Bài giảng hóa vô cơ chương 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC MƠN HỌC HĨA VƠ CƠ GIẢNG VIÊN: TS HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ CHƯƠNG  MỐI LIÊN HỆ GIỮA KIỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT CÁC TRẠNG THÁI TẬP HP 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 trạng thái giả bền: (tự đọc) – – – – Trạng thái rắn vô đònh hình Trạng thái lỏng chậm đông Trạng thái lỏng chậm sôi Một số chất có trạng thái trung gian chất rắn chất lỏng: Trạng thái tinh thể lỏng (tự đọc)  Trạng thái Plasma: – Plasma trạng thái vật chất chất bò 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 không tương tác với Khí coi lý tưởng, tuân theo phương trình: PV = nRT Trong đó: – P áp suất phân tử khí gây thành bình đựng – V thể tích bình đựng khí – N số mol khí có bình đựng – R số khí – T nhiệt độ tuyệt đối  Ở áp suất cao, nhiệt độ thấp, mât độ hạt khí cao, tương tác hạt đáng kể, khí khí thực, tuân theo phương trình: a ( P  )(V  b)  RT V  a Trong V (1.2) phản ánh lực hút phân tử – b thể tích riêng phân tử Sự hóa lỏng chất khí Ở áp suất thường, chất khí hóa nhiệt độ xác đònh Nhiệt độ gọi nhiệt độ hóa lỏng Ngược lại, nhiệt độ chất lỏng hóa hơi, nhiệt độ nhiệt độ sôi chất lỏng Tuy nhiên, việc nâng cao nhiệt độ hóa lỏng (hay nhiệt độ sôi) nhờ áp suất có giới hạn đònh, 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 The Supercritical Diagram of CO2 Solid-Liquid equilibrium Supercritical Fluid Gas-Liquid equilibrium 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 trò 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 trò ns1 TINH THỂ THỰC VÀ KHUYẾT TẬT CẤU TRÚC Tinh thể lý tưởng  Tinh thể lý tưởng tinh thể: – Sự xếp tiểu phần có tính tuần hoàn 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 tuần hòan không gian xếp tiểu phân bò vi phạm – Có khuyết tật cấu trúc  Các đa tinh thể tinh thể thực  Các kiểu khuyết tật cấu trúc Khuyết tật điểm gồm hai lọai: – 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 bò đứt cụt tinh thể (Ví dụ: đường AB) Khuyết tật bề mặt: Là hệ khuyết tật điểm khuyết tật đường, thể mặt tinh thể hay biên giới hai tinh thể HIỆN TƯNG 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:  - FeOOH,  - FeOOH  - FeOOH Kim cương Graphit   Nhiệt độ chuyển hóa đa hình (thù hình): Là nhiệt độ co chuyển từ đa hình sang đa hình khác Sự chuyển hóa hỗ biến: Là chuyển hóa thuận nghòch hai đa hình (thù hình) (có nhiệt độ chuyển hóa xác đònh, 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 nghòch hai đa hình (thù hình) (không có nhiệt độ chuyển hóa xác đònh, số bật tự F = p = const) – Ví dụ: Kim cương  graphit HIỆN TƯNG ĐỒNG HÌNH VÀ DUNG DỊCH RẮN  Hiện tượng đồng hình: Các chất khác có lọai tinh thể đồng thời kết tinh tạo thành lọai tinh thể tiểu phần chúng thay lẫn cho Sản phẩm thu dung dòch rắn thay – Ví dụ: Olivin dung dòch rắn thay Fe2SiO4 Mg2SiO4 Sơ đồ mạng tinh thể dung dòch rắn FeMgSiO4 Olivin vòng tròn đỏ Fe2+, vòng xanh nhạt Mg2+, vòng xanh lớn O2-, Si+4 nằm tâm tứ diện ion O2    Dung dòch rắn: Là chất rắn có mạng tinh thể tạo thành tiểu phần hai hay nhiều chất, mà tiểu phần xếp vô trật tự Dung dòch rắn thay thế: Tiểu phần thay nút mạng Điều kiện tạo dung dòch rắn thay thế: – Các lọai tiểu phần phải có kích thước gần – Có tính chất hóa học gần giống – Ví dụ: dung dòch rắn Zn – Cu, Dung dòch rắn KCl – KBr…  Dung dòch rắn xâm nhập: Tiểu phần xâm nhập vào nút mạng  Điều kiện tạo thành dung dòch rắn xâm nhập: –Kích thước tiểu phần xâm nhập nhỏ so với kích thước tiểu phần mạng tinh thể –Ví dụ: dung dòch rắn xâm nhập hydro kim lọai quý (Pt, Pd…) ... (1. 2) phản ánh lực hút phân tử – b thể tích riêng phân tử Sự hóa lỏng chất khí Ở áp suất thường, chất khí hóa nhiệt độ xác đònh Nhiệt độ gọi nhiệt độ hóa lỏng Ngược lại, nhiệt độ chất lỏng hóa. .. nóng chảy xác đònh Ví dụ Tinh thể SiO2 (Cristobalite) Chất vô đònh hình: Chất vô đònh hình có cấu trúc gần cấu trúc chất lỏng Do chất vô đònh hình có:    – Cấu trúc hình dáng không xác đònh... nhiệt độ hóa lỏng (hay nhiệt độ sôi) nhờ áp suất có giới hạn đònh, 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