Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương Hóa đại cương
HĨA HỌC ĐẠI CƯƠNG Giới thiệu mơn học Hóa học, nhánh khoa học tự nhiên, ngành nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất, thay đổi vật chất Hóa học nói nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, phản ứng hóa học xảy thành phần Hóa học coi "khoa học trung tâm" cầu nối ngành khoa học tự nhiên khác vật lý học, địa chất học sinh học VẬT LÝ HỌC SINH HỌC HÓA HỌC ĐỊA CHẤT HỌC Bệnh trình hoạt động khơng bình thường thể sinh vật từ nguyên nhân khởi phát đến hậu cuối Bệnh gặp người, động vật hay thực vật Có nhiều nguyên nhân sinh bệnh, chia thành ba loại chính: Bệnh thân thể sinh vật có khuyết tật di truyền bẩm sinh hay rối loạn sinh lý Bệnh hoàn cảnh sống sinh vật khắc nghiệt q lạnh, q nóng, bị ngộ độc, khơng đủ chất dinh dưỡng Bệnh bị sinh vật khác (nhất vi sinh vật) ký sinh Ung thư: nhóm bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào cách vô tổ chức tế bào có khả xâm lấn mô khác cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận di chuyển đến nơi xa (di căn) Nguyên nhân gây ung thư: sai hỏng ADN, tạo nên đột biến gene thiết yếu điều khiển trình phân bào chế quan trọng khác Một nhiều đột biến tích lũy lại gây tăng sinh khơng kiểm sốt tạo thành khối u Điều trị ung thư: phẫu thuật, hóa trị liệu, xạ trị liệu, miễn dịch trị liệu hay phương pháp khác Tóm tắt nội dung Khái niệm, định luật Cấu tạo nguyên tử Hệ thống tuần hồn ngun tố hố học Liên kết hóa học Các loại liên kết hố học Nhiệt động hoá học Nguyên lý thứ Nhiệt động hoá học Nguyên lý thứ hai Động hoá học Vận tốc phản ứng Cân hoá học Dung dịch Cân acid - base Chuẩn độ acid base Phản ứng oxy hoá - khử Khái niệm Hữu Đồng phân Hydrocarbon Alcol Phenol Aldehyd - Ceton Acid carbocylic Tài liệu tham khảo CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN Các khái niệm mở đầu 1.1 Nguyên tử phân tử “atom” xuất phát từ tiếng Hy Lạp “átomos”, có nghĩa “khơng thể cắt được” hay “hạt vơ hình nhỏ vật chất” Democritos (khoảng 460 - 370 TCN) Leucippe (khoảng 490 - 370 TCN) Nguyên tử phần tử nhỏ nguyên tố tham gia vào thành phần phân tử chất, chia nhỏ phương pháp hóa học (1808) John Dalton (1766 – 1844) Phân tử: phần tử nhỏ chất, có khả tồn độc lập, có tất tính chất hóa học chất Phân tử cấu tạo từ nguyên tử Ví dụ: C6H12O6, C12H22O11, C2H5OH, (C6H10O5)n, H2SO4, NaCl, … Nguyên tố hóa học: nguyên tử có hạt điện tích hạt nhân giống Ví dụ: hidro (Z = 1), nito (Z = 7), cacbon (Z = 6), oxi (Z = 8), … 10 2.6.4 Nồng độ đương lượng Nồng độ đương lượng (còn gọi nồng độ nguyên chuẩn), ký hiệu CN, cho biết số đương lượng gam chất tan có lít dung dịch n’: số đương lượng gam chất tan V: thể tích dung dịch (lit) m: khối lượng chất tan Đ: đương lượng gam chất tan Mối liên hệ ba loại nồng: Trong : M : khối lượng mol phân tử chất tan d: khối lượng riêng dung dịch Đ : đương lương gam chất tan z = M/Đ Ví dụ: Tính đương lượng chất trường hợp sau: 1) H2SO4 + NaOH NaHSO4 + H2O 2) H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O 3) Fe2(SO4)3 + 6NaOH 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 4) 2FeCl3 + SnCl2 FeCl2 + SnCl4 5) 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O 6) KCr(SO4)2.2H2O + 3KOH Cr(OH)3 + 2K2SO4 + 12H2O 35 Ví dụ: Khi cho dung dịch NaOH 0,3N tác dụng hết với 30mL dung dịch HCl 0,1N Thể tích dung dịch NaOH cần lấy để phản ứng hết với dung dịch HCl bao nhiêu? Ví dụ: Trong loại quặng sắt với lưu huỳnh; sắt chiếm 46,67% vể khối lượng Tính đương lượng sắt loại quặng trên, biết đương lượng lưu huỳnh 16 36 2.7 Phương trình trạng thái khí lý tưởng m PV RT hay PV nRT M Trong đó: P: áp suất chất khí (atm) V: thể tích (l) m: khối lượng (g) M: phân tử lượng n: số mol khí R: số khí (R = 0,082 atm.lit.mol-1.K-1) 37 2.8 Phương trình khí thực Phương trình khí thực Van der Van tìm năm 1879, có dạng sau: a P V b nRT V Trong đó, a, b số khí định, cho thấy đặc điểm khí thực có tương tác tích riêng Khí a (atm/ lit2.mol) b (lit/ mol) H2 0,2444 0,0266 N2 1,390 0,0391 H2O 5,464 0,0304 CO2 3,592 0,0426 Ví dụ, Tính áp suất 0,5 mol khí N2 tích 6,72 lít 250C hai trường hợp khí lý tưởng khí thực 38 2.9 Áp suất riêng phần chất khí Áp suất riêng chất khí hỗn hợp áp suất chất khí tạo chiếm thể tích tồn hỗn hợp khí điều kiện Pi = ni.P Pi: áp suất riêng phần cấu tử I P: áp suất tổng hỗn hợp ni: phần mol cấu tử i 39 Định luật Dalton: Áp suất hỗn hợp khí khơng tương tác hóa học với tổng áp suất riêng phần chất khí tạo nên hỗn hợp n P Pi i 1 Nhiệt độ (oC) 10 20 30 40 Áp suất nước kPa 0,61 1,23 2,34 4,24 7,37 bão hòa mmHg 4,6 9,2 17,5 31,8 55,3 Nhiệt độ (oC) 50 60 70 80 100 Áp suất nước bão hòa kPa mmHg 12,3 92,5 19,9 149 31,2 234 47,4 355 101,3 760 40 Ví dụ: Trộn lít khí oxi với lít khí nitơ có áp suất 1atm lít hỗn hợp Tính áp suất riêng oxi nitơ áp suất chung hỗn hợp thu Ví dụ: Trộn lít khí CO2 (960mmHg) với lít khí O2 (1080mmHg) lít khí N2 (906mmHg) 10 lít hỗn hợp Tìm áp suất chung hỗn hợp 41 Tính tốn hóa học 3.1 Các đơn vị hệ thống SI: (SI: Système International d'Unités The International System of Units) Đại lượng Đơn vị (SI) Kí hiệu Ghi Đơn vị đo chiều dài mét m mm, cm, dm Đơn vị đo khối lượng kilogam kg mg, g Đơn vị đo thời gian giây s Đơn vị đo cường độ dòng điện Ampe A Đơn vị đo nhiệt độ Độ Celsius hay Kelvin Đơn vị đo lượng chất mole mol Đơn vị đo cường độ sáng candela Cd mA C hay K 42 3.2 Xác định khối lượng phân tử chất khí 3.2.1 Xác định khối lượng phân tử theo tỷ khối khí D MA MB D gọi tỷ khối khí A khí B Đối với hỗn hợp nhiều chất khí D tính theo khối lượng phân tử trung bình hỗn hợp M1, M2: phân tử lượng khí x, y, : số mol (hoặc thể tích) tương ứng khí Khi nói tỉ khối A so với B A, B khơng phải dạng khí điều kiện thường (25ºC, 1atm) mà dạng lỏng hay dạng rắn, nhiên ta lấy dạng (khí) để so sánh khối lượng với 43 3.2.2 Xác định khối lượng phân tử chất tan áp suất thẩm thấu Thẩm thấu chuyển dịch dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao qua màng Áp suất thẩm thấu lực đẩy phân tử dung mơi từ dung dịch có nồng độ thấp đến dung dịch có nồng độ cao qua màng Bằng thực nghiệm người ta đo áp suất thẩm thấu dung dịch thu hòa tan chất tan vào dung mơi, từ tính khối lượng phân tử chất tan theo công thức sau: M mRT Vπ m: lượng chất tan hịa tan vào dung mơi (g) V: thể tích dung dịch thu (l) R: số khí T: nhiệt độ tuyệt đối (K) π: áp suất thẩm thấu dung dịch (atm) 44 3.2.3 Xác định khối lượng phân tử từ phương trình Clapeyron – Mendeleve M m RT PV 3.2.4 Xác định khối lượng phân tử chất tan phương pháp nghiệm sôi Khi hịa tan chất vào dung mơi dung dịch thu có nhiệt độ sơi cao nhiệt độ sôi (phi điểm) dung môi nguyên chất nhiệt độ đông đặc (băng điểm) thấp nhiệt độ đông đặc dung môi k.m M Δt Trong đó: k: số nghiệm sơi (Ks) nghiệm đơng (Kđ) tương ứng dung môi m: lượng chất tan dùng 1000g dung môi ∆t: độ tăng nhiệt độ sôi hay độ giảm nhiệt độ đông đặc dung dịch ∆t sôi = ts - 100 ; ∆t đđ= - tđđ 45 Chất Kđ (độ/ mol) Ks (độ/ mol) Nước 1,86 0,516 Benzen 5,12 2,67 Ete 1,79 2,11 Phenol 7,27 3,04 Ví dụ: Nhiệt độ sơi dung dịch gam chất tan 100 gam dung mơi nước 100,260C Tính khối lượng ptử chất tan Giải : Áp dụng công thức: M = m.Ks/∆T = 90.0,516/(100,26-100) ≈ 180 đ.v.C Ví dụ: Nhiệt độ đơng đặc dung dịch gam chất tan 100 gam nước -0,930C Tính khối lượng phân tử chất tan Giải : Áp dụng công thức: M = m.Kđ/∆T = 90.1,86/[0-(-0,93) ] = 180 đ.v.C 3.2.5 Xác định khối lượng phân tử chất tan phương pháp Dulon - Peptit Là qui tắc thực nghiệm áp dụng để xác định khối lượng nguyên tử gần nguyên tố không tạo nên hợp chất dễ bay hơi, ví dụ nguyên tố kim loại Qui tắc Dulon – Peptit: “Nhiệt dung nguyên tử đa số đơn chất rắn có giá trị vào khoảng 6,3 (cal-1.K-1.mol-1)” A: khối lượng nguyên tử kim loại A.c 6,3 c: nhiệt dung riêng kim loại (cal) Kim loại Li Be C Mg Al Fe Ni Ag Sn Hg Pb Khối lượng nguyên tử 6,9 9,0 12 24,3 27 55,8 58,7 107,9 118,7 200,6 207, Nhiệt dung riêng (cal.K-1.g-1) 0,92 0,39 0,12 0,25 0,21 0,11 0,106 0,056 0,053 0,033 0,03 Nhiệt dung nguyên tử (cal-1.K-1.mol-1) 6,3 3,5 1,4 5,7 6,2 6,0 6,3 6,6 6,4 47 Ví dụ, Xác định khối lượng nguyên tử kim loại có nhiệt dung riêng 0,093 cal/g đương lượng 32,7 Giải: Khối lượng gần kim loại là: Hóa trị kim loại là: n A 6,3 6,3 67,7 c 0,093 67,7 2 32,7 Khối lượng nguyên tử xác kim loại là: Acx = 32,7.2 = 65,4 48 ... … Phương trình hóa học: dùng để biểu diễn phản ứng hóa học Ví dụ: NaOH + HCl → NaCl + H2O Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O 14 1.4 Hóa trị số oxi hóa Hóa trị: Hóa trị nguyên tố đại lượng đặc trưng... 6,0221367 x 1022 mol-1 (Số Avơgađrơ) 13 1.3 Kí hiệu hóa học – Cơng thức hóa học – Phương trình hóa học Kí hiệu hóa học: Dùng để biểu thị ngun tố hóa học Ví dụ: hidro (H), nito (N), cacbon (C),... phẫu thuật, hóa trị liệu, xạ trị liệu, miễn dịch trị liệu hay phương pháp khác Tóm tắt nội dung Khái niệm, định luật Cấu tạo nguyên tử Hệ thống tuần hoàn ngun tố hố học Liên kết hóa học Các