bài giảng hóa đại cương 1 2 thành phần nguyên tử

HÓA ĐẠI CƢƠNG – PHẦN CẤU TẠO Chương GIỚI THIỆU Lê Thị Sở Như Đại học Khoa Học Tự Nhiên HCM 2010 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU CỦA HÓA HỌC • Qui luật biến đổi vật chất – tính chất, thành phần, cấu tạo vật chất • Phương pháp, điều kiện để tạo chất mới, cải tiến phương pháp điều chế biết • Trong mối quan hệ với khoa học - kỹ thuật liên quan: môi trường, địa chất, công nghệ thực phẩm, sinh học, dược, vật liệu, hoá lý, kỹ nghệ hoá học khác PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (SCIENTIFIC METHOD) Quan sát (observation) Đưa giả thuyết (hypothesis) để giải thích Thiết kế thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết Lý thuyết: mở rộng giả thuyết  giải thích dự đốn tượng Thí nghiệm để kiểm tra dự đốn Lý thuyết (theory, model): giải thích - dự đoán Định luật (law) Điều chỉnh giả thuyết Điều chỉnh lý thuyết Nội dung mơn học • • • • • • • • • • • Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Đại cương nguyên tử Chương 3: Cấu trúc vỏ nguyên tử theo học lượng tử Chương 4: Bảng phân loại tuần hoàn - biến thiên tuần hồn số tính chất ngun tố hóa học Chương 5: Khái niệm liên kết hóa học Chương 6: Liên kết ion – hợp chất ion Chương 7: Liên kết cộng hóa trị không học lượng tử Chương 8: Liên kết cộng hóa trị theo VB Chương 9: Thuyết MO liên kết hóa học Chương 10: Trạng thái khí Chương 11: Trạng thái rắn, lỏng lực liên kết liên phân tử Sơ lược lịch sử hóa học đến kỷ XIX - Trước kỷ XVI: * thuyết nguyên tử Democritus: từ trực giác * thời kỳ Giả kim - Thế kỷ XVI - XVIII: thực nghiệm * Khám phá nguyên tố hóa học, xác định khối lượng nguyên tử, thành phần hợp chất… * Định luật bảo toàn khối lượng * Định luật thành phần không đổi * Định luật tỉ lệ bội * Thuyết nguyên tử (Dalton) THUYẾT NGUYÊN TỬ CỦA DALTON (1808) - Mỗi nguyên tố hóa học tạo từ hạt nhỏ nguyên tử - Các nguyên tử nguyên tố giống nhau, nguyên tố khác có nguyên tử khác - Các nguyên tử kết hợp với theo tỉ lệ định tạo thành hợp chất - Khi phản ứng hóa học xảy ra, có xếp lại nguyên tử để tạo hợp chất mới, thân nguyên tử không thay đổi phản ứng hóa học HĨA ĐẠI CƢƠNG – PHẦN CẤU TẠO Chương NHỮNG THÍ NGHIỆM KHÁM PHÁ THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ Lê Thị Sở Như Đại học Khoa Học Tự Nhiên HCM 2010 CÁC HẠT CƠ BẢN TRONG NGUYÊN TỬ Hạt Proton (p) Neutron (n) Electron (e) Khối lượng 1.673 x 10-24 g (1.0073 unit) 1.675 x 10-24 g (1.0087 unit) 9.109 x 10-28 g (0.000549 unit) Điện tích +1.602 x 10-19 C (+1) -1.602 x 10-19 C (-1) Kích thước nguyên tử: khoảng 10-10 m Kích thước nhân: 1/10.000 nguyên tử unit = 1/12 m(12C) = 1,66.10-27 kg SỰ PHÁT HIỆN ELECTRON Thí nghiệm Thomson: đèn Cathode (Cathode Ray Tube - 1898) Cathode: kim loại khác  chùm tia âm cực có hạt mang điện âm với tỉ số: điện tích / khối lượng (e/m) = số = -1,76.108 C/g Nguyên tử có hạt mang điện âm (electron) MẪU NGUYÊN TỬ CỦA THOMSON (Plum Pudding Model) Nguyên tử khối cầu đặc, tích điện dương, electron mang điện âm nằm rải rác khối cầu nguyên tử http://www2.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld1_E/Part2_E/P24_E/Thomson_model_E.htm Thí nghiệm Millikan: giọt dầu rơi (1909) Khi khơng có điện trường, hạt dầu chuyển động khi: Fma sat = Ftrong truong Khi có điện trường, hạt dầu chuyển động khi: Fdien truong = Ftrong truong  Đo điện tích hạt tích điện: bội số 1,6 x 10-19 C  Đo điện tích khối lượng electron MỘT SỐ KHÁM PHÁ KHÁC (đầu kỷ XX) - Thành phần hạt phóng xạ tự nhiên • Tia a: hạt mang điện tích +2 (sau biết hạt nhân nguyên tử He) • Tia b: electron với tốc độ cao • Tia g: sóng điện từ  tồn vi hạt nguyên tử xác nhận - Quang phổ mặt trời: liên tục - Quang phổ phát xạ nguyên tử hydrogen: phổ vạch http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_spectrum THÍ NGHIỆM RUTHERFORD Cho hạt a (He2+) bắn qua kim loại mỏng Kết quả: Vật chất rỗng  Các hạt có kích thước nhỏ so với kích thước chung nguyên tử MẪU NGUYÊN TỬ RUTHERFORD Giữa nhân: điện tích dương, kích thước nhỏ so với toàn nguyên tử (1/10.000) Electron: phân bố quanh nhân http://www.csmate.colostate.edu/cltw/cohortpages/viney/atomhistory.html Nhược điểm: -Không electron xếp quanh nhân -Không giải thích electron khơng rơi vào nhân -Khơng giải thích phổ vạch nguyên tử CÁC HẠT KHÁC TRONG NGUYÊN TỬ - Hiện tượng phóng xạ tự nhiên  nhân nguyên tử có hạt nhỏ - Moseley: Tia X phát từ nguyên tử  điện tích hạt nhân nguyên tử cách đơn vị - Rutherford: bắn chùm a qua khí N2  tạo đồng vị oxy nhân nguyên tử H  chứng tỏ tồn proton 14N + 4He2  17O8 + 1H1 - Từ định luật bảo tồn khối lượng  dự đốn có hạt Neutron nhân  James Chadwick bắn hạt a vào nhân Be  xạ lạ, tính tốn bảo tồn khối lượng thí nghiệm khác  chứng minh tồn Neutron CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - Là phần nhỏ nguyên tố không bị phân chia phản ứng hóa học - Có thể kết hợp với để tạo thành đơn chất hợp chất - Các cấu tử (hạt bản) tạo thành nguyên tử: Nhân: -Proton (p, +) -Neutron (n) Vỏ: electron (e, -) - Nguyên tử trung hoà điện: p = e - Khối lượng nguyên tử = tổng khối lượng hạt TÍNH CHẤT CỦA CÁC HẠT CƠ BẢN TRONG NGUYÊN TỬ Hạt Proton (p) Neutron (n) Electron (e) Khối lượng 1.673 x 10-24 g (1.0073 unit) 1.675 x 10-24 g (1.0087 unit) 9.109 x 10-28 g (0.000549 unit) Điện tích +1.602 x 10-19 C (+1) -1.602 x 10-19 C (-1) Kích thước nguyên tử: khoảng 10-10 m Kích thước nhân: 1/10.000 nguyên tử unit = 1/12 m(12C) = 1,66.10-27 kg Khối lượng nguyên tử - Máy khối phổ Ne ĐỒNG VỊ - BIỂU THỊ CỦA NGUYÊN TỬ - MOL - Các ngun tử có số proton (điện tích hạt nhân)  tính chất hóa học  vị trí bảng phân loại tuần hồn  đồng vị  nguyên tố hóa học - Nguyên tố hóa học: tập hợp nguyên tử đồng vị Thực tế: khối lượng nguyên tử: khối lượng trung bình đồng vị tạo % X M X  % X M X  nên nguyên tố MX  100 - Ký hiệu nguyên tử: A Z X Z: điện tích hạt nhân nguyên tử (Z = p) X: tên nguyên tố A: số khối = tổng số (p + n) - Mol: tập hợp 6,022.1023 hạt vi mô MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC NEUTRON VÀ PROTON TRONG CÁC ĐỒNG VỊ BỀN Đồng vị bền có:  n/p  1,5 (?) Bài tập Bài tập tự luận: Chƣơng (Nguyên tử chất hóa học): 2, 3, 4, 5, 7, 10, 11, 12, 13, 14 ... 10 -24 g (1. 0087 unit) 9 .10 9 x 10 -28 g (0.000549 unit) Điện tích +1. 6 02 x 10 -19 C ( +1) -1. 6 02 x 10 -19 C ( -1) Kích thước nguyên tử: khoảng 10 -10 m Kích thước nhân: 1/ 10.000 nguyên tử unit = 1/ 12. .. unit) 1. 675 x 10 -24 g (1. 0087 unit) 9 .10 9 x 10 -28 g (0.000549 unit) Điện tích +1. 6 02 x 10 -19 C ( +1) -1. 6 02 x 10 -19 C ( -1) Kích thước nguyên tử: khoảng 10 -10 m Kích thước nhân: 1/ 10.000 nguyên tử. .. (Dalton) THUYẾT NGUYÊN TỬ CỦA DALTON (18 08) - Mỗi nguyên tố hóa học tạo từ hạt nhỏ nguyên tử - Các nguyên tử nguyên tố giống nhau, nguyên tố khác có nguyên tử khác - Các nguyên tử kết hợp với