Giáo trình Hóa học - Trường Cao đẳng Y tế Ninh Bình

Mục tiêu của giáo trình là giúp các bạn có thể nắm vững các kiến thức cơ bản về Hóa học Vô cơ và Hữu cơ; Trình bày được các tính chất hóa học và phương pháp điều chế các nguyên tố Hidro, oxi, các kim loại kiềm, kiềm thổ và các nguyên tố nhóm Halogen; Trình bày được tính chất hóa học và phương pháp điều chế các hợp chất hữu cơ: Hidrocacbon, một số hợp chất có nhóm chức, hợp chất cao phân tử và vật liệu Polyme.

GIỚI THIỆU HỌC PHẦN HÓA HỌC Đối tượng : Cao Đẳng Điều dưỡng quy, liên thơng * Số tín : 02(01/01) * Số tiết : 30 tiết + Lý thuyết: 15 tiết Lên lớp: 14 tiết Kiểm tra, đánh giá: 02 tiết + Thảo luận: 15 tiết + Tự học: 60 tiết * Thời điểm thực hiện: Học kỳ I MỤC TIÊU HỌC PHẦN: Kiến thức: - Nắm vững kiến thức Hóa học Vơ Hữu - Trình bày tính chất hóa học phương pháp điều chế nguyên tố Hidro, oxi, kim loại kiềm, kiềm thổ ngun tố nhóm Halogen - Trình bày tính chất hóa học phương pháp điều chế hợp chất hữu cơ: Hidrocacbon, số hợp chất có nhóm chức, hợp chất cao phân tử vật liệu Polyme - Nắm số kiến thức Hóa đại cương: Dung dịch, điện hóa học - Biết ứng dụng môn học ngành học Kỹ - Vận dụng kiến thức học để giải số dạng tập Hóa vô - Viết công thức phân tử, công thức cấu tạo, đồng phân, gọi tên số hợp chất hữu cơ Thái độ Yêu thích môn học, biết liên hệ ứng dụng môn học ngành chọc, phục vụ cho học tập nghiên cứu chuyên ngành công việc thực tiễn sau NỘI DUNG HỌC PHẦN STT NỘI DUNG Dung dịch Điện hóa học Hydro, oxi nước Các kim loại kiềm kiềm thổ Nhóm Halogen Đại cương hóa hữu Hydrocacbon Hợp chất có nhóm chức quan trọng sinh học Hợp chất cap phân tử Kiểm tra, đánh giá Tổng SỐ TIẾT 3 3 3 3 TRANG 01 24 35 45 56 65 71 74 80 ĐÁNH GIÁ - Hình thức thi: Tự luận - Thang điểm: 10 Cách tính điểm: - Điểm TX: 01 kiểm tra thường xuyên – Hệ số - Điểm định kỳ: 01 kiểm tra định kỳ - Hệ số - Thi kết thúc học phần: thi tự luận trọng số 70% - Công thức tính: ĐHP = ( trọng số 30% ÐTX   ĐĐK x 2) ) x 30 % + ĐTKTHP x 70% BÀI 1: DUNG DỊCH MỤC TIÊU HỌC TẬP Trình bày số khái niệm hệ phân tán tính chất chung dung dịch Nêu tính chất dung dịch chứa chất tan khơng điện ly, khơng bay Nêu tính chất dung dịch chứa chất điện ly Phân biệt khái niệm axít, bazơ nêu cách tính pH số dung dịch NỘI DUNG HỆ PHÂN TÁN 1.1 Khái niệm Khi làm phân tán hạt nhỏ chất vào chất khác (mơi trường) hệ thu gọi hệ phân tán 1.2 Phân loại: Tuỳ theo trạng thái tập hợp chất phân tán mơi trường phân tán có hệ phân tán: k-k k-l k-r l-k l-l l-r r-k r-l r-r Quan trọng hoá học hệ phân tán mà môi trường lỏng độ bền hệ phân tán phụ thuộc nhiều vào kích thước Nếu hạt có kích thước lớn nhiều so với phân tử mơi trường hệ khơng bền, chất phân tán lắng xuống tương đối nhanh nặng mơi trường; lên nhẹ mơi trường - Các hệ phân tán bền gồm hạt phân tán có kích thước tương đối lớn (10-5 -10-2 cm) gọi hệ lơ lửng, hay hệ thô + Hệ thô chia làm loại huyền phù nhũ tương Trong huyền phù chất phân tán rắn/ mơi trường lỏng Ví dụ: Nước phù sa: huyền phù Mỡ: Dạng nhũ tương Cafein: dạng keo Đường: dạng phân tử - Nếu chất phân tán dạng phân tử hay ion kích thước 10-8 cm hệ rát bền gọi dung dịch phân tử hay dung dịch thật → dung dịch Sữa hệ phân tán phức tạp: Các chất chủ yếu sữa không kể nước mỡ cafein, đường - Trung gian hệ thô hệ dung dịch gọi hệ keo có kích thước 10-7 - 10-5 cm MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH 2.1 Q trình hồ tan, nhiệt hồ tan Khi cho chất rắn vào nước, chất rắn tan sau thời gian phân tử phân bố vào írong tồn thể tích dung dịch Q trình hồ tan chất để hình thành dung dịch trải qua giai đoạn sau: - Quá trình phá vỡ mạng lưới tinh thể (Quá trình lý học) Bao gồm tách rời tiểu phân chất tan để vào dung môi Trong phân tử tinh thể chất tan có trung tâm điện tích phân cực liên kêt trọng tâm điện tích phân cực phân tử, phân tử dung môi (H2O) quay lưỡng cực vào trung tâm điện tích song phân tử dung mơi chuyển động liên tục, kết lực tương tác phân tử chất tan yếu dần đi, đến lúc phân tử chất tan tách khỏi mạng lưới tinh thể Quá trình tiêu tốn lượng (AH1) (vì cần lượng iấy từ dung môi để tách tiểu phân chất tan): - Q trình Solvat hóa (Q trình hố học) Đây trình tương tác cấc tiễu phân chất tan với dung môi tạo nên phân tử solvat, dung mơi nước gọi hydrat hố Ví dụ: hoà tan muối ăn vào nước, sau tách khỏi mạng lưới tinh thể, ion Na+, Cl tạo nên ion solvat sau: Na+ + mH2O=Na+.mH2O Các ion hydrat Cl + nH2O =Cl-.nH2O Các phân tử dung môi bao quanh phần tử ion chất tan tạo nên lớp vỏ solvat, bề dày lớp nước bao quanh phân tử ion chất tan bán kính hidrat Q trình giải phóng lượng (+∆H2) Quá trình hình thành dung dịch Sau tách khỏi mạng lưới tinh thể hình thành phận tử solvat trình vận chuyển phân tử vào sâu lịng dung mơi hình thành nên dung dịch Quá trình tiêu tốn lượng (+∆H3) Vậy theo định luật Hess nhiệt trình hoà tan là: ∆ Ht = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 Vì | ∆H3| nhỏ nên: ∆H1 ≈ ∆Hi + ∆H2 + Đơn vị tính: cal/mol Kcal/mol Tuỳ theo giá trị ∆Hi, ∆H2 mà ∆Ht chất dương, âm + Đa số chất rắn, lỏng có ∆Ht > (phản ứng thu nhiệt) + Cịn chất khí chất lỏng có ∆Ht 10: Dễ tan S < 1: Khó tan S < 0,01: Coi không tan Thực tế chất tuyệt đối khơng tan Độ tan chất phụ thuộc vào chất chất tan, chất dung môi, nhiệt độ, áp suất, b Độ tan chất rắn Độ tan chất rắn hầu hết tăng nhiệt độ tăng Độ hồ tan tính khối lượng chất tan có lóo g dung mơi Các chất rắn khác độ hồ tan phụ thuộc vào nhiệt độ khác c Độ hoà tan chất lỏng - Hầu hết chất lỏng hoà tan tương hỗ vào - Hồ tan vơ hạn (theo tỉ lệ nào) Ví dụ: Hoa-tan Glixerin, rượu vào H2O d Độ hồ tan chất khí định luật Herry Khí bề mặt chất lỏng € khí hồ tan + ∆H “ở nhiệt độ khơng đổi, khối lượng chất khí hồ tan vào thể tích chất lỏng xác định tỷ lệ thuận với áp suất dung dịch” M = k.P k: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào chất chất khí chất dung mơi 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ tan chất - Bản chất chất tan chất dung môi Người ta tìm quy luật hồ tan chất vào sau: Các chất có xu hướng tan nhiều chất lỏng giống với chúng Tức là: + Chất phân cực dễ hoà tan dung mơi phân cực Ví dụ: Đường, muối, axít dễ tan H2O + Chất khơng phân cực dễ hồ tan dung mơi khơng phân cực Ví dụ: Mỡ, benzen tan nhiều dầu - ảnh hưởng nhiệt độ Thường độ tan chất tăng theo nhiệt độ 2.2.2 Dung dịch bão hịa, chưa bão hồ, q bão hoà - Dung dịch chưa bão hoà dung địch cịn khả hồ tan thêm chất tan (ở t° = const) - Dung dịch bão hoà dung dịch khơng cịn khả hồ tan thêm chất tan nhiệt độ xác định - Dung dịch bão hồ: dung dịch có nồng độ chất tan vượt nồng độ chất tan dung dịch bão hoà Dung dịch tạo nên làm nguội chậm cẩn thận dung dịch bão hoà nhiệt độ cao Đối với chất không tạo nên dung dịch q bão hồ làm nguội lượng dư chất ían kết tinh Cịn với chất có khả tạo dung dịch bão hồ Na2SO3, CH3COONa lượng chất tan khơng kết tinh Trạng thái q bão hồ tồn hàng năm nên trạng thái cân cân giả (∆G > 0) Cân náy bị phá vỡ dễ dàng bỏ vào dung dịch tinh thể chất tan hay chất khác đồng hình với chất tan dùng đũa thuỷ tinh cọ vào thành bình chứa lúc lượng dư chất tan két tinh (dung dịch trở dạng cân thật) Hiện tượng bão hoà giải thích dung dịch khó xuất hịện trung tâm kết tinh lúc đầu NỒNG ĐỘ CỦA DUNG DỊCH 3.1 Khái niệm Nồng độ dụng dịch lượng chất tan có thể tích xác định dung mơi dung dịch 3.2 Các cách biểu diễn nồng độ dung dịch 3.2.1 Nồng độ phần trăm (C%) - Khái niệm: Nồng độ phần trăm theo khối lượng tính số g chất tan có 100 g dung dịch Biểu thức: C%= 𝐦𝐜𝐭 𝐦𝐝𝐝 100% Ví dụ: Dung địch NaOH 30% có nghĩa 100 g dung dịch có 30 g NaOH 70g H2O - Nồng độ phần trăm theo thể tích tính số ml chất tan có 100ml dung dịch Ví dụ: Dung dịch rượu 20% V có nghĩa 100 ml dung dịch có 20 ml rượu etylic nguyên chất 80 ml H2O 3.2.2 Nồng độ mol (CM) Khái niệm: Nồng độ mol tính số mol chất tan có lít dung dịch - Biểu thức: CM = 𝑛𝑐𝑡 𝑉𝑑𝑑 (2) Ví dụ: Dung dịch NaOH 0,1M có nghĩa lít dung dịch có 0,1 moi NaOH 3.2.3 Nồng độ đương lượng (CN) - Khái niệm: nồng độ đương lượng tính số đương lượng gam chất tan có lít dung dịch - Biểu thức: CN= 𝐦𝐜𝐭 Đ.𝐕𝐝𝐝 (3) Ví dụ: HCl 0.1N có nghĩa lít dung dịch có 0,1 đương lượng gam HCl hay 0.365 (g) HCl 3.2.4 Nồng độ phần mol (nồng độ phân số mol) - Khái niệm: Nồng độ phần mol tỷ số số mol chất tan hay dung môi tổng số mol chất tan dung mơi có dung dịch Hay xác định số mol chất tan (hoặc dung mơi) có mol dung dịch Biểu thức: Ni= ni/∑ni = ni/n (4) Trong n tổng số mol dung môi chất tan Nồng độ phân số mol dung môi chất tan Nồng độ phân số mol dung môi: Na = na/na+nb Nồng độ phân số mol chất tan: Nb = nb/na+nb Khi đó: Na+Nb = (5) 3.2 Nồng độ molan - Khái niệm: Nồng độ molan biểu thị số mol chât tan có 1000g dung môi 𝑛𝑐𝑡 -Biểu thức: C= 𝑚𝐻2𝑂 1000(6) 3.3 Mối liên hệ loại nồng độ 3.3.1 Khối lượng riêng - Khái niệm Muốn chuyển từ nồng độ khối lượng sang nồng độ thể tích ngược lại ta cần biết khối lượng riêng dung dịch - Khối lượng riêng (d) dung dịch khối lượng (1) dung dịch tính theo kg hay khối lượng ml dung dịch tính theo (g) - Biểu thức d = mdd/Vdd (7) - Trong đó: m (g) khối lượng dung dịch, V (ml) thể tích dung dịch) Liên hệ C% CM Ta có C%= Vậy: C%= 𝐦𝐜𝐭 𝐦𝐝𝐝 M 10d 100% = nct.M.100/Vmld = nct.M/Vl.10d = M.CM/10d CM (8) 3.3.2 Liên hệ CN CM Ta có CN = mct Đ.Vdd = z mct MVdd = z.nct =>CN = z.CM (9) Vậy nồng độ đương lượng lớn gấp z lần nồng độ mo1(CM) Ví dụ: Hồ tan 13,32g CaCl2 vào 500g H20 thu dung dịch có khối lượng riêng 1,02679 g/ml Tính C%, CM; CN; Ni, C dung dịch? Giải: Ta có: mdd= 500 + 13,32 = 513,3 (g) : + C% = 13.32 100/315.32 = 2,6% Số mol dung môi nước: nH2O = n1 = 500:18 = 27,8 (mol) Số mol chất tan: nCaCl2 = n2 = 13,32 : 111 = 0,12 (mol) Số lít dung dịch: Vdd = V = 513,32 : 1,0267 = 500 ml = 0,5 (lít) + CM = 0,12 : 0,05 =0,24 M Số đương lượng CaCl2 theo đầu bài: 3=13,32 : 55,5 = 0,24 + CN = 0,24/0,5 = 0,48 N hay CN =2.0,24 = 0,48 (N) + NCaCl2 = 0,12/0,12+27.8 = 0,0043 + C = 0,12.1000/500 = 0,24 M IV TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH CHỨA CHẤT TAN KHÔNG ĐIỆN LY VÀ KHÔNG BAY HƠI Khi tạo thành dung dịch loãng, biến đổi lượng thể tích coi Trong dung dịch hạt chất tan cách xa nhau, tương tác chúng không đáng kể dung mơi thực tế khơng biến đổi tính chất dung dịch loãng gần với dung địch lý tưởng Áp suất bão hòa dung dịch 1.1 Khái niệm - Ta xét dung mơi chất lỏng bay cho vào bình kín chuyển động nhiệt có số phân tử bề mặt dung dịch có động lớn tách khỏi bề mặt dung dịch chuyển thành thể Đồng thời phân tử luôn chuyển động va chạm vào bề mặt chất lỏng có số phân tử ngưng tụ trở lại trạng thái ban đầu Khi hai trình đạt vận tốc ta có cân bằng: lỏng + H (∆H > 0): Thu nhiệt Hơi nằm cân với lỏng gọi bão hoà - Áp suất bão hoà gây gọi áp suấ, tạo hợp chất khác 5.1.2 Luận điểm 2: Trong phân tử hợp chất hữu cácbon có hố trị ngun tử cácbon khơng liên kết với nguyên tử nguyên tố khác mà liên kết với tạo thành mạch cácbon (mạch không nhánh, mạch nhánh, mạch vịng) 5.1.3 Luận điểm 3: Tính chất chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng nguyên tử) cấu tạo hoá học (thứ tự liên kết nguyên tò) 5.2 Đồng đẳng, đồng phân 5.2.1 Đồng đẳng Đồng đẳng HCHC có cấu tạo hóa học tương tự nhau, hay nhiều nhóm CH2 Do có tính chất hoá học tương tự 5.2.2 Đồng phân Đồng phân HCHC có cơng thức phân tử có cấu tạo hố học khác có tính chất hố học khác 5.3 Liên kết phân tử hợp chất hữu 68 thức, ... nhóm chức CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-OH CH3-CH2-CH2-OH CH3 -CH2(CH3)-CH3 CH3 -CH(OH)-CH3 CH3-CH2-O-CH3 Đồng phân lập thể (cis - trans hay Z - E) Các đồng phân lập thể có cấu tạo hố học giống có... tờ tập) Tên gọi chất hữu X có CTCT: CH 3- CH – CH - CH3 CH3 C2H5 Là: A 3, 4-? ?imetylpentan C 2-metyl-3-etylbutan B 2, 3-? ?imetylpentan *D 2-ety 1-3 -metylbutan Hydrocacbon X C6H12 không làm màu dung... - OH: hydroxyl Ancol C2H5OH - C6Hx – OH Phenol C6H5OH - C6Hx-CyHz-OH Ancol thơm C6H5CH2OH - O-: ete Ete CH3OCH3 - CO: cacbonyl Xeton CH3COCH3 74 - CHO: fomyl Anđehit CH3CH2CHO - COOH: Cacboxylic