môn hóa vô cơ - giải đáp thắc mắc tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩn...
Ở đây là phần giải đáp một số thắc mắc của một số sinh viên, các em khác có thể rút những điều cần thiết cho mình. Số câu hỏi quá ít. Thầy huy vọng những ngày tới số câu hỏi sẽ nhiều hơn. Câu hỏi 1. Những chất có đặc điểm cấu trúc như thế nào thì khi làm lạnh dễ kết tinh ở dạng vô đònh hình và khó kết tinh ở dạng vô đònh hình? Giải đáp: Từ đặc điểm của cấu tạo chất vô đònh hình là tất cả các nguyên tử ở nút mạng hơi bò chuyển dòch khỏi vò trí nút mạng (dẫn đến chất vô đònh hình không có tính trật tự xa như ở chất tinh thể), chúng ta có thể rút nhận xét sau: Chất khó tạo dạng vô đònh hình là chất có: a) Ô mạng cơ sở có tính đối xứng cao. b) Nút mạng tinh thể đơn giản, các tiểu phần có kích thước gần bằng nhau. c) Liên kết không đònh hướng (liên kết ion, liên kết kim lọai, liên kết Van Der Waals) Như vậy chất dễ tạo trạng thái vô đònh hình là chất có: a) Ô mạng cơ sở có tính đối xứng thấp b) Cấu tạo phân tử phức tạp c) Liên kết có đònh hướng (liên kết cộng hóa trò) Câu hỏi 2. Entanpi chuyển pha từ dạng vô đònh hình sang dạng tinh thể mang dấu gì? Em nghó là Entanpi mang dấu âm vì dạng tinh thể bền hơn dạng vô đònh hình, quá trình chuyển từ VĐH sang TT có thể tự xảy ra. Nhưng trong sách Hóa Đại Cương của Thầy Nguyễn Đình Soa trang 242 có cho ví dụ về quá trình chuyển từ dạng VĐH sang TT của bo oxyt : B 2 O 3 (vđh) = B 2 O 3 (tt) có ΔH o 298 = 18,39 kJ/mol Thầy giải thích giùm em. Giải đáp: Em đúng. Số liệu này trong sách thầy Soa là do in nhầm. Câu hỏi 3. Có hệ tinh thể nào có bậc (trục) đối xứng bậc 5 hay không, tại sao? Giải đáp: Không có, vì trên một mặt mạng không thể chỉ có các hình 5 cạnh. Em thử ghép các hình 5 cạnh lại với nhau sẽ thấy ngay điều thầy vừa nói. Câu hỏi 4. Nhiệt độ nóng chảy của kim cương hay của Si cao hơn, tại sao? Giải đáp: Kim cương nóng chảy ở nhiệt độ 3500 o C. Si (Crystobalite) nóng chảy ở 1420 o C.Nguyên nhân là do liên kết C – C bền hơn liên kết Si – Si, Liên kết C – C bền hơn liên kết Si – Si vì mật độ electron của orbitan lai hóa sp 3 của C (nguyên tố chu kỳ II) cao hơn mật độ electron của orbitan lai hóa sp 3 của Silic (nguyên tố chu kỳ III ) (năng lượng liên kết C – C trong C 2 H 6 bằng 369 kJ/mol còn Si – Si trong Si 2 H 6 bằng 344 kJ/mol) (em xem lại điều kiện bền vững của liên kết cộng hóa trò trong Hóa Đại Cương) Câu hỏi 5. Stà phương, đơn tà,vô đònh hình có cấu trúc khác nhau thế nào? Vì sao Stà phương không tan trong nùc, tan tốt trong CS 2 và ben zen lỏng (Theo em là vì lk S-S tương tự lk trong CS 2 và benzen nên S tan tố hơn khi ở trong nước, đúng không ạ?) Vậy sao S vô đònh hình không tan trong CS 2 lỏng trong khi S tà phương lai tan nhiều trong CS 2 lỏng? Giải đáp: S tà phương và S đơn tà đều có mạng tinh thể phân tử , cấu trúc đảo với phân tử dạng vòng 8 nguyên tử (S 8 ). Chúng chỉ khác nhau về kiểu ô mạng cơ sở. S tà phương có ô mạng cơ sở tà phương, còn S đơn tà có ô mạng cơ sở đơn tà. Lưu huỳnh vô đònh hình có các mạch S chứa rất nhiều nguyên tử. Số nguyên tử trong một mạch có thể đến vài ngàn. S tà phương tan trong CS 2 và trong benzen nhiều hơn trong nước vì phân tử S tà phương không có cực và CS 2 cũng như benzen là dung môi không có cực. Quy tắc chất không cực tan trong dung môi không cực nhiều hơn hẳn trong dung môi có cực và ngược lại đã được học trong phần hóa đại cương. S vô đònh hình có phân tử nằm ở dạng polimer nên khối lượng phân tử quá lớn không thể tan vào các dung môi bằng các tương tác Van Der Waals, trong khi S tà phương có phân tử S 8 hữu hạn. Câu hỏi 6. Từ “đảo” trong cấu trúc đảo nghóa là gì ? Tại sao lại có tên như thế? Nó có mang ý nghóa gợi nhớ đến cấu trúc như các từ cấu trúc mạch, cấu trúc lớp, cấu trúc phối trí hay ko? Giải đáp: Từ đảo gợi nhớ hình ảnh đảo trong đại dương. Khỏang cách của các nguyên tử trong đảo nhỏ rõ rệt (do chúng liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trò- một lọai liên kết mạnh) so với khỏang cách giữa các đảo (do liên kết giữa các đảo là liên kết Van Der Waals – nó có độ mạnh chỉ xấp xỉ 1% liên kết cộng hóa trò) (tiếng Anh là : Insular Structure) Câu hỏi 7. Trong bài 63 giá trò nấc thủy phân cuối cùng không đúng với thực tế. Nhờ thầy giải thích. Bài 63. Tính hằng số thủy phân từng nấc và toàn phần khi hòa tan FeCl 3 hoặc FeCl 2 vào nước. Cho biết tích số tan từng nấc và toàn phần của Fe(OH) 3 và Fe(OH) 2 là: Hợp chất T Hợp chất T Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 (Fe 2+ , 2OH - ) 10 -15,0 (Fe 3+ , 3OH - ) 10 -37,50 (FeOH + , OH - ) 10 -9,3 (FeOH 2+ , 2OH - ) 10 -25,70 (Fe(OH) 2 + , OH - ) 10 -16,40 Giải đáp: Trước hết cho Thầy đính chính là tích số tan nấc đầu của Fe(OH) 3 là 10 -16,40 chứ không phải là 10 16,40 . Như vậy các nấc thủy phân của Fe 3+ lần lượt là 10 -2,2 , 10 -4,7 và 10 -2,4 . Các số liệu này không có gì trái với thực tế cả. Hằng số thủy phân là hằng số axit nó chỉ ra độ mạnh axit, Nó không phải là tích số tan. Theo số liệu hằng số thủy phân thì các axit Fe 3+ .aq, và Fe(OH) 2 + .aq đều là các axit có độ mạnh trung bình, Fe(OH) 2+ .aq là axit có độ mạnh trung bình yếu. Thầy cho em hỏi mấy câu sau: Câu hỏi 8. Trong sách hoá của Ametop ở trang 167úo đoạn nói là: Đối với kim loại, t o tăng độ dẫn điện lại giảm. Theo em khi nhiệt độ tăng, tốc độ chuyển động của các e tăng lên và do đó số e trên miền dẫn phải tăng, độ dẫn điện phải tăng mới đúng chứ ạ? Giải đáp: Emdiễn giải không đúng. Khi nhiệt độ tăng, mặc dù chuyển động của các electron tăng nhưng chỉ làm tăng chuyển động hỗn loạn nhưng lại làm giảm khả năng chuyển động có hướng – là chuyển động sinh ra dòng điện. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng, điện trở tăng. Câu hỏi 9. Làm sao dự đoán 1 liên kết là ion hay cộng hóa trò? Theo sách thầy Soa hiệu độ âm điện giữa 2 chất x > 1.77 là liên kết ion. Vậy mà SnF 4 co x = 4-1.8 =2.2 >1.77 đáng lẽ là liên kết ion thì trong bài tập 22 (đánh số theo phần bài tập cũ) sau khi (thầy) đưa ra một loạt các thông số về bán kính nguyên tử , bán kính ion, số oxi hóa rất phức tạp em không hiểu được, (thầy) lại nói no ùù chủ yếu có bản chất là liên kết cộng hoá trò? ZnS theo bài là chất có lk cộng hoá trò, mà ta biết là Zn có cấu hình e :3d 10 4s 2 ; còn S:3s 2 3p 4 . Sao lại không có xu hướng Zn - 2e = Zn 2+ ø, S + 2e = S 2- rồi sau đó chúng liên kết ion với nhau? Như ở NaCl? Giải đáp: Khi bàn về tính ion của liên kết trong hợp chất bậc 2 AX, giá trò Δχ > 1,77 chỉ là điều kiện cần vì độ âm điện là một đại lượng không chỉ phụ thuộc vào bản chất của nguyên tố mà còn phụ thuộc vào trạng thái của nguyên tố đó trong hợp chất. Vì vậy, nguyên tố ở số oxy hóa khác nhau có độ âm điện khác nhau. (Có thể em cảm thấy khó hiểu về điều này, nhưng chỉ cần em nhớ lại đònh nghóa về độ âm điện thì em sẽ hiểu : Độ âm điện của nguyên tố là khả năng nguyên tử của nó hút điện tử của nguyên tử khác về mình). Số oxy hóa càng cao, khả năng hút điện tử càng tăng thì độ âm điện của nó càng lớn. Vì vậy, trong trường hợp SnF 4 , độ âm điện của Sn(IV) không còn là 1,8 mà lớn hơn nhiều đến mức Δχ < 1,77. Khái niệm khả năng phân cực của cation thực chất là trình bày sự thay đổi giá trò độ âm điện theo số oxy hóa của cation theo một cách khác mà thôi. Có thể giải thích sự tạo thành ZnS theo mô hình khởi phát là nhờ liên kết ion giữa Zn 2+ và S 2- cũng được. Tuy nhiên do khả năng phân cực mạnh của Zn 2+ (do có vỏ 18 e - ) và khả năng bò phân cực mạnh của S 2- (do điện tích âm quá lớn, bán kính ion lớn) nên hợp chất trở nên có tính cộng hóa trò vượt trội tính ion (thực nghiệm cho thấy điều này). Hay là em dùng giá trò Δχ giải thích cũng được. Thầy nói thêm là giá trò Δχ chỉ có thể dùng để xét tính ion hay công hóa trò cho hầu hết các hợp chất bậc 2 mà số oxy hóa của cation không vượt quá +2 mà không cần bổ sung các dữ liệu khác. Câu hỏi 10. Những chất có liên kết ion thì luôn thuộc mạng ion phải khộng ạ? Giải đáp: Nói thật chặt chẽ thì các chất rắn được tạo thành chỉ bằng liên kết ion giữa các tiểu phầ hữu hạn (hay chặt chẽ hơn nữa là phần liên kết ion chiếm ưu thế hơn hẳn phần liên kết cộng hóa trò) thì mạng tinh thể của nó là mạng tinh thể ion. Ví dụ NaCl hay K 2 TiCl 6 . Còn trong hợp chất có sự góp phần nào của liên kết ion thì không phải là mạng ion (ví dụ các chất có cấu trúc lớp hay cấu trúc mạch). Câu hỏi 11. Sau khi xác đònh liên kết hoá học trong một chất là liên kết cộng hoá trò, làm sao ta có thể biết được nó thuộc mạng nguyên tử hay phân tử? Ví dụ: Sau khi em biết được SO 3 là chất có liên kết cộng hoá trò trong phân tử. S lai hoá sp, em có tới 2 cách nghó a. mỗi nguyên tử S và O nằm ở 1 nút mạng, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trò tạo nên mang nguyên tử. b. Nguyên phân tử SO 3 nằm ở 1 nút mạng, các phân tử liên kết vói nhau bằng lực Van Der Waals hình thành mạng phân tử. Vậy 2 cách nghó trên của em cái nào đúng? Và SO 3 trong thực tế là loại mạng gì? Giải đáp: Để đi đến được kết luận đúng sai thì em cần nắm vững một số kiến thức. Những kiến thức này thực tế em đã biết rồi nhưng chưa vận dụng được thôi. Như thầy đã giảng, để biết mạng tinh thể của một hợp chất có phải là mạng phân tử hay không thì cần biết nguyên tố trung tâm của hợp chất đã bão hòa phối trí hay chưa. Nếu nó chưa bão hòa phối trí thì có khả năng tạo mạng nguyên tử nếu có thể phát triển liên kết cầu nối theo 3 chiều trong không gian. Còn trong trường hợp không thể phát triển cầu nối theo ba chiều trong không gian thì không thể tạo thành mạng nguyên tử. Để biết nguyên tử trung tâm đã bão hòa phối trí chưa thì cần phải biết ba điểm sau: a) Cấu tạo lớp vỏ nguyên tử trung tâm có còn cặp electron hay còn orbital trống không? b) Nguyên tố trung tâm có trạng thái lai hóa (hay nói cách khác là số phối trí) đặc trưng nào? b) Phối tư û(các nguyên tử bao quanh nguyên tử trung tâm) trong hợp chất đó có khả năng tạo bao nhiêu phối trí? Với kiến thức đã học, em có thể tự trả lời được ba câu hỏi này. Với câu hỏi a thì lưu huỳnh trong phân tử đơn SO 3 còn một orbitan 3p trống (vì S trong SO 3 (k) ở trạng thái lai hóa sp 2 ) Với câu hỏi b thì trong phần hóa đại cương có nhắc đến quy luật: các nguyên tố chu kỳ nhỏ bền với các trạng thái lai hoá giữa s và p (sp, sp 2 , sp 3 ), các nguyên tố chu kỳ lớn bền với trạng thái lai hóa có cả sự tham gia của d (sp 3 d 2 …). Đi từ trên xuống dưới trong một phân nhóm số trạng thái lai hóa bền là trạng thái lai hóa có sự tham gia của càng nhiều orbital. Như vậy Lưu huỳnh bền nhất ở trạng thái lai hóa sp 3 . Với câu hỏi c thì em có thể suy trực tiếp từ công thức SO 3 . Trong trường hợp S chuyển về trạng thái lai hóa sp 3 thì S có số phối trí 4. Vậy để thoả mãn tỷ lệ S/O = 1/3 phù hợp công thức SO 3 thì chỉ có hai nguyên tử oxy tạo cầu S – O – S (Hai O này có số phối trí 2), còn 2 nguyên tử O còn lại không tạo cầu nối (hai O này có phối trí 1) vì thế không thể hình thành được mạng nguyên tử. Kết luận: cả hai trường hợp em giả đònh đều không đúng. Trong thực tế ở trạng thái rắn lưu huỳnh nằm trong 2 dạng sau: a) Cấu trúc đảo với phân tử trimer (SO 3 ) 3 liên kết với nhau bằng lực Van Der Waals.(mạng tinh thể phân tử). b) Cấu trúc mạch với mạch (SO 3 ) ∞ Câu hỏi 12. Thế nào là liên kết cộng hoá trò theo 2,3 chiều trong không gian? 1 hướng trong không gian? Liên kết cộng hoá trò theo 2,3 chiều trong không gian có thể là liên kết cộng hoá trò theo 1 hướng trong không gian phải không ạ? Nếu đúng thì cấu trúc dạng mạch và cấu trúc dạng lớp phải trùng nhau (cả hai đều có lực Van Der Waals liên kết giữa các mạch (lớp)). Giải đáp: Tinh thể có liên kết cộng hóa trò theo 1 chiều trong không gian có cấu trúc mạch. Tinh thể có liên kết cộng hóa trò theo hai chiều có cấu trúc lớp. Tinh thể có liên kết cộng hóa trò theo 3 chiều trong không gian có cấu trúc phối trí và có mạng tinh thể nguyên tử. Câu hỏi 13. Sao axit có anion phức tạp lại kém bền so với các muối của kim loại kiềm? (Ví dụ H 2 CO 3 và Na 2 CO 3 ) Giải đáp: Vì khả năng phân cực rất cao của H + (bán kính ion H + hết sức nhỏ, chỉ bằng khoảng 1/10.000 bán kính của các ion khác nên giá trò z/r của ion H + lớn hơn rất nhiều so với các cation khác). Do khả năng phân cực rất cao của mình, Hydro tạo liên kết cộng hóa trò với anion phức tạp nên làm lớp vỏ electron của anion bò biến dạng rõ, đưa đến anion trở nên kém bền vững. Câu hỏi 14. Liên kết cộng hoá trò và liên kết ion : độ bền liên kết, t o sôi ,t o nóng chảy cái nào cao hơn ạ? Giải đáp: Trong trường hợp một loại liên kết chiếm ưu thế hoàn toàn thì không thể so sánh được vì cả hai trường hợp này đều là liên kết mạnh. Còn trong trường hợp tính cộng hóa trò của hợp chất ion tăng dần thì nhiệt độ nóng chảy giảm và độ bền nhiệt cũng giảm. Ví dụ FeCl 2 nóng chảy ở nhiệt độ 677 o C , sôi ở 1012 o C, còn FeCl 3 nóng chảy ở 307,5 o C, sôi ở 315 o C. . Fe(OH) 3 (Fe 2+ , 2OH - ) 10 -1 5,0 (Fe 3+ , 3OH - ) 10 -3 7,50 (FeOH + , OH - ) 10 -9 ,3 (FeOH 2+ , 2OH - ) 10 -2 5,70 (Fe(OH) 2 + , OH - ) 10 -1 6,40 Giải đáp: Trước hết cho Thầy đính. Thầy giải thích giùm em. Giải đáp: Em đúng. Số liệu này trong sách thầy Soa là do in nhầm. Câu hỏi 3. Có hệ tinh thể nào có bậc (trục) đối xứng bậc 5 hay không, tại sao? Giải đáp: Không. như thế nào thì khi làm lạnh dễ kết tinh ở dạng vô đònh hình và khó kết tinh ở dạng vô đònh hình? Giải đáp: Từ đặc điểm của cấu tạo chất vô đònh hình là tất cả các nguyên tử ở nút mạng hơi