MỐI LIÊN hệ GIỮA KIỂU LIÊN kết, TRẠNG THÁI tập hợp, TC vật lý của các CHẤT (hóa vô cơ) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

CHƯƠNG MỐI LIÊN HỆ GIỮA KIỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HỢP 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 định 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 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 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  (1.2) a Trong V 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 định 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 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 kiến 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 vật đựng có đẳng hướng tính chất từ, quang điện độ cứng Chất lỏng nhiệt độ thường không bị nén  Trạng thái tinh thể trạng thái vô định hình Chất tinh thể:  Chất tinh thể có tiểu phân xếp trật tự theo quy luật lặp lặp lại nghiêm ngặt toàn tinh thể  Do chất tinh thể có:  – Cấu trúc hình dáng xác định – Có trật tự xa – Có tính dị hướng – Có nhiệt độ nóng chảy xác định Na+(g) INa ECl Na(g) Cl(g) ∆HthNa Na(s) + Cl-(g) Năng lượng tinh thể (U) ½ Epl + ∆Htt ½ Cl2(g) NaCl(s) Trong ∆HthNaCl: Nhiệt thăng hoa Na = 108 kI/mol INa: Năng lượng ion hóa = 496 kJ/mol Epl: lượng phân ly Cl2(k) = 224 kJ/mol ∆Htt: Nhiệt tạo thành NaCl (r) = -411 kJ/mol ECl: Ái lực electron Cl = -349 kJ/mol Áp dụng định luật Hess: LỰC COULOMB – PHƯƠNG TRÌNH BORN   Coulomb đưa phương trình tính lực tương tác tónh điện phân e z+ z− tử ion sau: F= 4πε r Dựa lực tương tác này, Born đưa phương trình tính MN Ae 2năng z+ z− Elat =cho mol lượng 4πε r tinh thể ion:  Với: e: Điện tích electron = 1.6022x10-19 C r: Khoảng cách ion (m) z+, z-: Độ lớn điện tích ion ε0: Hằng số điện môi chân không 4πε0=1.11265x10-10 C2/ (J.m) NA: Hằng số Avogadro 23 SAI SỐ KHI TÍNH BẰNG CHU TRÌNH BORNHABER SO VỚI PHƯƠNG TRÌNH BORN Chú ý: Không có dấu trị tuyệt đối công thức, lượng có dấu - (Cái đúng???) HẰNG SỐ MADELUNG M CHO MỘT SỐ HP CHẤT HP CHẤT M HP CHẤT M ZnS 1.64 CdI2 2.36 CsCl 1.76 CaF2 2.40 NaCl 1.75 TiO2 2.52 Al2O3 4.17 MgF2 2.38 PHƯƠNG TRÌNH BORN - MAYER N A Z + Z − e2  d  1 −  M Elat = 4πε o d o  d o  Với • = r+ + r•d : Hằng số (bằng 34.5 pm r tính pm, 10-12m) •Thay số biết, ta có: 1390 Z + Z −  d  1 −  M Elat =   (kJ / mol ) SAI SỐ KHI TÍNH GIÁ TRỊ NĂNG LƯNG MẠNG TINH THỂ BẰNG CHU TRÌNH BORN-HABER SO VỚI PHƯƠNG TRÌNH BORN - MAYER PHƯƠNG TRÌNH BORN - LANDE  Việc tính toán số Madelung tương đối khó khăn, nên Lande mở rộng phương trình Born theo dạng: MN A Z + Z − e Elat = (1 − ) 4πε r0 n  r0 khoảng cách ion (r0 = r+ + r-)  Chú ý dùng trị tuyệt đối cho Z phải thêm dấu – phía trước công thức n hệ số liên hệ anion cation (còn gọi hệ số Born) r0 tính met, E tính J/mol   Xác định n  Dựa vào cấu hình electron ion (tương ứng với khí trơ) sau: Cấu hình ion tương ứng: He Xe Ne Ar Kr Giá trị n 12 10 :  Nếu ion dương âm có cấu hình khác gần n giá trị trung bình ion  Một số giá trị n cho hợp chất ion khác: LiF LiCl LiBr NaCl NaBr Cu+ Ag+ Au+ 5.9 8.0 8.7 9.1 9.5 10 12 Ví dụ: Tính lượng tinh thể NaCl  MN Z Z e A + −  Elat = (1 − ) 4πε r0 n −19 1.75 x6.023 x10 (+1)(−1)(1.602 x10 ) = (1 − ) −12 −12 x3.142 x8.854 x10 x 282 x10 9.1 = −766376 J / mol = −766.376 kJ / mol 23 PHƯƠNG TRÌNH KAPUSTINSKII (1071.5) n | z + || z − | Elat = − kJ / mol r+ + r−       Ở có dấu trị tuyệt đối nên phải có dấu - r tính A0 (10-10m) Ví dụ: Với NaCl E = -(1071.5x2x1x1)/(2.83) = -557.24 kJ.mol Phương trình xác sử dụng rộng rãi Phương trình sử dụng để ước lượng bán kính ion phức tạp, bảng ĐỘ BỀN TINH THỂ   Sự phân cực tương hỗ ion làm tăng độ cộng hóa trị liên kết, làm giảm điện tích hiệu dụng dẫn đến giảm nhiệt độ phân ly, nhiệt độ nóng chảy… tinh thể ion Ví dụ: CaF2 bền, 10000C chưa bị phân hủy, CuI2 không tồn nhiệt độ thường    Giải thích: r[Cu2+] = 0.72 Ao < r[Ca2+] = 0.99Ao Trong r[I-]>>r[F-], Cu2+ hút e phía nó, làm giảm độ ion, Cu2+ dễ chuyển thành Cu+, Ichuyển thành I2 Phân tử CaF2 bị phân cực, nên tính ion cao  Ví dụ:  Xét nhiệt độ nóng chảy dãy sau để thấy rõ ảnh hưởng phân cực ion  Hợp chất:  tnc (0C)  Hợp chất:  tnc (0C) 1400 LiF : 848 : LiCl 607 MgCO3 600 LiBr LiI 550 469 CaCO3 897 SrCO3 1100 BaCO3 ĐỘ TAN  Khả hòa tan hợp chất ion phụ thuôc yếu tố: Năng lượng mạng tinh thể Elat lượng hydrat hóa Eh  Nếu Elat>>Eh muối khó tan, ngược lại Khi Elat tăng, Eh giảm tính tan giảm, ngược lại  Eh phụ thuộc vào khả phân cực nước Cation, Eh lớn khả phân cực mạnh Nhận xét bảng sau: Muối CaSO4 SrSO4 BaSO4 Độ tan (mol/l) 8x10-3 5x10-4 1x10-5 Elat (kJ/mol) 2347 2339 2262 Eh (kJ/mol) 1703 1598 1444 ...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... – – – Trạng thái rắn vô định 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:... 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 kiến trúc chất lỏng gần với kiến trúc chất rắn tinh