Khi pư đạt trạng thái cb, nếu ta thay đổi 1 yếu tố tác dụng lên hệ,thì cb sẽ dịch chuyển theo chiều ngược lại với sự thay đổi đó.. b..[r]
(1)CHƯƠNG I
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
I Các cấu tử chánh:
1 Các hạt bản:
Nguyên tử Electron(e) -1
Nhân Proton(p) +1 1dvc
Neutron(n) 1dvc
me/mp = 1/1840 Kl(ng.t) = Kl(nhân)
(2)2 Ký hiệu nguyên tử:
Z: Bậc số ng.tử= ∑p nhân A= Số khối = ∑p + ∑n
∑p =
∑n = 12 – =
Nguyên tử trạng thái trung hòa điện
∑e = ∑p =6
X A
Z
C 12
6
(3)3 Ng.tử đồng vị:
1 protn Có 0; 1; neutron
6 proton Có 6; 7; neutron
17 proton có 18; 19; 20 neutron
Các ng.t đồng vị có Z ∑e hóa tính giống
H 1 H H C 12 C 13 Cl 35 17 Cl 37 17
Cùng Z, khác A
(4)4 Nguyên tố – nguyên tử:
*1 ng.tố x.định có giá trị Z x.định
*Trong ng.tố gồm nhiều ng tử
đồng vị với thành phần xác định
*1H gồm: 1H(99,985%) 2H(0,015%)
*17Cl gồm: 35Cl(75,4%) 37Cl(24,6%)
*6C gồm: 12C(98,982%) 13C(1,108%)
*Klnt (ng.tố) =
Td: klnt(Cl) =
100 ) .%(i Ai ∑ 453 , 35 100 , 24 37 , 75 35 = +
(5)II Cấu tạo ng.tử theo thuyết lượng tử
e di chuyển orbital ng.tử (AO)
* Về ph.d vật lý: AO:vùng k.g quanh nhân
trên x.s tìm thấy e cực đại từ 90→99%
*Về ph.d toán học:
AO biểu diễn
hàm số Ѱn,l,m :nghiệm p.t Schrodinger
∂2 Ѱ ∂2 Ѱ ∂2 Ѱ 8π2m
── + ── + ── + ─── (E – V) Ѱ = ∂x2 ∂y2 ∂z2 h2
Giải p.t các cặp nghiệm E; Ѱ
(6)(7)1 Hệ electron:
1H : nhân 1+ 1e di chuyển quanh nhân 2He→2He++e : nhân 2+ 1e quanh nhân 3Li →3Li2++2e: nhân 3+và 1e quanh nhân
Hệ 1e Nhân có Z+ 1(e) quanh nhân
Giải p.t Schrodinger áp dụng cho hệ 1(e)
Các hàm Ѱn,l,m biểu diễn AO,và En
AO có dạng x.định hàm Ѱn,l,m x.định
Ѱn,l,m xác định số lượng tử n,l,m có giá trị xác định
(8)a Các số lượng tử:
α Số l.tử chánh n: lớp mà e di chuyển đó, kích thước AO
n = 7… ∞
Lớp K L M N O P Q……
En< En ↑ n↑ n↑kích thước AO↑
Td: 1H:
n=1 n=2 eV
E 13,6
1 , 13
1 = −
− = eV
E 3,4
2 , 13
2 = −
− = eV n Z En , 13 − =
(9)2He+(Z=2):
ZXn+ :
n = ∞
eV
E 54,4
1 , 13
1 = −
− = eV
E 13,6
2 , 13
2 = −
− =
n =1=> n =2=>
eV
E 6,05
3 , 13
3 = −
− =
n =3=>
eV Z
E 13,6
2 = ∞ − = ⇒ ∞
(10)β Số lượng tử phụ Với1giá trị n l:
l có n trị số: 0;1;2; 3; 4; 5;…; n-1
Slt phụ l: hình dạng AO phân lớp
có lớp thứ n nguyên tử
l 7…… Ph.l s p d f g h i j……
γ Số lượng tử từ m (m
l):
Với giá trị l m có (2l+1) trị số:
m = -l; -(l-1); -(l-2); … ; 0; 1; 2; … ; +l
Số lượng tử từ m cho biết định hướng
của AO không gian
(11)n l m Ѱn,l,m (nl) AO 0 Ѱ1,0,0 1s 1s
lớp K(n=1) có1 phân lớp(1s) có 1AO(1s)
(12)n l m Ѱn,l,m (nl) AO
1
0 Ѱ2,0,0 2s 2s
-1
+1
Ѱ2,1,-1
Ѱ2,1,0 Ѱ2,1,+1
2p
2px
2py 2pz
lớp L(n=2) có phân lớp: 2s có AO (2s)
và 2p có AO ( 2px; 2py; 2pz )
(13)(14)(15)n l m Ѱn,l,m nl AO
3
1
2
0 Ѱ3,0,0 3s 3s -1 +1 Ѱ3,1,-1 Ѱ3,1,0 Ѱ3,1,+1
3p 3p3px
y 3pz -2 -1 +1 +2 Ѱ3,2,-2 Ѱ3,2,-1 Ѱ3,2,0 Ѱ3,2,+1 Ѱ3,2,+2 3d 3dxy 3dyz 3dz2 3dxz
3dx2 – y2
lớp M(n=3) có phân lớp: 3s (1AO); 3p(3AO) ; 3d(5AO)
(16)(17)(18)n = l= 0;1;2;3có phân lớp: 4s;4p;4d;4f
Phân lớp 4f (l=3) =>m có (2.3+1)=7 giá trị
7AO
Lớp thứ n có n phân lớp: ns;np;nd;nf;…
(19)δ Số lượng tử spin ms
Trạng thái chuyển động elctron
được biểu diễn slt thứ tư ms:
di chuyển quanh nhân electron tự
quay quanh trục đối xứng theo chiều trái nhau( thuận ngược chiều kim đồng hồ)
Slt ms có gjá trị :
Trạng thái chuyển động e xác
định số lượng tử: n,l,m,ms.Mỗi e
trong ng.tử có slt n,l,m,ms xác định
2 − = s m + = s m
(20)b Ghi chú: *trong hệ 1(e)
Các ph.l ϵ lớp có En
*e di.ch lớp từ n=1→∞
*Khi e di chuyển lớp nàoEn lớp
*Ở tr.th bản: Hệ có E nhỏ e Є n=1
*e từ n=1→n=2 ∆E1→2=E2–E1>0
*e từ n=2→n=1 ∆E2→1=E1-E2<0
*e từ Enthấp →Encao Hệ nhận lượng
*e từ Encao →Enthấp Hệ phát lượng
eV n Z En . 6 , 13 − =
(21)(22)(23)(24)2 Hệ nhiều electron:
Gồm nguyên tố chứa từ 2e trở lên:
* Các e đẩy lẫn nhaucác phân lớp
cùng lớp có E khác
* Các e di chuyển quanh nhân
các lớp phân lớp tương tự trường hợp hệ 1e
* Trạng thái chuyển động e
hệ nhiều e phải tuân theo nguyên lý lượng tử
(25)a Các nguyên lý lượng tử:
α Nguyên lý ngoại trừ Pauly:
Trong ng.tử nhiều e, khơng có cặp e
có số lượng tử hồn tồn giống nhau.
* Số e tối đa 1AO:
Các e di chuyển 1AO(Ѱn,l,m) phải
có slt n,l,m giống ms khác
Vì ms có giá trị: - 1/2 + 1/2
1AO có tối đa 2e với ms ngược chiều
ms =+1/2 ms = -1/2
AO chứa 2e Còn
↑ ↓
↑↓ ↑↑
(26)* Số electron tối đa phân lớp:
Trong1ph.l thứ l:Có (2l+1) AOcó2(2l+1)e
Ph.lớp s(l=0) tối đa 2(2.0+1)=2e s2
Ph.lớp p(l=1) tối đa 2(2.1+1) = 6e p6
Ph.lớp d(l=2) tối đa 2(2.2+1) = 10ed10
Ph.lớp f (l=3)tối đa 2(2.3+1) =14e f14
ns: s0 ; s1 ; s2
np: p0; p1 ; p2 ; p3 ; p4 ; p5 ; p6
nd: d0; d1; d2; d3; d4; d5; d6 ; d7 ; d8 ; d9 ; d10
nf:f0; f1; f2; f3; f4; f5; f6; f7; f8; f9; f10; f11; f12;
(27)* Số electron tối đa lớp
Trong lớp thứ n: Chứa tối đa (2.n2 )e
n=1 tối đa 2.12= e
n=2 tối đa 2.22 = 8e
n=3 tối đa 2.32 = 18 e
n=4 tối đa 2.42 = 32 e
n=5 tối đa 2.52 = 50 e
n=6 tối đa 2.62 =72 e
n=7 tối đa 2.72 = 98 e
(28)β Nguyên lý vững bền
Trong nguyên tử nhiều electron,các
electron di chuyển quanh nhân nào để lượng hệ nhỏ nhất.
* Các phân lớp nl: Có (n + l)↑ E↑
Td: 3s(3 + 0)< 3p(3 + 1)E3s < E3p
* Trường hợp ph.lớp có (n + l) nhau:
Phân lớp có n↑ En ↑
Td: 3d(3 + 2) 4p(4 + 1) E3d < E4p
4p(4 + 1) 5s(5 + 0) E4p < E5s
(29)* Quy tắc Kleckowski:
Trong ng.tử nhiều e, e vào
chiếm ph.l có E nhỏ trước(mỗi AO chỉ chứa tối đa 2e với spin ngược
chiều).Khi ph.l có E nhỏ bão
hịa e,thì e vào chiếm ph.l có
E cao Thứ tự tiến E
ph.l xác định qui tắc KlecKowski.
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
Thứ tự tiến lượng phân lớp:
(30)(31)(32)γ Quy tắc Hund:
Trường hợp ph.l có nhiều AO đồng năng:
p.l: npx
p.l: ndx
e vào chiếm AO để:
∑ms cực đại ∑m cực tiểu
P1 P2 P3 P4 P5 p6
d1 d6
d2 d7
d3 d8
d4 d9
d5 d10 m = -1 +1
m = -2 -1 +1 +2
↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
ml -2 -1 +1 +2 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓
(33)δ Ghi chú:
* Các phân lớp p d: Cấu hình bền
cấu hình bão hịa cấu hình bán bão hịa
p.l p Bền p6 p3
p.l d Bền d10
và d5
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
(34)b Cấu hình electron:
1H(1s1): ↑ 2He(1s2) ↑↓
3Li(1s22s1) ↑↓ ↑
4Be(1s22s2) ↑↓ ↑↓
5B(1s22s22p1) ↑↓ ↑↓ ↑
6C(1s22s22p2) ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
7N(1s22s22p3) ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 8O(1s22s22p4) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 9F(1s22s22p5) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
10Ne(1s22s22p6) ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
↓
(35)Có thể viết cấu hình electron nguyên tố biết Z
11Na (1s22s22p63s1) (KL 3s
1)…
26Fe (KL3s
23p64s23d6) …
29Cu (KL3s23p64s23d9) …
Nhưng:cơ cấu d9 không bền cấu d10
Cu hiệu chỉnh thành cấu 4s1 3d10
29Cu(KL3s23p64s13d10) …
↑
↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
(36)c Hiệu ứng chắn hiệu ứng xâm nhập:
α.Trong ng.tử nhiều e, di chuyển
ej bị ei lại đẩy lực đẩy
tổng cộng Sj
e(j) bị nhân hút < tr.hợp ng.tử có 1e(j)
Sj: hiệu ứng chắn ei tác
dụng lên ej
1ei gây1hiệu ứng chắn σij lên ej(Sj =∑σij)
* ej xa nhânSj ↑;ej gần nhânSj↓
* ei xa nhânσij↓e: i gần nhânσij↑
Trong lớp: s p d f
(37)β Hiệu ứng xâm nhập: Các e di chuyển,
lực hút nhân
tác dụng lêntạo nên hiệu ứng xâm nhập
(e xâm nhập vào gần nhân hơn)
e tạo hiệu ứng chắn σ mạnh hơn
Trong lớp s p d f
(38)
III Bảng phân loại tuần hồn.
1 Vị trí ngun tố bảng phân loại tuần hoàn
Là xác định chu kỳ phân nhóm ng.tố:
Chu kỳ:số lượng tử chánh n lớn
ng.tố
Phân nhóm: Phân nhóm chánh A
Phân nhóm phụ B
(39)* Nguyên tố phân nhóm chánh A:
Là ng.tố mà e cuối x.d ph.lớp ns
hoặc np ph.lớp (n-1)d khơng chứa
đã chứa bão hịa e nsx: ns1p.nh I
A
ns2
p.nh IIA
ns2 npy ns2 np1
p.nh IIIA
ns2 np2 p.nh IV
A
ns2 np3 p.nh V
A
ns2 np4 p.nh VI
A
ns2 np5
p.nh VIIA
ns2 np6
khí trơ
Họ S
(40)* Nguyên tố thuộc phân nhóm phụ B:
Ng.tố mà e cuối x.d ph.lớp (n-1)d
ns2 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10
p.nh IIIB
p.nh IVB
p.nh VB
p.nh VIB
p.nh VIIB
p.nh VIIIB
…ns1 (n-1)d10 p.nh IB
p.nh IIB
(41)(42)2 Tính chất nguyên tố:
a Tính kim loại phi kim:
α K.l: ng.tố mà ∑e lớp ≤
K.l gồm:ph.nh IA; IIA; IIIA p.nh B
β Phi kim:là ng.tố mà∑e lớp ≥
phi kim gồm:phân nhóm IVA;VA;VIA;VIIA
*Ng.tố thuộc ch.kỳ lớn p.nh IVA;VAlà k.l b.Soh (+) cao soh (-) thấp
* Soh (+) cao ng.tố = ∑e hóa trị
của ng.tố
(43)Số oxyd hóa (-) thấp nhất= ∑e hóa trị -
→Kim loại có số oxyd hóa (+)
→phi kim có : số oxyd hóa (+) (-)
* ZX (ns2 npy) + (6-y)e X(6-y)- {…ns2 np6}
→ Các ng.tố phân nhóm chánh A có soh(+)
cao = cột phân nhóm ng.tố
b.Năng lượng ion hóa thứ (I1) ng.tố
I1 ng.tố n.l cần thiết mà ng.tố nhận vào để tách 1e khỏi ng.tố →ion M+.
M → M+ + e I
1 = EM+ - EM I1 >
I1↑ ng.tố khó ion hóa,tính khử
tính Kl ↓
(44)c Ái lực electron:
Ái lực electron lượng trao đổi ng.tố nhận thêm 1e → ion X
-X + e → -X-A
1=EX EX (A1: <0 >0)
A1 càng<0 nhận e ↑tính oh,đađ,pk↑
d Bán kính ng.tử
* Trong ph.nh, từ xuống
số lượng tử chánh n↑bán kính ng.tử↑
*Cùng1chu kỳ: ng.tố thuộc ph.nh A,
khi từ trái sang phải Z↑rng.tố ↓
rng.tử,tính khử, kl ↑,I1↓
rng.tử↓, oh,pk,đađ ↑
(45)CHƯƠNG II
LIÊN KẾT HÓA HỌC
I Các đặc trưng liên kết hóa học
1 Độ dài liên kết::khoảng cách ngắn nối
Liên kết H─F H─Cl H─Br H─I
d(Ao) 0,92 1,28 1,42 1,62
2 hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết
(46)2 Góc liên kết:
Góc tạo thành đoạn thẳng nối liền
ng.tử với nhân ng.tử liên kết với
C O Cl
Cl
111.4o
124.3o
(47)3 Bậc liên kết:
Số mối l.kết hình thành ng.tử
Etan H3C─CH3 blk =
Eten H2C = CH2 blk =
Etin HC ≡ CH blk =3
4 Năng lượng liên kết
a Phân tử nguyên tử: AB(k)
→ Q
: Q nhiệt hấp thu pư Q>0 EAB = Q
b Phân tử nhiều nguyên tử:
CH4(k)
→ Q
EAB > EAB↑ độ bền liên kết↑
Blk↑ EAB, đblk,↑ dAB↓
A(k)+B(k)
C(k) + 4H(k) ⇒ ECH = 14 Q
(48)5 Các loại liên kết
Gồm:
Liên kết ion
Liên kết cộng hóa trị Liên kết Hidro
Lực Van Der Walls
Liên kết phức chất
Các loại liên kết yếu
Để phân biệt lk ion lkcht:căn vào độ âm điện nguyên tử tham gia liên kết.
Lk (AB) ≤│χ│χ A - χB│< 1,7 lkcht
A – χB │≥ 1,7 lk ion
(49)II LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
1 Nguyên tắc:
Liên kết AB:0 ≤│χA – χB │< 1,7 lkcht
*2 ng.tử A B tiến lại gần nhau, AOht tiến lại gần nhau, đến khoảng cách xđ
các AO chúng che phủ lên
các Orbital ph.tử:Molecular Orbital (MO)
* MO :vùng không gian quanh nhân, xác suất tìm thấy e cực đại từ 90→99% Mỗi MO chứa tối đa 2e với spin ngược chiều
(50)AO(A) AO(B) MO(AB)
+ →
+ →
+ →
Liên kết phối trí (cho nhận)
▪ Chỉ có AO hóa trị(AO chứa e hóa trị) tham gia che phủ tạo liên kết
▪ Qui tắc che phủ hữu hiệu
*Che phủ cực đại:các AO tiến lại với
theo hướng
để cácAO che phủ phủ lên nhiều tốt
* ∆E2AO ↓
Che phủ hữu hiệu ↑độ bền lk ↑
↑ ↑ ↑↓
↑↓ ↑↓
↑↓ ↑↓
(51)HUI© 2006 General Chemistry:
Slide 51 of 48
Các kiểu xen phủ : tạo liên kết σ,π
•Liên kết sigma ma: Hình thành xen phủ trục, tức xen phủ xãy dọc theo trục liên kết nguyên tử Kí hiệu σ
s-s s-p p-p
p-d d-d
(52)HUI© 2006 General Chemistry:
Slide 52 of 48
• Liên kết π: Hình thành xen phủ bên, Kí hiệu π
p-d d-d
(53)2 Các thí dụ: * H2
H(1s1) H(1s1)
↑ ↑
↑↓ H
2
+ → → MO σs
↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓
H:H H─H
* HF
H(1s1)
F(1s2 2s2 2p5)
↑
↑↓ ↑↓ ↑
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p σsp
H:F̤̈:H─F̲̅׀
* Cl2 Cl( 3s
2 3p5) Cl( 3s2 3p5)
(54)(55)*N2 N(1s
2 2s2 2p3) N(1s2 2s2 2p3)
↑↓ ↑ ↑ ↑
↑↓ ↑ ↑ ↑
y y
X X
z
y y
X X
z
σz
׀N≡N׀
↑
↑ ↑↓
πy πx
z z
y y
(56)z z
y y
x
(57)* H2O
H(1s1)
O(1s2 2s2 2p4) H(1s1)
↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
↑
H O──H
Lý thuyết: HOH=900
nhưng thực nghiệm:= 104,50
(58)(59)* NH3:
3H(1s1)
N(1s2 2s2 2p3)
↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑
H
N H H
Lý thuyết: HNH= 900
nhưng thực nghiệm= 1070
(60)(61)* CH4 4H(1s1)
C(1s2 2s2 2p2)→C*(1s2 2s1 2p3) H
H
C H
H
Lý thuyết: CH4 gồm loại liên kết C─H
3 C─H tạo thành tam diện vuông, C─H thứ tư không định hướng
Thực nghiệm: CH4 có dạng tứ diện đều,
góc HCH=109,50
(62)(63)3 Thuyết lai hóa AO
Trước tạo liên kết, ng.tử tự che phủ
các AO hóa trị
→những AO lai hóa có hình
dáng, kích thước, E hồn tồn giống Sau đó, dùng AO l.hóa che phủ với AO ng.tử khác để tạo l.k
a Các trạng thái lai hóa:
α Lai hóa sp:1(s) + 1(p) →2(sp)
(64)Trạng thái lai hóa sp dùng để giải thích cấu phân tử thẳng hàng
Trong hóa hữu cơ, lai hóa sp dùng để giải thích cấu carbon liên kết ba (C ≡ )
sp sp sp
Td: O=C=O ; HC≡CH
(65)phân tử BeH2
Td: BeH2: Be(2 + 2.1=4)=> Be(sp)
BeCl2: Be(2 + 2.1 = 4)=> (sp)
(66)(67)β.Trạng thái lai hóa sp2: 1(s) + 2(p) → 3(sp2)
Có cấu tam giác đều: tâm nhân ng.tử,
3 trục đ.x 3(sp2) hướng đỉnh ∆
Trạng thái lai hóa
sp2 dùng để giải
thích ph.tử có dạng ∆
góc.Trong hóa hữu cơ: giải thích
cấu C liên kết đôi (C = )
(68)(69)(70)γ Trạng thái lai hóa sp3:
1(s) + 3(p) → 4(sp :3) tứ diện đều,4 trục đx
Hướng đỉnh tứ diện
Trạng thái lai hóa sp3 dùng để giải
thích cấu phân tử có dạng tứ diện, tháp tam giác,góc.Trong hóa hữu cơ,dùng để giải thích cấu C nối đơn
(71)(72)(73)ε Trạng thái lai hóa d2sp3
1(s) + 3(p) + 2(d) →6(d2sp3)
Có dạng hình mặt (lưỡng tháp đáy
hình vng)
δ Trạng thái lai hóa dsp3;
1(s) + 3(p) + 1(d) 5(dsp3)
Dạng hình mặt ( lưỡng tháp đáy tam giác)
(74)4 Dự đốn cấu lập thể hóa chất
Xem chất: MLn ; MLnx+ ; Ml
n
y-M:ng.tố tr.tâm(ng.tố có số ng.tử nhỏ nhất.) L:ligand(các ng.tố chung quanh l.k với M) n; số ligand ( n ≥ 2)
X+: đ,t(+) cation Y- :đ.t (-) anion
▪∑ehtlh(M) =∑ehtcb(M)+∑e: L(1L góp 1e trừ O;S = 0e)
+ y(e) anion - x(e) cation Để xác định dạng lập thể:
(75)▪ Xác định trạng thái lai hóa (M) dạng lập thể
∑ehtlh: ∑AOlh: tr.thái lh dạng lập thể
4 sp thẳng hàng
6 sp2 tam giác; góc
8 sp3 tứ diện, tháp,
góc
10 dsp3 lưỡng tháp đáy ∆
12 d2sp3 hình bát diện
(76)HUI© 2006 General Chemistry:
Slide 76 of 48
*Các cặp e hóa trị phải phân bố cách xa để có lực đẩy nhỏ chúng
* Hiệu ứng lập thể giãm dần: Cặp e không liên kết(K) > cặp e liên kết(L) > e không liên kết [K(1)]
*Lực đẩy cặp e giảm dần theo thứ
tự sau: KK > KL > LL > K(1)L
*e liên kết bội đẩy > e
liên kết đơn Cl C O
Cl
111.4o
124.3o
(77)Td: CO2: C(4 + 2.0 = 4) sp O =C = O
O - C - O
▪▪ ▪▪ z z y y z y x ) ( 2 ) (
1 + =
= σ e π
Blk
phân tử BeH2
Blk=
BeCl2:Be(2+2.1=4)=> sp
(78)CO32-: C (4 + 3.0 + =6) sp2 ▪▪
▪▪
O
C O O
▪▪
1.2(e)
Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,33 3.2
CH≡CH
▪▪ ▪▪
(79)BF3: B(3+3.1=6e)=> sp2
1.2(e)
Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,33 3.2
(80)(81)(82)(83)(84)HUI© 2006 General Chemistry:
Slide 84 of 48
Cl Cl Cl 3p 3p 3p 3p 3p 3p sp2 sp2 2p B 33 , ) ( ) (
1 + =
= σ e π
Blk
BCl3: 3+3.1=6=> sp2
(85)NO2: ∑ehtlh = + 2.0 = lh sp2
N O O
• ▪▪
•• Blk=1(σ)+─── (π) = 1,5 1.2e
2.2
CH4 ∑ehtlh = + 4.1= 8lh sp3 Blk CH =
(86)NO2- : ∑ehtlh = + 2.0 +1 = lh sp2
N O O •• •• •• 2.2e
Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,5 2.2
NO2+ : ∑ehtlh = + 2.0 – = 4lh sp
O───N───O
••
•• 2.2e
Blk = 1(σ) + ─── (π) = 2.2
ONO < 120o
NO2+ thẳng hàng
(87)NH3: ∑ehtlh = + 3.1 = 8 lh sp3
Blk =
NH4+ : ∑ehtlh = + 4.1 -1 =
lh sp3 :Blk =
NO3- : ∑ehtlk = + 3.0 +1 = 6 lh sp2
O
N──O O
•• ••
•• 1.2e
Blk=1(σ) + ──(π) 3.2
= 1,33
;HNH < 109,5o
; HNH=109,5o
ONO = 120o
(88)H2O : ∑ehtlh = + 2.1 = 8sp3
SO2: ∑ehtlh = + 2.0 = lh sp2
S──O O
•• ••
•• 1.2eBlk = 1(σ) + ── (π) = 1,5 2.2
OSO < 120o
HOH<109,5o
H
H O
(89)O
H H
104.5O
107O
N
H H
H C
H
H H
H
109.5O
(90)SO3: ∑ehtlk = + 3.0 = sp2
O
S──O O
••
•• ••
1.2e
Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,33 3.2
SO32- :∑ehtlh = + 3.0 +2 =8 lh sp3
••
OSO = 120o
OSO < 109,5o
(91)SO42- : ∑ehtlh = + 4.0 + = lh sp3 O
S
O O O
2-PCl5 : ∑ehtlh = + 5.1 =10 lh dsp3
OSO = 109,5o
(92)5 Tính chất:
a Cộng hóa trị nguyên tố số liên
kết cộng hóa trị xuất phát từ nguyên tố Td: H─O─H {cht(H) = 1; cht(O) = }
b Bán kính ng.tố: ½ độ dài liên kết đơn tạo ng.tử ng.tố
Td:N-NcódN-N=1,45A°rN=1,45/2=0,725Aͦ
(93)c Lkcht có tính bão hịa, định hướng, khơng phân cực phân cực
Lk: AB có │χA – χB │= AB không
phân cực; μAB =0
0<│χA – χB│<1,7AB phân cực; μAB ≠
Td: HF có χF > χH H──F
μHF= 4,8.dHF.δ (Deby)
μ↑ độ phân cực ↑
dHF
Td: H2 có μ = • •
(94)Trường hợp ph.tử nhiều ng.tử:MLn l.k
M─L có gía trị μML μMLn = hợp lực
nμML
Td: NH3 và NF3 CH4 có μ =
(95)III LIÊN KẾT ION
1 Nguyên tắc:
A + B nếu│χA - χB│≥ 1,7 lk ion
χA > χB A + ne → A
n-B → n-Bm+ + me mAn-+nBm+→AmBn
Các ion An- Bm+ phải có cấu hình e bền
* Cấu hình e bền ion:
▪ cấu 8e :(…ns2 np6): ng.tố p.nh chánh A
▪ Cơ cấu 18e(….ns2 np6 nd10): p.nh phụ B
▪ Cơ cấu ns2 (….ns2)
(thường gặp
ng.tố chu kỳ lớn phân nhóm IVA,VA )
(96)Td:
(97)2 Tính chất:
a Bán kính ion:
Xem phân tử AB:A-B+
dAB= rA- + rB+
A + e → A- r
A-
rA
>
B→ B+ +e <
Trong dãy ion đẳng e: N3-; O2-; F-; Ne; Na+; Mg2+; Al3+
Z↑ rion↓
P3-; S2-; Cl-; Ar; K+; Ca2+; Z↑ rion↓
Trong ion đẳng e:
Ion có Z↑rion↓
+ B
r rB
(98)b Tính cộng hóa trị liên kết ion ( tính ion liên kết cộng hóa trị)
• •
Cation Mm+ có tính phân
cực↑khi
• rM+ ↓
• m(+) ↑
Anion An- có tính bị phân
cực ↑
• n(-) ↑ • rA- ↑
Tính cht ↑ Tính ion ↓
• • •
100% ion lkcht ph.cực lkcht khơng cực
Tính cht ↑ độ bền↓; t0
(99)•Trường hợp cation có bán kính điện tích nhau, tính phân cực tăng theo thứ tự:
(100)IV: Các loại liên kết yếu:
1 Liên kết Hydro:
Là l.k tạo thành ng.tử H linh động( H l.k với ng.tử hay nhóm ng.tử có độ âm
diện lớn như: O, F, Cl, C≡C) với ng.tử hay nhóm có độ âm điện lớn có cặp e không liên kết A←H+δ … ׀B←R
Td: H→F … H→F
a Phân loại
Có loại: lkH liên phân tử lkH nội phân tử
(101)α Liên kết Hydro liên phân tử:
Được tạo thành p.tử riêng biệt nhau;
Td: H2O
H─O̅׀…H─O C2H5─O̅׀…H─O
H H H H
β Liên kết Hydro nội phân tử:
Được tạo thành thân phân tử
O H N
O O
O H C
O H
octo- Nitrobenzen andehit salyxilic
(102)b Tính chất
α Liên kết hydro bền H linh động tâm B giàu e
Td: C2H─O̅׀…H─O̅׀ bền C2H5─O̅׀
H H H…׀O̅─H
(103)β Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy:
Hóa chất cho l.k(H) l.p.t ↑ t0
s, t0nc, ↑ Td: C2H5─O̅׀…H─O̲̅─C2H5 bền CH3─O̲̅─CH3 H
Chất cho liên kết Hydro nội phân tử
càng mạnh to
s , tonc, thấp
Td: O─H O─H
O có to
s, tonc> N
O O N
O
(104)
γ Độ tan
Chất cho l.k(H) l.p.t với d.mơi ↑ tan ↑ d,mơi
Td: C2H5OH tan H2O > CH3OCH3
b Lực Van Der Walls (VDW)
Là lực liên ph.tử, tạo thành gữa ph.tử trung hịa, lực VDW dùng để giải thích hóa lỏng chất khí, đông đặc chất lỏng
α Phân loại:
Lực VDW gồm loại:
(105)* Lực định hướng:
Được tạo thành ph.tử phân cực
≡
* Lực cảm ứng:
Được tạo thành phân tử phân cực phân tử không phân cực
(106)* Lục khuếch tán
Tạo thành chất khơng phân cực
•
.
:
• : • : μ=0 μ≠0
He
Lục định hướng > lực cảm ứng > lực khuếch tán
Lực VDW↑ μ↑r(phân tử)↑
M↑
(107)β Tính chất
* Chất cho lực VDW↑ tos, tonc↑
* Các chất có độ phân cực giống nhau
hòa tan tốt vào nhau, ngược lại Td: F2 Cl2 Br2 I2
Td: HCl hòa tan H2O tốt CH4
CH4 hòa tan CCl4 tốt HCl
to
(108)CHƯƠNG III: NHIỆT HÓA HỌC
I Các khái niệm bản:
1 Hệ:
Là phần vũ trụ có giới hạn
phạm vi khảo sát phương diện hóa học Phần lại vũ trụ quanh hệ gọi mơi trường ngồi (mtng) hệ Td: cốc chứa nước đậy kín: phần bên
trong cốc hệ, cịn thành cốc khoảng khơng gian quanh cốc (mtng)
(109)* Hệ hở: Có thể trao đổi E,vật chất với(mtng)
* Hệ kín: trao đổi E khơng trao
đổi chất với (mtng)
* Hệ cô lập: không trao đổi E vật chất
với (mtng)
Td: Cốc chứa dd hóa chất khơng đậy nắp hệ hở, cịn bình đậy kín hệ kín,
trong bình cách nhiệt đậy kín hệ lập
*Hệ đồng thể: Chỉ có pha,cịn từ pha trở
lên hệ dị thể [Hệ gồm nước(l) ng.chất đồng thể, nước(l) nước đá dị thể]
(110)2 Thông số trạng thái hàm trạng thái; a Thông số trạng thái:
Các đại lượng vật lý như:(p),(V),(T),(n) dùng để biểu diễn trạng thái hệ gọi thông số trạng thái
Giữa thơng số trạng thái có 1f.t liên hệ:
Khi xđ trị số,trị số thứ xđ Do đó: thường dùng thông số: p,V,T
pV= nRT
Pt trạng thái
p: (atm),V:(lit),T:(oK)
0,082 l.atm.mol-1
R 1,987cal.mol-1 hs klt
(111)b Hàm trạng thái:
Trạng thái hệ thay đổi cần thông số trạng thái thay đổi
Hàm trạng thái đại lượng có giá trị phụ thuộc vào thơng số trạng thái hệ
c Quá trình:
Xem1hệ tr.thái (1): (p1,V1,T1),
1 thông số tr.thái thay đổi →tr.thái (2):
(p2,V2,T2) hệ thực trình từ trạng
thái(1)→trạng thái(2)
*1 (p1,V1,T1) → *2 (p2,V2,T2)
• Q.t đẳng áp: p khơng đổi( ∆p=0;p=const) •Q.t đẳng tích:V khơng đổi(∆V=0;V=const) •Q.t đẳng nhiệt:T khơng đổi(∆T=0;T=const)
(112)•Q.t đoạn nhiệt: khơng trao đổi nhiệt (Q=0) •Q.t tn: khả xãy theo chiều thuận hay chiều nghịch nhau(↔).Q.t xãy chiều qt tự nhiên ( → )
c Nhiệt công
Khi thực q.t từ tr.th(1) đến tr.th (2), hệ trao đổi E với mtng dạng:
nhiệt công
α Nhiệt: Q = mc∆T c: nhiệt dungm: khối lượng (gam) ∆T= T2 – T1
m=1g ; ∆T=1 c=Q → c: nhiệt dung riêng
(113)m=M, ∆T= 1 Q= Mc = cc̅ : nhiệt dung mol Có n mol chất Q = nc̅ ∆T
β Công
Công A * Công thay đổi thể tích hệ
* Cơng hóa học
Trường hợp có cơng thay đổi thể tích:
A = pngoài ∆V { ∆V = V2 –V1}
•png=0(q.t xảy chân khơng)A =
•∆V=V2 - V1=0(q.t đẳng tích)A =
• Quá trình đẳng áp thuận nghịch:
png = phệ = p A = p.∆V
(114)Qui ước dấu: Q < phát nhiệt Q > nhận nhiệt A< nhận công A> sinh công
II Áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học
1 Nguyên lý I nội
Xem hệ thực q.t từ tr.th (1) đến tr.th (2) theo nhiều đường q.t khác nhau:
* * Q1 , A1
Q2 , A2 Q3 ,A3 Qn ,An
Q1 ≠ Q2 ≠ Q3 ≠ Qn;A1 ≠ A2 ≠ A3 ≠ An Q1-A1=Q2-A2=Q3-A3=Qn-A=hs= ∆U
∆U= U2 - U1( U1 và U2 nội hệ trạng thái (1) (2)
(115)Nội U tất dạng lượng tích chứa bên hệ
∆U = Q - A
A = png.∆V ∆U = Q – png.∆V
Trong trường hợp hệ thực chu trình:
1*2
∆U = U2 – U1 = Q – A =
Q = A
• Q > 0A > 0: hệ nhận nhiệt→sinh cơng • A < Q < 0: hệ nhận công→phát nhiệt
(116)2 Entalpi:
pư thường thực theo cách sau:
* Bình kín,Vhệ=Vbìnhq.t đẳng tích(∆V=0)
∆U=Q-A=Q-png∆V∆U=QV: nh đẳng tích
•QV>0∆U>0hệ nhận nhiệt→U2>U1 hệ
nóng lên
•QV<0∆U<0hệ phát nhiệt→U2<U1:
hệ lạnh
(117)*Bình hở, p tác dụng lên hệ p khí =
1atm trình đẳng áp
∆U = Q – A = Q - p∆V Q =∆U + p∆V
Qp=U2-U1+p(V2 – V1) =(U2+pV2)-(U1+pV1)
Đặt: H2 = U2 + pV2 ; H1 = U1 + pV1
Là Entalpi hệ trạng thái (2) (1)
∆H = H2 – H1 = Qp nhiệt đẳng áp
Với H = U + pV
Qp>0∆H>0hệ nhận nhiệt:H2>H1hệ
nóng lên
Qp<0∆H<0hệ phát nhiệt:H2<H1hệ
lạnh
(118)3 Hiệu ứng nhiệt
Hiệu ứng nhiệt p.ư Q trao đổi pư với mtng điều kiện ∆V=0 ∆p =
*∆V=0:∆U=QV: hiệu ứng nhiệt đẳng tích
* ∆p=0∆H = Qp : hiệu ứng nhiệt đẳng áp
Sự liên quan ∆H ∆U
Ta có: H = U + pV ∆H = ∆U + p∆V
∆H = ∆U + p(V2 – V1) = ∆U + pV2 –pV1
∆H=∆U+ n2RT – n1RT = ∆U + (n2 – n1)RT
∆H =∆U + ∆n.RT ∆n=∑n(k)(sp)-∑n(k)(tc)
Qp = QV + ∆n.RT
Trong trình:
(119)Td: 2NH3(k) + 3/2 O2(k) →N2(k) + 3H2O(k) ∆H =∆U+∆n.RT = ΔU+ ½ RT
a Nhiệt tạo thành nhiệt phân hủy
α Nhiệt tạo thành mol tiêu chuẩn
Là hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành 1 mol hóa chất từ đơn chất bền điều kiện chuẩn (p=1atm, T = 298oK{25oC}
Td: H2(k) + ½ O2 (k) → H2O(l)
∆Ho
298 = ∆H̅ott,298 [H2O(l)]
∆H̅0
tt,298 thường <0 ∆H̅0tt,298 ↓ bền
∆H̅0
(120)β Nhiệt phân hủy mol tiêu chuẩn
Là nhiệt trao đổi phân hủy hồn tồn mol hố chất thành đơn chất bền đkc
H2O(l) → H2(k) + ½ O2(k)
∆H0
298 = ∆H̅0ph,298 [H2O(l)]
∆H̅0
ph,298 thường>0 ∆H̅0ph,298↑càng bền
b Nhiệt đốt cháy mol tiêu chuẩn
Là hiệu ứng nhiệt pư đốt cháy hồn
tồn mol hố chất O2(k),sản phẩm
tạo thành oxyt bền nguyên tố tạo thành hoá chất đkc
(121)H2(k) + ½ O2(k) →H2O(l)
∆H0
298 = ∆H̅0ch,298 [H2(k)]
∆H̅o
ch,298 thường <
∆H̅o
ch,298
[đơn chất] ≠
(122)4 Định luật Hess hệ
a Định luật Hess
Một pư xảy theo nhiều giai đoạn, hiệu ứng nhiệt tổng quát tổng hiệu
ứng nhiệt giai đoạn trung gian Và hiệu ứng nhiệt tổng quát phụ vào trạng thái đầu trạng thái cuối pư
I + J
∆H1 ∆H2 A + B → C + D ∆H3 ∆H4 ∆H5 E + F → G + H
∆H0
(123)C(tc) + O2 (k) → CO2(k)
∆H
0
298 = ∆H1 + ∆H2
Có thể biểu diễn định luật Hess dạng:
C(tc) + ½ O2 (k) → CO(k) (1) ∆H1
CO(k) + ½ O2(k) → CO2(k) (2) ∆H2
(1)+(2)→(3) C(tc)+O
2(k)→CO2(k)
∆H3=∆H1+∆H2
b Hệ quả:
α Phản ứng thuận nghịch
A + B ↔ C + D
∆Hth ∆Hng
∆H = ∆Hth + ∆Hng =
∆Hth = - ∆Hng
ΔH1 ΔH2 CO(k)
ΔH
(124)β Tính h.ư nhiệt pư theo nhiệt tạo thành
AB + CD → AC + BD A + B
C + D
∆H1 ∆H2 ∆H
∆H
∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
∆H1 = -1.∆H̅0
tt,298[AB] ∆H2 = -1.∆H̅0
tt,298[CD]
∆H3 = + 1.∆H̅0
tt,298[AC] + 1.∆H̅0tt,298[BD]
∆H= {1.∆H̅0
tt,298[AC] + 1.∆H̅0tt,298[BD]}
- {1.∆H0
298[AB] + 1.∆H0298[CD]}
(125)Xem pư tổng quát
mA + nB → pC + qD
∆H0
298 = {m∆H0tt,298[C] + n∆H0tt,298[D] }
- { p∆H0
tt,298[A] + q∆H0tt,298[B] }
∆H0
298 = ∑∆H0tt,298[s.p] - ∑∆H0tt,298[t.c]
Td: 2NH3(k)+3/2O2(k) → N2(k) + 3H2O(k)
∆H0
298=3∆H0tt,298[H2O(k)]-2∆H0tt,298[NH3(k)]
∆H0
298= 3.(-241,8) - 2.(- 46,2) = - 633kj
(126)γ Tính h.ư nhiệt pư theo nhiệt cháy Xem pư:H2C=CH2(k) +H2(k) →H3C-CH3(k)
C2H4(k) +3O2(k) → 2CO2(k)+2H2O(l) (1) ∆H1 H2(k) +1/2 O2(k) → H2O(l) (2) ∆H2 C2H6(k) +7/2O2(k)→2CO2(k) +3H2O(l) (3) ∆H3
(1) + (2) – (3) →pư cần phải tính
∆Ho
298= ∆H1 + ∆H2 - ∆H3
∆Ho
298= 1.∆Hoch,298[C2H4(k)] + 1.∆Hoch,298[H2(k)] - 1.∆Ho
ch,298[C2H6(k)]
∆Ho
298= ∑∆Hoch,298[tc] - ∑∆Hoch,298[sp]
(127)δ Tính hiệu ứng nhiệt theo lượng lk
Xem pư: H2C=CH2(k) + H2(k) → H3C─CH3(k) 2C(k) + 4H(k)
∆Ho
298= ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 ∆H1= EC=C + 4ECH
∆H2= EH-H
∆H3= -EC-C + -6EC-H ∆Ho
298= {EC=C + 4EC-H +EH-H } - {EC-C + 6EC-H}
∆Ho
298= ∑Eđứt - ∑Eráp
∆H1 ∆H2 ∆H3 2H(k)
(128)Xét dấu ∆Ho
298 phản ứng:
∆Ho
298 < pư phát nhiệt: pư dễ xảy
∆Ho
298 > pư thu nhiệt: pư khó xảy
∆Ho
298 = pư đoạn nhiệt: pư khó xảy
Pư có ∆H < dễ xảy
Td: pư: H2 + X2 → 2HX X( halogen)
F2 Cl2 Br2 I2
∆Ho
298 ↑ pư khó xr
(129)III.Ng.lý nhiệt động lực học - chiều q.t
1 Nguyên lý nhiệt động lực học – Entropi
VA = VB V = VA + VB nAmol
khí
Chân
khơng nAmol khí
(1) (2)
Độ:( tự do, xáo trộn, bất trật tự), xác suất diện phân tử khí ↑
Khi hệ thực trình từ(1) →(2) :
Trong q.t tự nhiên,hệ từ trạng thái có độ tự ,xs diện p.tử khí thấp đến trạng thái có độ tự do, xs diện ph.tử khí cao
(130)VA = VB ; TA = TB
Đxt,đtd (A) = (B)
Q
QA > QB
Đxt,đtd (A)↑ > (B)
Biến thiên đxt,đtd hệ tỷ lệ thuận với lượng nhiệt Q trao đổi hệ
VA = VB ; TA > TB
Q
QA = QB
Đtd(A) > (B) ∆đtd(A) < (B)
∆ đtd hệ tỷ lệ nghịch với nhiệt độ khảo sát hệ
nA nA nA nA
nA nA
nA nA
(131)Vậy: Mỗi trạng thái hệ biểu diễn h.số x.s entropi S (S h.số biểu diễn độ tự do,xáo trộn,bất trật tự,và x.s diện ph.tử hệ),mà biến thiên S cho hệ thức:
Q.t thuận nghịch∆Shê=Qtn/T
Q.t tự nhiên ∆Shệ >Qktn/T
Mỗi hóa chất có giá trị S̅o
298 > x.đ
Hóa chất có S↑ độ tự ↑ Với hóa chất: Sk > Sl > Sr
T Q S ≥
∆
(132)2 Tính biến thiên entropi phản ứng Xem pư: mA + nB → pC + qD
∆So
298 ={ pS̅o298[C]+qS̅o298[D]}-{mS̅o298[A]+nS̅o298[B]} ∆So
298 = ∑So298[sp] - ∑So298[tc] Td: CaCO3(r) → CaO(r) + CO2(k) ∆So
298=1.S̅o298[CaO(r)]+1.S̅o298[CO2(k)] -1.S̅o
298[CaCO3(r)] ∆So
298 = 39,7 + 213,7 – 88,7 = 164,7 kj/oK
* Có thể dự đốn dấu ∆S dựa vào ∆n pư: ∆n > ∆S > 0; ∆n<0∆S<0; ∆n=0tính cụ thể
(133)3 Xét dấu ∆S pư:
Một pư có: ∆S > dễ xảy ra.∆S = khó xảy ra. ∆S < khó xảy
∆S↑ dễ xr
4 Chiều pư
Ng.lý 1; không kết luận pư xảy hay khơng Do phải kết hợp ng.lý
G=H-TS (G: hàm Gibb, lượng tự do)
Khi hệ thực trình từ (1) → (2):
∆G= G2 – G1 = (H2 – TS2) – (H1 – TS1)
∆G=(H2 – H1) – T(S2 – S1)= ∆H - T∆S
∆Go
(134)∆G̅o
tt,298 [hóa chất]: ∆Go298 pư tạo thành
mol hóa chất từ đơn chất bền đkc
H2(k) + ½ O2(k) → H2O(k)
∆Go
298 = ∆G̅ott,298[H2O(k)]
∆G̅ott,298[đơn chất] =
Xem pư: mA + nB → pC + qD
∆Go
298 = {p∆G̅ott,298[C] + q∆G̅ott,298[D]}
- {m∆G̅o
tt,298[A] + n∆G̅ott,298[B]}
∆Go
(135)* ∆H<0, ∆S>0 ∆G<0: pư tự xảy (→)
* ∆H>0,∆S<0∆G>0: pư tự xảy (←)
∆H<0, ∆S<0:
│∆H│>│T∆S│∆G<0: (→) │∆H│<│T∆S│∆G>0: (←)
∆H>0,
∆S>0: │∆H│>│T∆S│∆G>0: (←)
│∆H│<│T∆S│∆G<0: (→)
Vẽ đường biểu diễn ∆G theo T ta có:
│∆H│=│T∆S│∆G=0:(↔)
│∆H│=│T∆S│∆G=0:(↔) ΔG = ΔH - TΔS
(136)ΔG
T ΔH > ; ΔS <
(137)ΔG
T ΔH > 0; ΔS >0
(138)ΔG
T ΔH > ; ΔS =
(139)ΔG
T ΔH < ; ΔS <
(140)ΔG
T ΔH < ; ΔS >
(141)ΔG
T ΔH < ; ΔS =
(142)ΔG
T ΔH = ; ΔS <
(143)ΔG
T ΔH = ; ΔS >
(144)ΔG
T ΔH = ; ΔS =
(145)CHƯƠNG IV
TỐC ĐỘ PƯ-CÂN BẰNG HÓA HỌC
I Tốc độ phản ứng
1 Biểu thức tốc độ phản ứng
Xem pư: m A + nB → pC + qD
v=k(CA)m(C
B)n
k:hs tốc độ pư;k> 0;k=f(T) Bậc m theo A,bậc n theo B
Pư bậc (m + n) tổng quát
* m,n trị số thực nghiệm: số
nguyên, thập phân
* m,n ≠hệ số pư,chỉ pư đơn giản(
xảy giai đoạn): bậc pư trùng hệ số pư
(146)* Trường hợp chất tham gia pư chất
khí, ta dùng nồng độ áp suất
v = kCAm.C
Bn v = kpAm.pBn
* trường hợp chất pư gồm(lỏng rắn)
Ta có: v=kS.Cim : S
i bề mặt hoạt động
chất rắn
* Trường hợp chất pư gồm khí rắn,
ta ý đến chất khí: v = kpim
(147)2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ pư
a Ảnh hưởng nồng độ(T= const)
mA + nB → pC +qD: pư đơn giản v1 = kCAm.C
Bn : C’A= xCA C’B= yCB
v2=k(C’A)m.(C’
B)n = k(xCA)m.(yCB)n
=kxmynC
AmCBn v2/v1= xm.yn
* Hỗn hợp pư chất khí: Có thể dùng áp suất:
v1= kpAm.p
Bn ;v2= k(xpA)m.(ypB)n
v2/v1= xm.yn
(148)Td1:pư: 2A + B → C :C’A= 2CA; C’B= CB :x=2; y=1;v2/v1= x2.y1=22.11=4
Td2; mA + nB → pC + qD
.C’A=2CA;C’B=CB:v2/v1=4=2m.1n=2mm=2 C’A=CA; C’B=2CB:v2/v1=2=1m.2n=2nn=1
v = kCA2C B
Td3:2NO(k)+O2(k)→2NO2(k)
Khi tăng Vbình lên lầnáp suất khí
giảm lần
p’A =½pA; p’B= ½ pB:v2/v1=(1/2)2.(1/2)1=1/8
v = kCA2.C
B
:V = kCAm.C
Bn
:v = kpNO2.p
(149)b Ảnh hưởng nhiệt độ.(nồng độ không đổi)
α Hệ thức Van’t Hoff
T1→v1,k1,t1; T2→v2,k2,t2 v1= k1CAmC
Bn ;v2= k2CAmCBn
γ: hệ số nhiệt độ k,
γ >1
∆T = T2 – T1
∆T = 100 => v
2/v1 = γ
γ 10 1 2 T tt k k v v ∆ = = =
(150)*Td1: T1=20oC→T
2=50oC; γ=3
v2/v1=3(50-20)/10=27
*Td2: T1=20oC→T
2=50oC;
v2/v1=8=γ(50-20)/10=γ3γ=2
*Td3: T1=20oC,t
1=3h→T2=400C;γ=3t2=?
t1/t2=γ(40-20)/10=γ2=32=9 = 180/t
t2=180/9= 20’
Td4: T1=20oC,t
1=3h,γ=3→t2=20’ T2=?
.t1/t2=γ∆T/10=3∆T/10=180/20=9∆T/10=2
T2=40oC
(151)β Hệ thức Arhénius
k = α.e-Ea/RT
Ea:năng lượng hoạt hóa pư
α=hs: thừa số tần số
T→∞Ea/RT→0 k=α (hs tốc độ T=∞)
lnk = -Ea/RT+lnα ;vẽ lnk = f(1/T)
lnk
1/T
lnk nghịch biến với 1/T lnk đồng biến với T T↑k↑; T↓k↓
Ea>0; Ea↑=>k↓
(152)T1,k1lnk1=-Ea/RT1+lnα
T2,k2lnk2=-Ea/RT2+lnα
Ea 1
lnk2 – lnk1= - — ─ - ─
R T2 T1
k2 Ea ln ─ = - ─ ─ - ─ k1 R T2 T1
(153)c Ảnh hưởng chất xúc tác(cxt)
Cxt chất cho vào pư với lượng nhỏ, làm v↑ định hướng pư theo chiều mong muốn.Sau pư, cxt hoàn trả lại mt
Td: RCOOH + R’OH → RCOOR’ + HH+ 2O
NH3(k)+O2(k)
∆
∆,xt
Cxt làm v↑ làm giảm Ea pư
Xt đồng thể: cxt chất pư pha Xt dị thể: cxt cpư pha khác nhau
N2(k) + H2O(l)
NO(k) + H2O(l)
(154)II Cân hóa học
1 Hằng số cân
Xem pư tn: mA + nB ⇄ pC + qD
vth,kth vng,kng
vth= kthCm.C
Bn v
tq= vth – vng
vtq= kthCAm.C
Bn - kngCCp.CDq
t → t0: CA CB >> CC và CD vth>>vngv>>0
t↑:CA CB↓; CC CD↑vth↓; vng↑vtq↓ vng = kngCCp.C
Dq
(155)vth = vng vtq = 0→pư đạt trạng thái cân (tcb)
tcb: kth[A]m[B]n = k
ng[C]p[D]q
kth [C]p[D]q
KC= ── = ─────
kng [A]m[B]n
KC:hs cb độ;KC=f(T)
KC>0;KC↑,cb ≡>thuận
KC↓, cb ≡> nghịch
Khi phản ứng đạt trạng thái cb, hỗn
hợp pư cịn đủ chất có thành phần xác định biểu thức số cb
(156)Khi hỗn hợp pư chất khí:có thể dùng Kp
(pC)p.(pD)q
Kp = ──────
(pA)m.(p
B)n cb
Kp: hs cb áp suất
Kp↑;cb≡>thuận
Kp↓;cb≡>nghịch
Kp=KC.(RT)∆n; K
p = f(T)
2NO(k) + O2(k) ↔ 2NO2(k) (1): K1
a.(1)=>2aNO(k)+aO2(k)↔2aNO2(k)(2): K2
(pNO2)2 (pNO2)2a
K1= ────── ; K2 = ──────
(pNO)2(p
O2) (pNO)2a(pO2)a
(157)C(tc) + ½ O2(k) ↔ CO(k) (1) K1
CO(k) + ½ O2(k) ↔ CO2(k) (2) K2
(1)+(2)→(3): C(tc) + O2(k) ↔ CO2(k) (3)K3
K3 = K1.K2
2NO2(k) ↔ N2O4(k) (1) K1
N2O4(k) ↔ 2NO2(k) (2) K2
K1.K2 =
Pư có mặt chất (r,l,k), ta dùng Kp
chỉ ghi áp suất chất khí biểu thức Kp
.Pư có mặt chất (l,r), ta dùng KC
ghi nồng độ chất lỏng biểu thức KC
(1) (2): th ng
(158)2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân
a Định luật Le Châtelier
Khi pư đạt trạng thái cb, ta thay đổi yếu tố tác dụng lên hệ,thì cb dịch chuyển theo chiều ngược lại với thay đổi
b Ảnh hưởng nồng độ
A + B ↔ C + D
+ A vào hệ: CA↑ cb ≡> CA↓: thuận(→)
- A ra: CA↓ cb ≡> CA↑: nghịch(←)
+ D vào hệ: CD↑ cb ≡> CD↓: nghịch(←)
- D ra: CD↓ cb ≡> CD↑: thuận(→)
(159)c Ảnh hưởng áp suất
Áp suất ảnh hưởng đến cb hệ có mặt chất khí
Xét ∆n = ∑n khí (sp) - ∑n khí (tc) pư: Khi p↑ cb ≡> ∆n < ; p↓ cb ≡> ∆n >
Td:N2(k) + 3H2(k) ↔ 2NH3(k): ∆n= -2
p↑ cb ≡> ∆n < : thuận(→) p↓ cb ≡> ∆n > 0: nghịch(←)
nếu ∆n = cb không dịch chuyển
(160)d Ảnh hưởng nhiệt độ
Khi T↑ cb ≡> thu nhiệt(∆H > 0) Khi T↓ cb ≡> phát nhiệt(∆H < 0)
Nếu ∆H = cb không dịch chuyển
Td: CaCO3(r) ↔ CaO(r) + CO2(k) ∆H >
T↑ cb ≡> ∆H > ; thuận(→) T↓ cb ≡> ∆H < : nghịch(←)
e Ảnh hưởng chất xúc tác
Trong pư cb, thêm chất xt ,nó làm vth↑đồng
thời làm vng↑; ∆vth=∆vng. chất xt không
làm dịch chuyển mức cb mà làm pư nhanh chóng đạt trạng thái cb
(161)Td: A + B ↔ C + D
t0
kxt: tcb 0,3 0,3 0,7 0,7 ∆tcb= 10h Có xt: tcb 0,3 0,3 0,7 0,7 ∆tcb = 1h Sự liên hệ ∆G0
298 K pư
Xem pư: mA + nB ↔ pC + qD
Ta tính được∆H0
298,∆S0298,∆G0298,và K
∆G0
T = - RTlnK ∆G0↑lnK↓K↓
Td: A + B ↔ C + D ∆G0
298 = - 10kj
∆G0
298 - 10.1000
lnK= - ──── = - ────── = 4 K= 54,6
(162)* Đương lượng gam chất số phần
khối lượng chất kết hợp, thay với phần khối lượng Hydro(đlg=1)
hoặc phần khối lượng Oxy(đlg=8)
MA(g)
ĐA= ───
n
A: ng.tử MA: ng.tử gam
A: p.tử MA: p.tử gam
A: nguyên tử; n: hóa trị nguyên tử đó.
Td1: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
n = đlg(Fe) = 56/2 = 28g
Td2: Fe + 3/2Cl2 → FeCl3
(163)* A: hợp chất
Acid:
Baz n = ∑H+ = ∑OH- trao đổi
Td:H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
n = n =
Muối Oxyt
n = ∑(+) = ∑(-) công thức phân tử
Td: NaCl:(n=1); Na2SO4(n=2); MgO(n=2)
Chất oxy hóa khử: n= ∑e trao đổi
5Fe2++MnO
4- +8H+ →5Fe3+ +Mn2+ + 4H2O
n= n=5
(164)Với hóa chất A có khối lượng mA(g):
mA nA= ─── MA
mA ; NA= ─── ĐA
NA mA/ĐA MA
── = ──── = ── = n NA= n.nA
nA mA/MA ĐA nA
CM = ── V
NA ;CN = ── V
CN NA/V
── = ─── = n CN= nCM
CM nA/V
Td: hòa tan 4,9g H2SO4 vào nước để tạo thành 1l dd 4,9/98
CM = ──── = 0,05M
(165)2 Dd không điện ly – dd điện ly
* Dd không điện ly dd mà chất tan chất
khơng điện ly(là chất hịa tan
nước không phân ly thành ion trái dấu)
* Dd điện ly dd: chất tan chất đ.ly(khi
→ ion trái dấu)
Chất đ.l mạnh: phân ly hồn tồn , q
trình phân ly chiều(→)
Chất điện ly yếu: phân ly phần,
trình phân ly thuận nghịch(↔)
HCl → H+ + Cl- ; NaCl → Na+ + Cl-
CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ H2O
(166)Độ điện ly chất đ.ly tỷ số số
mol đ.ly số mol ban đầu chất đ.ly x: số mol(hay nồng độ) đ.ly a: số mol(hay nồng độ) ban đầu α↑và α → 1chất điện ly mạnh
α↓ α → chất điện ly yếu
Để tiện so sánh, người ta qui ước:
α > 0,3 chất điện ly mạnh α< 0,03 chất điệ ly yếu
0,03 ≤ α ≤ 0,3 chất diện ly trung bình ≤ x ≤ a => ≤ α ≤
a x
=
α
(167)II TÍNH CHẤT DUNG DỊCH ĐIỆN LY
1 Sự điện ly nước – số pH pOH
Nước nguyên chất chất điện ly yếu
H2O H+ + OH- K đly [H+][OH-]
Kđly = ────── = 1,8.10-16 250C [H2O]
Vì lượng H2O đ.ly nhỏ so với lượng
H2O ban đầu [H2O] xem không đổi
Kn=Kđly[H2O]=(1000/18).1,8.10-16 = 10-14
Vậy Kn = [H+][OH-] = 10-14 250C
Kn: tích ion H2O
(168)* Với dd (dm H2O) bất kỳ,ta có:
Kn = CH+.COH- = 10-14 250C
-lgKn = -lgCH+ -lgCOH- = 14
Đặt: pKn=-lgKn;pH=-lgCH+; pOH= -lgCOH
- pKn = pH + pOH = 14 250C
Môi trường trung tính: CH+ = COH- = 10-7
pH = pOH = -lg10-7 =
Môi trường axit: CH+ > COH- CH+ > 10-7
pH = -lgCH+ < ; pOH >
Môi trường baz: CH+<COH- CH+< 10-7M
(169)2 Tính pH dung dịch axit- baz
a Định nghĩa axit-baz
α Quan điểm Arhénius
AHn → An- + nH+
B(OH)m → Bm+ + mOH
- Dm = H2O;
Axit: n chức; baz: m chức
.CH+↑axit↑;COH-↑baz↑
Td:HCl(k) + NH3(k) → NH4Cl(r):
không pư(a-b)
(170)β Quan điểm Bronsted
AHn → An- + nH+
B + mH+ → [B(OH)
m]m+
Dm không bắt buộc H2O
Axit n chức, baz m chức
Phóng thích H+↑axit↑ Nhận H+↑baz↑
Td: HCl(k) + NH3(k) → NH4Cl(r)
H+
(171)xem pư: AH + BOH ↔ A- + BOH 2+ H+
H+
axit1 baz2
baz1 axit2
AH ↔ A-+H+;AH/A-:cặp axit/baz liên hợp(1)
BOH2+ ↔ BOH+H+
BOH2+/BOH: cặp a/b liên hợp(2)
pư(a-b) phải có tham gia cặp a/b
liên hợp
γ Quan điểm Lewis Axit + ne →
Baz → me
(172)b pH dung dịch axit
α Dung dịch axit mạnh
AHn → An- + nH+
t0 CA(M) t∞ CA nCA
CH+ = nCA
CN = nCA
=>CH+ = CN = nCM
pH = -lgCH+ = -lg(nCA)
HCl 0,1N: CH+= CN= 0,1(iong/l)pH= -lg0,1= HCl 0,1M:n=1CH+=CN=CM=0,1(iong/l)pH=1 H2SO4 0,1NCH+= CN=0,1(iong/l)pH= -lg0,1=1 H2SO4 0,1M: n=2CH+=CN=2CM=2.0,1=0,2(iong/l)
Vậy: pH= -lg0,2= 0,67
(173)β Dung dịch axit yếu
* Dung dịch axit yếu đơn chức
AH ⇄ A- + H+ t0 Ca
tcb Ca – x x x
:α<< 1- α = Ka = α2C
a
Ka↑α↑
Ca↑α↓; Ca↓α↑
Ca AH
x
=
α =>x=αCa
α α α α α − − = = = − + ) ( ] [ ] [ ] [ Ca CaCa Ca
AH A H K a Ca Ka = ⇒ α
[H+] = x = αC
a =
Ca Ka
Ca Ka
Ca =
Đặt: pKa= - lgKa :Ka↑ pKa↓
) lg lg (
lg Ka Ca Ka Ca
pH = − = − −
) lg
(
1 pKa Ca
pH = −
⇒
(174)Td: dd CH3COOH 0,1M, Ka = 10-5 có: 01 . 0 10 10 10
10
1 = = = = = − − − − CaKa α 3 ) 10 lg 5 ( ) lg
( 12
2
= =
= pKa− Ca − −
pH
* Dung dịch axit yếu đa chức
H3PO4 ⇄ H+ + H
2PO4- Ka1 = [H+][H2PO4-]/[H3PO4]= 10-2,1
H2PO4- ⇄ H+ + HPO
42- Ka2 = [H+][HPO42-]/[H2PO4-]= 10-7,2
HPO42- ⇄ H+ + PO
43- Ka3 = [H+][PO43-]/[HPO42-] = 10-12,3
* trường hợp tổng quát: Ka1/Ka2/Ka3 ≥ 104
chỉ ý chức thứ nhất, xem axit yếu
đơn chức có Ka=Ka1
(175)Với : H3PO4 có: Ka1/Ka2/Ka3 = 10-2,1/10-7,2/10-12,3=105
c pH dung dịch baz
α Dung dịch baz mạnh
B(OH)n → Bn+ + nOH t0 Cb t∞ Cb nCb
COH- = nCb ; CN= nCM COH- = CN = nCM
pOH = -lgCOH- pH = 14 - pOH
Vậy pH = 14 – (- lgCOH-)
55 , ) 10 lg 10 lg ( ) lg
( 12 2,1
2
= =
= pKa− Ca − − − −
pH
(176)* Dd NaOH 0,1 N
COH-=CN=0,1iong/l pH =14-(-lg0,1)=13
* Dd NaOH 0,1 M
COH-= CN= CM = 0,1iong/l pH = 13
* Dd Ba(OH)2 0,1 N
COH- = CN = 0,1iong/l
pH= 14 – (-lg0,1) = 13
* Dd Ba(OH)2 0,1 M
COH- = CN = 2CM = 2.0,1 = 0,2iong/l
pH = 14 – (-lg0,2) = 13,33
(177)β Dd baz yếu
* Dung dịch baz yếu đơn chức
BOH ⇄ B+ + OH -t0 Cb tcb Cb - x x x
Cbx
=
α x = αCb
α << 11 - α = Kb = α2C
b=> C
K b b = α α α α α α − − = = = − + 1 ) 1 ( ] [ ] [ ] [ C
CC C
BOH OH B K b b b b b
(178)Đặt pKb = -lgKb=> pH = 14 – pOH=>
Td: dung dịch NH4OH 0,1 M có pKb =
*Baz yếu đa chức: Kb1/Kb2/Kb3≥104
ta ý đến chức thứ nhất,và xem
như baz yếu đơn chức với Kb = Kb1
C K CK C C x
OH b b
b b b
b = =
= = − α ] [ ) lg lg ( lg ]
lg[OH K C 21 K C
pOH = − = − b b = − b − b
− ) lg ( C pK
pOH = b − b
)] lg
( [
14 12 pK C
pH = − − b − b
11 )] 10 lg ( [
14 − 12 − =
= − −
pH
(179)c pH dung dịch muối
Muối xem sp pư axit baz
Axit + Baz → Muối + H2O
m y
m
y loại muối
α Muối tạo thành axit (m) baz (m)
mAHn + nB(OH)m → AmBn + m.nH2O
AmBn → mAn- + nBm+
An- Bm+ gốc axit baz mạnh
không bị thủy phân : dung dịch có pH =
Td: NaCl, NaNO3, Na2SO4, KCl, KNO3,
K2SO4…
(180)β Muối axit (y) baz (m) (đơn chức)
AH + BOH → AB + H2O
AB → A- + B+
A- + H
2O ⇄ AH + OH
t0 Cm 0 t∞ Cm Cm
pH >
) lg ( C pK pK
pH = n + a + m
Td: dd CH3COONa 0,1 M
9 ) 1 , 0 lg 5 14 ( = = + + pH
(181)γ Muối baz yếu axit mạmh
AH + BOH → AB + H2O
AB → A- + B+
B+ + H
2O ↔ BOH + H+ pH <
Gọi Cm nồng độ muối ban đầu
Td: dd NH4Cl 0,1 M, pKb =
) lg ( C pK pK
pH = n − b − m
5 ) 1 , 0 lg 5 14 ( = = − − pH
(182)δ Muối tạo axit yếu baz yếu
AH + BOH → AB + H2O
AB → A- + B+
A- + H
2O ⇄ AH + OH
-B+ + H
2O ⇄ BOH + H+
pH dd tùy thuộc vào so sánh
giữa Ka Kb
Ka > Kb pKa < pKb pH < Ka < Kb pKa > pKb pH >
Ka = Kb pKa = pKb pH =
) (
2
pK pK
pK
pH = n + a − b
(183)d Dung dịch độn
Dung dịch độn dd có pH thay đổi không đáng kể, thêm vào dd lượng nhỏ axit mạnh hay baz mạnh, pha loãng dd
α Dd độn tạo axit yếu muối với baz mạnh( dd độn axit yếu)
Xem dd độn ( CH3COOH + CH3COONa)
CH3COONa → CH3COO- + Na+
CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+
* + H+ cb ≡> nghịch(H+↓); H+ bị pư hếtpH không đổi * + OH- : OH- + H+ →H2OCH+↓; cb≡>thuận(H+↑)
(184)Gọi Ca Cm nồng dộ axit yếu muối; CH3COONa → CH3COO- + Na+
t0 Cm
t∞ Cm Cm CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ t0 Ca tcb Ca – x x x
[CH3COOH] = Ca – x = Ca ;[CH3COO-] = Cm + x = Cm Ka = [ [] [ ] ]
3
COOH
CH COOH
CH
H + −
[H+] =
] [ ] [ 3 COO CH COOH CH Ka − Cm Ca Ka Cm Ca Ka
pH = − lg( ) = − lg − lg
Cm Ca pKa
pH = − lg
⇒
pH <
(185)pH = – lg(0,1/0,01) = – lg10 =
β.dd độn tạo baz (y) muối với axit (m)
Xem dd độn( NH4OH NH4Cl): dd độn axit yếu NH4Cl → NH4+ + Cl
-NH4OH ⇄ NH4+ + OH -Thêm H+ : H+ + OH- → H
2O OH- ↓: cb≡> thuận (OH-↑) H+ bị pư hết pH không đổi
Thêm OH-OH-↑ cb≡> nghịch(OH-↓) OH -bị pư hết pH không đổi
pH >
(186)Gọi Cb Cm nồng độ NH4OH
NH4Cl, chứng minh tương tự trường hợp dd
độn axit:
) lg
( 14
Cm Cb pKb
pH = − −
Td: dd độn: NH4OH 0,1 M NH4Cl 0,1 M
có:
pH = 14 – ( – lg 0,1/0,1) =
Cb = Cm pH = 14 - pKb
(187)3 Chuẩn độ Axit - Baz
Axit{Ca,Va}? + Baz{Cb,Vb}đã biết → Muối + H2O Baz{Cb,Vb}? + Axit{Ca,Va}đã biết → Muối + H2O
Dd cần ch.độ dd chuẩn ↑ ch.độ (có thể mạnh (mạnh)
yếu)
* Chất cần chuẩn độ: bình tam giác
* Dung dịch chuẩn: ống giọt
(188)a phản ứng :
AHn + NaOH → NaA + H2O
Ca,Va Cb,Vb Với Ca,Cb: nồng độ(CN)
* Tại điểm tương đương (là thời điểm mà lượng chất
cần chuẩn độ pư vừa hết với lượng chất chuẩn nhỏ từ ống giọt xuống)
Theo định luật đương lượng ta có: NA = NB CaCa = CbVb
b Để xác định điểm tương đương: dùng chất thị màu
(189)* Chất thị màu thường axit baz yếu, mà
màu dd thay đổi tùy theo pH dd
Mỗi chất thị màu có khoảng pH đổi màu xác định
(190)c Các thí dụ:
Td1: Chuẩn độ 10ml dd HCl phải dùng hết 12ml dd NaOH 0,1 N CHCl = ?
Tại điểm tương đương:
CaVa = CbVb Ca = =
Va Vb Cb. 10 12 ,
= 0,12 N Td2: Chuẩn độ 10ml dd NaOH phải dùng hết 15 ml dd HCl 0,1N , CNaOH = ?
CaVa = CbVb Cb =
Vb Va Ca. = 10 15 ,
= 0,15 N
Td3: nhỏ giọt metyl da cam vào nước , có màu ? Nước có pH = 7, khoảng pH đổi màu metyl da cam từ 3,3→ 4,4 màu vàng
(191)4 Trộn lẫn dd axit – baz
a Trộn lẫn dd axit mạnh baz mạnh
mAHn + nB(OH)m → AmBn + m.nH2O (Na=CaVa) = (Nb=CbVb) M(trung tinh)pH = CaVa < CbVb
pH > CaVa > CbVb AHn
AmBn pH < B(OH)m
(192)b Trộn lẫn dd axit yếu baz mạnh
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O CaVa = CbVb M[a(y)+b(m)] pH>7 CaVa < CbVb NaOHCH
3COONa
pH>7 CaVa > CbVb CH3COOH
CH3COONa
dd độn axit pH<
c Trộn lẫn dd baz yếu axit mạnh
NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O
CbVb = CaVa M[b(y)+a(m)]pH< CbVb < CaVa HClNH
4Cl
pH < CbVb > CaVa NH4OH
NH4Cl
(193)III Cân hịa tan chất khó tan(tích số tan)
Tích số tan
Đem hịa tan chất khó tan AmBn(r) vào nước: lượng hịa tan nhỏ, Dd lỗng:
phần hịa tan xem diện ly hồn tồn: có cb AmBn ↔ mAn- + nBm+ : dd bảo hòa A
mBn/H2O Nồng độ dd bảo hòa gọi độ tan(S) AmBn t0 a
tcb -S mS nS
Kc = [An-]m[Bn+]n = (mS)m(nS)n = mmnnS(m+n)
) (m n
n m AmBn AmBn n mT
S = +
S n
m T
Kc AmBn m n m n
) ( +
= =
(194)* TAmBn ↑ SAmBn ↑
* Các chất có cơng thức tương tự nhau(AmBn ≡ CmDn) chất có T ↑ S ↑
Td: AgX TAgX SAgX = (TAgX)1/2 (M) AgCl AgBr AgI 10-10 10-13 10-16 10-5 10-6,5 10-8
* Các chất có cơng thức khơng tương đương(AmBn CpDq), phải tính cụ thể
Td: AgCl TAgCl = 10-10 S
AgCl = 10-5 Ag2CrO4 T = 4.10-12
* Pha lỗng ddtan nhiều
* Đun sơi:H2O bay hơiC(ion)↑ kết tủa nhiều
(195)2 Điều kiện để có kết tủa
a Hịa tan lượng xác dịnh chất khó tan AmBn
* Nếu tan hết :
AmBn → mAn- + nBm+ t∞ -C’
0 mC’0 nC’0 Với C’0 = m0/MAmBn T’
AmBn = (mC’0)m.(nC’0)n So sánh T’
AmBn TAmBn: ta có
T’ < T dd chưa bảo hòa: tan hết T’ = T dd bảo hòa: tan hết
T’ > T dd q bảo hịa: tan phần, có (r ↔ l) Td: hòa tan 10-3 mol Ag
2CrO4(r) vào nước → 1l dd C’
0=10-3M T’=(2.10-3)2.(10-3) =4.10-9 >Ttan phần Ag2CrO4 → 2Ag+ + CrO
(196)b Trộn lẫn dd:
dd(1)An-{C
1,V1} + dd(2)Bm+{C2,V2}→ dd(3) có↓?
* Sau trộn lẫn chưa pư:
C’
1 = ; C’2 = mAn- + nBm+ → A
mBn ↓
T’
AmBn = (An-)m.(Bn+)n ; so sánh với TAmBn T’ < T dd chưa bảo hịa chưa có ↓
T’ = Tdd bảo hịachưa có ↓ T’ > Tdd q bảo hịa có ↓
dd(3){C’
1,C’2,V3=V1+V2) n1=C1V1=n’
1=C’1V3 n2=C2V2=n’
2=C’2V3 V V C 1 VV C 2
10ml dd(1) AgNO3(2.10-3 M) +10ml dd(2) Na
2CrO4(2.10-3M)
C’
Ag+ = 2.10-3.10/20 = 10-3M ;C’CrO4 = 2.10-3.10/20 = 10-3M
T’
Ag2CrO4 = (10-3)2.(10-3) = 10-9 > Tag2CrO4 có ↓