Lý thuyết môn hoá học lớp 11

PhÁn đng thuÅn nghách Khái niÇm PhÁn đng mát chiÁu là phÁn āng xÁy ra theo một chiều từ chất đầu sang sÁn phẩm trong cùng một điều kiện.. a,b,c,d là hệ số tỉ l°ợng cÿa các chất trong ph°

Năm học: 2023 – 2024 L¯U HÀNH NÞI BÞ

Ch°¢ng 1: CÂN BÈNG HÓA HâC

Chï đÁ 1: KHÁI NIÆM VÀ CÂN BÈNG HÓA HâC

I PHÀN ðNG MàT CHIÀU & PHÀN ðNG THUÄN NGHàCH

1 PhÁn ñng mát chiÁu 2 PhÁn ñng thuÅn nghách Khái niÇm

PhÁn ñng mát chiÁu là phÁn āng

xÁy ra theo một chiều từ chất đầu sang sÁn phẩm trong cùng một điều kiện

- Trong đó : [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol cÿa các chất A, B, C, D á tr¿ng thái cân bằng

a,b,c,d là hệ số tỉ l°ợng cÿa các chất trong ph°¡ng trình hóa học cÿa phÁn āng

- KC chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bÁn chất cÿa phÁn āng

- Đối với các phÁn āng có chất rắn tham gia, không biểu diễn nồng độ cÿa chất rắn trong biểu thāc KC

Ví dụ: C(s) + CO2(g) 2CO(g)

2 C

2

[CO]

K [CO ]

b) Ý nghĩa của hằng số cân bằng

KC càng lớn thì phÁn āng thuận càng chiếm °u thế h¡n và ng°ợc l¿i, KC càng nhỏ thì phÁn āng

Δ H này là āng với chiều thuận cÿa phÁn āng

Thí nghiÇm 1: Cho cân bằng: 2NO2(g) N2O4 (g) Δ H <0 r 0298

(màu nâu) (không màu)

Thí nghiÇm 2: CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH Δ H >0 r 0298

Dung dách CHCOONa + phenolphtalein Ành h°çng cïa nhiÇt đá đ¿n są chuyÃn dách cân bÉng

CH 3 COONa + H 2 O CH 3 COOH + NaOH

Quan sát hiện t°ợng hai thí nghiệm trên và hoàn thành bÁng sau:

Thñ tą đáng HiÇn t°ëng Tác chiÁu chuyÃn dách cân bÉng (thuÅn/nghách) (phÁn ñng tåa nhiÇt/thu nhiÇt) chiÁu chuyÃn dách cân bÉng Thí

Quan sát hiện t°ợng thí nghiệm trên và hoàn thành bÁng sau:

Tác đáng HiÇn t°ëng chiÁu chuyÃn dách cân bÉng (thuÅn/nghách) chiÁu chuyÃn dách cân bÉng (tăng/giÁm néng đá)

- Tăng p => chiều giÁm tổng hệ số khí - GiÁm p => chiều tăng tổng hệ số khí

=> Áp suất không ảnh h°ởng đến cân bằng có tổng hệ số khí 2 vế bằng nhau hoặc trong cân bằng không có chất khí

Ví dụ:

Câu 1: Cho phÁn āng: N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) Δ H <0 r 0298

Khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào?

A Chiều nghịch B Không chuyển dịch C Chiều thuận D Không xác định đ°ợc

Câu 2: Khi tăng áp suất cÿa hệ phÁn āng sau thì cân bằng sẽ

CO (g) + H2O(g) CO2(g) + H2(k)

A chuyển dịch theo chiều thuận B chuyển dịch theo chiều nghịch

C không chuyển dịch D chuyển dịch theo chiều thuận rồi cân bằng

4 Ành h°çng chÃt xúc tác

Trong phÁn āng thuận nghịch nếu dùng chất xúc tác thì tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng

dụng làm cho phÁn āng nhanh chóng đ¿t đến tr¿ng thái cân bằng

=> chÃt xúc tác không Ánh h°çng đ¿n cân bÉng hóa hãc

5 Nguyên lí chuyÃn dách cân bÉng Le Chatelier

< Một phÁn āng thuận nghịch đang á tr¿ng thái cân bằng, khi chịu một tác động bên ngoài làm thay đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giÁm tác động bên ngoài đó=

=>Ý nghĩa của nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Trong kĩ thuật công nghiệp hóa học, có

thể thay đổi các điều kiện chuyển dịch cân bằng theo chiều mong muốn => tăng hiệu suất cÿa phÁn

āng

Ví dí: Trong công nghiệp, ammonia đ°ợc tổng hợp theo phÁn āng

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Δ Hr 0298 = 291,8kJ

ĐÃ tăng hiÇu suÃt (phÁn ñng theo chiÁu thuÅn) tổng hëp NH 3 thì ta c¿n:

➢ Tăng áp suất (do tổng số mol khí á vế tr°ớc là 4, á vế sau là 2 => chiều thuận là chiều giÁm số mol khí => phÁi tăng áp suất; áp suất thực tế khoÁng 200 bar)

1 HiÇn t°ëng điÇn li:

Quá trình phân li các chất khi tan trong n°ớc thành ion đ°ợc gọi là sự điện li

2 ChÃt điÇn li

a) ChÃt điÇn li và chÃt không điÇn li

Khái n iÇm Chất điện li là chất khi tan trong n°ớc phân li thành các ion Chất không điện li là chất khi tan trong n°ớc không phân li thành các ion

Tính chÃt Dẫn điện Không dẫn điện

Ví dí Hầu hết dung dịch acid, base, muối Các chất á d¿ng rắn khan, n°ớc cất, dung dịch saccharose (C12H22O11), alcohol

ethylic (C2H5OH), glycerine: C3H5(OH)3

b) ChÃt điÇn li m¿nh và chÃt điÇn li y¿u

Khái

niÇm Chất điện li m¿nh là chất khi tan trong n°ớc hầu hết các phân tử chất tan đều phân li ra ion Chất điện li yếu là chất khi tan trong n°ớc chỉ có một phần số phân tử chất tan phân li

ra ion, phần còn l¿i vẫn tồn t¿i á d¿ng phân

-Acid m¿nh: H2SO4, HCl, HNO3, HClO3,

HClO4, HBrO3, HBrO4 , HBr, HI

HCl ⎯⎯³ H+ + Cl

Acid y¿u: H2CO3, H2SO3, H2S, HClO, HClO2, HBrO, HBrO2, HF, CH3COOH, HCOOH, H3PO4, HCN,

- Base m¿nh = base tan (1OH và Ba(OH)2,

Sr(OH)2, Ca(OH)2 )

NaOH ⎯⎯³ Na+ + OH

Base y¿u = base không tan (3OH và các

tr°ßng hợp còn l¿i cÿa 2OH)

II THUY¾T ACID - BASE CîA BRONSTED 4 LOWRY

1 Khái niÇm acid và base theo thuy¿t Brønsted 3 Lowry

- Acid là chất cho proton (H + ) và base là chất nhận proton

Trong phÁn āng thuận, HCO 32 nh°ßng H+, HCO 32 là acid, H2O là base Trong phÁn āng nghịch, ion

Trong phÁn āng thuận, HCO 32nhận H+từ H2O , HCO 32 là base, H2O là acid Trong phÁn āng nghịch,

H2CO3 là acid, ion OH2là base

NhÅn xét: Ion HCO 32, H2O vừa có thể nhận H+, vừa có thể cho H+nên ion HCO 32, H2O là chất l°ỡng tính

2 ¯u điÃm thuy¿t Brønsted 3 Lowry

Theo thuyết Arrhenius, trong phân tử acid phÁi có nguyên tử H, trong n°ớc phân li ra ion H+,

trong phân tử base phÁi có nhóm OH,, trong n°ớc phân li ra ion OH2

Theo Arrhenius chỉ đúng cho tr°ßng hợp dung môi là n°ớc Thuyết acid -base cÿa Brønsted –

3

CO 2cũng là base

III KHÁI NIÆM pH VÀ Ý NGH)A CîA pH TRONG THĄC TIÄN

Trong dung dịch n°ớc, tích số KW =[H+].[OH-] là một hằng số, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và đ°ợc gọi là tích số ion cÿa n°ớc à 25 °C, KW = 10-14, tuy nhiên giá trị này có thể đ°ợc dùng khi nhiệt

độ không khác nhiều với 25 °C

Trong kí hiệu KW, W là viết tắt cÿa từ tiếng Anh: water (n°ớc)

Trong đó [H+] là nồng độ mol cÿa ion H+

Nếu dung dịch có [H+] = 10-a mol/L thì pH = a

V í dí: [H+] = 10-2 mol/L thì pH = 2

➢ Môi tr°ßng acid là môi tr°ßng có [H + ] > [OH - ] nên [H + ] > 10 -7 mol/L hay pH < 7

➢ Môi tr°ßng base là môi tr°ßng có [H + ] < [OH - ] nên [H + ] < 10 -7 mol/L hay pH > 7

➢ Môi tr°ßng trung tính là môi tr°ßng có [H + ] = [OH - ] = 10 -7 mol/L hay pH = 7

Thang pH th°ång dùng có giá trá tÿ 1 đ¿n 14

2 Ý ngh*a cïa pH trong thąc tiÅn

Chỉ số pH có ý nghĩa to lớn trong thực tiễn, pH có liên quan đến sāc khoẻ cÿa con ng°ßi, sự phát triển cÿa động vật, thực vật,

Chß sç pH cïa các dung dách trong c¢ thÃ

➢ Trong c¡ thể cÿa ng°ßi, máu và các dịch cÿa d¿ dày, mật, đều có giá trị pH trong một khoÁng nhất định Chỉ số pH trong c¡ thể có liên quan đến tình tr¿ng sāc khoẻ Nếu chỉ số pH tăng

hoặc giÁm đột ngột, không nằm trong giới h¿n cho phép thì có thể là dấu hiệu ban đầu cÿa bệnh lí, ng°ßi bệnh cần đ°ợc khám để tìm ra nguyên nhân

➢ Một số động vật sống d°ới n°ớc cần môi tr°ßng có giá trị pH thích hợp, ví dụ: tôm và cá

°a sống trong môi tr°ßng n°ớc có pH khoÁng 7,5 – 8,5

➢Một số lo¿i thực vật chỉ phát triển tốt trong đất có giá trị pH thích hợp, ví dụ

đều cần có giá trị pH trong một khoÁng nhất định để an toàn cho ng°ßi sử dụng

3 Xác đánh pH

Giá trị pH cÿa dung dịch đ°ợc xác định gần đúng bằng cách sử dụng chất chỉ thị acid – base Khi cần xác định giá trị pH chính xác h¡n, ng°ßi ta sử dụng máy đo pH Chất chỉ thị acid – base là chất có màu sắc biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH cÿa dung dịch Một số chất chỉ thị nh° giấy pH, giấy quỳ, phenolphthalein có màu sắc thay đổi trong các khoÁng pH khác nhau

Bảng Màu của giấy pH, giấy quỳ và phenolphthalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau

1 Môi tr°ång cïa mát sç dung dách muçi

Muçi t¿o bçi Acid m¿nh - base y¿u Acid y¿u - base m¿nh Acid m¿nh - base m¿nh

pH, môi tr°ång pH < 7, acid pH > 7, base pHû7, trung tính

Ví dí AlCl3, FeCl3 Na2CO3, K2SO3, Na2SO4, NaNO3

Cho các dung dịch sau: Na2CO3, AlCl3, FeCl3

1 Dùng giấy pH xác định giá trị pH gần đúng cÿa các dung dịch trên

2 Nhận xét và giÁi thích về môi tr°ßng cÿa các dung dịch trên

Khi tan trong n°ớc, muối phân li thành các ion PhÁn āng giữa ion với n°ớc t¿o ra các dung dịch

có môi tr°ßng khác nhau đ°ợc gọi là phÁn āng thuỷ phân

Trong dung dịch Na2CO3, ion

Na+ không bị thuỷ phân, còn

2 3

CO 2thuỷ phân trong n°ớc t¿o

Trong dung dịch AlCl3, và FeCl3, ion Cl2không bị thuỷ phân, các ion Al3+ và Fe3+ bị thuỷ phân trong n°ớc t¿o ion H+theo ph°¡ng trình á d¿ng đ¡n giÁn nh° sau:

-Trong thực tế, các lo¿i đất có chāa nhiều ion Al3+, Fe3+

có giá trị pH thấp hay còn gọi là đất chua Để khử chua, ng°ßi ta bón vôi cho đất

silicate, - Phèn nhôm (NH4)2SO4.Al2(SO4)3.24H2O

và phèn iron (NH4)2SO4.Al2(SO4)3.24H2O đ°ợc sử dụng làm chất keo tụ trong quá trình xử lí n°ớc, dùng làm chất cầm màu trong công nghiệp dệt, nhuộm, hoặc làm chất kết dính, chống nhoè trong công nghiệp giấy,

V CHUÀN Đà ACID-BASE

1 Nguyên tÇc

ChuÁn đá là ph°¡ng pháp xác định nồng độ cÿa một chất bằng một dung dịch chuẩn đã biết

nồng độ Dựa vào thể tích cÿa các dung dịch khi phÁn āng vừa đÿ với nhau, xác định đ°ợc nồng độ dung dịch chất cần chuẩn độ

Trong phòng thí nghiệm, nồng độ cÿa dung dịch base m¿nh (ví dụ NaOH) đ°ợc xác định bằng một dung dịch acid m¿nh (ví dụ HCl) đã biết tr°ớc nồng độ mol dựa trên phÁn āng:

NaOH + HCl ⎯⎯³ NaCl + H2O Khi các chất phÁn āng vừa đÿ với nhau, số mol HCl phÁn āng bằng số mol NaOH

Ta có: V HCl C HCl = V NaOH C NaOH

Trong đó:

CHCl và CNaOH lần l°ợt là nồng độ mol cÿa dung dịch HCl và dung dịch NaOH;

VHCl và VNaOH lần l°ợt là thể tích cÿa dung dịch HCl và dung dịch NaOH (cùng đ¡n vị đo)

Khi biết VHCl, VNaOH trong quá trình chuẩn độ và biết CHCl sẽ tính đ°ợc CNaOH

Thßi điểm để kết thúc chuẩn độ đ°ợc xác định bằng sự đổi màu cÿa chất chỉ thị phenolphthalein

2 Thąc hành chuÁn đá acid 3 base

Chuẩn bị:

- Dung dịch HCl 0,1 M; dung dịch NaOH nồng độ khoÁng 0,1 M; dung dịch phenolphthalein

- Pipette 10 mL; burette 25 mL; bình tam giác 100 mL; bình tia n°ớc cất; giá đỡ; kẹp burrete

Tiến hành:

- Dùng pipette lấy 10 mL dung dịch HCl 0,1 M cho vào bình tam giác, thêm 1 – 2 giọt phenolphthalein

- Cho dung dịch NaOH vào burette, điều chỉnh dung dịch trong burette về māc 0

- Má khoá burette, nhỏ từng giọt dung dịch NaOH xuống bình tam giác (lắc đều trong quá trình chuẩn độ) đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nh¿t (bền trong khoÁng 10 giây) thì dừng chuẩn độ

- Ghi l¿i thể tích dung dịch NaOH đã dùng

Tiến hành chuẩn độ ít nhất ba lần, ghi số liệu thực nghiệm và hoàn thành vào vở theo mẫu bảng sau

V HCl (mL) V NaOH(mL) V tb NaOH (mL) C NaOH (mol/lít) Thí nghiÇm 1

Thí nghiÇm 2

Thí nghiÇm 3

Ngoài chÃt chß thá phenolphthalein ng°åi ta còn sā díng các chÃt chÃt chß thá khác nh° sau:

Tên chÃt chß thá thông díng KhoÁng pH đổi màu Màu d¿ng acid - base

Methy orange (Metyl da cam) 3,1 -4,4 Đỏ - Vàng

Methy red (Metyl đỏ) 4,2 -6,3 Đỏ - Vàng

Chï đÁ 3: ÔN TÄP CH¯¡NG 1

1 Cân bÉng hóa hãc

Phản ứng một chiều

PhÁn āng chỉ xÁy ra một chiều từ chất đầu t¿o

thành sÁn phẩm trong cùng một điều kiện

=

- Trong đó : [A], [B], [C], [D] là nồng độ mol cÿa các chất A, B, C, D á tr¿ng thái cân bằng a,b,c,d là hệ số tỉ l°ợng cÿa các chất trong ph°¡ng trình hóa học cÿa phÁn āng

- KC chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bÁn chất cÿa phÁn āng

2 Cân bÉng trong dung dách n°ãc

Sự điện li

Quá trình phân li các chất trong n°ớc ra ion

Chất điện li m¿nh: acid m¿nh, base m¿nh, hầu hết muối

Chất điện li yếu: acid yếu, base yếu

Chất không điện li: n°ớc, saccharose (C12H22O11), alcohol

ethylic (C2H5OH), glycerine: C3H5(OH)3

Thuyết acid -base của Brønsted – Lowry

Acid là chất cho proton

I TR ¾NG THÁI TĄ NHIÊN : Nitrogen tồn t¿i á d¿ng đ¡n chất và hợp chất

- Đ¢n chÃt: Nitrogen chiếm 75,5% khối l°ợng, 78% thể tích không khí Nguyên tố Nitrogen có 2 đồng

vị 14 N(99,63%) và 15 N (0,37%)

- H ëp chÃt: Nitrogen có trong diêm tiêu natri hay diêm tiêu Chile (NaNO3), thành phần protein, nucleic acid…và nhiều hợp chất hữu c¡, trong đất và n°ớc : tồn t¿i ion nitrate (NO 32), nitrite (NO 22)

và amamonium (NH 4+), chorophyll (chất diệp lục)

II CÂU T¾O NGUYÊN TĀ, PHÂN TĀ

1 CÃu t¿o nguyên tā

- Nguyên tố nitrogen á ô số 7, nhóm VA, chu kì 2 trong bÁng tuần hoàn

- Có độ âm điện lớn (3,04), là phi kim điển hình

- Các số oxi hoá th°ßng gặp cÿa nitrogen : -3,0,+1,+2,+3,+4,+5

2 CÃu t¿o phân tā

- Phân tử nitrogen gồm 2 nguyên tử liên kết với nhau bằng một liên kết ba (1+2Ā), không phân cực

- Công thāc phân tử : N2

- Công thāc cấu t¿o: N N, Eú N Nú =945kJ/mol

III TÍNH CHÂT VÄT LÍ

- à điều kiện th°ßng, nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hoá lỏng (hóa lỏng á -1960C), hóa rắn -2100C.Tan rất ít trong n°ớc :1 lít n°ớc hòa tan đ°ợc 0,012 (0,015) lít nitrogen

- Khí nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp

IV T ÍNH CHÂT HOÁ HâC

- Khí N2 á nhiệt độ th°ßng khá tr¡, nhiệt độ cao ho¿t động h¡n Thể hiện cÁ tính khử và tính oxi hoá

1 Tác díng vãi hydrogen

N 2(g) +3H 2(g) t ,p,xt o 2NH 3(g) 0

r 298

H =-92kJ.

- t0(3800C - 4500C, p (25bar -200bar) xt (Fe) : Sách Chân Trßi sáng t¿o

- t0(4000C - 6000C, p (200bar) xt (Fe) : Sách cánh Diều

4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(l) ⎯⎯³ HNO3(aq)

- Thực tế, quá trình đốt chát nhiên liệu á nhiệt độ cao, các ho¿t động giao thôn vận tÁi, sÁn xuất công nghiệp gây phát thÁi các oxide cÿa nitrogen vào khí quyển

V ðNG DìNG

- Là một trong những nguyên tố dinh d°ỡng chính cÿa thực vật

- Trong công nghi Çp : tổng hợp ammonia(NH3), sÁn xuất HNO3, sÁnxuất phân đ¿m…làm môi tr°ßng tr¡ trong luyện kim, điện tử, h¿n chế cháy nổ…

- Trong y t ¿ và nghiên cñu khoa hãc: Nitrogen lỏng làm môi tr°ßng đông l¿nh để bÁo quÁn máu, tế

bào, trāng, tinh trùng, các mẫu vật sinh học khác, đông l¿nh thực phẩm…

Chï đÁ 2: AMMONIA - MUæI AMMONIUM

- Đặc điểm cấu t¿o cÿa phân tử:

+ Nguyên tử N còn 1 cặp e không liên kết, t¿o ra vùng có mật độ điện tích âm trên nguyên tử N

+ Liên kết N-H phân cực về phía N ² Nguyên tử H mang một phần điện tích d°¡ng => t¿o đ°ợc liên kết hydrogen giữa các phân tử ammonia và với n°ớc

HNH

HNHH

OH

HNHHH

OHH

Liên k¿t hydrogen giăa các phân tā NH 3 Liên k ¿t hydrogen giăa các phân tā NH 3 và H 2 O

+ Liên kết N-H t°¡ng đối bền, EN-H = 386 kJ/mol

2 Tính chÃt vÅt lí

- NH3 tồn t¿i trong cÁ môi tr°ßng đất, n°ớc và không khí

- NH3 là chất khí, không màu, nhẹ h¡n không khí, mùi khai và xốc

- Tan nhiều trong n°ớc, dung dịch ammonia đặc th°ßng có nồng độ 25%

GiÁi thích są t¿o thành ion ammonium d¿ng hình hãc

NH3+H2SO4⎯⎯³ NH1:1 4HSO4: ammonium hydrogen sulfate

NH3 + H3PO4⎯⎯³ NH1:1 4H2PO4 : ammonium dihydrogen phosphate Phân phāc hợp ammophos:

NH4H2PO4 và (NH4)2HPO4

2NH3 + H3PO4⎯⎯³ (NH2:1 4)2HPO4 :ammonium hydrogen phosphate

3NH3 + H3PO4⎯⎯³(NH3:1 4)3PO4 :ammonium phosphate

hydroxide cÿa kim lo¿i đó

Ví dụ: MgCl2(aq) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) ⎯⎯³ Mg(OH)2(s) + 2NH4Cl(aq)

b Tính khā: N trong NH3 có số oxi hóa -3 (māc oxi hóa thấp nhất cÿa N) ² Tính khử

5 SÁn xuÃt trong công nghiÇp

Thực hiện á 450-500oC, xúc tác Fe, áp suất 150-200 bar:

2 Tác díng vãi kiÁm : NhÅn bi¿t ion ammonium

Đun nóng muối ammonium với dung dịch kiềm, sinh ra khí ammonia có mùi khai

khí, nên có nguy c¡ gây nổ => bÁo quÁn phân bón ammonium xa nguồn nhiệt => tránh cháy nổ

NH4HCO3(s) ⎯⎯³ NHt o 3(g) + CO2(g) + H2O(g)

(NH4)2CO3(s)⎯⎯³t o 2NH3(g) + CO2(g)+H2O(g)

NH4NO3(s)⎯⎯³ Nt o 2O(g) + H2O(g)

- Làm thuốc long đßm, thuốc bổ sung chất điện giÁi

- Chất đánh s¿ch bề mặt kim lo¿i tr°ớc khi hàn: ZnO +NH4Cl ⎯⎯³ ZnCl2 +NH3 +H2O

- NH4HCO3 : Làm bột ná sÁn xuất bánh bao

Chï đÁ 3: MàT Sæ HêP CHÂT CîA NITROGEN VâI OXYGEN

I- CÁC OXIDE CîA NITROGEN

1.Công thñc, tên gãi

- Kí hiệu: NOx(là hợp chất gây ô nhiễm không khí điển hình)

Mô hình

rßng

2.Ngén gçc phát sinh NO x trong không khí

-Trong tự nhiên: NOx sinh ra do sự phun trào núi lửa, cháy rừng, m°a dông có sấm sét, phân hÿy hợp chất hữu c¡

-Ngoài ra do các ho¿t động cÿa con ng°ßi nh°: ho¿t động giao thông vận tÁi, sÁn xuất công nghiệp, nông nghiệp, nhà máy điện và trong đßi sống

Lo¿i NO x NO x nhiÇt (theral- NO x nhiên liÇu NO x tñc thåi

NO x ) (fuel-NO x ) (prompt- NO x ) Nguyên

nhân t¿o

thành

Nhiệt độ rất cao (trên

30000C) hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hóa

N2 + O2 2NO

Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối (vật chất hữu c¡ có nguồn gốc sinh vật) kết hợp với oxygen trong không khí

Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do ( là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử

có electron tự do , ch°a ghép đôi), gốc hydrocacbon, gốc hydroxyl

tầng ozone và hiện t°ợng phú d°ỡng , làm ô nhiễm môi tr°ßng

3 M°a acid

-N°ớc m°a th°ßng có pH=5,6 Khi n°ớc m°a có pH< 5,6 gọi là hiện tượng mưa acid

+ Tác nhân: do SO2 và NOx phát thÁi chÿ yếu do các ho¿t động công nghiệp, nhiệt điện, giao thông , khai thác và chế diến dầu mỏ

+ Quá trình t¿o axit : với sự xúc tác cÿa ion kim lo¿i trong khối bụi, khí SO2 và NOx bị oxi hóa bái oxygen , ozone, hydrogen peroxide, gốc tự do…rồi hòa tan vào n°ớc t¿o thành sulfuric acid và nitric acid

⎯⎯⎯³ÿþ

Các giọt acid li ti t¿o thành theo m°a r¡i xuống bề mặt Trái Đất

+ Tác h¿i: M°a acid gây tác h¿i xấu với môi tr°ßng và con ng°ßi M°a acid ăn mòn công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá …

Tác h¿i m°a acid

II NITRIC ACID

1.CÃu t¿o

Nitric acid (HNO3) có công thāc :

Công thñc Lewis Công thñc cÃu t¿o Mô hình phân tā d¿ng rßng Đ¿c điÃm cÃu t¿o :

- Số oxi hóa cÿa N là +5

- Liên kết O-H phân cực m¿nh về phía oxygen

- Liên kết N ² O là liên kết cho nhận

2.Tính chÃt vÅt lý

- Nitric acid tinh khiết là chất lỏng,không màu, có khối l°ợng riêng D=1,53 g/mL

- Nitric acid nóng chÁy á -42oC và sôi á 830C

- Nitric acid bốc khối m¿nh trong không khí ẩm và tan vô h¿n trong n°ớc

+ Tác dụng oxide base, base , muối

CuO + 2HNO3 ² Cu(NO3)2 + H2O NaOH + HNO3 ² NaNO3 + H2O BaCO3 + 2HNO3²Ba(NO3)2 +CO2 +H2O -Trong công nghiệp , nitric acid đ°ợc sử dụng để sÁn xuất phân bón giàu dinh d°ỡng : ammonium nitrate, calcium nitrate

NH3 + HNO3 ²NH4NO3

CaCO3 + 2HNO3²Ca(NO3)2 +CO2 +H2O

b)Tính oxi hóa : ( bổ sung các ph°¡ng trình hóa học)

Nitric acid có tính oxi hóa rất m¿nh do chāa nguyên tử N có số oxi hóa cao nhất (+5) ²HNO3 có khÁ năng nhận electron

- Tác díng vãi kim lo¿i: với hầu hết kim lo¿i trừ Au, Pt

* Chỉ có Mg, Al, Zn tác dụng với HNO3 loãng thì mới có khÁ năng t¿o ra sÁn phẩm khử là NH4NO3,

N2, N2O

* Không có gợi ý gì thì HNO3 đặc => NO2; KL yếu+ HNO3 loãng =>NO

10Al+36HNO3loãng ⎯⎯³ 10 Al(NO3)3+3N2 +18H2O 8Al+30HNO3 loãng ⎯⎯³ 8Al(NO3)3 +3N2O+15H2O 8Al+30HNO3loãng ⎯⎯³ 8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O Fe+ 4HNO3 loãng d° ⎯⎯³ Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Fe +6HNO3 đặc nóng d° ⎯⎯³ Fe(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O

- Tác díng vãi phi kim: C=> CO 2 ; S => H 2 SO 4 ; P => H 3 PO 4.

* N °ãc c°ång toan(c°ång thïy)3aqua regia = (3HCl đ¿c+1 HNO 3 đ¿c) có khÁ năng hòa tan Au, Pt

Au + HNO3 + 3HCl ⎯⎯³ AuClt 0 3 + NO + 2H2O

* Al, Fe,Cr thí đáng vãi HNO 3 đ¿c nguái

- Khái niÇm: là hiện t°ợng nguồn n°ớc d° quá nhiều chất dinh d°ỡng (nitrogen, phosphorus)

- Nguyên nhân: Do sự d° thừa sinh d°ỡng

+ Khi làm l°ợng nitrogen trong n°ớc đ¿t 300 μg/L và hàm l°ợng phosphorus đ¿t 20 μg/L sẽ gây hiện t°ợng phù nh°ỡng

+ N°ớc thÁi, hay các đầm nuôi trồng thÿy sÁn, sự d° thừa thāc ăn chăn nuôi, phân bón hóa học

- Tác h¿i: CÁn trá sự hấp thụ ánh sáng mặt trßi vào n°ớc, giÁm sự quang hợp cÿa thực vật thÿy

sinh.Rong , tÁo phát triển m¿nh gây thiếu oxygen, gây mất cân bằng sinh thái Ngoài ra, xác rong tÁo phân hÿy gây ô nhiễm môi tr°ßng n°ớc, không khí và t¿p chất bùn lắng xuống lòng ao hồ

- ĐÃ h¿n ch¿ hiÇn t°ëng phú d°éng c¿n:

+T¿o điều kiện để n°ớc trong kênh r¿ch, ao, hồ đ°ợc l°u thông

+ Xử lí n°ớc thÁi tr°ớc khi cho chÁy vào kênh r¿ch, ao, hồ

+ Sử dụng phân bón đúng liều l°ợng, đúng cách, đúng thßi điểm trong năm để h¿n chế sự rửa trôi ion

- Sulfur (l°u huỳnh) là nguyên tố phổ biến thā 17 trên vỏ Trái Đất, tồn t¿i á 4 d¿ng đồng vị bền là

- Trong tự nhiên, sulfur tồn t¿o á cÁ d¿ng đ¡n chất và hợp chất

+ Đ¡n chất sulfur đ°ợc phân bố á vùng lân cận núi lửa và suối n°ớc nóng,…

+ Hợp chất sulfur gồm các khoáng vật sulfide, sulfate, protein,… nh° pyrite (FeS2), chalcopyrite (CuFeS2), chu sa, thần sa (HgS), th¿ch cao (CaSO4.2H2O),…

- Trong c¡ thể ng°ßi, sulfur chiểm khoÁng 0,2% khối l°ợng c¡ thể, có trong thành phần nhiều protein

2 CÃu t¿o nguyên tā, phân tā

- Nguyên tố sulfur nằm á ô số 16, nhóm VIA, chu kì 3 trong bÁn tuần hoàn

- Nguyên tử sulfur có độ âm điện 2,58, có tính phi kim, t¿o ra nhiều hợp chất với các số oxi hóa khác nhau từ -2 đến +6

- Phân tử sulfur gồm 8 nguyên tử (S8) có d¿ng vòng khép kín, mỗi nguyên tử liên kết với 2 nguyên tử bên c¿nh bằng 2 liên kết cộng hóa trị không phân cực

- Trong phÁn āng hóa học, phân tử sulfur đ°ợc viết đ¡n giÁn là S

Bát sulfur Phân tā sulfur ç điÁu kiÇn th°ång (S 8 )

3 Tính chÃt vÅt lí

- Đ¡n chất sulfur có 2 d¿ng thù hình: d¿ng tà ph°¡ng và d¿ng đ¡n tà

- Sulfur không tan trong n°ớc, ít tan trong alcohol, tan nhiều trong carbon disulfide, nóng chÁy á

1130C và sôi á 4450C

Tinh thà sulfur

4 Tính chÃt hoá hãc

Sç oxi hóa S: -2 0 +4 +6 ChÃt FeS, H 2 S, (S) SO 2 SF 6

Tính chÃt S: tính oxi hóa Tính khử

a Tác díng vãi hydrogen và kim lo¿i => thà hiÇn tính oxi hóa

- à nhiệt độ cao, sulfur tác dụng với hydrogen t¿o hydrogen sulfide, tác dụng với nhiều kim lo¿i(trừ Au,Pt, Ag) t¿o muối sulfide

H2 + S ⎯⎯³t0

H2S: Hydrogen sulfide 2Al + 3S ⎯⎯³t0

Al2S3 Aluminiumsulfide

Fe + S ⎯⎯³t0

FeS: Iron (II) sulfide

- Sulfur tác dụng với thÿy ngân (mercury) á ngay nhiệt độ th°ßng: phÁn āng này đ°ợc dùng để xử lí mercury r¡i vãi

Hg + S ⎯⎯³ HgS : mercury (II) sulfide

Trong phÁn āng với hydrogen và với kim lo¿i, sulfur thể hiện tính oxi hóa: bị khử từ số oxi hóa 0 về

-2

b Tác díng vãi phi kim => thà hiÇn tính khā

- à nhiệt độ thích hợp, sulfur tác dụng với một số phi kim nh° fluorine, oxygen,…

KhoÁng 90% sulfur sÁn xuất dùng sÁn xuất H2SO4, 10% phần còn l¿i: L°u hóa cao su, sÁn xuất

diêm, thuốc nổ, sÁn xuất thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, phẩm nhuộm

SÁn xuÃt diêm S Án xuÃt H 2 SO 4 SÁn xuÃt thuçc trÿ sâu L°u hóa cao su

II SULFUR DIOXIDE: SO 2

1 Tính chÃt vÅt lí

- Là chất khí, không màu, mùi hắc, nặng h¡n không khí, tan nhiều trong n°ớc

- Là khí độc, hít phÁi khí SO2 v°ợt ng°ỡng cho phép sẽ gây viêm đ°ßng hô hấp

2 Tính chÃt hóa hãc : Oxide acid (acidic oxide) + chất oxi hóa + chất khử

Sç oxi hóa S: -2 0 +4 +6 ChÃt FeS, H 2 S, S (SO 2 ) SF 6

Tính chÃt S: Tính oxi hóa Tính khử a) SO 2 là oxit axit:

- Là chất trung gian trong quá trình sÁn xuất sulfuric acid

- SO2 đ°ợc cùng để sÁn xuất H2SO4; tẩy trắng vÁi sợi, giấy; chống nấm mốc

- Sử dụng làm chất tẩy trắng bột giấy và dung dịch đ°ßng:

+ Trong quá trình tiếp xúc với lignin và một số hợp chất khác trong bột giấy hay giấy, SO2 sẽ làm mất màu cÿa một số hợp chất t¿o ra hợp chất hữu c¡ màu trắng sáng

+ Khi sÁn xuất đ°ßng tinh luyện từ mía, một chút n°ớc vôi trong sẽ đ°ợc cho vào n°ớc mía và sục khí

SO2 vào Sulfur Dioxide sẽ làm trong n°ớc mía bằng cách kết tÿa n°ớc vôi trong và khi cô đặc thu đ°ợc đ°ßng tinh luyện màu trắng

- Āng dụng trong làm chất bÁo quÁn cho các lo¿i thực phẩm sấy khô:

+ Làm chất bÁo quÁn cho các lo¿i hoa quÁ sấy khô nh° vÁi, m¡, nho, với khÁ năng giúp ngăn cÁn sự phát triển cÿa một số lo¿i vi khuẩn và nấm gây h° h¿i cho thực phẩm

+ Giúp thực phẩm không bị h° hỏng, thối rữa, giữ màu sắc t°¡i ngon trong một thßi gian dài

- Trong ngành sÁn xuất r°ợu:

+ Sử dụng l°u huỳnh đioxit trong sÁn xuất r°ợu với tỷ lệ rất nhỏ

+ Nồng độ SO2 d°ới 50 ppm, r°ợu vẫn giữ đ°ợc vị th¡m ngon đặc tr°ng cÿa mình

+ Āng dụng trong làm s¿ch các thiết bị trong nhà máy sÁn xuất r°ợu

- Trong phòng thí nghiệm:

+ Sử dụng làm thuốc thử để nhận biết các chất khác và đ°ợc dùng nh° một dung môi tr¡

+ SO2 lỏng dùng để ch¿y một số máy làm l¿nh và làm dung môi để chiết một số dầu thÁo

4 Sulfur dioxide và ô nhiÅm môi tr°ång

a Nguén phát sinh sulfur dioxide

- SO2 là nguyên nhân gây m°a acid

- Một số nguồn phát thÁi khí sulfur dioxide vào khí quyển:

+ Nguồn tự nhiên: Khí thÁi núi lửa, trên toàn thế giới, nguồn sulfur dioxide tự nhiên chiếm °u thế, nh°ng á các khu vực đô thị và công nghiệp, nguồn nhân t¿o chiếm °u thế

+Nguồn nhân t¿o: Chÿ yếu sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu có chāa t¿p chất sulfur (than đá,

dầu mỏ), đốt quặng sulfide (galen, blend) trong luyện kim, đốt sulfur và quặng pyrite trong sÁn xuất

sulfuric acid, …

b Tác h¿i

- Sulfur dioxide là một trong các tác nhân gây ô nhiễm khí quyển, gây m°a acid,…

- Sulfur dioxide gây viêm đ°ßng hô hấp á ng°ßi

c BiÇn pháp cÇt giÁm phát thÁi sulfur dioxide vào khí quyÃn

- Thay thế dần các nhiên liệu hóa th¿ch bằng nhiên liệu thân thiện môi tr°ßng nh° ethanol,

hydrogen, kết hợp với khai thác các nguồn năng l°ợng tái t¿o nh° năng l°ợng mặt trßi, năng l°ợng

gió, m°a, sóng biển, thÿy triều, địa nhiệt

- Dẫn khí thÁi các nhà máy vào tháp hoặc bồn chāa các chất hấp phụ phù hợp, nh° than ho¿t tính, hấp

phụ khí sulfur dioxide, tr°ớc khi thÁi ra môi tr°ßng

- Chuyển hóa sulfur dioxide thành các chất ít ô nhiễm h¡n bằng các hóa chất nh° vôi sống (CaO), vôi

tôi (d¿ng rắn), n°ớc vôi trong (dung dịch): (Ca(OH)2) hoặc đá vôi nghiền (CaCO3)

Chï đÁ 5: SULFURIC ACID VÀ MUæI SULFATE

H

OSOO

H

OSO

Ohay

- Sulfuric acid tan vô h¿n trong n°ớc và tỏa rất nhiều nhiệt  Pha loãng dung dịch sulfuric acid đặc

phÁi rót từ từ axit vào n°ớc, không làm ng°ợc l¿i

3 Quy tÇc an toàn

a BÁo quÁn: Sufuric acid đ°ợc bÁo quÁn trong chai, lọ có nút đậy chặt, đặt á vị trí chắc chắn, đặt

cách xa các chất dễ gây cháy, nổ nh° chlorate, perchlorate, permanganate, dichromate

Kí hiÇu cÁnh bào są nguy hiÃm cïa Sufuric acid

b Sā díng:

Khi sử dụng sulfuric acid cần tuân thÿ nguyên tắc:

(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bÁo hộ, mặc áo thí nghiêm

(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận

(3) Không tì, đề chai đựng aicd lên miệng cốc, ống đong khi rót acid

(4) Sử dụng l°ợng acid vừa phÁi, l°ợng acid còn d° thừa phÁi thu hồi vào lọ đựng

(5) Không đ°ợc đổ n°ớc vào dung dịch acid đặc

c S¢ cñu khi bång acid

Khi bị bỏng sulfuric acid cần thực hiện s¡ cāu theo các b°ớc

(1) Nhanh chống rửa ngay với n°ớc l¿nh nhiều lần để làm giÁm l°ợng aicd bám trên da

(2) Sau khi ngâm rửa bằng n°ớc, cần tiến hành trung hoà acid bằng dung dịch NaHCO3 loãng

(3) Băng bó t¿m thßi vết bỏng bằng băng s¿ch, cho ng°ßi bị bỏng uống bù n°ớc điện giÁi rồi đ°a

4H2SO4loãng + Fe3O4⎯⎯³ FeSO4 +Fe2(SO4)3 + 4H2O

H2SO4loãng + Fe(OH)2⎯⎯³ FeSO4 + 2H2O

H2SO4 + Na2CO3 ⎯⎯³Na2SO4 + H2O + CO2

H2SO4 + BaCl2 ⎯⎯³BaSO4 + 2HCl

* Tạo môi tr°ờng acid cho nhiều phản ứng trong công nghiệp và nghiên cứu:

- SÁn xuất copper (II) sulfate : 2Cu + O2 + 2H2SO4 loãng ⎯⎯³2CuSO4 + 2H2O

- Chuẩn độ permanganate:

5HOOC-COOH + 2KMnO4 +3H2SO4 loãng ⎯⎯³10CO2 +K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

- SÁn xuất acquy chì: Pb + PbO2 +2H2SO4loãng ⎯⎯³2PbSO4 +2 H2O

b Dung dách H 2 SO 4 đ¿c:

• Tính acid m¿nh: Dùng để điều chế một số acid dễ bay h¡i

H2SO4 đặc + NaCl tinh thể

0 t

• Tính oxi hoá m¿nh:

- Tác díng vãi kim lo¿i: oxi hóa hầu hết kim lo¿i (trừ Au, Pt)

Kim lo¿i (trừ Au,Pt) ³ t¿o muçi SULFATE hóa trá cao +sÁn phẩm khử (SO2 , S, H2S) + H2O

* CHÚ Ý: Al, Fe, Cr bá thí đáng hóa (không tác díng) vãi H 2 SO 4 đ¿c nguái

- P hi kim: oxi hóa nhiÁu phi kim: C ³ CO 2 ; S ³ SO 2 ; P ³ H 3 PO 4

CO2 + 2SO2 + 2H2O

5 ðng díng: SÁn xuất

- Thuốc nhuộm, phân bón, thuốc trừ sâu, giấy,chất dẻo, t¡ sợi, thuốc nổ

- Muối acid, chế biến dầu mỏ, chất tẩy rửa, s¡n màu,

SÁn xuÃt acquy SÁn xuÃt chÃt tÁy rāa SÁn xuÃt phân bón SÁn xuÃt s¢n màu

6 SÁn xuÃt H 2 SO 4 :

Trong công nghiệp, sulfuric acid đ°ợc sÁn xuất trong công nghiệp bằng ph°¡ng pháp tiếp xúc, nguyên liệu chính là sulfur, quặng pyrite (chāa FeS2)

Quá trình sÁn xuất gồm 3 giai đo¿n:

a SÁn xuÃt SO 2 : sulfur dioxide

S(s)+ O2 (g) ⎯⎯³ SOt0 2 (g)

Hoặc 4FeS2(s) + 11O2(g) ⎯⎯³t0 2Fe2O3(s) + 8SO2 (g)

b SÁn xuÃt SO 3 : sulfur trioxide

=> VÅy oleum là hßn hëp cïa SO 3 vãi H 2 SO 4 nguyên chÃt

- Dùng n°ớc pha loãng oleum => H2SO4 đặc

H2SO4.nSO3 +nH2O ² (n+1) H2SO4

II MUæI SULFATE

1 ðng díng:

- Calcium sulfate (CaSO4) dùng trong vật liệu xây dựng,chất phụ gia,…

- Barium sulfate (BaSO4) dùng làm phụ gia pha màu cho công nghiệp s¡n,thÿy tinh,gốm sā cách điện

và cao su chất l°ợng cao,

- Magnesium sulfate (MgSO4) sÁn xuất muối tắm, làm giÁm dịu c¡ bắp khi s°ng tấy, giÁm hiện t°ợng chuột rút cho con ng°ßi, mỗi phân tử magnesium sulfate kết hợp với 7 phân tử H2O t¿o MgSO4.7H2O nên MgSO4 sử dụng làm chất hút ẩm, chất hút mồ hôi tay cÿa các vận động viên thể dục dụng cụ, bổ sung magnesium c¡ thể, cho tôm, cá, động vật thÿy sinh,…

- Ammonium sulfate (NH4)2SO4 là thành phần cÿa thuốc trừ sâu hòa tan, thuốc diệt nấm, phân bón,

sử dụng kết hợp với chlorine để t¿o monochloramine để khử trùng n°ớc uống,

- Muçi Calcium sulfate dihydrate CaSO 4 2H 2 O (th¿ch cao tą nhiên); CaSO 4 H 2 O (th¿ch cao nung) làm phụ gia làm đông, làm mềm, mịn, m°ợt hình thái các sÁn phẩm nh° đậu hũ, đậu non Làm vật liệu xây dựng, kỹ thuật nặn t°ợng, bó bột hoặc dùng làm khung x°¡ng

- Muçi Barium sulfate BaSO 4 : làm chất phụ gia trong sÁn xuất s¡n, giúp nâng cao độ trắng bóng cÿa

bề mặt giấy, thuốc cÁn quang khi chụp X- quang

Chï đÁ 6: ÔN TÄP CH¯¡NG 2

þ Nitrogen là nguyên tố phổ biến, góp phần t¿o

nên sự sống trên Trái Đất

þ Cấu hình electron lớp ngoài cùng cÿa nguyên

þ Sulfur thể hiện cÁ tính oxi hóa và tính khử

þ Sulfur dioxide có tính chất cÿa oxide acid, có tính oxi hóa và tính khử

þ Phân tử ammonia có d¿ng chóp tam giác, phân

tử còn 1 cặp electron không liên kết

þ Khí ammonia có mùi khai, dễ tan trong n°ớc,

dễ hóa lỏng: ammonia có tính base và tính khử

o C Pt

2

hydrogen quá trình Haber-Bosch

2H2SO4 đặc + S ⎯⎯³ 3SOt o 2 + 2H2O 2H2SO4 đặc + 2KBr ⎯⎯³ Brt o 2 + SO2 + 2H2O + K2SO4

þ Dung dịch sulfuric acid đặc có tính háo n°ớc, có khÁ năng gây bỏng, có tính acid m¿nh và tính oxi hoá m¿nh

þ BÁo quÁn, sử dụng sulfuric acid đặc phÁi tuân theo quy tắc đÁm bÁo an toàn, phòng chống cháy,

nổ

2 5

450O

V O C

với kiềm, sinh ra khí có mùi khai

þ lon sulfate trong dung dịch đ°ợc nhận biết bằng ion Ba2+

Ba2+ + SO42- ² BaSO4

MàT Sæ HêP CHÂT VâI OXYGEN CîA NITROGEN

Oxid e cïa nitrogen

þ Các oxide cÿa nitrogen là một trong số tác nhân chính gây ô nhiễm không khí và gây m°a acid

Nitric acid

þ Nitric acid là chất lỏng, tan tốt trong n°ớc, bốc khói trong không khí ẩm

þ Nitric acid có tính acid m¿nh và tính oxi hóa m¿nh

Tính acid

NH3 + HNO3 ⎯⎯³ NH4NO3

CaCO3 + 2HNO3 ⎯⎯³ Ca(NO3)2 + CO2 + H2O

Tính oxi hóa m¿nh

Fe + 6HNO3 đặc ⎯⎯³ Fe(NOt o 3)3 + 3NO2 + 3H2O

5Zn + 12HNO3 loãng ⎯⎯³ 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O

Ch°¢ng 3: Đ¾I C¯¡NG HÓA HâC HĂU C¡

Chï đÁ 1: HêP CHÂT HĂU C¡ VÀ HÓA HâC HĂU C¡

Đ°ßng kính chāa saccharose

M át sç hëp chÃt hău c¢ trong tą nhiên

- Hợp chất cÿa carbon là hợp chất hữu c¡ (trừ một số các hợp chất nh° carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), muối carbonate ( 2

3

CO 2), cyanide ( CN2), carbide (CaC2), )

- Hoá học hữu c¡ là ngành hoá học chuyên nghiên cāu các hợp chất hữu c¡

II Đ¾C ĐIÂM CHUNG CîA CÁC HêP CHÂT HĂU C¡

- Trong phân tử nhất thiết phÁi chāa nguyên tố C, ngoài ra th°ßng có H, O, N, Halogen, S, P,…

- Liên kết hoá học chÿ yếu là liên kết cộng hoá trị

- Nhiệt độ nóng chÁy thấp, nhiệt độ sôi thấp (dễ bay h¡i), th°ßng không tan hoặc ít tan trong n°ớc, tan nhiều trong các dung môi hữu c¡

- Dễ cháy, kém bền với nhiệt, dễ bị nhiệt phân hÿy

- PhÁn āng cÿa các hợp chất hữu c¡ th°ßng xÁy ra chậm, theo nhiều h°ớng, t¿o ra hỗn hợp các sÁn phẩm

III PHÂN LO ¾I HêP CHÂT HĂU C¡

Phân lo¿i theo thành phần nguyên tố

Hydrocarbon (chß chña C và H)

DÃn xuÃt Hydrocarbon (Chña C, H và O, N, S, Hal, )

IV NHÓM CH ðC TRONG PHÂN TĀ HêP CHÂT HĂU C¡

1.Khái ni Çm

Nhóm chāc là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong phân tử gây ra những tính chất hoá học đặc tr°ng cÿa hợp chất hữu c¡

Ví dí: Dimethyl ether và ethanol có cùng công thāc phân tử

nh°ng có các tính chất khác nhau Dimethyl ether không phÁn āng với sodium, trong khi ethanol phÁn āng với sodium giÁi phóng hydrogen

2C2H5OH + 2Na ⎯⎯³ 2C2H5ONa + H 2

H3C - O - CH3 + Na ⎯⎯³không phÁn āng

➢ Nhóm -OH đã gây ra các phÁn āng đặc tr°ng, phân biệt ethanol với dimethyl ether và với các lo¿i hợp chất khác nên nhóm -OH đ°ợc gọi là nhóm chāc alcohol

2.M át sç nhóm chñc c¢ bÁn th°ång g¿p

Lo¿i hëp chÃt Hëp chÃt hău

c¢ Nhóm chñc Gçc hydrocarbon (R) DÃn xuÃt

Ketone CH3COCH3 C

O

CH3-

Carboxylic acid CH3COOH 2COOH CH3-

Ester CH3COOC2H5 2COO2 CH3- và C2H5-

3.Ph ổ héng ngo¿i (Infrared spectroscopy - IR)

Máy quang phổ héng ngo¿i

- Phổ hồng ngo¿i là ph°¡ng pháp vật lí rất quan trọng và phổ biến để dự đoán nhóm chāc và một số liên kết trong cấu t¿o phân tử hợp chất hữu c¡

- Phổ hồng ngo¿i thể hiện các hấp thụ bāc x¿ điện từ trong vùng hồng ngo¿i cÿa các liên kết trong phân tử d°ới d¿ng peak cÿa cực đ¿i hấp thụ hay cực tiểu truyền qua

- Trong phổ hồng ngo¿i

+ Trục tung biểu diễn độ truyền qua hoặc hấp thụ theo %

+ Trục hoành biểu diễn số sóng (cm-1) cÿa các bāc x¿ trong vùng hồng ngo¿i

- Dựa vào cực đ¿i hấp thụ hay cực tiểu truyền qua có thể dự đoán sự có mặt cÿa các nhóm chāc trong hợp chất nghiên cāu

B Áng sç sóng hÃp thí đ¿c tr°ng trên phổ héng ngo¿i cïa mát sç nhóm chñc

(R, R1, R2 là các gốc hydrocarbon)

Lo ¿i hëp chÃt Nhóm ch ñc Liên k h Ãp thí ¿t

S ç sóng hÃp thí (cm -1 ) Cánh Di Áu K ¿t nçi tri th ñc Chân t sáng t ¿o åi

Alcohol,

phenol

R-O-H

Phổ héng ngo¿i cïa ethanol

=> Quan sát hình trên ta nhận thấy

Để tách các chất lỏng ra khỏi hỗn hợp các chất có nhiệt độ sôi khác nhau, nhằm thu đ°ợc chất lỏng tinh khiết h¡n

HÇ thçng ch°ng cÃt đ¢n giÁn ç áp suÃt th°ång

a) b) ðng díng ph°¢ng pháp ch°ng cÃt th°ång nÃu r°ëu thï công bÉng lāa (a) và bÉng điÇn (b)

* Ch°ng cÃt phân đo¿n

Ph°¡ng pháp ch°ng cất phân đo¿n dùng để tách hai hay nhiều chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau không nhiều và tan lẫn hoàn toàn trong nhau Thiết bị, dụng cụ ch°ng cất phân đo¿n đ°ợc bố trí nh° hình bên d°ới

Khi đun nóng, chất có nhiệt độ sôi thấp h¡n sẽ bay h¡i ra tr°ớc rồi đ°ợc ng°ng tụ và thu lấy á bình hāng

Ch°ng cÃt lôi cuçn h¢i n°ãc

Trong ph°¡ng pháp ch°ng cất lôi cuốn h¡i n°ớc, các chất có nhiệt độ sôi cao và không tan trong n°ớc vẫn có thể tách ra khỏi hỗn hợp á nhiệt độ sôi xấp xỉ nhiệt độ sôi cÿa n°ớc Thiết bị ch°ng cất lôi cuốn h¡i n°ớc đ°ợc bố trí nh° hình bên d°ới

Hỗn hợp h¡i n°ớc và h¡i chất hữu c¡ cùng đi qua ống sinh hàn ng°ng tụ và đ°ợc thu á bình hāng

Ch°ng cÃt d°ãi áp suÃt thÃp (chân cÃt chân không): Th°ßng đ°ợc sử dụng để ch°ng cất lấy

những chất có nhiệt độ sôi cao hoặc dễ bị phân hÿy á nhiệt độ cao

- Chi¿t lång 3 lång : th°ßng dùng để tách các chất hữu c¡ hòa tan trong n°ớc

- Chi¿t lång 3 rÇn: dùng dung môi lỏng hòa tan chất hữu c¡ để tách chúng ra khỏi hỗn hợp rắn

3 ðng díng

Chi¿t lång 3 lång : Tách chất hữu c¡ á d¿ng nhũ t°¡ng hoặc huyền phù trong n°ớc

Chi¿t lång 3 rÇn: ngâm r°ợu thuốc, phân tích thổ nh°ỡng, phân tích d° l°ợng thuốc bÁo vệ thực

vật trong nông sÁn

Bá díng cí chi¿t : lång - lång Các b°ãc thąc hiÇn chi¿t lång - lång

III PH¯¡NG PHÁP K¾T TINH

1 Nguyên tÇc

Kết tinh là ph°¡ng pháp tách biệt và tinh chế hỗn hợp các chất rắn dựa vào độ tan khác nhau và

sự thay đổi độ tan cÿa chúng theo nhiệt độ

2 Cách ti¿n hành

+ Hòa tan chất rắn lẫn t¿p chất vào dung môi để t¿o dung dịch bão hòa á nhiệt độ cao

+ Lọc nóng lo¿i bỏ chất không tan

+ Để nguội và làm l¿nh dung dịch thu đ°ợc, chất cần tinh chế sẽ kết tinh

giữa hai pha động và pha tĩnh

+ Pha động là dung môi và dung dịch mẫu chất cần tách di chuyển qua cột

+ Pha tĩnh là một chất rắn có diện tích bề mặt lớn, có khÁ năng hấp phụ khác nhau các chất trong

hỗn hợp cần tách

Eclen

2 Cách ti¿n hành

+ Sử dụng các cột thÿy tinh có chāa các chất hấp phụ d¿ng bột (pha tĩnh)

+ Cho hỗn hợp cần tách lên cột sắc kí

+ Cho dung môi thích hợp chÁy liên tục qua cột sắc kí

+ Lo¿i bỏ dung môi để thu đ°ợc chất cần tách

3 ðng díng

Dùng để tách các chất hữu c¡ có hàm l°ợng nhỏ và khó tách ra khỏi nhau

Mô phång nguyên tÇc cïa ph°¢ng pháp sÇc kí cát Cát sÇc kí trong phòng thí nghiÇm

Chï đÁ 3: CÔNG THðC PHÂN TĀ HêP CHÂT HĂU C¡

2 Cách biÃu diÅn công thñc phân tā hëp chÃt hău c¢

Ví dụ: CxHyOz (x,y,z là các số nguyên d°¡ng) hợp chất hữu c¡ có 3 nguyên tố C, H, O

b) Công thức đơn giản nhất: cho biết tỉ lệ tối giÁn số nguyên tử cÿa các lo¿i nguyên tố trong phân tử

II LÄP CÔNG THðC PHÂN TĀ HêP CHÂT HĂU C¡

1 Xác đánh phân tā khçi bÉng ph°¢ng pháp phổ khçi l°ëng (MS)

P/s: Mass Spectrometry (MS)

Máy đo phổ khối lượng

10 - 100eV

Trong đó: MÁnh ion [M+] đ°ợc gọi là mÁnh ion phân tử

- Hợp chất đ¡n giÁn: mÁnh có giá trị m/z lớn nhất āng với mÁnh ion phân tử [M+] và có giá trị bằng phân tử khối cÿa chất nghiên cāu

* Trên phổ MS trục hoành biểu diễn giá trị m/z cÿa mÁnh ion Trục tung cÿa phổ cho biết c°ßng độ t°¡ng đối (%) cÿa các mÁnh ion, trong đó ion xuất hiện nhiều nhất đ°ợc gán cho c°ßng độ t°¡ng đối là 100%

2 LÅp công thñc phân tā hëp chÃt hău c¢

- Cách 1 : Dựa vào % khối l°ợng các nguyên tố C, H,O

Công thāc phân tử: Cx H y O z (x,y,z nguyên d°¡ng)

- Cách 2: Thông qua công thāc đ¡n giÁn nhất

Khi biết % khối l°ợng các nguyên tố C, H,O

=> Hợp chất hữu c¡ chāa C,H,O => Công thāc phân tử: Cx H y O z (x,y,z nguyên d°¡ng)

C x H y O z = (CpHqOr ) n, n là số nguyên d°¡ng

=>M = (12p+q + 16r)n ; (Biết M, p, q, r) => n = => công thāc phân tử

Khi biết phân tử khối, xác định giá trị n  CTPT hợp chất hữu c¡

a b c ( Bi¿t a,b,c ) => x , y ⎯⎯³+M M = 12.x + y + 16z (Biết,M,x,y ) => z

Chï đÁ 4: CÂU T¾O HÓA HâC HêP CHÂT HĂU C¡

1 Trong phân tử hợp chất hữu c¡

Các nguyên tử liên kết với nhau đúng hóa trị và theo một trật tự nhất định Thā tự đó đ°ợc gọi là cấu t¿o hóa học => thay đổi thā tự liên kết => thay đổi cấu t¿o hóa học = t¿o hợp chất khác

Ví dí: Ethanol và dimethyl ether đều có công thāc phân tử C2H6O nh°ng có tính chất vật lí và tính

chất hóa học rất khác nhau

2.Trong hợp chất hữu c¡, carbon có hóa trị IV Các nguyên tử carbon không những liên kết với nguyên

tử cÿa nguyên tố khác mà còn có thể liên kết trực tiếp với nhau t¿o thành m¿ch carbon gồm: m¿ch vòng, m¿ch há, m¿ch nhánh, m¿ch không nhánh (m¿ch há không phân nhánh, m¿ch há phân nhánh hoặc m¿ch vòng)

3 Tính chất cÿa chất phụ thuộc vào thành phần phân tử và cấu t¿o hóa học Các nguyên tử trong phân

tử có Ánh h°áng qua l¿i lẫn nhau

H¢p chÃt hău

c ¢ NhiÇt đá sôi Tính chÃt/ñng díng

Khác nhau về

1 Khái niÇm

Công thāc cấu t¿o biểu diễn cách liên kết và thā tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

2 Cách biÃu diÅn cÃu t¿o phân tā hëp chÃt hău c¢

Công thñc cÃu t¿o đ¿y đï Công thñc cÃu t¿o thu gãn

D¿ng 1: CÃu t¿o thu gãn (hay dùng)

Các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon đ°ợc viết thành một

nhóm

D¿ng 2: Khung phân tā (ít dùng)

Chỉ biểu diễn liên kết giữa nguyên tử carbon với nhóm chāc Mỗi đầu một đo¿n thẳng hoặc điểm gấp khúc āng với một nguyên tử carbon (không biểu thị số nguyên tử hydrogen liên kết với mỗi nguyên tử carbon)