GIAO TRINH CHUONG1

HÓA VÔ CƠ Chương I: MỐI LIÊN HỆ GiỮA KiỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HỢP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT Chương II PHẢN ỨNG AXIT – BAZ Chương III PHẢN ỨNG OXY HÓA – KHỬ Chương IV PHỨC CHẤT Chương V NGUYÊN TỐ CHUYỂN TiẾP Chương VI NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TiẾP Chương I MỐI LIÊN HỆ GIỮA KIỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HỢP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT I CÁC TRẠNG THÁI TẬP HỢP CỦA VẬT CHẤT II HỆ TINH THỂ III CÁC DẠNG CẤU TRÚC CƠ BẢN IV BẢN CHẤT LIÊN KẾT, CÁC LOẠI MẠNG LƯỚI TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT V TINH THỂ THỰC VÀ KHUYẾT TẬT CẤU TRÚC VI CÁC HiỆN TƯỢNG ĐA HÌNH, THÙ HÌNH, ĐỒNG HÌNH VÀ DUNG DỊCH RẮN I CÁC TRẠNG THÁI TẬP HỢP CỦA VẬT CHẤT Nhận xét chung: •Các chất có trạng thái tồn chính: – – – – Trạng thái plasma Trạng thái khí Trạng thái lỏng Trạng thái rắn tinh thể •3 trạng thái giả bền – Trạng thái rắn vô định hình – Trạng thái lỏng chậm đông – Trạng thái lỏng chậm sôi •Một số trạng thái trung gian chất rắn chất lỏng (tinh thể lỏng) Trạng thái Plasma: Plasma trạng thái vật chất chất bị ion hóa mạnh Phần lớn phân tử, nguyên tử lại hạt nhân; electron chuyển động tương đối tự hạt nhân Trạng thái khí Ở trạng thái khí, phân tử (nguyên tử) cách xa Ở áp suất thường, phân tử chiếm khoảng 1/1000 thể tích khí Vì chất khí nén chiếm thể tích bình đựng • Ở áp suất thấp, nhiệt độ cao, phân tử khí hấu không tương tác với Khí coi lý tưởng, tuân theo phương trình: PV = nRT • Trong đó: – P áp suất phân tử khí gây rên thành bình đựng – V thể tích bình đựng khí – n số mol khí có rong bình đựng – R số khí – T nhiệt độ tuyệt đối • Ở áp suất cao, nhiệt độ thấp, mật độ khí cao, số tương tác hạt đáng kể, khí khí thực, tuân theo phương trình: a (P + )(V − b) = RT V • Trong – a phản ánh lực hút phân tử khí V2 – b thể tích riêng phân tử Sự hóa lỏng chất khí •Ở áp suất thường, chất khí hóa lỏng nhiệt độ xác định Nhiệt độ gọi nhiệt độ hóa lỏng Ngược lại, nhiệt độ đóchất lỏng hóa hơi, nhiệt độ nhiệt độ sôi chất lỏng •Tuy nhiên, việc hạ thấp nhiệt độ hóa lỏng (hay nhiệt độ sôi) nhờ giảm áp suất có giới hạn định, qua nhiệt độ chất lỏng tồn dù áp suất • Nhiệt độ cực đại gọi nhiệt độ tới hạn (Tth) áp suất cần thiết để chất khí hóa lỏng nhiệt độ gọi áp suất tới hạn (Pth) Thể tích mol khí nhiệt độ tới hạn áp suất tới hạn gọi thể tích tới hạn Ở điều kiện tới hạn, thể tích chất khí chất lỏng nên chất khí chất lỏng có tỷ khối Trạng thái lỏng: • Là trạng thái trung gian chất rắn chất khí Ở nhiệt độ thường kiết trúc chất lỏng gần với kiến trúc chất rắn tinh thể • Khác với chất rắn, kiến trúc chất lỏng có lỗ trống, phân tử chất lỏng di chuyển dễ dàng Chất lỏng có hình dạng bình đựng đẳng hướng tính chất từ, quang, điện độ cứng Chất lỏng nhiệt độ thường không bị nén • Liên kết mạnh nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao Chất B Al NaCl H2S H2O Nhiệt độ nóng chảy, C 2076 660 601 -85,6 Nhiệt độ sôi, 0C 3927 2270 2519 1465 -60,4 100 Bản chất liên kết Cộng hóa trị Kim loại Ion Van der Waals Van der Waals + hydro Mặt thoi Lập phương Lập phương mặt tâm Khí Lỏng Trạng thái tồn Halogen F2 Cl2 Br2 I2 -219,6 -100,1 -7,2 113,5 Nhiệt độ sôi, 0C -187 -34,15 58,75 184,5 Bán kính, Ǻ 0.64 0,99 1,14 1,33 Nhiệt độ nóng chảy, 0C Bản chất liên kết Hydro halogenide Van der Waals HF HCl HBr HI Nhiệt độ nóng chảy, 0C -83,4 -114,2 -86,9 -50,8 Nhiệt độ sôi, 0C 19,5 -85,1 -66,8 -35,4 Bán kính, Ǻ 1,33 1,81 1,96 2,2 Bản chất liên kết Van der Waals + hydro Van der Waals Chất K Ca Sc Ti Nhiệt độ nóng chảy, 0C 63 850 1539 1668 Nhiệt độ sôi, 0C 766 1490 2700 3330 Bán kính, Ǻ 2,36 1,97 1,64 1,46 Electron hóa trị 4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 Chất Li Na K Rb Nhiệt độ nóng chảy, 0C 180 98 63 39 Nhiệt độ sôi, 0C 1330 900 766 700 Bán kính, Ǻ 1,55 1,89 2,36 2,48 Electron hóa trị ns1 TINH THỂ THỰC VÀ KHUYẾT TẬT CẤU TRÚC Tinh thể ký tưởng • Tinh thể lý tưởng tinh thể: – Sự xếp tiểu phân có tính tuần hoàn tronh không gian nghiêm ngặt – Không có khuyết tật cấu trúc • Các đơn tinh thể coi tinh thể lý tưởng Tinh thể thực • Tinh thể thực tinh thể: – Tính tính tuần hoàn không gian xếp tiểu phân bị vi phạm – Có khuyết tật cấu trúc • Các đa tinh thể tinh thể thực Các kiểu khuyết tật cấu trúc • Khuyết tật điểm gốm hai loại: – Khuyết tật lỗ trống: Nút mạng trống – Khuyết tật xen kẽ: tiểu phân phân bố nút mạng hay tiểu phân lạ thay tiểu phân nút mạng • Khuyết tật đường (lệch): đầu biên mặt mạng bị đứt cụt tinh thể (Ví dụ: đường AB) • Khuyết tật bề mặt: hệ khuyết tật điểm khuyết tật đường, thể mặt tinh thể hay biên giới hai tinh thể HIỆN TƯỢNG ĐA HÌNH, THÙ HÌNH • Hiện tượng đa hình (thù hình) tượng hợp chất (đơn chất) tồn nhiều dạng tinh thể khác – Ví dụ: Carbon có thù hình: Kim cương, graphit – Oxyhydroxyt sắt(III) có đa hình: α - FeOOH, β - FeOOH γ - FeOOH Kim cương Graphit • Nhiệt độ chuyể đa hình (thù hình): Là nhiệt độ có chuyển từ đa hình sang đa hình khác • Sự chuyển hóa hỗ biến: Là chuyển hóa thuận nghịch hai đa hình (thù hình) (có nhiệt độ chuyển hóa xác định, số bậc tự F = p = const) – Ví dụ Strực giao  Sđơn tà to = 95,5oC • Sự chuyển hóa đơn biến: Là chuyển hóa bất thuận nghịch hai đa hình (thù hình) (không có nhiệt độ chuyển hóa xác định, số bậc tự F = p = const) – Ví dụ: Kim cương → graphit HIỆN TƯỢNG ĐỒNG HÌNH VÀ DUNG DỊCH RẮN • Hiện tượng đồng hình: Các chất khác có loại tinh thể đồng thời kết tinh tạo thành loại tinh thể tiểu phân chúng thay lẫn cho Sản phẩm thu dung dịch rắn thay – Ví dụ: Olivin dung dịch rắn thay Fe2SiO4 Mg2SiO4 Sơ đồ mạng tinh thể dung dung dịch rắn FeMgSiO4 Olivin vòng tròn đỏ Fe2+, còng xanh nhạt Mg2+, vo2nh xanh lớn O2-, Si+4 nằm tâm tứ diện ion O2- • Dung dịch rắn: Là chất rắn có mạng tinh thể tạo thành tiểu phân hay nhiều chất, mà tiểu phân xếp vô trật tự • Dung dịch rắn thay thế: Tiểu phân thay nút mạng tinh thể • Điều kiện tạo dung dịch rắn thay thế: – Các loại tiểu phân c1 kích thước gần – Co1ti1nh chất hóa học gần giống – Ví dụ: dung dịch rắn Zn – Cu, Dung dịch rắn KCl – KBr… • Dung dịch rắn xâm nhập: Tiểu phan xâm nhập vào nút mạng • Điều kiện tạo thành dung dịch rắn xâm nhập: – Kích thước tiểu phân xâm nhập nhỏ so với kích thước tiểu phân mạng tinh thể – Ví dụ: cá dung dịch rắn xâm nhập hydro kim loại quý (Pt, Pd…) ... (CaSO4.2H2O) • Hệ trực giao (orthorhombic; hệ tà phương) có vài trục đối xứng bậc vài mặt phẳng đối xứng yếu tố đối xứng • Thông số ô mạng sở: – a ≠ b0 ≠ c ; α = β = γ = 90o – Lưu huỳnh trực giao (Sα), baritin... Hình bên có trục đối xứng bậc (L4) Cấu tạo bên tinh thể • Mạng tinh thể tạo thành từ mặt mạng Điểm giao mặt mạng nút mạng Mặt mạng (a) mạng tinh thể với ô mạng sở(b) • Ô mạng sở hình khối nhỏ tạo