n -y )S 2+ + (2n-y)H 20 8.7 Công thức N ern st nF [Kh] Nếu th ay giá tr ị F, R, lấy n hiệt độ T = 25 + 273 = 298°K chuyển ln thành lg th ì phương trìn h N ernst có dạng: e = eo +m » lg m n [Kh] • Đ iện cự c h yd ro : (Pt) 2H+ Trên điện cực xảy phản ứng: 2H ++ 2e W H2 = EV , „ + 1SÍH']2 Người ta quy ưốc: e°2H*/H, = đó: e 2H*/H,= 0’059 lg[H+]= -0 ,0 p H • Đ iệ n cự c k h í Clo (Pt) Cl2/ 2C1' Trên điện cực xảy phản ứng: Cl2 + 2e z± C1e ci,/2cr _0 0,059 1CI, CI,/2CT pKb = 2(14 + lgCb - pH) = 2(14 + lg io -3 - 7,8) = 9,4 8.15 Gọi độ tan Ag 2C r0 dung dịch bão hòa s (mol/1) ta có: Ag 2C r0 2Ag+ + C r0 42 s 2S s Nồng độ Ag+ ỏ điện cực âm 2S = lỊĨỸ Đây pin nồng độ: E = 0,0591gl0-1 - 0,0591g s = ầỊ t ỹ - 0,153 Giải ta T = 7,02 10“12 8.16 a) CuBr2—» Cu + B r b) 2H20 — 2H2 + c) 2A gN0 + H 20 — 2Ag + - + H N d) CaCl2 + H 20 -> H + Cl2 + Ca(OH )2 e) 2A gN + C u(N 3)2 + 2HzO -»• 2Ag + Cu + H N + f) NiSC + Ni (anod) -» Ni (catod) + N iS 8.17 Mạ bạc thực chất tiến h ành trìn h điện phân dung dịch muối tan bạc kim loại cần mạ dùng làm catod cịn anod bac kim loai 8 a) Epc = E° pin: (Pt) Ni / NiCl2 / Cl2 (Pt) = 36 - (- 0,25) = 1,61V AE = E - E = 1,85 - 1,61 = 0,24V b) Epc = E° pin: (Pt) Zn / Zn2+ // H 2Ó, H+ / (Pt) = 1,33 - ( - 0,76) = 2,09V AE = Epg - E pc = 2,35 - 2,09 = 0,26V c) Epc = E pin: (Pt) H / H+ // H 20 , H +/ (Pt) = 1,33VAE = Epg - E pc = 1,67- 1,33 = 0,34V 212 PHỤ■ LỤC ■ A MỘT BẢN TRONG HỐ HỌC • SỐ KHÁI NIỆM • ■ N guyên t ố h oá h ọc Khái niệm để loại nguyên tử Một nguyên tố hoá học biểu thị k ý h iệ u h o h ọ c Ví dụ: ngun tơ' oxy (O), canxi (Ca), lưu huỳnh (S) Chất h oá h ọc Khái niệm để m ột loại phân tử Một chất hoá học biểu th ị c ô n g th ứ c h o h ọ c Ví dụ: mi ân NaCl, nước H 20 , nitơ N 2, sắ t Fe, N guyên tử Nguyên tử h t nhỏ n h ất cấu tạo nên chất không th ể chia nhỏ phương pháp hoá học Phân tử Phân tử tạo th n h từ nguyên tử, h t nhỏ n h ấ t chất m ang đầy đ ủ tín h chất chất Ví dụ: P h ân tử nước H 20 gồm nguyên tử hydro nguyên tử oxy, phân tử clo Cl2 gồm nguyên tử clo, phân tử m ethan CH gồm nguyên tử carbon nguyên tử hydro Khối lư ợ n g n g u y ên tử Khối lượng m ột nguyên tử nguyên tố Khôi lượng nguyên tử tín h đ n v ị c a r b o n (đvC ) Một đvC — khối lượng nguyên tử carbon (12C) Ví dụ: khơi lượng ngun tử oxy 16 đvC, Na = 23 đvC, Khôi lượng p hân tử Khối lượng ph ân tử chất Khối lượng phân tử tính đvC V í dụ: khối lượng phân tử N - 28 đvC, HC1 = 36,5 đvC, Mol Lượng chất chứa N = 6,02 c)23 phần tử vi mô (phân tử nguyên tử, ion, electron, ) N gọi số Avogadro sơ' ngun tử c có 12 gam 12c 213 Khối lượng m oỉ n g u y ên tử, m oỉ p hân tử, m ol ion Khối lượng tín h gam moi nguyên tử (phân tử hay ion )- v ề số trị trị sơ" khối lượng nguyên tử (phân tử hay ion) Ví dụ: khốỉ lượng mol nguyên tử hydro g, ph ân tử nitơ 28 g, H 2S 98 g Hoá tri Hố tr ị ngun tố sơ" liên k ết hoá học m m ột nguyên tử nguyên tố tạo r a vối nguyên tử khác p h ân tử Mỗi liên k ết biểu th ị gạch nối h nguyên tử H oá tr ị biểu th ị chữ sơ" La Mã Nếu quy ước hố trị hydro hợp chất (I) th ì hoá trị oxy H 20 (II) nitơ NHg (III) D ựa vào hoá trị (I) hydro hoá trị (II) oxy có th ể biết hố trị nhiều ngun tơ" khác Cán vào hố trị, có th ể phân ngun tơ' thành: + Ngun tố có hố tr ị khơng đổi Ví dụ: Ag, H, kim loại kiềm (hoá trị I) o , Zn, kim loại kiềm thổ (II), AI (III), Các k hí (hố tr ị 0) + Ngun tơ" nhiều hố trị Ví dụ: Fe (n, III), Cu (I, II), s (II, IV, VI) K hái niệm hố trị cịn mở rộng cho nhóm ngun tử Ví dụ: N (D , S (II), P ( I I I ) 10 S ố oxy h ố Sơ' oxy hố quy ước điện tích nguyên tử phân tử giả định rằ n g cặp electron dùng để liên kết với nguyên tử khác ph ân tử chuyển h ẳn ngun tử có độ điện âm lớn Để tín h sơ' oxy hố ngun tơ" cần lưu ý: • Sơ' oxy hố có th ể sơ' dương, âm, sơ' lẻ • Sơ" oxy hố ngun tơ' đơn chất • Một số ngun tố có sơ" oxy hố khơng đổi điện tích ion - H, kim loại kiềm có sơ" oxy hố +1 (trong NaH, H có số oxy hố —1 ) - Mg kim loại kiềm thổ có số oxy hố +2 - AI có số oxy hố +3; Fe có hai sơ' oxy hố +2 +3 - o có sơ" oxy hố -2 (trịng H 20 o có số oxy hố - ) • Tổng đại số sơ' oxy hố ngun tử p h ân tử 214 Ví dụ: Z n , C l2, N a C I , K2SO4, Na2 SO ,, Na2 S 40 6, K M n , H 2Ổ C 2, C2 HsO H, C2 H 40(C H ,C H 0), c h 4o (CH3COOH), h 2c 2o 11 T h ế oxy h o -k h tiêu ch u ẩn (298PK, pH = 7) củ a m ột s ố cặp o x y h oá khử hửu sin h học Cặp oxy hoá - khử acetaơpyruvat acetic/acetaldehyd Fe37Fe2>Feredoxin H7H2 CO/Formiat NAD7NADH aceton/Propanol cystin/cystein acetaldehyt/Ethanol pyruvaƯLactat C0Q/C0Q (k) Fe37Fe2+cytcromB Fe37Fe2+myoglobin Fe37Fe2+Hemoglobin Fe37Fe2*cytcromC Phản ứng CH3COOH + C 02+ 2H*+ 2e-»CH3COCOOH + H20 CH3COOH + 21-r + 2e -> CH3CH0 + H20 Fe3* + e -►Fe2* 2l-r + 2e H2 C + H* + 2e -> HCOO" NAD* +2H* + 2e -> NADH + H+ CỰ2CV (H20 2) Cu27Cu*Hemoxyanin CH3COCH3 + 2hr + 2e -> CH3CHOHCH3 cystin + 21-r + e -►2 cystein CH3CHO + 2H++ 2e C2H5OH CH3COCOO- +2H*+2e -> CH3CHOHCOOCoQ + 2H++2e -> CoQH2 Fe3+ + e -> Fe2+ Fe3* + e -> Fe2+ Fe3* + e Fe2+ Fe3+ + e -> Fe2* + 2H* + 2e -> H20 Cu2* + e -> Cu" 0^2 2(k) + l-r + 4e ->2 H20 e° (V) -0,70 -0,58 -0,43 -0,42 -0,42 -0,32 -0,30 - 0,22 - 0,20 -0,19 0,00 0,00 +0,05 +0,17 +0,25 +0,30 +0,54 +0,82 12 Đương lượng gam Đương lượng gam chất lượng chất tín h gam phản ứng tương đương (kết hợp hay th ay thể) mol nguyên tử hydro (l,008g) Đương lượng gain chất (thường ký hiệu E) phụ thuộc vào ph ản ứng mà tham gia vào B MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT BÀN Đ ịnh lu ậ t bảo toàn khối lượng (Lomonosov - Nga, Lavoisier - Pháp) Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng chất tạo th n h tổng khôi lượng chất tham gia phản ứng 215 Đ ịn h lu ậ t th n h p h ần k h ôn g đổi (Proust - Pháp) Đối với m ột hợp ch ất xác định, tỷ số khối lượng nguyên tố tạo th n h hợp chất xác định, không th ay đổi Điều hiểu là: Một hợp ch ất dù điều chế cách n ữ a có th n h ph ần xác định, khơng đổi Ví dụ: Nước có th ể điều ch ế n hiều cách khác tỷ số khối lượng hydro:oxy luôn :8 Đ ịnh lu ậ t tỷ lệ bội (Dalton - Anh) Đ ịnh lu ậ t có nội dung sau: N ếu hai nguyên tô" k ết hợp với n h au tạo sơ' hợp ch ất th ì ứng vói khối lượng ngun tơ' này, khối lượng nguyên tô" tỷ lệ với nh au sơ" ngun đơn giản Ví dụ: Hydro tạo hợp chất với oxy H 20 H 20 N ếu ứng với đơn vị khơi lượng hydro (ví dụ lg) th ì khối lượng oxy H 20 H 20 16 gam tức theo tỷ lệ : Đ ịnh lu ật đương lượng (Richter - Đức) Đ ịnh lu ậ t có nội dung sau: Trong p hản ứng hoá học chất phản ứng vừa đủ vối n h a u theo sô đương lượng (cũng tức theo sô" đương lượng gam) Đ ịn h l u ậ t A v o g a d ro (Avogadro - Ý) Định lu ậ t có nội dung sau: điều kiện n h iệt độ áp suất, th ể tích n h a u ch ất k h í chứa sô" phân tử Hệ là: điều kiện n h iệt độ, áp su ấ t m ột mol k hí b ấ t kỳ chiếm th ể tích n h au Thực nghiệm cho th điều kiện tiêu chuẩn (0°c, la tm ) mol k h í b ấ t kỳ có th ể tích v 0= 22,4 lít c QUANG PHỔ VẠCH CỦA NGUYÊN TỬ HYDRO (DÃY BANME) 656,3 Ha 216 486,1 434,0 410,1 Hp Hy H Q uang phổ liên tục D MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA TOẠ ĐỘ DECAC VÀ TOẠ ĐỘ CẦU z X = r sin0 coscp y = r sinG sincp z = r COS0 E HỆ ĐƠN VI SI • Ỉ đơn vị thuộc hệ SI H* Tên đại lượng Đơn vị Ký hiệu Chiều dài mét m Thời gian s Khối lượng giây kilogam Lượng chất mol Nhiệt độ Cường độ dòng điện Cường độ ánh sáng kenvin ampe candela mo! K A cd kg Một số đơn vị SI dẫn xuất hay dùng Tên đại lượng N* Đơn vi Kỷ hiệu Lực newton N Áp suất pascal Pa Năng lượng joule watt j w coulomb c volt V Hz Cơng suất Điện tích Điện Tần số hertz F HỆ■ ĐƠN VỊ■ CGS Chiều dài: cm N ăng lượng: erg, ký hiệu ec, lec = 10~7 jun (j) Điện tích: đơn vị tĩn h điện, ký hiệu đvtđ, lđ v tđ = 0,33 10~19 culon (C) 217 G MỘT SỐ ĐƠN VỊ KHÁC HAY DÙNG N° Tồn đại lượng Ký hiệu Đơn vị Hệ số chuyển đổi Chiều dài nanomet nm 10-9 m Nhiệt độ Celsius °c T(K) = t°c + 273 Áp suất atmosphere atm * 105 Pa « 760mmHg bar bar * 105 Pa ec erg 10-7j electron-Von eV 1,6.10-19j đ.v tĩnh điên ues 3,3.10-20c Năng lượng Điện tích H MỘT SỐ HẰNG SỐ VẬT LÝ HAY DÙNG H ằng số R 8,31 j mol-1.K_1 1,98 cal mol-1.K_1 0,082 atm mol-1.K-1 218 S ố A v o g a d ro N ,02.1023 mol-1 Sô' F a r a d a y F 96 500 c.mol-1 H ằ n g s ố P la n c k k 6,62.10-34 j.s = 6,62.10-27 erg.s TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Đình Thức (1994) Nguyên tử liên kết hoá học - N hà xuất ĐH Quốc gia Đào Đ inh Thức (2002) Hoá học Đại cương - N hà x u ất Giáo dục Tập I II Phan An, Nguyễn Sĩ Đắc, P han Lệ Hằng, Nguyễn V ăn Hiền, Đ inh Viết Hùng, Lưu Ván Tiện (1993) B ài giảng Hoá học - N hà x u ất Y học Vũ Đăng Độ (1994) Cơ sở lý thuyết q trình hố học —N hà xuất Giáo dục Nguyễn Đình Chi (1991) Cơ sở lý thuyết hoá học N hà xuất Giáo dục Phần I Nguyễn H ạnh (1992) Cơ sị lý thuyết hố học N hà xu ất Giáo dục P h ần II Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng (Tập I - 1999, Tập n-1992) Một s ố vấn đ ề chọn lọc hoá học N hà xuất Giáo dục Nguyễn Đức C (1996) Hoá học đại cương - N hà xu ất Trẻ Nguyễn Văn Tấu, Dương Vản Đảm, Hồng Hà, Nguyễn Tiến Q (2002) Giáo trinh Hoá học đại cương - N hà x u ất Giáo dục 10 PauIing.L, P auling.P (1975) Chemistry - W.H F reem an and Company San Prancisco 11 Akhmetov.N s (1975) Neorganicheskaya K him iya - M axcova.Viskaiya Skola 12 Chang, p (1980) Phyzycheskaya K him iya & prilogeniyam i k biologhicheskimi Maxcova “Mir” 13 Nenitsexcu.K (1968) Obschaiya K him iya - Maxcova." M ir” 14 Alexeyev.V (1979) Q uantitative Analysis - Moscow “M ir” 15 Brady E (1978) General chemistry - Principles and stru ctu re Jo h n Wiley & Sons New York 16 Williams.R, W illiams.B (1973, 1977) Basic Physical Chem istry for the life sciences - M acm illan Publishing Co., Inc 17 Steven, s Zum dahl (2002) Chemistry - Houghton Mifflin 18 Chang R (2002) C tem istry - 7th Ed M cG raw -Hill 19 G ilbert TR; K ữss RV; Davies G(2004) Chemistry: The Science in Context Norton 219 Chịu trách nhiệm xuất bản: Chủ tịch Hội đồng Thành viên kiêm Tổng Giám đốc NGÔ TRẦN ÁI Tổng biên tập kiêm Phó Tổng Giám đốic NGUYÊN QUÝ THAO Tổ chức thảo chịu trách nhiệm nội dung: Phó Tổng biên tập NGUYEN văn tư Giám đốc Cơng ty CP Sách ĐH-DN NGƠ THỊ THANH BÌNH Biên tập lần đầu: HOÀNG KIỂU TRANG Biên tập tái sửa in: NGUYỄN HÀ XUÂN Trình bày bìa: BÙI QUANG TUẤN Chế bản: ĐINH XUÂN DŨNG © Bản quyền thuộc Bộ Y tế (Vụ Khoa học Đào tạo) HOÁ ĐẠI CƯƠNG (DỪNG CHO ĐÀO TẠO BÁC s ĩ ĐA KHOA) Mã số: 7K720y2 - DAI Số đăng kí KHXB : 33 - 2012/CXB/7 - 1995/GD In 1.000 (QĐ in số : 07), khổ 19 X 27 cm In Công ty CP In Phúc Yên In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2012