hóa vô cơ chương trình đại học

LÝ THUYẾT HỐ VƠ CƠ ĐỀ CAO Advanced Theoretical Inorganic Chemistry (Course for graduate students) Dr Nguyen Hoa Du –Division of Inorganic chemistry Faculty of Chemistry – Vinh University Objects:     Hiểu cấu tạo nguyên tử, xác định orbital nguyên tử số hạng nguyên tử  Vận dụng lý thuyết oxy hoá - khử, xây dựng số dạng giản đồ oxy hoá khử cách sử dụng chúng hoá học Mơ tả phân tử chất liên kết hố học Xác định tính đối xứng phân tử nêu ý nghĩa hố học Hệ thống hoá lý thuyết axit – bazơ, vận dụng giải thích tính axit – bazơ chất 11/10/17 Dr.NgHD Course wares:      Đào Đình Thức Cấu tạo nguyên tử liên kết hoá học Nguyễn Đình Thng Lý thuyết Hố vơ Greenword, Earnshaw Chemistry of the Elements Jolly Modern Inorganic Chemistry D F.Shriever, P.W Atkins, C.H Langford Inorganic Chemistry 11/10/17 Dr.NgHD Nguyên tử - AO số hạng nguyên tử  1.1 Lịch sử nguyên tố hoá học  1.2 Các phương pháp xác định AO  1.3 Ý nghĩa hoá học AO  1.4 Số hạng nguyên tử, cách xác định ý nghĩa 11/10/17 Dr.NgHD 1.1 Nguồn gốc & phân bố nguyên tố   Nhân nguyên thuỷ: 10 96 -3 32 g.cm , 10 K Bigbang: bùng nổ, phát hạt – – Sau 1h: hình thành hạt nhân hidro Sau 372000 đến 387000 năm: proton bắt giữ electron tạo thành nguyên tử H, sau He  Các H He sụp đổ, phản ứng hạt nhân tổng hợp thành hạt nhân nguyên tố nhẹ (đến Fe -26)  Sự bắt nơtron phân rã beta (-) tạo thành hạt nhân nặng H,He phổ biến vũ trụ! 11/10/17 Dr.NgHD Độ phổ biến số nguyên tố vũ trụ ()             Element Parts per million Hydrogen 739,000 Helium 240,000 Oxygen 10,700 Carbon 4,600 Neon 1,340 Iron 1,090 Nitrogen 950 Silicon 650 Magnesium 580 Sulfur 440 All Others 650 11/10/17 Dr.NgHD Z chẵn Z lẻ 11/10/17 Dr.NgHD Đặc điểm chung phổ biến nguyên tố vũ trụ  Giảm dần theo hàm mũ tăng số khối A đến A~ 100 (Z=42), sau giảm đặn  Có peak vùng Z= 23 – 28, cực đại Fe với độ phổ biến gấp đến 10 lần so với dự đoán từ quy luật biến thiên chung  D, Li, Be B nhiều so với nguyên tố lân cận H, He, C, N  Các nguyên tố nhẹ (đến Sc): hạt nhân có A/4=n (nguyên) phổ biến hơn, ví dụ: 20 24 28 32 36 40 Ne, Mg, Si, S, Ar and Ca (rule of G Oddo,1914) 11/10/17 (Why?) Dr.NgHD l6 O, Đặc điểm chung phổ biến nguyên tố Vũ trụ  9 Nguyên tử có A chẵn thường phổ biến A lẻ, ngoại trừ 4Be bền 4Be 11/10/17 Dr.NgHD The Earth – A Green Planet 10 11/10/17 Dr.NgHD Đồ thị - pH (đồ thị Poubaix)   Đồ thị biểu diễn phụ thuộc giá trị điện cực E vào pH môi trường  Đọc tài liệu, làm tập: dựng giản đồ E – pH cho hệ: a) Zn (gồm Zn, Zn E = f(pH) 2+ , Zn(OH)2) + 2+ + b) Cu (gồm Cu, Cu , Cu , CuOH , Cu(OH)2)   17 Tra cứu số liệu sổ tay hoá học Nộp tập cho GV sau tuần giao 11/10/17 Dr.NgHD Đồ thị Latimer  Dạng đơn giản việc biểu diễn cặp oxy hố - khử Ox E0/V Kh Ví dụ: đồ thị clo môi trường axit: ClO4- +1,20 ClO3- +1,18 ClO2- +1,70 HClO +1,63 Cl2 +1,36 ? Hãy tính giá trị ? đồ thị Gợi ý: Sử dụng quan hệ ∆G0 = -nEF 17 11/10/17 Dr.NgHD Cl- Đồ thị Frost 18  Là đường biểu diễn phụ thuộc giá trị nE cặp X(N)/X(0) vào số oxy hố N (n số electron thay đổi từ số oxy hoá đến số oxy hoá N)   Đường nối hai điểm dốc cặp tương ứng cao Khả phản ứng hai cặp: dựa vào độ dốc cặp: dạng oxy hoá cặp dốc + dạng khử cặp dốc 11/10/17 Dr.NgHD Đồ thị Frost  18 Là đường biểu diễn phụ thuộc nE cặp X(N)/X(0) theo số oxy hoá N X 11/10/17 Dr.NgHD Xét độ bền dạng Không bền 18 Bền 11/10/17 Dr.NgHD Bài tập lớp  Dựng đồ thị Frost cho hệ oxy từ đồ thị Latimer sau: O2 18 +0,7 H 2O2 +1,76 +1,23 11/10/17 H2O Dr.NgHD Đồ thị Frost  Các số oxy hoá O 0, -1, -2  Với cặp O2/H2O2: n = -1 E = 0,70V  nE = -0,70V  Với cặp O2/H2O: n = -2 , E = 1,23V  nE = -2,46V  18 Dựng đồ thị gồm toạ độ (-1; -0,70) (-2;-2,46) 11/10/17 Dr.NgHD Đồ thị Frost +1 nE0 , V -1 -2 -2 18 11/10/17 -1 Số OXH Dr.NgHD Exercises: 18   Xây dựng đồ thị Frost cho hệ clo từ đồ thị Latimer  Nộp tập sau tuần Xây dựng đồ thị Frost cho hệ Mn môi trường axit (Mn, Mn +, Mn +, MnO2, HMnO3, H2MnO4, HMnO4) Từ nhận xét độ bền Mn(VI) Mn(III), sử dụng tính tốn để chứng minh nhận xét Các số liệu tra cứu sổ tay hoá học từ Internet 11/10/17 Dr.NgHD Bài tập ơn Xác định số hạng số hạng cấu hình: a) nguyên tử N 3+ b) ion Cr Tìm hàm sóng đầy đủ AO 1s, 2s, 2p nguyên tử O Tính lượng vỏ electron O + Từ số liệu I EA Na, tính tốn rút nhận xét độ cứng Na Na Giải thích mối quan hệ độ âm điện độ cứng 18 11/10/17 Dr.NgHD Bài tập ôn  2 Xác định biểu thức hàm lai hoá sp , dsp d sp Dự đoán cấu trúc hình học phân tử ion sau: H2O, NH3, H3BO3, N2H4, NH2Cl, + + H2O2 không phẳng, SO2Cl2, trans-[Co(NH3)4(NO2)2] , XeF4, IF4 Xác định nhóm đối xứng phân tử ion 28 Xác định nhóm điểm đối xứng phân tử ion: CO2, CO3 , HCO3 (coi OH tương đương nguyên tử), COCl2, [Pt(NH3)Cl3] , [Pt(NH3)2Cl2] Hydrazin tồn cấu dạng, xác định nhóm điểm đối xứng cấu dạng 18 11/10/17 Dr.NgHD Bài tập ơn 10 Giải thích biến thiên giá trị Ap (Ap so với A’p) nước OH chuyển từ pha khí vào pha lỏng 11 So sánh độ cứng giữa: – – – – axit BF3 với B2H6 F- với HCl- với cacbanion R- Mg2+ với Hg2+ Giải thích sao?  18 12 11/10/17 Dr.NgHD Bài tập ơn 12 Dự đốn tổ hợp sau tạo phức bền hơn: - B(CH3)3 B(i-C3H7)3 với NH3? - P(C2H4)3CH (cấu trúc vòng) P(C2H5)3 với BCl3? - 2-methyltetrahydrofuran 3-methyltetrahydro-furan với BF3? 13 Dự đốn phản ứng có xảy hay khơng: – R3SiBr + AgCl  R3SiCl + AgBr – R3SiNC + AgCl  R3SiCl + AgCN – HgCl2 + 2RMgCl  R2Hg + 2MgCl2 - 3RMgBr + PCl3  P(CH3)3 + 3MgBrCl 19 11/10/17 Dr.NgHD Bài tập ôn 14 Dùng Excel vẽ giản đồ Ellingham hệ Ag2O, CuO, FeO, ZnO, C CO, CO  CO2, C  CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, CaO Các số liệu nhiệt động cần thiết tra cứu từ sổ tay hoá học 15 Xác định đồ thị nhiệt độ thấp để khử ZnO đến Zn C 16 Xây dựng đồ thị Frost cho hệ clo từ đồ thị Latimer 19 11/10/17 Dr.NgHD Thanks for your attention! 19 11/10/17 Dr.NgHD ... dựng số dạng giản đồ oxy hoá khử cách sử dụng chúng hoá học Mô tả phân tử chất liên kết hố học Xác định tính đối xứng phân tử nêu ý nghĩa hố học Hệ thống hoá lý thuyết axit – bazơ, vận dụng giải... Dr.NgHD Nguyên tử - AO số hạng nguyên tử  1.1 Lịch sử nguyên tố hoá học  1.2 Các phương pháp xác định AO  1.3 Ý nghĩa hoá học AO  1.4 Số hạng nguyên tử, cách xác định ý nghĩa 11/10/17 Dr.NgHD... thơ, ψ AO xác Y Trường Giải phtrình Schrodinger 27 N AO xác hơn, ψ2 ≠ ψ1 11/10/17 Dr.NgHD 1.3 Ý nghĩa AO Tính chất vật liệu Tính chất chất Sự tạo thành liên kết hoá học cấu trúc phân tử/tinh thể