GIÁO TRÌNH hóa đại CƯƠNG

Vật chất tồn tại dưới hai hình thức là chất và trường. Chất là hình thức tồn tại của vật chất dưới dạng những hạt có khối lượng như electron, proton, nơtron, nguyên tử, phân tử, tinh thể,… Trường là hình thức tồn tại của vật chất biểu hiện dưới dạng các lực tương tác giữa các vật hoặc dạng các tia, ví dụ lực hấp dẫn, bức xạ,… Giữa chất và trường không có sự đối lập mà có mối quan hệ thống nhất. Ví dụ ánh sáng vừa có bản chất hạt, vừa có bản chất sóng. Như vậy, việc nghiên cứu các dạng vận động khác nhau của vật chất là đối tượng của khoa học tự nhiên. Vận động là tính chất có sẵn của vật chất. Trong vô số hình thức vận động của vật chất có thể chia ra thành 5 hình thức vận động cơ bản: Vận động cơ học, vận động vật lí, vận động hoá học liên quan đến sự hình thành và phá vỡ các mối liên kết giữa các nguyên tử, tương ứng với hiệu ứng năng lượng từ vài Jmol đến hàng trăm kJmol, vận động sinh học, vận động xã hội. Các dạng vận động đó liên quan mật thiết với nhau và có thể chuyển hoá lẫn nhau. Thước đo vận động là năng lượng. Các dạng vận động có thể chuyển hoá lẫn nhau nên các dạng năng lượng cũng có thể chuyển hoá lẫn nhau. Vật chất luôn được bảo toàn, cho nên năng lượng cũng được bảo toàn. Đó là nội dung của định luật bảo toàn vật chất và năng lượng.

BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP TUY HỊA - - TRẦN VĂN THẮM Giáo trình: + + - - + + + + + - sp3 109o28/ + + + - + + - - 120o - + sp2 + - - - + + + + + 180O sp Phần mục lục Trang NỘI DUNG STT Trang Lời nói đầu Mục lục Chương mở đầu Chương Cấu tạo ngun tử hệ thống tuần hồn ngun tố hóa học 14 1.1 Cấu tạo ngun tử 14 1.1.1 Thành phần ngun tử 14 1.1.2 Mẫu cấu tạo ngun tử Bohr 14 1.1.3 Mẫu cấu tạo ngun tử theo học lượng tử 15 1.1.4 Hàm sóng nghiệm 16 1.1.5 Bốn số lượng tử đặc trưng cho trạng thái electron ngun tử 18 1.1.6 Obitan ngun tử 20 1.1.7 Sự phân bố electron ngun tử trạng thái 21 1.2 Hệ thống tuần hồn ngun tố hố học 24 1.2.1 Định luật tuần hồn ngun tố hố học 24 1.2.2 Cấu trúc HTTH 24 1.2.3 Biến thiên tuần hồn cấu tạo ngun tử tính chất ngun tố 27 Câu hỏi tập Chương Liên kết hóa học cấu tạo phân tử 2.1 Những đặc trưng liên kết hóa học 30 36 36 2.1.1 Năng lượng liên kết 36 2.1.2 Độ dài liên kết 37 2.1.3 Góc liên kết 38 2.1.4 Độ bội liên kết theo liên kết hóa trị 38 2.2 Liên kết ion theo Kossel 38 2.3 Liên kết cộng hố trị theo Lewis 39 2.4 Liên kết cộng hố trị theo Thuyết VB (Valence – Bond) 40 2.4.1 Những luận điểm phương pháp liên kết hóa trị 40 2.4.2 Hóa trị ngun tố theo phương pháp VB 40 2.4.3 Tính định hướng liên kết cộng hóa trị 41 2.4.4 Liên kết cho – nhận 41 Phần mục lục Trang NỘI DUNG STT 2.4.5 Các kiểu liên kết cộng hố trị 2.5 Sự lai hố dạng hình học phân tử Trang 42 42 2.5.1 Điều kiện đời thuyết lai hóa 42 2.5.2 Các kiểu lai hóa obitan ns np 43 2.5.3 Điều kiện lai hố bền 44 2.5.4 Dự đốn kiểu lai hố dạng hình học phân tử 45 2.6 Liên kết cộng hố trị theo phương pháp MO 46 2.6.1 Nội dung 46 2.6.2 Điều kiện tổ hợp có hiệu AO 47 2.6.3 Các đặc trưng liên kết cộng hố trị phương pháp MO 47 2.6.4 Giản đồ lượng MO H 2+ , H , He2+ , He2 47 2.6.5 Giản đồ lượng MO phân tử A thuộc chu kỳ 50 2.6.6 Giản đồ lượng MO phân tử AB có hai hạt nhân khác chu kỳ 53 Câu hỏi tập Chương Nhiệt động hóa học 54 59 3.1 Một số khái niệm định nghĩa 59 3.2 Áp dụng ngun lý thứ nhiệt động học vào hố học Nhiệt hố học 60 3.2.1 Nội 60 3.2.2 Ngun lý thứ nhiệt động học 60 3.2.3 Áp dụng ngun lý cho số q trình 61 3.2.4 Nhiệt hóa học 63 3.2.5 Tính hiệu ứng nhiệt q trình khác 65 3.2.6 Nhiệt dung 68 3.2.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu ứng nhiệt phản ứng – Định luật Kirchhoff 69 3.3 Ngun lý thứ hai nhiệt động học 71 3.3.1 Q trình thuận nghịch bất thuận nghịch 71 3.3.2 Phát biểu ngun lý thứ hai nhiệt động học 72 Áp dụng ngun lý hai cho việc xác định chiều hướng diễn hệ lập 73 3.3.4 Chiều, điều kiện tự diễn biến, điều kiên cân hệ khơng 77 3.3.3 Phần mục lục STT lập Trang NỘI DUNG 3.4 Cân hóa học Trang 79 3.4.1 Phản ứng thuận nghịch cân hóa học 79 3.4.2 Cân hóa học 80 3.4.3 Định luật tác dụng khối lượng số cân 80 3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học 84 3.4.5 Ngun lý chuyển dịch cân Le Chatelier (Lơsatơlie) 87 Câu hỏi tập Chương Dung dịch 88 96 4.1 Các khái niệm 96 4.2 Dung dịch khơng điện ly 99 4.2.1 Dung dịch chứa chất tan khơng bay khơng phân ly Áp suất bão hồ dung dịch 99 4.2.2 Nhiệt độ đơng đặc phương pháp nghiệm lạnh 99 4.2.3 Nhiệt độ sơi phương pháp nghiệm sơi 4.3 Dung dịch chất điện ly 102 103 4.3.1 Tính bất thường dung dịch axit, bazơ muối 103 4.3.2 Một số định nghĩa 104 4.3.3 Thuyết axit – bazơ 105 4.3.4 Tích số ion nước 106 4.3.5 Hằng số điện ly axit số điện ly bazơ 106 4.3.6 pH dung dịch 107 4.3.7 Tích số tan chất điện ly tan 110 Câu hỏi tập Chương Động hóa học 113 117 5.1 Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học 117 5.2 Bậc phản ứng, phân tử số chế phản ứng 118 5.3 Phương trình động hóa học số phản ứng đồng thể đơn giản 121 5.3.1 Phản ứng bậc 121 5.3.2 Phản ứng bậc 122 5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 123 5.4.1 Ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng 123 Phần mục lục Trang NỘI DUNG STT Trang 5.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 123 5.4.3 Ảnh hưởng chất xúc tác 125 Câu hỏi tập Chương Chiều phản ứng oxi hóa - khử q trình điện hóa 128 134 6.1 Phản ứng oxi hóa - khử ngun tắc biến hóa thành điện 134 6.2 Các loại điện cực 135 6.2.1 Điện cực loại 135 6.2.2 Điện cực loại hai 135 6.2.3 Điện cực oxi hóa - khử 136 6.3 Điện điện cực 136 6.4 Suất điện động pin điện hóa 138 6.4.1 Định nghĩa 138 6.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến suất điện động pin – cơng thức Nernst 139 6.5 Chiều số cân phản ứng oxh – khử xảy dung dịch nước 139 6.6 Sự điện phân 140 6.6.1 Định nghĩa 140 6.6.2 Hiện tượng điện phân chất điện ly nước 140 6.6.3 Định luật điện phân 142 6.7 Sự ăn mòn kim loại 142 Câu hỏi tập 142 Tài liệu tham khảo 149 Lời mở đầu Trang LỜI NĨI ĐẦU Vật chất tồn hai hình thức chất trường Chất hình thức tồn vật chất dạng hạt có khối lượng electron, proton, nơtron, ngun tử, phân tử, tinh thể,… Trường hình thức tồn vật chất biểu dạng lực tương tác vật dạng tia, ví dụ lực hấp dẫn, xạ,… Giữa chất trường khơng có đối lập mà có mối quan hệ thống Ví dụ ánh sáng vừa có chất hạt, vừa có chất sóng Như vậy, việc nghiên cứu dạng vận động khác vật chất đối tượng khoa học tự nhiên Vận động tính chất có sẵn vật chất Trong vơ số hình thức vận động vật chất chia thành hình thức vận động bản: Vận động học, vận động vật lí, vận động hố học liên quan đến hình thành phá vỡ mối liên kết ngun tử, tương ứng với hiệu ứng lượng từ vài J/mol đến hàng trăm kJ/mol, vận động sinh học, vận động xã hội Các dạng vận động liên quan mật thiết với chuyển hố lẫn Thước đo vận động lượng Các dạng vận động chuyển hố lẫn nên dạng lượng chuyển hố lẫn Vật chất ln bảo tồn, lượng bảo tồn Đó nội dung định luật bảo tồn vật chất lượng Hố học phận khoa học tự nhiên nghiên cứu dạng vận động hố học vật chất Dạng vận động hố học vật chất liên quan tới hình thành phá vỡ mối liên kết ngun tử, thực chất phân bố lại electron hố trị ngun tử, đồng thời với xếp lại ngun tử khơng gian Q trình dẫn đến biến đổi chất thành chất khác kèm theo giải phóng hấp thụ lượng Những q trình gọi q trình hố học Trong q trình vậy, chất ngun tử khơng bị biến đổi Như vậy, xác định đối tượng hóa học: hố học khoa học nghiên cứu phụ thuộc tính chất chất vào thành phần cấu tạo chúng q trình liên quan đến biến đổi chất “Chính có hiểu biết tối thiểu hố học u cầu khơng thể bỏ qua người cán khoa học kỹ thuật” Chính vậy, tác giả mạnh dạn sưu tầm, chọn lọc phân loại để hình thành Giáo trình Hóa đại cương Cuốn giáo trình chia thành chương bao gồm hầu hết chương trình hóa sở hành Chương 1: Cấu tạo ngun tử hệ thống tuần hồn ngun tố hóa học Chương 2: Liên kết hóa học cấu tạo phân tử Chương 3: Nhiệt động hóa học Chương 4: Dung dịch Chương 5: Động hóa học Lời mở đầu Chương 6: Trang Chiều phản ứng oxy hóa khử q trình điện hóa Cuốn giáo trình biên soạn lần đầu theo chương trình nên chắn nhiều thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến phê bình xây dựng bạn đồng nghiệp, anh chị em sinh viên độc giả Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn lãnh đạo trường Cao đẳng Cơng nghiệp Tuy hòa, ban chủ nhiệm khoa Cơng nghệ Hóa tạo điều kiện cho tác giả hồn thành giáo trình Tuy Hồ, ngày 20 tháng 06 năm 2008 Trần Văn Thắm Chương mở đầu Trang CHƯƠNG MỞ ĐẦU I Lịch sử phát triển hố học Vào thiên niên kỷ thứ – trước cơng ngun, Ai cập, lưỡng hà, Trung quốc người ta biết nhiều hợp chất hố học hương liệu, dầu thảo mộc, dược liệu, chất màu oxyt sắt, son,… Người ta biết q trình bay hơi, lọc, lên men,… Vào thởi kỳ trung cổ ( kỷ 4- 17 ) hố học phát triển trào lưu giả kim thuật với mục tiêu biến kim loại khơng q thành vàng, chế thuốc trường sinh dung mơi vạn năng… Tất nhiên cố gắng họ thất bại, nhiên suốt chục kỷ miệt mài họ khám phá số chất hố học số tượng hố học ghi lại tác phẩm luận văn đầy lời lẽ thần bí, khó hiểu Khi lịch sử nhân loại bước sang thời kỳ phục hưng ( kỷ 14 – 17 ) lịch sử hố học chuyển sang giai đoạn : thời kỳ hố y học hố kỹ thuật Các nhà hố học thầy thuốc lúc cho hố học phải phục vụ đời sống ( chế thuốc cải tiến q trình sản xuất đặc biệt q trình luyện kim ) Vào kỷ 17 hiểu biết thực tế hố học tích lũy phong phú tiến lý thuyết chậm chạp Nhu cầu phát triển sản xuất đòi hỏi nhà hố học phải giải nhiều vấn đề Một vấn đề liên quan tới phát triển nhanh chóng ngành luyện kim nhiệm vụ giải thích cách khoa học tượng khử oxít kim loại 60 năm đầu kỷ 19 thời kỳ nhà hố học liên tục khám phá định luật đương lượng, tạo sở để hình thành thuyết ngun tử, phân tử Việc thiết lập thuyết ngun tử - phân tử gắn liền với tên tuổi nhà bác học Đantơn ( 1766 – 1844 ), Gay – luytxăc ( 1778 – 1850 ), Beczêliuyt ( 1779 – 1848 ), Avơgadrơ ( 1776 – 1856 ),… việc xây dựng tồn hệ thống khái niệm hố học sở quan niệm thuyết ngun tử - phân tử, cơng việc đặc biệt phải kể đến cơng lao nhà bác học ý Cannizarơ ( 1826 – 1910 ) Từ sau năm 1860, sau thiết lập thuyết ngun tử - phân tử, sở khoa học tồn kiến thức hố học – hố học bắt đầu thời kỳ phát triển rực rỡ Các ngành khoa học hố học ( hố vơ cơ, hữu cơ, hố lý, hố phân tích,…) phát triển đặc biệt mạnh mẽ Chính vào thời kỳ hình thành nhiều lý thuyết tảng hố học nhiệt động lực hố học, động hố học, điện hố học,… Đầu kỷ 20, khoa học khám phá cấu tạo phức tạp ngun tử phát triển lý thuyết lượng tử mối tương tác ngun tử hình thành phân huỷ mối liên kết hố học hố học lại bước vào bước phát triển mới: sâu vào chất điện tử tượng hố học II Một số khái niệm bản, định luật hố học Một số khái niệm ♦ Ngun tử: loại hạt sở để hình thành chất hố học Ngun tử phần nhỏ ngun tố tham gia vào thành phần phân tử đơn chất hợp chất Chương mở đầu Trang Mỗi ngun tử cấu tạo từ hạt nhân mang điện tích dương hay nhiều điện tử mang điện tích âm quay chung quanh Đặc trưng quan trọng ngun tử điện tích dương hạt nhân Mỗi loại ngun tử đặc trưng điện tích hạt nhân xác định, hợp thành ngun tố hố học có cấu trúc vỏ điện tử giống có tính chất hố học giống Trong ngun tử trung hồ điện, điện tích dương hạt nhân tổng điện tích âm điện tử quay chung quanh Ngun tử có khả nhường bớt hay thu thêm số điện tử lớp ngồi để tạo thành ion mang điện tích dương hay âm bị biến dạng nhiều lớp vỏ điện tử tương tác với ngun tử khác Tuy nhiên q trình hố học, hạt nhân ngun tử ln bảo tồn, nhờ dù có biến đổi nữa, ngun tử ln ln có khả phục hồi trở lại trạng thái đầu, tức dạng trung hồ điện ♦ Phân tử: Là phần nhỏ chất, có khả tồn độc lập, có tất tính chất hố học đặc trưng cho chất Những tập hợp hữu hạn ngun tử có thành phần cấu trúc xác định Mỗi tập hợp gọi phân tử Trong phân tử ngun tử liên kết với bền Mỗi phân tử gồm hay nhiều ngun tử loại hay khác loại kết hợp với theo tỷ lệ định, trật tự xác định ♦ Đơn chất: gồm hay nhiều ngun tử ngun tố Ví dụ: natri ( Na ), hidro ( H ), ozon ( O ) ♦ Hợp chất: gồm nhiều ngun tử ngun tố khác Ví dụ: Nước ( H O ) muối ăn hai hợp chất ♦ Ngun chất hố học: tập hợp gồm phân tử loại ♦ Hỗn hợp: bao gồm nhiều loại phân tử Khối lượng ngun tử phân tử Để đo khối lượng ngun tử phân tử người ta dùng thứ đơn vị riêng đơn vị cacbon viết tắt đ.v.c Đơn vị cacbon 1/12 khối lượng ngun tử 12C 12C đồng vị phổ biến thiên nhiên ngun tố cacbon Khối lượng ngun tử hay ngun tử lượng khối lượng ngun tử tính đơn vị cacbon Ví dụ ngun tử hidro có khối lượng 1,00797 đ.v.c ( phép tính hố học thơng thường coi ≈ đ.v.c ) Cứ đơn vị cacbon 1,6607.10-24 gam Khối lượng phân tử hay phân tử lượng khối lượng phân tử tính đ.v.c Ví dụ phân tử nước có khối lượng 18,01534 đ.v.c (trong phép tính hố học thơng thường coi ≈ 18 đ.v.c) Ngun tử gam (khối lượng mol ngun tử) ngun tố lượng ngun tố tính gam Có số gam số khối lượng ngun tử Chương mở đầu Trang Phân tử gam (khối lượng mol phân tử) chất lượng chất tính gam Có số gam số khối lượng phân tử Ion gam (khối lượng mol ion) khối lượng tính gam mol ion Ví dụ ion gam Na+ nặng 23 gam Số ngun tử (hay phân tử) có chứa ngun tử gam (hay phân tử gam) gọi số Avơgađrơ kí hiệu N Ngày người ta xác định số Avơgađrơ xấp xỉ 6,0229 1023 Ký hiệu hố học, cơng thức hố học, phương trình hố học a) Ký hiệu hố học Dùng để biểu diễn ngun tố Ký hiệu hố học thường lấy hay hai chữ đầu tên Latinh ngun tố Mỗi ký hiệu hố học mang ý nghĩa : - Chỉ ngun tố hố học cho - Chỉ ngun tử ngun tố - Chỉ lượng ngun tố ngun tử gam ngun tố b) Cơng thức hố học Dùng để biểu diễn chất Một cơng thức hố học mang ý nghĩa : - Cho biết tỷ lệ kết hợp ngun tử ngun tố chất hố học - Chỉ lượng chất “ phân tử gam” chất Trong trường hợp chất hố học tồn dạng phân tử có thành phần xác định cơng thức hố học đồng thời cơng thức phân tử có ý nghĩa sau : - Chỉ phân tử chất cho - Cho biết số ngun tử ngun tố phân tử - Chỉ lượng chất phân tử gam chất Để viết cơng thức phân tử hợp chất phải nắm vững khái niệm hố trị “ Hố trị đại lượng đặc trưng cho khả ngun tử ngun tố cho kết hợp (hay thay thế) số xác định ngun tử ngun tố khác” Ngồi cơng thức phân tử người ta dùng phổ biến cơng thức cấu tạo c) Phương trình hố học Dùng để biễu diễn phản ứng hố học Ví dụ: 2H O + O2 Chất tác dụng ban đầu  → 2H O Sản phẩm Có thể phân loại phản ứng hố học nhiều cách: - Căn vào số lượng thành phần chất tác dụng ban đầu sản phẩm, ta có: Phản ứng hố hợp, phản ứng phân tích, phản ứng thế, phản ứng trao đổi Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 135 Hai dung dịch phân cách màng xốp để khỏi bị trộn lẫn tiếp xúc với Hai Zn, Cu nối với dây dẫn kim loại Chú ý: - Nếu điện cực kim loại kim loại có tính khử mạnh đóng vai trò cực âm, kim loại có tính khử yếu đóng vai trò cực dương dương - Dựa vào điện cực: điện cực lớn đóng vai trò cực - Một điện cực khơng cố định cực dương hay cực âm Điều kiện tiên để tạo dòng điện hai điện cực phải có điện khác Sau ta xét cấu tạo loại điện cực 6.2- Các loại điện cực 6.2.1- Điện cực loại Điện cực loại điện cực gồm kim loại hay kim tiếp xúc với dung dịch chứa ion kim loại hay kim Kí hiệu : Me  Men+ : kim loại (Pt) A  Ax- : kim Phản ứng điện cực: Me n+ + hay: A ne + Me Ax- xe Thuộc loại điện cực có điệc cực hỗn hống Đó điện cực gồm kim loại tan thuỷ ngân tiếp xúc với dung dịch chứa ion thường ký hiệu là: (Hg) Me  Men+ Các điện cực thường điện cực hoạt động mạnh Na, Cd, …ví dụ (Hg) Na  Na+ ; (Hg) Cd  Cd2+ Ví dụ : điện cực Zn  ZnSO có phản ứng điện cực: Zn2+ + 2e (Pt) H  HCl có phản ứng điện cực: 2H+ + 2e Zn H2 6.2.2- Điện cực loại Điện cực loại điện cực gồm kim loại phủ tiếp xúc với muối khó tan kim loại nhúng vào dung dịch chứa anion của muối khó tan Kí hiệu : Ax-  MeA, Me Với: Me kim loại, MeA muối khó tan Ax- ion muối khó tan chứa dung dịch Phản ứng điện cực : nMeA + xne Hay: MeA + ne Ví dụ : Ag,AgCl  KCl : AgCl + e nMe + nAxMe + AnAg + Cl- (Pt) Hg,Hg Cl  KCl : Hg Cl + 2e 2Hg + 2Cl- Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 136 6.2.3- Điện cực oxh-khử Điện cực oxy hóa khử điện cực gồm kim loại trơ (Au, Pt) mặt hóa học nhúng vào dung dịch chứa đồng thời dạng oxy hóa dạng khử ngun tố Trong phản ứng điện cực có dạng oxy hóa dạng khử thay đổi hố trị, kim loại trơ (Au, Pt) đóng vai trò dẫn điện ngồi Kí hiệu : OXH, khử  (Pt) Phản ứng điện cực : OX + ne Red Ví dụ : Fe3+, Fe2+  (Pt) : Fe3+ + 1e Fe2+ Sn4+, Sn2+  (Pt) : Sn4+ + 2e Sn2+ Các dạng oxy hóa khử khơng thiết phải ion mà phân tử chất hữu Ví dụ: C H O , H+, C H (OH)  (Pt): C H O + 2e + 2H+ C H (OH) 6.3- Điện điện cực Như ta nói trên, điện cực có điện định, người ta thường ký hiệu điện điện cực chữ: ϕ hay chữ E viết là: ϕOX Chẳng hạn: ϕCu 2+ ; Cu ϕZn 2+ Re d hay : E OX ; Zn ϕCl − Re d Cl Điện điện cực phụ thuộc vào chất kim loại hay kim, nhiệt độ ion dung dịch Trên sở lý thuyết nhiệt động học, Nernst thiết lập phương trình biểu diễn phụ thuộc điện điện cực vào nồng độ ion sau: Phương trình nernst : ϕ OX Re d = ϕ 0OX Trong đó: R số khí, 8,314 J + Re d RT [OX ] ln nF [Re d ] K.mol T nhiệt độ tuyệt đối F số Faraday, 96500 culong mol n: số e trao đổi phản ứng điện cực ϕOX Re d điện cực chuẩn điện cực, [OX] [Red] nồng độ (hoạt độ) dạng oxy hóa dạng khử chất tham gia phản ứng điện cực Ở 250C, thay R, F giá trị số tương ứng chuyển logarit tự nhiên sang logarit thập phân, phương trình Nernst chuyển thành dạng hay sử dụng hơn: Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa ϕ OX Re d = ϕ 0OX + Re d Trang 137 0,059 [OX ] lg [Re d] n Đối với điện cực mà điện điện cực phụ thuộc vào nồng độ cation : Điện cực loại : Zn  Zn2+ có phản ứng điện cực : Zn2+ + 2e Zn Phương trình Nernst : ϕ Zn 2+ / Zn = ϕ 0Zn 2+ / Zn + Vì [Zn] = nên: ϕ Zn 2+ / Zn = ϕ 0Zn 2+ / Zn + Vậy: ϕ OX Re d = ϕ 0OX + Re d [ RT Zn 2+ ln [Zn] 2F [ RT ln Zn 2+ 2F ] ] RT ln C cation nF Đối với điện cực mà điện điện cực phụ thuộc vào nồng độ ation như: Cl-  Cl (Pt) ; Cl-  Hg Cl , Hg (Pt) Với điện cực loại như: Cl-  Hg Cl , Hg (Pt) : + Hg2Cl2 2Hg 2e Phương trình Nernst có dạng: ϕ Hg 2Cl2 2Cl- + Hg ,Cl − = ϕ 0Hg 2Cl2 + Hg ,Cl − [Hg Cl ] RT ln 2F [Hg ] Cl − [ ] Vì Hg Cl Hg chất khơng tan nên: ϕ Hg 2Cl Hg ,Cl − = ϕ 0Hg 2Cl Suy ra: ϕ Hg 2Cl Hg ,Cl − + Hg ,Cl − = ϕ 0Hg 2Cl RT ln 2F Cl − [ ] − Hg ,Cl − [ ] RT ln Cl − F Với điện cực loại như: Cl-  Cl (Pt) : Cl2 + 2Cl- 2e Phương trình Nernst có dạng: ϕ Cl2 Nếu p Cl2 = 1(atm) thì: ϕ Cl2 Suy ra: ϕ Cl Vậy: ϕ OX Cl − Re d = ϕ 0Cl = ϕ 0OX − Cl − − Re d Cl − Cl − = ϕ Cl = ϕ 0Cl2 + Cl − + Cl − p Cl2 RT ln 2F Cl − [ ] RT ln F Cl − [ ] [ ] RT ln Cl − F RT ln C ation nF Ví dụ: Tính điện điện cực đồng nhúng vào dung dịch chứa 1,6g CuSO Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 138 200ml dung dịch 250C Biết hệ số phân ly dung dịch CuSO 40% ϕ0 2+ Cu = 0,34V Cu Giải: Trước hết ta phải tính nồng độ dung dịch muối CuSO : C CuSO = Suy ra: C Cu + = C CuSO 1,6 1000 = 0,05(M ) 160 200 40 = 0,05.0,4 = 0,02(M ) 100 p dụng phương trình Nernst ta có: ϕ Cu 2+ Suy ra: ϕ Cu + = 0,34 + Cu Cu = ϕ 0Cu 2+ + Cu 0,059 lg C Cu 2+ 0,059 lg 0,02 ≈ 0,358(V) 6.4- Sức điện động pin điện hóa 6.4.1- Định nghĩa Khi nối điện cực pin lại với ta có dòng điện Mỗi dòng điện ứng với sức điện động định, nghĩa ứng với chênh lệch điện điện cực Sức điện động pin giá trị (trị số tuyệt đối) hiệu số điện lớn hai điện cực pin Nó tính cơng thức: E p = ϕ+ − ϕ− Chẳng hạn pin Jacobi – Danien: Zn  ZnSO  CuSO  Cu Ta có : = ϕ Cu 2+ EP Cu − ϕ Zn 2+ Zn [ [ ] ] RT RT     ln Cu 2+  −  ϕ 0Zn + + ln Zn 2+  =  ϕ 0Cu + + 2F 2F Zn Cu     [ [ Cu 2+   RT ln =  ϕ 0Cu + − ϕ 0Zn +  + 2F Zn 2+ Zn  Cu  [ [ Cu 2+ RT =E + ln 2F Zn 2+ P ] ] ] ] Khi tính sức điện động pin cần ý điểm sau: Xác định điện cực dương điện cực âm (căn vào điện cực lớn điện cực đóng vai trò cực dương) Điện cực dương hay âm tương quan điện điện cực, khơng có cố định điện cực dương hay âm cho điện cực Ví dụ: (Pt) H  HCl  Cl (Pt) Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 139 Zn  ZnSO  HCl  H (Pt) Cực (+) hay cực (-) khơng định dấu (+) hay dấu (-) cơng thức tính điện điện cực 6.4.2- Các yếu tố ảnh hưởng đến suất điện động pin – cơng thức Nernst Xét pin sau: (Pt)  Sn4+, Sn2+  Fe3+, Fe2+ (Pt) Phản ứng xảy pin sau: Sn2+ + 2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+ Giả sử pin làm việc cách thuận nghịch nhiệt động áp suất nhiệt độ khơng đổi biến thiên entanpi tự hệ cơng có ích lớn (cơng điện) mà pin thực tính biểu thức: ∆G = - n.F.E P Nếu pin điện hóa thực phản ứng oxy hóa khử tổng qt: aA + bB dD + mM Chúng ta tìm biểu thức tính E p sau: RT a dD a mM EP = E + ln a b nF a A a B P Đây phương trình Nernst biểu diễn phụ thuộc sức điện động vào nồng độ nhiệt độ chất tham gia phản ứng điện hóa 6.5- Chiều số cân phản ứng oxh – khử xảy dung dịch nước Trong dung dịch nước, chiều phản ứng xác định dựa vào cơng thức: ∆G = - nFE E xác định theo dạng sau: E = ϕ ox1 ox1 Nếu: + kh2 ox2 + kh1 − ϕ ox kh kh1 E > → phản ứng xảy theo chiều thuận E < → phản ứng xảy theo chiều nghịch E = → phản ứng đạt trạng thái cân Vì, theo đẳng nhiệt đẳng áp ta có: ∆G Pu = ∆G 0Pu + RT ln Suy ra: E P = − a dD a mM a aA a bB ∆G Pu ∆G 0Pu RT a dD a mM =− − ln n.F n.F n.F a aA a bB Cho nên: điều kiện chuẩn : ∆G0 = - n.F.E0 P nên: E 0P = RT ln K CB nF Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 140 Như vậy, tính E0 P , E p ta tính số cân xác định chiều phản ứng xảy pin 6.6- Sự điện phân 6.6.1- Định nghĩa Sự điện phân q trình oxh – khử xảy bề mặt điện cực có dòng điện chiều qua hợp chất nóng chảy dd điện li Vậy điện phân q trình biến điện thành hóa Ví dụ, điện phân MgCl nóng chảy : (-) Catot Mg2+ + 2e MgCl2 (nc) (+) Anot 2Cl- - 2e Mg Cl2 6.6.2- Hiện tượng điện phân chất điện li nước Trong dung dịch chất điện li ngồi ion chất điện li có ion H+ OH nước Do q trình điện phân có ion chất điện li hay có ion nước phóng điện điện cực - Q trình xảy điện phân trước hết phụ thuộc vào giá trị thể khử cặp oxh – khử Điều có nghĩa dạng oxh cặp oxh – khử khử lớn bị khử trước catot dạng khử cặp oxh – khử khử nhỏ bị oxh anot Nhưng khơng phải yếu tố nhất, mà vật liệu làm điện cực, mật độ dòng điện, thành phần dung dịch, nhiệt độ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tạo sản phẩm khác q trình điện phân Sau xét q trình xảy catot anot điện phân a) Q trình xảy anot Khi xét q trình xảy catot q trình điện phân dung dịch chất điện li, ta giới hạn trường hợp khử cation kim loại Men+ thành Me Để xét xem Men+ hay ion H+ H O bị khử catot, trước hết ta cần so sánh khử cặp Men+/Me H+/H Trong mơi trường trung tính (pH = 7) ta có: ϕH+ = 0,059 lg10 −7 = −0,413(V) H2 Vì vậy, ϕ Me n + >> −0,413 , dd trung tính ion Men+ bị khử catot Me điện phân thành kim loại: Men+ + ne Me (tt) Đó kim loại từ Sn sau dãy khử chuẩn Ngược lại, ϕ Me n + bị khử: 2H O + 2e > ϕ O2 H 2O S O 2- = 1,229V , ϕ F2 F− = 2,87 V cao Khi điện phân dung dịch axit khơng chứa oxi muối (trừ HF muối florua) anion axit bị oxh anot trơ Ví dụ, điện phân dd HCl, HBr, HI muối chúng hal tương ứng chuẩn: Sự oxh Cl- điện phân HCl mâu thuẫn với vị trí dãy khử Cl2 + 2e 2Cl , O2 + 2e + 4H+ 2H2O , chuẩn = 1,359 V chuẩn = 1,229 V Sự bất thường liên quan tới vật liệu làm anot trơ, có tác dụng ngăn cản q trình oxi c) Q trình xảy anot tan Anot tan anot mà vật liệu làm bị oxh điện phân, thường làm kim loại khơng trơ Khi điện phân với anot tan có qúa trình oxh cạnh tranh anot, oxh nước tạo oxi, phóng điện anion chất điện li oxh kim loại làm anot Nếu kim loại làm anot khử nhỏ hai cặp oxh – khử sữ quan sát thấy oxh kim loại: Me (tt) Men+ + ne Trong trường hợp ngược lại xảy oxi oxi hóa anion chất Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 142 điện li xét 6.6.3- Định luật điện phân đây: Từ kết nghiên cứu, Faraday thiết lập định luật điện phân sau Khối lượng chất tạo thành điện cực điện phân tỉ lệ với khối lượng điện qua chất điện phân tn theo cơng thức sau: m= Trong đó: A Q A.I.t = n F n.F m- khối lượng chất điện cực khảo sát, g A- số khối chất điện cực khảo sát n- số e trao đổi đin cực Q- lượng điện qua chất điện phân, C F- số Faraday, F = 96500 C/mol I- cường độ dòng điện, A t- thời gian đin phân, s 6.7 Sự ăn mòn kim loại Sự tự phá hủy vật liệu kim loại gây nên chất mơi trường xung quanh gọi dự ăn mòn kim loại Sự ăn mòn kim loại thường gặp ăn mòn hố học (hay gọi ăn mòn khí), ăn mòn điện hố học (sự ăn mòn dung dịch chất điện li) ăn mòn sinh học (sự ăn mòn kết hoạt động sinh tồn nấm sinh vật bề mặt vật kim loại) Sự ăn mòn hóa học tác dụng trực tiếp chất khí khơ có mơi trường Sự ăn mòn xảy nhiệt độ cao mức bình thường Sự ăn mòn khơng khí ẩm, dung dịch chất điện li ăn mòn điện hố Sự ăn mòn điện hố tạo thành sản phẩm khơng tan, gỉ sắt, chuyển kim loại vào dung dịch dạng ion Ngun nhân ăn mòn điện hố kim loại khơng ngun chất Những kim loại khơng khí ẩm hay mơi trường nước có hồ tan chất điện li tạo thành pin điện hố Ví dụ: q trình tạo gỉ sắt khơng khí ẩm: Fe → Fe2+ + 2e O + 2e + H O → 2OH2 Sau đó: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH) 4Fe(OH) + O + 2H O → 4Fe(OH) 2Fe(OH) → Fe O + 3H O Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 143 → Fe O thành phần q trình gỉ sắt Ví dụ: Ăn mòn điện hố : Thí nghiệm : V anod catod Cu Zn H+ H2SO4 Hiện tượng: kim vơn kế lệch sang bên Lá Zn (cực âm) bị ăn mòn nhanh dung dịch Bọt H từ Cu (cực +) Giải thích: Lá Zn bị ăn mòn nhanh : Zn - 2e = Zn2+ Các e Zn di chuyển từ Zn sang Cu , qua dây dẫn làm kim vơn kế lệch Ion H+ dd axit chuyển Cu , nhận e Zn giải phóng hiđro : 2H+ + 2e → H ↑ ⇒ Zn bị ăn mòn điện hố nhanh dung dịch tạo dòng điện Vậy, Ăn mòn điện hố phá huỷ kim loại kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo dòng điện Ăn mòn sinh học xảy nơi vật liệu kim loại tiếp xúc với vật liệu khơng phải kim loại, mơi trường dinh dưỡng cho lồi nấm vi sinh vật Trong q trình sống vi sinh vật tiết axít hữu tạo điều kiện cho ăn mòn Sự ăn mòn đường ống lòng đất trường hợp nghiêm trọng ăn mòn sinh học nơi có điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Để bảo vệ vật kim loại khỏi bị ăn mòn, người ta sử dụng phương pháp khác Nhưng quan trọng phương pháp sau: - Dùng hợp kim bền mơi trường (thép khơng gỉ có ứng dụng rộng rãi nhất: khoảng 18%Crom, 10%Niken) - Bảo vệ bề mặt kim loại chất phủ (có thể kim loại, sơn men, nhựa, ) - Xử lý mơi trường ăn mòn (dùng chất ức chế ăn mòn) - Phương pháp điện hố: Phương pháp bảo vệ Catốt phương pháp Protector Để chống ăn mòn sinh học, người ta trộn chế phẩm có tính chống nấm, chống vi sinh vật Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 6.1: Viết phương trình phản ứng xảy điện cực tính điện cực sau: a) Cd  Cd2+ (a = 0,1) ; ϕ Cd 2+ = −0,403V Cd b) (Pt) Cl  Cl- (a = 0,01) ; ϕ0Cl2 = 1,36 V Cl− c) Ag, AgBr  Br (a = 0,005) ; ϕ0AgBr = 0,0711V Ag,Br − d) (Pt) Sn4+ (a = 0,001), Sn2+ (a = 0,02) ; ϕ0Sn4+ = 0,15 V Sn2 + 6.2: Viết phương trình phản ứng xảy pin sau: 1) Cu  CuCl  AgCl, Ag 2) (Pt) H  HCl  Hg Cl , Hg (Pt) 3) (Pt) H  H SO  Ag SO , Ag 4) (Pt)  Fe3+, Fe2+  MnO - , Mn2+, H+  (Pt) 5) (Pt)  Fe3+ , Fe2+  Br-  AgBr, Ag 6) Pb, PbSO  CuSO  Cu 7) Pb, PgI (rắn)  KI  AgI, Ag 6.3: Viết sơ đồ pin điện ứng với phản ứng sau: 1) Zn + Cu2+ aq Cu + Zn2+ aq = 2) Ce4+ aq + Fe2+ aq = Ce3+ aq + Fe3+ aq 3) Ag+ aq + Cl- aq = 4) Zn + Cl ZnCl aq = AgCl 5) Zn + 2Fe3+ = Zn2+ 2Fe2+ 6.4: Tính ∆G0 phản ứng xảy 250C: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Biết điện cực chuẩn kẽm đồng -0,763 0,337V 6.5: Ở 250C sức điện động pin điện: (Pt) Hg, Hg Cl  KCl 1M AgNO  Ag 0,236V a) Viết phản ứng điện cực phản ứng tổng qt b) Xác đinh điên cực bạc, biết ϕ Cal = 0,281 V 6.6: Thiết lập pin tính sức điện động từ điện cực sau: Trang 144 Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Ag, AgBr  Br- ( 0,34M) ϕ0 = 0,0713 V (Pt)  Fe3+ (0,1M), Fe2+ (0,02M) ϕ0 = 0,771 V Trang 145 6.7: Sức điện động pin điện gồm điện cực Calomen bão hòa điện cực hidro chứa dung dịch axit 180C, 0,332V 180C điện cực calomen bão hòa 0,25V Xác định pH dung dịch? 2+ 6.8: Cho khử chuẩn điện cực Cu + Cu 0,52 0,337V Xác Cu 2+ định khử chuẩn điện cực ứng với cặp oxy hóa khử Cu Cu + Cu 6.9: Cho điện cực ba cặp oxy hóa - khử liên hợp sau: I2 Cl Fe3+ + + + 2e 2e 1e → → → 2I2ClFe2+ Viết phản ứng xảy ra? 6.10: Viết sơ đồ điện phân dung dịch sau: a) NaCl b) CuSO c) Cu(NO ) NaCl d) NaNO , Fe(NO ) , Cu(NO ) , AgNO ϕ I2 = 0,536V I− ϕ Cl = 1,359V Cl − ϕ Fe3+ = 0,771V Fe + Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 146 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Cho pin điện: Zn ZnCl  AgCl, Ag Vậy phản ứng xảy pin là: A 2Ag + ZnCl → 2AgCl + Zn B 2AgCl + Zn → 2Ag + ZnCl D Tất sai C 2Ag + Zn2+ → 2Ag+ + Zn Câu 2: Cho pin điện: Ag, AgCl KCl AgNO Ag Vậy phản ứng xảy pin là: A Ag+ + Cl- → AgCl B AgCl → Ag+ + Cl- C Ag + KCl → AgCl + K D Tất sai Câu 3: Biết khử tiêu chuẩn cặp oxy hóa khử liên hợp: Cu2+ + 2e → Cu, ϕ Cu2 + = 0,337 V Vậy điện cực đồng nhúng vào dd CuSO 0,01M 25 C ứng Cu với giá trị sau đây? A 0,278V B 0,396V C -0,278V D -0,396V Câu 4: Cho sơ đồ pin điện sau 25 C: Sn Sn2+ 0,25M  Ag+ 0,05M  Ag, có E p0 = 0,94V Vậy, sưc điện động pin là: A 0,8V B 0,881V C 0,92V D 0,98V Câu 5: Cho tiêu chuẩn hai cặp oxy hóa - khử liên hợp: Fe3+ + 1e → Fe2+, ϕFe3+ Cu2+ + 2e → Cu, ϕCu2+ = 0,771V Fe + = 0,337 V Cu Phản ứng sau diễn tự phát: A 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ B 2Fe3+ + Cu2+ → 2Fe2+ + Cu C 2Fe2+ + Cu2+ → 2Fe3+ + Cu D 2Fe2+ + Cu → 2Fe3+ + Cu2+ Câu 6: Biết khử tiêu chuẩn cặp oxy hóa - khử liên hợp sau: Ag+ + 1e → Ag, ϕ0Ag+ = 0,799V Ag Zn2+ + 2e → Zn, ϕ0Zn2+ = −0,763V Zn Trong giá trị cho đây, giá trị phù hợp với sức điện động tiêu chuẩn pin có sơ đồ: Zn Zn2+ (1M) Ag+ (1M) Ag: A 0,036V B 1,562V C –0,036V D –1,562V Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 147 Câu 7: Trong giá trị cho đây, giá trị ứng với số cân phản ứng oxy hóa - khử sau 250C: 2Fe3+ 2I- + Cho biết: ϕFe 3+ Fe 2Fe2+ = 0,771V ϕI02 2+ + I2 = 0,536 V I− A K CB = 8,9.107 B K CB = 8,9.108 C K CB = 1,42.109 D Kết khác Câu 8: Phản ứng hố học sau : 2Fe2+ (dd) + Cl (k) → 2Fe3+ (dd) 2Cl- (dd) + tương ứng với sơ đồ pin điện dướI đây: A (Pt)  Fe2+, Fe3+ (dd) Cl- (dd) Cl (k) (Pt) B (Pt) Cl (k) Cl- (dd)  Fe2+, Fe3+ (dd) (Pt) C Fe2+ (dd) Fe3+ (dd) Cl- (dd) Cl (k) D Khơng có pin điện pin điện ký hiệu a, b, c Câu 9: Cho điện cực ba cặp oxy hóa - khử liên hợp sau: I2 + Cl + Fe3+ + 2e 2e 1e → → → 2I- ϕI 2Cl- = 0,536 V I− ϕCl2 Fe2+ = 1,359V Cl− ϕFe3+ = 0,771V Fe2 + Phản ứng tự phát: A 2Fe3+ 2Cl- + → 2Fe2+ + Cl 2Cl → 2I + C 2Fe3+ + 2I- → 2Fe2+ + I2 D 2Fe2+ + I2 → 2Fe3+ + 2I- B I + - - Cl Câu 10: Cho suất điện động pin sau 250C 0.303V : (Pt) H  NH + 0,1M  H O+1M  H (Pt ) Áp suất H điện cực 1atm Xác định K a (NH +) A 1,5.10-4 B 1,6.10-5 C 10-6 D Kết khác Câu 11:.Có pin sau 250C : (Pt)  Fe3+ 0,1M, Fe2+ 0,2M Fe3+ 0,2M, Fe2+ 0,1M  (Pt ) Tính ∆G phản ứng xảy pin, biết điện cực chuẩn Fe3+/ Fe2+là 0,77V: A kJ B 10-4 kJ C 0,77 kJ D Kết khác Chương 6: Chiều phản ứng oxh – khử q trình điên hóa Trang 148 Câu 12: Cho pin với sơ đồ sau: (Pt) H (p=1atm)  HCl 0,15M  Hg Cl , Hg (Pt) Ở 250C điện cực chuẩn calomen 0,2681V Hãy tính suất điện động pin: A 0,33V B 0,286V C 2,13V D Kết khác Câu 13: Suất điện động mạch gồm điện cực calomen điện cực H nhúng vào dung dịch nghiên cứu 250C 0,562V Biết điện cực chuẩn calomen bão hồ nhiệt độ 0,242V Vậy pH dung dịch pin : A B C D Kết khác Câu 14: Khi điện phân hồn tồn dung dịch AgNO chất sau catot là: A Ag B O C H D HNO Câu 15: Cho dd chứa ion Na+, K+, Cu2+, Cl-, SO 2-, NO - Các ion khơng bị điện phân trạng thái dd: A Na+, K+, Cl-, SO 2- B K+, Cu2+, Cl-, NO - C Na+, K+, Cl-, NO - D Na+, K+, SO 2-, NO - Câu 16: Cho dung dịch muối: CuSO , K SO , NaCl, KNO dung dịch sau điện phân cho dung dịch axit (điện cực trơ) : A CuSO B K SO , C NaCl D KNO Câu 17: Điện phân dung dịch chứa NaCl, HCl có thêm vài giọt quỳ Màu dung dịch biến đổi q trình điện phân: A đỏ sang tím B đỏ sang tím xanh C đỏ sang xanh D giọt màu đỏ Câu 18: điện phân dung dịch chứa CuSO , MgCl có nồng độ mol với điện cực trơ Hãy cho biết chất xuất bên catot bên anot A Catot: Cu, Mg; anot: Cl , O B Catot: Cu, Mg; anot: Cl , H C Catot: Cu, H ; anot: Cl , O D Catot: Cu, Mg; anot:O Câu 19: Ðiện phân dung dịch KCl bão hồ, sau thời gian điện phân dung dịch có mơi trường: A axit B kiềm C trung tính D Khơng xác định Câu 20: Cho biết chuẩn 25 cặp oxy hóa khử sau: MnO + 4H+ + 2e → Mn2+ + 2H O ϕo = 1,233V MnO - + 4H+ + 3e → MnO + 2H O ϕo = 1,690V Tính chuẩn 25oC (ϕo ) cặp MnO -/Mn2+: oC A 0,46V B -0,46V C 0,42V D Kết khác Trang 149 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO F.Daniels, R.A Alberty, hố lí tập I, II, nhà xuất Đại Học Trung Học chun nghiệp, Hà Nội 1997 Nguyễn Đình Chi, Cơ sở lý thuyết hóa học, NXB Đại học Trung học chun nghiệp Hà Nội 1988 Nguyễn Đức Chung, Hố học đại cương, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 2003 Didier R, Hóa đại cương, tập 1,2 3, dịch từ tiếng Pháp , NXB Giáo dục 1998 Vũ Đăng Độ, Cơ sở lý thuyết q trình hóa học, Nxb Giáo dục,1994 Vũ Đăng Độ, Cơ sở lý thuyết q trình hóa học, NXBGD 1999 N.L.Glinka, Hóa học Đại cương, Tập & 2, NXB Đại học Trung học chun nghiệp Hà Nội, NXB Mir Maxcơva 1988 Nguyễn Hạnh, Cơ sở lý thuyết hố học, NXBGD 1998 Nguyễn Đình Huề, Trần Kim Thanh, Nguyễn Thị Thu, Động hóa học xúc tác, NXB GD, 2003 10 Nguyễn Đình Huề, giáo trình hố lí tập II, nhiệt động lực hố học, nhà xuất Giáo Dục 2000 11 Trần Văn Nhân, hố lí tập I, II, III, nhà xuất Giáo Dục 1997 12 Lê Mậu Quyền, Hóa đại cương, NXB Giáo dục 2005 13 Lê Mậu Quyền, Cơ sở lý thuyết hóa học, NXB khoa học kỹ thuật 1994 14 Nguyễn Đình Soa, Hóa Đại cương, tập 2, Trường Đại học Bách khoa T.P Hồ Chí Minh, 1989 15 Trần Quốc Sơn (T1-1977, T2- 1979) Cơ sở lý thuyết hố học hữu Nhà xuất giáo dục 16 GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển, Giáo trình hố lí, nhà xuất xây dựng Hà Nội 1998 17 Lâm Ngọc Thiềm, Trần Diệp Hải, Bài tập hóa lý sở, NXB GD 2003 18 Đào Định Thức, Ngun tử liên kết hóa học, NXB giáo dục 2005 19 Đào Định Thức, Hố học đại cương, NXB đại học quốc gia Hà Nội 2005 [...]... trình gọi là phương trình Schrodinger ở trạng thái dừng (hàm ψ khơng phụ thuộc và thời gian t) đối với e khối lượng m, chuyển động trong trường thế năng V như sau:  2  − ∆ + V  ψ = Eψ  2π    Ở đây:  - hằng số Planck rút gọn Chương 1: Cấu tạo ngun tử và HTTH các ngun tố hóa học ∆ - tốn tử Laplace, ∆ = ∂2 ∂x 2 + ∂2 ∂y 2 + Trang 18 ∂2 ∂z 2 E - năng lượng tồn phần của e Phương trình Schrodinger... ion hóa, giá trị của nó ln ln dương, còn năng lượng gắn kết e có thể âm, dương hoặc bằng 0 Ái lực với e càng lớn thì năng lượng gắn kết e càng nhỏ Chương 1: Cấu tạo ngun tử và HTTH các ngun tố hóa học Trang 29 1.2.3.4 Số oxi hố Trong hợp chất ion, số oxi hố của ngun tố hay nhóm ngun tố bằng điện tích của ion Trong phân tử cộng hố trị hay ion nhiều ngun tử có liên kết cộng hố trị thì số oxi hố là đại. .. 15, 26, 32, 39 và 40 1.4- Dựa vào cấu hình e ngun tử làm thế nào để nhận biết được một ngun tố chu kỳ mấy, thuộc nhóm A hay B? 1.5- Phân biệt số oxy hóa và cộng hóa trị của một ngun tố trong phân tử Lấy ví dụ Số oxh lớn nhất của các ngun tố và số oxy hóa thấp nhất của các phi kim được tính như thế nào? 1.6- Dựa vào cấu hình e ngun tử của các ngun tố làm thế nào để nhận biết được ngun tố là kim loại... những thể tích bằng nhau của mọi chất khí đều chứa cùng một số phân tử ” (nói khác đi là cùng số mol khí) 7 Phương trình Clapeyron – Mendeleyer Mối liên hệ giữa khối lượng m gam một chất khí có khối lượng mol phân tử M với các tham số nhiệt động p, V, T của khối khí đó được cho bởi phương trình Clapeyron – Mendeleyer : p.V = m R.T = n.R.T M Số trị R phụ thuộc vào các đơn vị đo: J mol.K 8,3143 lit.atm... tồn phần của e Phương trình Schrodinger có thể viết gọn lại như sau: Hψ = Eψ Trong đó, H=− 2 ∆+V 2m H – tốn tử Hamilton Giải phương trình này sẽ tìm được hàm ψ của e và năng lượng E tương ứng của nó Rất tiếc là do phức tạp về mặt tóan học, việc giải chính xác phương trình Schrodinger chỉ được thực hiện với ngun tử và ion có 1 e Với ngun tử nhiều e phải dùng phương pháp gần đúng Kết quả của phương... được đặc trưng Chương 1: Cấu tạo ngun tử và HTTH các ngun tố hóa học bằng số lượng tử thứ tư m s Số lượng tư từ spin m s chỉ có hai giá trị là: + tử Trang 20 1 1 và − 2 2 Bốn số lượng tử n, l, m và m s hồn tồn xác định trạng thái của e trong ngun 1.1.6- Obitan ngun tử Mỗi hàm sóng ψ nlm của e trong ngun tử là kết quả của lời giải phương trình Schrodinger được gọi là một obitan ngun tử (AO – Atomic... (trừ chu kỳ 1) và được kết thúc bằng một khí trơ 1.2.2 Cấu trúc của HTTH Hiện nay người ta người ta đã biết trên 100 ngun tố hóa học được xếp thành 7 chu kỳ và tám nhóm A, tám nhóm B (bảng 1.2) Những ngun tố trong cùng một chu kỳ và trong cùng một nhóm có những đặc điểm chung được trình bày dưới đây 1.2.2.1- Chu kỳ Các ngun tử của các ngun tố trong cùng một chu kỳ đều có số lớp e bằng nhau và bằng số... phân tử Cl 2 là 0,1998 nm (1nm = 10 −9 m) , nên bán kính ngun tử cộng hố trị của Clo là 0,0994 nm, khoảng cách giữa hai hạt nhân ngun tử cacbon gần nhau nhất trong tinh thể kim cương là 0,1554 nm, nên bán kính ngun tử cộng hóa trị của cacbon là 0,0772 nm - Bán kính ngun tử kim loại bằng nửa khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai ngn tử kim loại gần nhau nhất trong tinh thể kim loại Ví dụ, khoảng cách... hố là electron ns Năng lượng ion hố là đại lượng đặc trưng cho khả năng nhường electron của ngun tử khi tham gia phản ứng hố học ♦ Một số quy luật: Có thể rút ra một số quy luật biến thiên năng lượng ion hố thứ nhất theo chu kỳ và theo nhóm trong bảng tuần hồn: - Từ trái sang phải trong một chu kỳ năng lượng ion hố thứ nhất nói chung tăng dần và đạt giá trị cực đại ở ngun tử ở ngun tử cuối cùng của... phải xây dựng một mơn cơ học mới, đó là cơ học lượng tử (hay cơ học sóng) Năm 1926 Schrodinger đã đề xuất phương trình phối hợp được tính chất hạt biểu diễn qua khối lượng m và tính chất sóng biểu diễn qua hàm sóng ψ (pxi) của vi hạt, đặt nền móng cho cơ học lượng tử 1.1.4.2 Hàm sóng – phương trình Schrodinger Theo cơ học lượng tử trạng thái của e trong ngun tử ở điểm M và thời điểm t được đặc trưng bằng ... thành Giáo trình Hóa đại cương Cuốn giáo trình chia thành chương bao gồm hầu hết chương trình hóa sở hành Chương 1: Cấu tạo ngun tử hệ thống tuần hồn ngun tố hóa học Chương 2: Liên kết hóa học... Nhiệt động hóa học Chương 4: Dung dịch Chương 5: Động hóa học Lời mở đầu Chương 6: Trang Chiều phản ứng oxy hóa khử q trình điện hóa Cuốn giáo trình biên soạn lần đầu theo chương trình nên chắn... hưởng chất xúc tác 125 Câu hỏi tập Chương Chiều phản ứng oxi hóa - khử q trình điện hóa 128 134 6.1 Phản ứng oxi hóa - khử ngun tắc biến hóa thành điện 134 6.2 Các loại điện cực 135 6.2.1 Điện cực