Bài giảng Hóa học - Nguyễn Văn Bời

ẠT ĐẠT KHƠNG ĐẠT lần 1 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 3 of 56 QUY ĐỊNH VỀ CÁCH ĐÁNH GIÁ ĐIỂM • Điểm giữa học kỳ được tính 20%. • Điểm tiểu luận được tính 30%. • Điểm thi kết thúc mơn được tính 50%. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 4 of 56 Giới thiệu về nội dung mơn học • Chương 1: Các khái niệm và định luật cơ bản • Chương 2: Cấu tạo nguyên tử • Chương 3: Định luật tuần hồn, hệ thống tuần hồn • Chương 4:Liên kết hĩa học và cấu tạo phân tử • Chương 5: Trạng thái tập hợp của vật chất • Chương 6: Nhiệt động lực học hĩa học • Chương 7: Động hĩa học • Chương 8: Cân bằng hĩa học • Chương 9: Cân bằng trong dung dịch lỏng • Chương 10: Cân bằng trong dung dịch chất điện ly • Chương 11: Điện hĩa học HUI© 2006 General Chemistry: Slide 5 of 56 Tài liệu tham khảo HĐC • Nguyễn Đức Chung, HĐC, ĐHQG HCM 2002 • Nguyễn Đình Soa, HĐC, ĐHBK HCM,2005 • Nguyễn Khương: Giáo trình Hĩa đại cương, ĐHCN Tp HCM • Đào Đình Thức. Hĩa học đại cương, ĐHQG Hà Nội, 2002 • Lê Mậu Quyền – Cơ sở LT hĩa học- phần bài tập- NXB KH& KT, 1996 • Glinca. Hĩa học đại cương HUI© 2006 General Chemistry: Slide 6 of 56 Các đề tài của tiểu luận 1. Đương lượng và phương pháp giải bài tốn về đương lượng 2. Tìm hiểu nội dung của một số thuyết cấu tạo nguyên tử cổ điển. Ý nghĩa của chúng 3. Tìm hiểu thuyết cấu taọ nguyên tử hiện đại theo cơ học lượng tử 4. Cấu trúc của HTTH các nguyên tố hĩa học 5. Quy luật biến đổi một số tính chất của các nguyên tử trong HTTH 6. Cấu hình electron và phương pháp xác định cấu hình electron HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 56 7 Tìm hiểu về sự lai hĩa các orbital 8 Tìm hiểu nội dung của thuyết VB 9. Tìm hiểu nội dung của thuyết MO 10. Tìm hiểu về thế đẳng áp và chiều của phản ứng hĩa học 11. Tìm hiểu về hiệu ứng nhiệt của phản ứng hĩa học 12. Tìm hiểu về động hĩa học và tốc độ phản ứng hĩa học 13. Độ tan- các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan 14. Tìm hiểu cân bằng trong dung dịch chất điện ly 15. pH và cách tính pH của dung dịch 16. Tìm hiểu về thế điện cực và chiều diễn ra các phản ứng oxi hĩa- khử 17. Tìm hiểu về các thuyết axit- bazo HUI© 2006 General Chemistry: Slide 8 of 56 Chương 1: Các khái niệm và định luật cơ bản HUI© 2006 General Chemistry: Slide 9 of 56 1.1 Các khái niệm cơ bản • Nguyên tử và phân tử • Hạt nhân nguyên tử • Nguyên tố hĩa học và đồng vị • Chất hĩa học, đơn chất, hợp chất, đồng hình, đa hình • Khối lượng nguyên tử,khối lượng phân tử, nguyên tử gam, phân tử gam, đại lượng mol. đương lượng • Ký hiệu, cơng thức hĩa học, phương trình HH HUI© 2006 General Chemistry: Slide 10 of 56 1.2 Các định luật cơ bản • Định luật bảo tồn khối lượng • Định luật thành phần khơng đổi • Định luật tỷ lệ bội • Định luật đương lượng • Định luật tỉ lệ thể tích • Định luật Avogadro và số Avogadro • ĐL Boy-Mariotte và Charler-Gray-Lussac • PT trạng thái khí lý tưởng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 11 of 56 1.3 Một vài phương pháp xác định khối lượng phân tử và đương lượng • Phương pháp xác định khối lượng phân tử • Phương pháp xác định đương lượng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 12 of 56 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN HUI© 2006 General Chemistry: Slide 13 of 56 1.1.1 Nguyên tử và phân tử • Nguyên tử: – Phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố tham gia vào thành phần phân tử các đơn chất và hợp chất. – Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của một nguyên tố hố học khơng thể chia nhỏ hơn nữa về mặt hố học. – Nguyên tử của các nguyên tố cĩ kích thước và khối lượng khác nhau. Nếu xem nguyên tử như hình cầu thì bán kính của nguyên tử hyđro là 0,53A0 (1 angstrom bằng 10–8 cm ), của nguyên tử iot bằng 1,33Ao... HUI© 2006 General Chemistry: Slide 14 of 56 Nguyên tử và phân tử • Ví dụ về nguyên tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 15 of 56 Nguyên tử và phân tử • Phân tử: + Là tiểu phân nhỏ nhất của một chất cĩ tất cả tính chất hố học của chất đĩ. + Biểu diễn phân tử của 1 chất bằng cơng thức hố học bao gồm tất cả các kí hiệu hố học các nguyên tố tạo nên phân tử của chất đĩ cùng các chỉ số ghi phía dưới bên phải của kí hiệu để chỉ số nguyên tử của nguyên tố đĩ. + Phân tử hợp chất và phân tử đơn chất HUI© 2006 General Chemistry: Slide 16 of 56 Nguyên tử và phân tử • Ví dụ về phân tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 17 of 56 1.1.2 Hạt nhân nguyên tử • Hạt nhân nguyên tử gồm – proton(p) cĩ khối lượng 1,671.10–24g (1,00728 đvC) và cĩ điện tích theo quy ước proton mang điện tích dương (+1). – Neutron (n) cĩ khối lượng gần bằng proton nhưng khơng mang điện tích. – Số proton luơn bằng số electron và quyết định điện tích hạt nhân. Tổng số (p)+(n) quyết định khối lượng của nguyên tử và được gọi là số khối HUI© 2006 General Chemistry: Slide 18 of 56 Hạt nhân nguyên tử • A= Số khối = N + Z • Z = Số điện tích dương, điện tích hạt nhân, số proton trong hạt nhân • Với mỗi nguyên tố: proton là cố định (Z) và số N cĩ thể thay đổi • Trong tự nhiên số neutron (n) và số proton (p) thường là p ≤ n ≤ 1,5 p ( Trừ 11H khơng cĩ neutron) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 19 of 56 Hạt nhân nguyên tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 20 of 56 1.1.3 Nguyên tố hĩa học, đồng vị • Nguyên tố hố học. Nguyên tố hĩa học là tập hợp các nguyên tử cĩ cùng điện tích hạt nhân. • Đồng vị:Tập hợp các nguyên tử cĩ cùng điện tích hạt nhân nhưng khác số khối Ví dụ: oxy cĩ 3 đồng vị :168O, 178O, 188O với tỷ lệ 3150:1:5. Khí hyđro thiên nhiên là hỗn hợp của 2 đồng vị 11H (proti) và 21H (đơtơri 21H ,ký hiệu D) với tỷ lệ 5000:1. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 21 of 56 Ví dụ: Bao nhiêu proton, neutron và electron cho mơi nguyên tử sau O C C 2.3 Atomic Diversity Nguyên tử với cùng số proton, nhưng khác số neutron. 16 8 12 6 14 6 Đồng vị Z A X←Kí hiệu nguyên tử Số khối→ Số nguyên tử, số p→ Đồng vị. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 22 of 56 Examples: O C C 16 8 12 6 14 6 6 protons, 6 neutrons, 6 electrons 6 protons, 8 neutrons, 6 electrons 8 protons, 8 neutrons, 8 electrons X A Z HUI© 2006 General Chemistry: Slide 23 of 56 Ví dụ Đồng vị H D T HUI© 2006 General Chemistry: Slide 24 of 56 1.1.4 Chất hĩa học, đơn chất, hợp chất, đồng phân, đồng hình • Chất là dạng đồng thể cĩ cùng tính chất vật lý và hĩa học được cấu tạo cùng một loại phân tử hay nguyên tử. Đối với hĩa học nĩi đến chất tức là nĩi đến chất nguyên chất • Đơn chất là những chất mà phân tử của chúng cĩ cùng loại nguyên tử như khí H2 , O3 , S, Fe, • Hợp chất là những chất mà phân tử của chúng bao gồm hai hay nhiều nguyên tử khác nhau như CO, CO2, NH3, HNO3, HCl HUI© 2006 General Chemistry: Slide 25 of 56 Chất hĩa học, đồng phân, đồng hình • Dạng đa hình (thù hình) Khi ở trạng thái kết tinh một chất cĩ thể tồn tại dưới nhiều dạng tinh thể cĩ cấu trúc khác nhau.Hiện tượng trên được gọi là dạng đa hình. Mỗi dạng tinh thể được gọi là dạng đa hình. Đơi khi người ta dùng thuật ngữ dạng thù hình thay cho dạng đa hình. Thực chất dạng thù hình chính là những dạng phân tử hay dạng tinh thể khác nhau của một nguyên tố. Ví dụ oxi cĩ O2 và O3, Cacbon cĩ kim cương, than chì và fuleren HUI© 2006 General Chemistry: Slide 26 of 56 Hiện tượng đồng hình Hiện tượng đồng hình. Các chất tinh thể khác nhau cĩ thể kết tinh dưới cùng dạng tinh thể cĩ mạng tinh thể giống nhau. Ví dụ CaCO3, FeCO3 , MgCO3 đều kết tinh cùng một loại mạng tinh thể (mạng tam phương mặt thoi). Hiện tượng này được gọi là hiện tượng đồng hình HUI© 2006 General Chemistry: Slide 27 of 56 Đồng phân • Đồng phân. Những chất hố học khác nhau nhưng cĩ cùng cơng thức phân tử gọi là những chất đồng phân. • Như vậy chỉ đơn thuần thành phần chưa đủ để xác định 1 hợp chất hố học mà phải kể đến cấu tạo phân tử của nĩ. Trong hĩa học đặc biệt hĩa học hữu cơ để biểu thị một chất hố họccụ thể, nhất thiếi phải dùng đến cơng thức cấu tạo. • Ví dụ: C5H10 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 28 of 56 1.1.5 Khối lượng NT, Khối lượng PT Khối lượng nguyên tử. Là tỉ số khối lượng nguyên tử của nĩ với 1/12 phần khối lượng của nguyên tử 12C Trước đây người ta thống nhất lấy khối lượng nguyên tử hyđro và sau là lấy 1/16 khối lượng nguyên tử oxy làm đơn vị đo. • Từ 1961 đến nay người ta thống nhất lấy 1/12 khối lượng của nguyên tử đồng vị 12C làm đơn vị đo, nĩ bằng 1,66054.10–24 g = amu. Ví dụ: m nguyên tử (O) = )ln(16 1066,1 1066,2 24 23 tđvk≈ × × − − HUI© 2006 General Chemistry: Slide 29 of 56 Khối lượng NT, PT • Khối lượng phân tử của một chất là tỉ số khối lượng phân tử của nĩ với 1/12 phần khối lượng của nguyên tử 12C • Khối lượng phân tử của một chất là khối lượng một phân tử của chất đĩ tính bằng đơn vị khối lượng nguyên tử và bằng tổng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử. –Ví dụ; H2O là 18,0152 đvC của NH3 là 17,0304 đvC • Nguyên tử gam. “ Nguyên tử gam là lượng của 1 nguyên tố được tính bằng gam, cĩ giá trị về số bằng khối lượng nguyên tử của nguyên tố đĩ.” • Ví dụ một nguyên tử gam của Fe bằng 55,847g, một nguyên tử gam của O là 15,9994g, một nguyên tử gam của Cu là 63,546g HUI© 2006 General Chemistry: Slide 30 of 56 Phân tử gam và mol •Phân tử gam. “Phân tử gam là lượng chất được tính ra gam và cĩ giá trị về số bằng khối lượng phân tử của chất đĩ •Mol: là lượng chất cĩ số phân tử, nguyên tử, ion, electron hoặc số đơn vị cấu trúc khác đúng bằng số nguyên tử chứa trong 12 gam đồng vị cacbon 12C •Mol là lượng chất chứa 6,022.1023 tiểu phân cấu trúc của chất HUI© 2006 General Chemistry: Slide 31 of 56 *Như vậy: 1 mol chất bất kỳ đều chứa số tiểu phân như nhau (số Avogadro) NA = 6.02214199 x 1023 mol-1 * Khối lượng phân tử H2O bằng 18 đv.C → Khối lượng mol phân tử H2O bằng 18g. * Khối lượng phân tử CO2 bằng 44 đv.C → Khối lượng mol phân tử CO2 bằng 44g HUI© 2006 General Chemistry: Slide 32 of 56 Khối lượng mol (nguyên tử , phân tử và ion) • Khối lượng mol nguyên tử: là khối lượng tính bằng gam của 1 mol nguyên tử đĩ. • Khối lượng mol phân tử: là khối lượng tính bằng gam c ủa 1 mol phân tử chất đĩ. • Tương tự: khối lượng mol ion )( )()( AtửnguyênmollượngKhối mtốnguyêngamSốntốnguyênmolSố = )( )()( MtửphânmollượngKhối mchấtgamSốnchấtmolSố = ionmollượngKhối miongamSốnionmolSố )()( = Cách biểu thị một lượng chất KL m gam qua mol HUI© 2006 General Chemistry: Slide 33 of 56 1.1.6 Ký hiệu hĩa học, cơng thức, phương trình hĩa học • Ký hiệu hố học. – Mỗi nguyên tố hĩa học được ký hiệu bằng chữ cái đầu hay hai chữ cái trong tên Latinh của nguyên tố đĩ – Mỗi ký hiệu hố học của nguyên tố đồng thời chỉ 1 nguyên tử của nguyên tố đĩ. • Cơng thức hĩa học dùng biểu thị các chất (phân tử), ví dụ: hiđro (H2) • Phương trình hĩa học: Dùng để biểu thị các phản ứng hĩa học bằng cơng thức hĩa học HUI© 2006 General Chemistry: Slide 34 of 56 Phân loại phản ứng hĩa học • Phản ứng kết hợp: C + O2 → CO2↑ • Phản ứng phân hủy: CaCO3 → CaO + CO2↑ • Phản ứng thế: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓ • Phản ứng trao đổi: AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 • Phản ứng tỏa nhiệt: 2H2 + O2 → 2H2O ∆H = - 258,8kJ/mol • Phản ứng thu nhiệt: N2 + O2 → 2NO ∆H = + 90,4kJ/mol • Phản ứng một chiều: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 • Phản ứng hai chiều: N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 • Phản ứng oxy hĩa khử: 2FeCl3 + SnCl2 → FeCl2 + SnCl4 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 35 of 56 Phương trình hĩa học 2 NO + 1 O2 → 2 NO2 2 (14 + 16)g 32 g 2 (14 +32)g HUI© 2006 General Chemistry: Slide 36 of 56 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN HUI© 2006 General Chemistry: Slide 37 of 56 1.2.1 Định luật thành phần khơng đổi • Định luật : Một hợp chất dù được điều chế bằng cách nào đi nữa bao giờ cũng cĩ thành phần xác định và khơng đổi. • Ví dụ: H2O dù điều chế bằng cách nào khi phân tích thành phần đều cho tỷ lệ 11,1% : 88,9% hay 1g : 8g. – NaCl: cĩ 39,34% Natri và 60,66% Clo (Trừ trường hợp các khuyết tật trong mạng tinh thể thì thành phần cĩ thay đổi) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 38 of 56 1.2.2 Định luật tỷ lệ bội • Định luật : Nếu hai nguyên tố kết hợp với nhau cho một số hợp chất thì ứng với cùng một khối lượng nguyên tố này, các khối lượng nguyên tố kia tỷ lệ với nhau như những số nguyên đơn giản. • Ví dụ: Nitơ kết hợp với oxi tạo thành năm oxit cĩ cơng thức phân tử lần lượt là: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5, nếu ứng với một đơn vị khối lượng nitơ thì khối lượng của oxy trong các oxit đĩ lần lượt là: 0,57 : 1,14 : 1,71 : 2,28 : 2,85 hay 1 : 2 : 3 : 4 : 5 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 39 of 56 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 40 of 56 1.2.3 Định luật bảo tồn khối lượng • Định luật – Tổng khối lượng các sản phẩm thu được đúng bằng tổng khối lượng các chất ban đầu đã tác dụng. Ví dụ: – Chú ý khi phản ứng thu hoặc tỏa nhiệt: Về nguyên tắc do E= mc2 tức là năng lượng cũng cĩ khối lượng, nhưng do tốc độ ánh sáng rất lớn nên m quá nhỏ so với sai số của phép đo nên định luật trên vẫn áp dụng đúng trong thực tế HUI© 2006 General Chemistry: Slide 41 of 56 1.2.4 Định luật đương lượng • Khái niệm đương lượng. – “Đương lượng của một nguyên tố (HAY CỦA HỢP CHẤT) là số phần khối lượng của nguyên tố đĩ ( HỢP CHẤT ĐĨ) kết hợp (thay thế) vừa đủ với 1,008 phần khối lượng của hyđro hoặc 8 phần khối lượng của oxy – Ví dụ đương lượng của hyđro là ĐH=1,008, ĐO=8 • Định luật đương lượng: Trong các phản ứng hố học “các nguyên tố kết hợp với nhau hoặc thay thế nhau theo các khối lượng tỷ lệ với đương lượng của chúng” HUI© 2006 General Chemistry: Slide 42 of 56 Biểu thức của định luật đương lượng Ví dụ • Khối lượng chất A là mA gam, phản ứng hết với mB gam chất B. • Nếu gọi đương lượng chất A và chất B lần lượt ĐA và ĐB thì theo định luật đương lượng ta cĩ: B A m m = B A Đ Đ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 43 of 56 Mối quan hệ của đương lượng Gọi đương lượng của nguyên tố A (hoặc hợp chất A) là ĐA, và MA là nguyên tử lượng hoặc phân tử lượng của A . • Trong phản ứng trung hịa: nếu n = số nguyên tử H (OH) của 1 phân tử axit (bazơ) thực tế tham gia phản ứng • Muối: n = tổng điện tích dương phần kim loại thực tế phản ứng • Phản ứng oxi hĩa n = số e mà 1 phân tử chất khử cho và ngược lại Khi đĩ ta cĩ cơng thức tổng quát sau ĐA = MA/ n HUI© 2006 General Chemistry: Slide 44 of 56 Ví dụ về cách tính đương lượng 1) Tính đương lượng của axit H2SO4 trong hai phản ứng sau • H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O (1) • ĐH2SO4 = 98/1 = 98 • H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O (2) • Đ H2SO4 = 98/2 = 49 2 ) Fe2(SO4)3 + 6NaOH → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 • ĐFe2(SO4)3 = 400/6 = 66,66 3) 2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4 85,94 2 5,162 1 2 2 3 3 ==== SnClSnCl FeCl FeCl M Đtựtương M Đ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 45 of 56 Đương lượng gam • Đương lượng gam: của một đơn chất hay hợp chất là lượng chất đĩ được tính bằng gam cĩ trị số bằng đương lượng của nĩ. • Mối liên hệ giữa số gam (m) và số đương lượng gam (n’) của một chất cĩ đương lượng Đ theo biểu thức sau: BA B B A A B A B A nn Đ m Đ mhay m m Đ Đ '' =⇒== )( )()'( ĐlượngĐương mgamSốngamlượngđươngSố = HUI© 2006 General Chemistry: Slide 46 of 56 Bài tập áp dụng 1. Tính đương lượng từng axít, bazơ trong các phản ứng: H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O 2HCl + Cu(OH)2 → CuCl2 + 2H2O HCl + Cu(OH)2 → Cu(OH)Cl + H2O 2. Tính đương lượng các chất gạch dưới đây: FeSO4 + BaCl2 → BaSO4 + FeCl2 Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O CO2 + NaOH → NaHCO3 CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O KCr(SO4)2.12H2O + 3KOH → Cr(OH)3 + 2K2SO4 + 12H2O 2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4 2KMnO4+5HNO2+3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5HNO3 + 3H2O K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 +3S↓ + K2SO4 + 7H2O HUI© 2006 General Chemistry: Slide 47 of 56 1.2.5 Định luật tỷ lệ thể tích • Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, thể tích các chất khí phản ứng với nhau cũng như thể tích các sản phẩm khí tạo thành trong phản ứng tỉ lệ với nhau như những số nguyên đơn giản 2V HUI© 2006 General Chemistry: Slide 48 of 56 1.2.6 Định luật D. Avogadro - Trong cùng điều kiện T & P, những thể tích bằng nhau (V1=V2) của chất khí khác nhau đều chứa cùng số phân tử như nhau (N1=N2) + Ở điều kiện chuẩn (0OCvà 760 mmHg), 1mol khí bất kỳ đều chứa 6.022. 1023 phân tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 49 of 56 1.2.7 Các định luật chất khí - Định luật A. Boyle-Mariotte: Ở nhiệt độ khơng đổi, thể tích của một lượng nhất định của các chất khí tỉ lệ nghịch với áp suất Hay nĩi cách khác: P0Vo = P1V1= =PV = const HUI© 2006 General Chemistry: Slide 50 of 56 Định luật B. Charles-Gay-Lussac Ở áp suất khơng đổi, thể tích của một lượng nhất định chất khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối V = constant x T hay V/T = constant V0/T0 = V1/T1 Ở đây Vo, V là thể tích khí đo ở 0oC và t0C; To, T nhiệt độ tuyệt đối của chất khí HUI© 2006 General Chemistry: Slide 51 of 56 1.2.8 Phương trình trạng thái khí lý tưởng • Khái niệm về khí lý tưởng: Là khí được coi khơng cĩ thể tích riêng ( vì cĩ kích thước khơng đáng kể so với bình ) và khơng cĩ tương tác ( hút, đẩy) với nhau mà chỉ cĩ va chạm đàn hồi với nhau ( khơng mất năng lượng) • Phương trình trạng thái khí lý tưởng V = nRT/P hay PV = nRT hay PV= (m/M)RT Trong đĩ - P là áp suất của khí cĩ thể tích là V,khối lượng m, ở nhiệt độ tuyệt đối T; n là số mol khí; R là hằng số khí HUI© 2006 General Chemistry: Slide 52 of 56 Giá trị của hằng số khí R • R=0,082atm.l/mol. độ (Khi đơn vị P là atm, V đo bằng lit) • R= 8,314 J/mol. độ ( khi đơn vị P là Pa, V đo bằng m3 ) • R= 62400ml. mmHg /mol. độ ( khi P đo bằng mmHg và V đo bằng ml) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 53 of 56 Bài tập áp dụng 1) Tính P của 0.51 mol O2 trong 15 L tại 303 K? P = nRT/V = 0.51mol x 0.0821Latm/(Kmol) x 303K / 15 L = 0.84 atm HUI© 2006 General Chemistry: Slide 54 of 56 Áp suất riêng của khí- Định luật G. Dalton PT = P1 + P2 + P3 + .. Áp suất tổng = Tổng áp suất thành phần x1 = n1/nT = P1/PT or P1 = x1 x PT HUI© 2006 General Chemistry: Slide 55 of 56 1.3 Các phương pháp xác định khối lượng phân tử và đương lượng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 56 of 56 1.3.1 Phương pháp xác định KLPT và KLNT HUI© 2006 General Chemistry: Slide 57 of 56 Xác định khối lượng phân tử • Bằng phương pháp phổ khối lượng • Phương pháp sức căng bề mặt (đối với chất lỏng) Trong đĩ: σ- là sức căng bề mặt của chất lỏng nghiên cứu t- nhiệt độ của chất lỏng V- thể tích riêng của chất lỏng K-là hằng số mà đa số các chất lỏng cĩ giá trị là 2,12 M = K t1-to V13/2 3/2 1 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 58 of 56 Đối với chất khí • Theo tỉ khối của khí và hơi: MA= MB x d • Theo phương trình trạng thái KLT của Clayperon-Mendeleev: M= (m/PV)RT HUI© 2006 General Chemistry: Slide 59 of 56 Xác định khối lượng phân tử chất tan + Phương pháp nghiệm sơi và nghiệm lạnh: Trong đĩ: k: hằng số nghiệm sơi hay nghiệm lạnh m: lượng chất tan đã dùng đối với 1000g dm ∆t : Độ tăng nhiệt độ sơi hoặc giảm nhiệt độ đơng đặc của dd +Phương pháp thẩm thấu m: Khối lượng chất tan đã dùng v: Thể tích dung dịch, R: hằng số khí T: Nhiệt độ tuyệt đối π: áp suất thẩm thấu dung dịch vπ mRTM = Δt k.mM = HUI© 2006 General Chemistry: Slide 60 of 56 Xác định khối lượng nguyên tử • Phương pháp Dulong – Petit . Đối với kim loại cĩ khối lượng nguyên tử lớn hơn 35 “Nhiệt dung nguyên tử của một đơn chất rắn gần bằng 26J/mol”. A.c = 26J ≈ 6,3 cal Ví dụ nhiệt dung riêng (c) của Fe là 0,463J/g nên khối lượng nguyên tử Fe là: AFe = 26/0,463 = 56,1 •Dựa trên định luật đồng hình •Xác định khối lượng nguyên tử bằng phương pháp Canizaro •Xác định khối lượng nguyên tử bằng phương pháp phổ khối lượng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 61 of 56 1.3.2 Phương pháp xác định đương lượng • Dựa vào định nghĩa đương lượng • Dựa vào định luật đương lượng • Dựa vào mối liên hệ giữa Đ, Khối lưọng nguyên tử A và hố trị n Đ = A/n ( n là hố trị) • Xác định đương lượng của axit, bazơ Đ = M/n ( n là số ion H+ hay OH- thay thế) • Xác định đương lượng của muối Đ = M/nz ( n là số ion đã thay thế, z là điện tích ion đã thay thế) • Xác định đương lượng của chất oxi hố và chất khử Đ= M/n HUI© 2006 General Chemistry: Slide 1 of 48 CHƯƠNG 2 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 2 of 48 NỘI DUNG 1. Nguyên tử và quang phổ nguyên tử 2. Sơ lược về các thuyết cấu tạo nguyên tử cổ điển 3. Thuyết cấu tạo nguyên tử hiện đại theo cơ lượng tử 4. Nguyên tử nhiều electron và cấu hình electron của nguyên tử 5. Bài tập HUI© 2006 General Chemistry: Slide 3 of 48 2.1 Nguyên tử và quang phổ nguyên tử Hạt Điện tích Khối lượng (amu) (Kg) Proton (p) + 1 1,6726.10-27 Electron (e) - ~0: 9,1095.10-31 Neutron (n) 0 1 1,6750.10-27 q = 1,602.10-19 Culong 2.1.1 Nguyên tử và các hạt electron, proton, neutron Nguyên tử được cấu tạo từ các tiểu phân nhỏ là e, proton, neutron HUI© 2006 General Chemistry: Slide 4 of 48 Cấu tạo nguyên tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 5 of 48 Cấu tạo nguyên tử Như vậy: trong một nguyên tử + Khối lượng hạt nhân ≈ khối lượng nguyên tử và A= Số khối = N + Z + Z = Số điện tích dương, điện tích hạt nhân, là số proton trong hạt nhân + Với mỗi nguyên tố: số proton là cố định (Z) và số neutron (N) cĩ thể thay đổi + Trong nguyên tử trung hịa số electron = số proton HUI© 2006 General Chemistry: Slide 6 of 48 2.3 Atomic Diversity Z A X←Kí hiệu nguyên tử Số khối→ Số nguyên tử→ Cấu tạo nguyên ử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 48 Cấu tạo nguyên tử các đồng vị của H HUI© 2006 General Chemistry: Slide 8 of 48 Ng tố Klượng ngtử Hàm lượng Ngtố Klượng ngtử Hàm lượng 28Ni 58 60 61 62 67,76% 26,16% 2,42% 3,66% 29Cu 63 65 69,09% 30,91% 8O 16 17 18 99,75% 0,039% 0,211% Khối lượng nguyên tử trung bình n nn xxxx xMxMxMxMM ++++ ++++ = ... ... 321 332211 Cách xác định khối lượng nguyên tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 9 of 48 Độ bền hạt nhân • Độ bền hạt nhân: Trong hạt nhân ngtử sinh ra các lực đẩy và các lực hút giữa p-p, n-n, p-n. Nếu lực đẩy lớn hơn lực hút hạt nhân sẽ khơng bền và phân rã và ngược lại. • Thực tế: Hạt nhân bền hay khơng phụ thuộc vào tỉ lệ n/p: + Tỷ số n/p biến đổi từ 1 - 1,524 thì hạt nhân bền. + Hạt nhân nguyên tử cĩ chứa 2, 8, 20, 50, 82 hay 126 proton hoặc nơtron thường bền. + Hạt nhân nguyên tử cĩ proton hay nơtron là các số chẵn thường bền hơn hạt nhân nguyên tử cĩ số lẻ cả proton lẫn nơtron + Kể từ Poloni (Z = 84) trở đi các nguyên tố đều cĩ tính phĩng xạ, các nguyên tố mới, nguyên tố điều chế nhân tạo thường kém bền. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 10 of 48 Năng lượng liên kết hạt nhân và lực tương tác giữa các nguyên tử • Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng tiêu tốn để phá vỡ hạt nhân thành proton và neutron. • Lực tương tác giữa các nguyên tử Lực đẩy Lực hút Đám mây electron Hạt nhân HUI© 2006 General Chemistry: Slide 11 of 48 Sự phĩng xạ Sự phĩng xạ: Một nguyên tố được gọi là phĩng xạ khi hạt nhân của nĩ tự phân rã và nguyên tố này thay đổi thành nguyên tố khác. Ví dụ: 23994Pu → 23592U + 42He (hạt anpha) 2 1H + 73Li → 2 42He + 01n + E HUI© 2006 General Chemistry: Slide 12 of 48 Sơ đồ lị phản ứng hạt nhân phân hạch HUI© 2006 General Chemistry: Slide 13 of 48 Tổng hợp hạt nhân • Là quá trình kết hợp các hạt nhân nhỏ thành hạt nhân lớn hơn • Vì phản ứng kết hợp hạt nhân xãy ra ở nhiệt độ rất cao nên được gọi là phản ứng nhiệt hạt nhân (nhiệt hạch) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 14 of 48 Pg 1025 Bombing of Nagasaki, August 9, 1945. Courtesy U.S. Department of Defense. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 15 of 48 1.1.2 Khái niệm về quang phổ nguyên tử • Quang phổ nguyên tử H – Khi phĩng điện liên tục vào trong hyđro dưới áp suất thấp thì thu được quang phổ vạch đơn giản. – Quang phổ vạch hydro cĩ ba vùng gồm 5 dãy: + Vùng quang phổ nhìn thấy cĩ dãy Balmer (J.Balmer 1825- 1891, người Thuỵ Sỉ). + Vùng hồng ngoại : cĩ 3 dãy Paschen, Brackett, Pfund + Vùng tử ngoại xa: Dãy Lyman – Dãy Banlmer:cĩ 4 vạch nhìn thấy được. Càng xa vạch H α về phía cĩ bước sĩng ngắn khoảng cách giữa 2 vạch kề nhau càng bé dần nên những vạch ở cuối dãy nằm sít nhau khĩ trơng thấy và rất nhiều vạch ở vùng tử ngoại gần . HUI© 2006 General Chemistry: Slide 16 of 48 Quang phổ hyđro • Số sĩngν, bước sĩng λ , tần số ν và năng lượng E của các vạch quang phổ H được xác định theo các cơng thức sau: Trong đĩ • R- Hằng số Rydberg cĩ giá trị bằng 109678. cm-1 • h- hằng số Planck, cĩ giá trị bằng 6,626076.10-34J.s • n0, n- những số nguyên dương cĩ giá trị khác nhau + Đối với dãy Lyman n0 = 1, n ≥ 2 + Đối với dãy Balmer n0 =2, n ≥ 3 + Đối với dãy Paschen n0=3, n ≥ 4 + Đối với dãy Brackitt n0=4 ; n ≥ 5 ν = 1 ν λ λ = R 1 1 no2 n2 - = C = RC 1 1 no2 n2 - E = h ν HUI© 2006 General Chemistry: Slide 17 of 48 Phổ nguyưên tử Hydro ©The McGraw-Hill Companies. Permission required for reproduction or display HUI© 2006 General Chemistry: Slide 18 of 48 Spectrum of Excited Hydrogen Gas HUI© 2006 General Chemistry: Slide 19 of 48 6.3 Absorption & Emission Spectra Fig 6-11 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 20 of 48 Phổ hấp phụ và phát xạ Fig 6-10 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 21 of 48 2.2 Các thuyết cấu tạo nguyên tử cổ điển • Quan niệm của người Hy lạp về nguyên tử – Vào năm 440 BC, Leucippus phát biểu đầu tiên về khái niệm nguyên tử và được Democritus (460-371 BC) phát triển Các điểm cần chú ý của thuyết nguyên tử. – Tất cả các vật chất được tạo bởi nguyên tử, mà quá nhỏ để cĩ thể nhìn thấy. Những nguyên tử này khơng thể phân chia thành những phần nhỏ hơn. – Giữa các nguyên tử là khoảng trống. – Nguyên tử rắn tuyệt đối. – Các nguyên tử đồng nhất và khơng cĩ cấu trúc bên trong. – Các nguyên tử khác nhau ở kích thước, hình dạng và khối lượng. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 22 of 48 Quan niệm về cấu tạo nguyên tử của John Dalton (1766-1844) • Năm 1803 Dalton cho rằng – Tất cả các vật chất được tạo từ hạt rất nhỏ gọi là nguyên tử – Tất cả các nguyên tử của nguyên tố xác định cĩ cùng tính chất hĩa học được quy định bởi nguyên tố đĩ – Các nguyên tử cĩ thể thay đổi con đường mà chúng kết hợp nhưng khơng thể được tạo ra hoặc phá vỡ trong phản ứng hĩa học. – Nguyên tử là hệ trung hịa điện gồm 2 thành phần: hạt nhân và lớp vỏ e chuyển động xung quanh HUI© 2006 General Chemistry: Slide 23 of 48 2.2.1 Thuyết cấu nguyên tử của Thompson (1903). Theo Thompson nguyên tử là một quả cầu bao gồm các điện tích dương phân bố đồng đều trong tồn thể tích nguyên tử và các electron cĩ kích thước khơng đáng kể chuyển động giữa điện tích dương đĩ. • Thuyết khơng giải thích được tại sao các điện tích âm và dương trong cùng thể tích nguyên tử lại khơng hút nhau để trung hồ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 24 of 48 1.2.2 Thuyết Rutherford + Rutherford là nhà vật lý và kiến trúc nguyên tử nổi tiếng người Anh (E.Rutherford 1871-1937 giải Nobel về hố học 1908) đã đưa ra mẫu hành tinh nguyên tử đầu tiên: “Electron quay chung quanh hạt nhân nguyên tử giống như hành tinh quay xung quanh mặt trời” + Nhưng theo quan điểm động lực học electron là tiểu phân mang điện khi quay nhất định sẽ phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ, làm cho nĩ mất dần năng lượng, sẽ rơi vào hạt nhân và như vậy nguyên tử khơng thể tồn tại. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 25 of 48 1.2.3 Thuyết Borh-Sommerfeld • Thuyết Bohr – "Electron quay chung quanh hạt nhân nguyên tử giống như hành tinh quay xung quanh mặt trời". – Nhưng theo quan điểm động lực học electron là tiểu phân mang điện khi quay nhất định sẽ phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ, làm cho nĩ mất dần năng lượng và sẽ rơi vào hạt nhân và nguyên tử khơng thể tồn tại. – Để khắc phục bế tắc này , Borh đã sử dụng quan niệm năng lượng ánh sáng bị lượng tử hĩa của Planck để xây dựng thuyết với 3 định đề sau: HUI© 2006 General Chemistry: Slide 26 of 48 • Electron chỉ quay xung quanh hạt nhân trên một số quỹ đạo nhất định, ứng với một năng lượng xác định (quỹ đạo dừng) • Khi quay trên quỹ đạo dừng electron khơng mất năng lượng. • Nguyên tử phát ra hay hấp thụ năng lượng khi electron nhảy từ quỹ đạo dừng này sang quỹ đạo dừng khác. E= | Ed -Ec| = hν Ba định đề của Bohr: HUI© 2006 General Chemistry: Slide 27 of 48 Kết quả của thuyết Bohr * Tính được bán kính quỹ đạo bền, tốc độ, năng lượng của e khi chuyển động trên các quỹ đạo bền đĩ - Mơ men động lượng của e: me v r = nh/2π ( n = 1, 2, 3, ) (1) - Khi quay trên quỹ đạo dừng, e trong nguyên tử chịu hai lực tác dụng là lực hút hạt nhân F và lực ly tâm F’ ( F=F’) + Lực hút hạt nhân + Lực ly tâm: Do đĩ ta cĩ Từ (1) và (2) ta cĩ Z Z (2) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 28 of 48 Kết quả của thuyết Bohr • Xác định được tốc độ chuyển động e và bán kính các quỹ đạo bền ( n= 1,2,3) • Khi thay thế giá trị vào biểu thức đối với H với n=1, Z=1 ta cĩ: • Từ biểu thức tính bán kính ta thấy: r1 : r2 : r3 = 12 : 22 : 32 ε v = 1n Ze2 π2 o h va rn = n2 ε0h2 me2Z π ε0h2r1= me2 = 0,53A o r1 gọi là bán kính Bohr (thứ nhất) Nếu cĩ n=...ác e lại bắt đầu sắp xếp vào lớp lượng tử mới trong ngtử các nguyên tố và theo chiều tăng điện tích hạt nhân ngtử của chúng, trật tự sắp xếp e vào các phân lớp lượng tử lặp lại tuần hồn. Số e của lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng của ngtử các ngtố lặp lại tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân ngtử của chúng Do tính chất tuần hồn của cấu trúc vỏ electron nên tính chất của các đơn chất và hợp chất của các nguyên tố cũng biến đổi tuần hồn Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 14 of 35 Sự tuần hồn về thể tích (cm3/mol) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 15 of 35 Ví dụ: Cấu hình e của các ngtố thuộc chu kỳ 2 và 3 Chu kỳ 2 Li Be B C N O F Ne Sự phân bố e- vào các lớp 2/1 2/2 2/3 2/4 2/5 2/6 2/7 2/8 Sự phân bố e-vào các phân lớp 1s2 2s1 1s2 2s2 1s2 2s22p1 1s2 2s2 2p2 1s2 2s22p3 1s2 2s22p4 1s2 2s22p5 1s2 2s22p 6 Chu kỳ 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar Sự phân bố e- vào các lớp 2/8/1 2/8/2 2/8/3 2/8/4 2/8/5 2/8/6 2/8/7 2/8/8 Sự phân bố e- vào các phân lớp 1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 2s22p6 3s2 1s2 2s22p6 3s23p1 1s2 2s22p6 3s23p2 1s2 2s22p6 3s23p3 1s2 2s22p6 3s23p4 1s2 2s22p6 3s23p5 1s2 2s22p 6 3s23p 6 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 16 of 35 Hệ thống tuần hồn và cấu hình electron nguyên tử • Nguyên tố mà trong nguyên tử phân lớp s đang xây dựng và hồn tất là nguyên tố s, nguyên tố mà phân lớp p đang xây dựng và hồn tất là nguyên tố p. Các chu kỳ 1, 2, 3 bao gồm các nguyên tố s và p. Các nguyên tố s và p đều thuộc nhĩm A (phân nhĩm chính) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 17 of 35 Hệ thống tuần hồn và cấu hình electron nguyên tử • Chu kỳ 4,5 ngồi các nguyên tố s và p, cịn cĩ các nguyên tố cĩ phân lớp 3d và 4d đang xây dựng và hồn tất đĩ là các nguyên tố d thuộc nhĩm B (phân nhĩm phụ) • Chu kỳ 6: Ngồi các nguyên tố s,p,d cịn cĩ 14 nguyên tố f, chu kỳ 7 mặc dù chưa đầy đủ nhưng về nguyên tắc cĩ 32 nguyên tố tương tự như chu kỳ 6 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 18 of 35 3.3 Cấu trúc HTTH dưới ánh sáng cấu tạo nguyên tử 3.3.1 Chu kỳ • Chu kỳ là dãy các nguyên tố xếp theo số thứ tự tăng dần viết theo chiều ngang, bắt đầu bằng các nguyên tố s (ns1) kết thúc bằng các nguyên tố p (np6) ở khoảng giữa cĩ thể cĩ các nguyên tố d,f • Số thứ tự chu kỳ bằng số lượng tử chính n của lớp electron ngồi cùng • Chu kỳ 1: là chu kỳ đặc biệt chỉ cĩ 2 nguyên tố s • Chu kỳ 2 và 3: là 2 chu kỳ nhỏ mỗi chu kỳ cĩ 8 nguyên tố gồm 2 nguyên tố s và 6 nguyên tố p Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 19 of 35 Chu kỳ • Chu kỳ 4 và chu kỳ 5: là 2 chu kỳ lớn mỗi chu kỳ cĩ 18 nguyên tố gồm 2 nguyên tố s, 10 nguyên tố d và 6 nguyên tố p. • Những nguyên tố cĩ electron điền vào nhĩm d đĩ là những nguyên tố chuyển tiếp. Cĩ 2 dãy nguyên tố chuyển tiếp: + Dãy thứ nhất gồm mười nguyên tố từ Sc (số 21) đến nguyên tố Zn (số 30) + Dãy thứ 2 gồm 10 nguyên tố từ Y(39) đến Cd (48) Các nguyên tố 2 dãy trên đều cĩ cĩ cấu trúc electron ứng với cơng thức chung ( n-1)d1-10ns2 . Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 20 of 35 Chu kỳ • Chu kỳ 6 là chu kỳ hồn chỉnh cĩ 32 nguyên tố xếp thành 2 hàng ngang. 14 nguyên tố đất hiếm họ lantanit được xếp vào cùng một ơ với nguyên tố La. Về cấu trúc electron gồm cĩ 2 nguyên tố s, 14 nguyên tố f, 10 nguyên tố nhĩm d và 6 nguyên tố p . • Chu kỳ 7 là chu kỳ chưa kết thúc, mới cĩ 19 nguyên tố được tìm thấy gồm cĩ 2 nguyên tố s, 14 nguyên tố f và một số nguyên tố d. Chu kỳ 7 giống như chu kỳ 6 cĩ 14 nguyên tố đất hiếm họ actinit xếp cùng ơ với nguyên tố Ac. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 21 of 35 3.3.2 Nhĩm  Nhĩm gồm các nguyên tố cĩ số electron ở lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng giống nhau  Số electron ở lớp ngồi cùng hoặc ở những phân lớp ngồi cùng bằng số thứ tự của nhĩm  Riêng một số nguyên tố như:Co, Ni, Ir, Pt, ..tuy cĩ số e ở các phân lớp ngồi cùng lớn hơn 8 vẫn đặt ở nhĩm VIII  Các nguyên tố thuộc họ lantanit và actinit cĩ cấu tạo đặc biệt, các electron đang và đã xây dựng ở phân lớp (n-2)f nhưng được đặt ở nhĩm III cùng ơ với lantan (La) và actini (Ac) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 22 of 35 3.3.3 Phân nhĩm ° Phân nhĩm gồm các nguyên tố cĩ cấu trúc electron ở lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng giống nhau °Phân nhóm chính (nhĩm A) gồm các ngtố s và p, cấu hình e ở lớp ngồi cùng là nsx hoặc ns2npx-2, chúng luôn có số e ngoài cùng bằng số nhóm (x là số thứ tự phân nhĩm) ° Phân nhóm phụ (nhĩm B) là các kim loại (những nguyên tố chuyển tiếp) là các nguyên tố d, cĩ cấu hình electron các phân lớp ngồi cùng là (n-1)d1-10ns2 ( cĩ một số ngoại lệ Cu, Ag, Au, cĩ cấu hình (n-1)d10ns1) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 23 of 35 -Ngồi ra cịn cĩ các nguyên tố phân nhĩm phụ thứ cấp, nguyên tố f, những nguyêên tố nằm ngoài bảng HTTH , cĩ cấu hình e ở các phân lớp ngồi cùng là ( n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2 - Ghi chú: Các nguyên tố Zn, Cd, Hg cĩ cấu hình electron là d10, chúng khơng được coi là nguyên tố chuyển tiếp cũng khơng phải là kim loại điển hình • Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 24 of 35 Group 1A: The Alkali Metals Na Li K - Alkali metals emit characteristic colors when placed in a high temperature flame. Nhĩm nguyên tố Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 25 of 35 Nhận xét: • Sự dài ngắn khác nhau của các chu kỳ là do thứ tự sắp xếp e vào các orbital ngtử trong chúng khác nhau gây nên. • Electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố sắp xếp theo quy luật ns1-2, np1-6, (n – 1)d1-10, (n – 2) f 1-14. • Các ngtố trong một phân nhóm luôn có cấu hình e ngoài cùng bằng nhau và có tính chất tương tự nhau. • Biết được cấu hình e ta có thể xác định được vị trí và tính chất của chúng Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 26 of 35 3.4.4 Ơ • Ơ là vị trí cụ thể của một nguyên tố, chỉ rõ toạ độ của nguyên tố trong HTTH. Nĩ chính là số thứ tự của nguyên tố và cũng là điện tích hạt nhân của nguyên tố, chỉ số thứ tự của chu kỳ số thứ tự nhĩm • Lưu ý: trong HTTH các nguyên tố f (họ lantanit và actinit được xếp vào nhĩm IIIB và được để ngồi bảng chính. Vì vậy thứ tự của các ơ trong HTTH của bảng chính khơng xếp một cách liên tục Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 27 of 35 3.4 Sự biến đổi tuần hồn tính chất các ngtố trong HTTH  Quy luật biến đổi tính chất chung: o Chu kỳ: Từ trái sang phải tính kim loại của ngtố giảm dần, tính phi kim tăng dần. o Nhóm: Trong một phân nhóm chính, từ trên xuống tính kim loại của ngtố tăng dần theo chiều tăng Z, tính phi kim giảm. Trong một phân nhóm phụ, từ trên xuống, tính kim loại tăng hoặc giảm chút ít.  Đặc điểm của lớp vỏ electron hóa trị o Nhóm chính: ns2 np1-6 - Các ngtố cùng một nhóm có cấu hình e hóa trị giống nhau. - Số thứ tự của nhóm trùng với số electron lớp ngoài cùng. - Cấu hình e lớp ngoài cùng được lặp đi lặp lại trong các chu kì. o Nhóm phụ: (n-1)d1-10ns2. Vì E tương đối cao nên các e d cũng có thể tham gia phản ứng, chúng được coi là các electron hóa trị. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 28 of 35 3.3.1 Bán kính nguyên tử và ion 1. Bán kính ngtử + Bán kính cộng hóa trị của một ngtử là nửa khoảng cách của 2 ngtử cùng một ngtố tạo thành liên kết đdơn cộng hóa trị. Ví dụ H – H d = 0,74A0, r = 0,37A0 Cl – Cl d = 1,998A0, r = 0,99A0 + Bán kính kim loại của một nguyên tố kim loại bằng nửa khoảng cách giữa tâm của các nguyên tử kim loại ở gần nhau nhất trong mạng tinh thể kim loại Ví dụ: Na là 1,54 Ao; Mg: 1,30Ao a. Sự thay đổi bán kính nguyên tử trong chu kỳ + Các nguyên tố nhĩm A: Từ trái sang phải, bán kính ngtử các ng tố s,p giảm dần, liên tục. Ví dụ: Ng tố Li Be B C N O F r (A0) 1,52 1,13 0,88 0,77 0,70 0,66 0,64 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 29 of 35 Sự thay đổi bán kính nguyên tử trong chu kỳ + Đối với các nguyên tố nhĩm B: bán kính cộng hố trị nĩi chung giảm chậm và khơng đều Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 1,44 1,32 1,25 1,27 1,46 1,20 1,26 1,20 1,38 1,31 Y Zr Ne Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 1,62 1,48 1,37 1,45 1,56 1,26 1,35 1,31 1,53 1,48 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 1,69 1,49 1,38 1,46 1,59 1,28 1,37 1,28 1,43 1,51 Nguyên nhân: electron điền vào phân lớp d là lớp thứ 2 ngồi vào nên ảnh hưởng nhỏ đến bán kính nguyên tử và gây ảnh hưởng chắn khác nhau, nên bán kính thay đổi khơng đều đặn. Các nguyên tố f cịn thay đổi chậm hơn nữa. (Do sự co rút lantanit) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 30 of 35 b. Sự biến đổi bán kính nguyên tử trong một nhĩm + Phân nhóm chính (nhĩm A) từ trên xuống, bán kính ngtử tăng do số lớp electron tăng. Ví dụ: Nguyên tố Li Na K Rb r (A0) 1,52 1,86 2,27 2,47 + Phân nhóm phụ ( nhĩm B): các ngtố thuộc chu kì 4, 5, 6 co ùbán kính tăng chậm hoặc giảm, đó là do sự co d hay co f. - Từ chu kỳ 4 lên chu kỳ 5 : tăng chậm -Từ chu kỳ 5 lên 6:ít thay đổi , cĩ khi giảm do co lantanit Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 31 of 35 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 32 of 35 2. Bán kính ion • Bán kính ion là bán kính của một cation hoặc anion • Khi chuyển một nguyên tử trung hồ thành anion thì bán kính tăng và thành cation thì bán kính giảm so với bán kính nguyên tử • Trong một phân nhĩm từ trên xuống bán kính ion và nguyên tử đều tăng • Các ion đẳng electron, cation cĩ bán kính nhỏ hơn anion (do Z của anion nhỏ hơn cation) . Ví dụ r Na+< rF- Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 33 of 35 Bán kính ion • Các cation đẳng e: Bán kính các cation (3+) nhỏ hơn cation (2+) và nhỏ hơn cation (1+). Ví dụ r Al3+ < r Mg2+ < r Na+ • Anion đẳng e: điện tích anion (-1) nhỏ hơn anion (-2) Ví dụ : r F- < r O-2 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 34 of 35 Bán kính liên kết cộng hố trị 99pm Bán kính anion 181pm Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 35 of 35 3.4.2 Năng lượng ion hố Năng lượng ion hóa I: là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một electron khỏi nguyên tử ở thể khí và không bị kích thích. (kJ/mol) X(k) + I → X+(k) + e Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 36 of 35 Năng lượng ion hố (I) • Nhận xét: I đặc trưng cho khả năng nhường e của ngtử, nghĩa là đặc trưng cho tính kim loại. I càng nhỏ ngtử càng dễ nhường e, do đó tính kim loại và tính khử của nguyên tố càng mạnh. - Trong một chu kì từ trái sang phải I tăng (trừ một số bất thường) - Cấu hình ns2, và ns2np6 của khí hiếm là bền vững nhất nên I lớn, các cấu hình ns2np3 cĩ cấu hình electron khá bền, nên I khá lớn. • Trong một phân nhóm chính (nhĩm A), từ trên xuống, I giảm. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 37 of 35 Năng lượng ion hố (I) • Đối với các nguyên tố nhĩm B quy luật khơng chặt chẽ như các nguyên tố nhĩm A • Đối với nguyên tử nhiều electron, ngồi năng lượng ion hố thứ nhất (I1) cịn cĩ năng lượng ion hố thứ hai (I2), thứ ba (I3) I1 < I2 < I3 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 38 of 35 3.4.3 Aùi lực đối với electron (F) • Khái niệm :Ái lực đối với electron (F) là năng lượng thoát ra (-) hay thu vào (+) khi kết hợp một electron vào nguyên tử ở thể khí không bị kích thích để tạo thành anion. X (k) + e → X- (k) ± F Hiện nay F được xác định bằng phương pháp gián tiếp Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 39 of 35 Aùi lực đối với electron (F) • Nhận xét: - Trong một chu kì, từ trái sang phải F của các ngtố thường tăng dần theo chiều tăng Z, nghĩa là F càng âm - Trong một nhóm, từ trên xuống, F của các ngtố giảm dần. - Các ngtố có cấu hình ns2, ns2 np6, ns2np3 có F nhỏ có khi dương - Aùi lực với e của một ngtử càng âm thì ion âm tạo thành càng bền, ngtử càng có khuynh hướng nhận e. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 40 of 35 Ái lực đối với e của một số nguyên tố (kj/mol) IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA H -73 He >0 Li -60 Be +48 B -27 C -122 N +7 O -141 F -328 Ne > 0 Na -53 Mg +39 Al -44 Si -134 P -72 S -200 Cl -349 Ar > 0 K -48 Ca +29 Ga -29 Ge -118 As -77 Se -198,5 Br -325 Kr > 0 Rb -47 Sr +29 In -29 Sn -121 Sb -101 Te -190 I -295 Xe > 0 Cs -45 Ba +29 Tl -30 Pb -110 Bi -110 Po ? At ? Rn > 0 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 41 of 35 3.4.4 Độ âm điện χ 1. Khái niệm: Độ âm điện χ là đại lượng đặc trưng cho khả năng của một nguyên tử (trong phân tử) hút electron về phía mình khi tạo liên kết với nguyên tử của nguyên tố khác Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 42 of 35 2. Cách xác định độ âm điện χ a) Theo Mulliken: (1934) Độ âm điện của một nguyên tố (A) là nửa tổng năng lượng ion hố IAvới ái lực đối với electron FA χ = (IA + FA)/2 • Độ âm điện của tính theo Mulliken là cĩ đơn vị năng lượng, thang độ âm điện của Mulliken là thang độ âm điện tuyệt đối • Phương pháp này khơng xác định được hết độ âm điện của tất cả các nguyên tố vì khơng biết đầy đủ ái lực đối với electron của tất cả các nguyên tố Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 43 of 35 Cách xác định độ âm điện χ • b) Theo Pauling (1932) Ơng dựa trên cơ sở của năng lượng phân ly liên kết . Theo ơng, năng lượng phân ly liên kết của phân tử dị hạch ( liên kết A-B) luơn luơn lớn hơn trung bình nhân của năng lượng phân ly của phân tử hai nguyên tử đồng hạch A2 và B2 • Hiệu của hai năng lượng trên được ký hiệu là Δ EA-B > EA-A.x EB-B EA-A.x EB-B= EA-B - Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 44 of 35 Cách xác định độ âm điện của Pauling • Dựa trên giá trị Δ cĩ thể đánh giá được độ cĩ cực của liên kết . Theo Pauling mối liên hệ giữa độ âm điện χ và Δ được xác định bằng cơng thức Ta cĩ |χA- χB| = k √∆ (k là hằng số) • Nếu Δ được tính bằng eV và k được chọn bằng 1 thì hiệu độ âm điện cĩ trị số từ 0 đến ≈ 4. Vì vậy hiệu độ âm điện của 2 nguyên tố A và B được định nghĩa bằng hệ thức |χA- χB| = 0,208 √∆ Trong đĩ: Δ tính theo đơn vị kcal/mol và 0,208= 1/ √23,06 ( 1eV=23,06kcal/mol) Pauling qui ước độ âm điện của F =4 để tính độ âm điện các nguyên tố khác Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 45 of 35 Cách xác định độ âm điện của Pauling Sau này khi áp dụng trong thực tế thì thang độ âm điện theo Pauling thì cĩ một số bất cập, các nhà bác học khác như Slater.. đã tìm cách bổ sung cho chính xác hơn. Một trong các phương pháp đĩ là thiết rằng 2 nguyên tử A,B cĩ khả năng hút e như nhau thì năng lượng liên kết A-B bằng trung bình cộng của các liên kết A-A và B-B EA-B = ( EA-A + EB-B)/2 • Tuy nhiên, nếu A,B cĩ độ âm điện khơng bằng nhau thì liên kết A-B trở nên phân cực, giữa năng lượng liên kết A-B với trung bình cộng liên kết A-A và B-B cĩ một độ chênh lệch ∆ Khi đĩ ∆ = EA-B - (EA-A+ EB-B)/2 Nếu độ âm điện của A, B càng chêng lệch thì ∆ càng lớn Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 46 of 35 Cách xác định độ âm điện của Pauling • Nếu gọi χAvà χB là độ âm điện của A và B và ∆ cĩ đơn vị kj/mol. . Ta cĩ |χA- χB| = 0,102 √∆ • Để xác định độ âm điện của một nguyên tố người ta qui ước độ âm điện của H bằng 2,2. Do độ âm điện được lấy 1 nguyên tố nào đĩ làm chuẩn để tính độ âm điện của các nguyên tố khác . Do đĩ thang âm điện của Pauling là thang tương đối và thang độ âm điện của Pauling khơng cĩ thứ nguyên Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 47 of 35 Thang độ âm điện của Pauling IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA H 2,2 Li 0,98 Be 1,57 B 2,04 C 2,55 N 3,04 O 3,44 F 3,98 Na 0,93 Mg 1,31 Al 1,61 Si 1,9 P 2,19 S 2,58 Cl 3,16 K 0,82 Ca 1,0 Ga 1,81 Ge 2,01 As 2,18 Se 2,55 Br 2,96 Rb 0,82 Sr 0,95 In 1,78 Sn 1,96 Sb 2,05 Te 2,1 I 2,66 Cs 0,79 Ba 0,89 Tl 2,04 Pb 2,33 Bi 2,02 Po 2,0 At 2,2 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 48 of 35 3.Quy luật • Trong một nhĩm A độ âm điện giảm từ trên xuống dưới • Trong một chu kỳ độ âm điện tăng từ trái sang phải • F cĩ độ âm điện lớn nhất, sau đĩ là oxi F > O > Cl > N > S > C > P > B > Si • Cs, Fr cĩ độ âm điện nhỏ nhất (0,79), các nguyên tố d cĩ độ âm điện từ 1,2 đến 1,9; các nguyên tố f cĩ độ âm điện khoảng 1,3 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 49 of 35 3.4.5 Số oxi hố 1. Số oxi hĩa : là điện tích hình thức cĩ được khi giả thiết rằng là số e mà ngtử nhường đi hay thu vào để tạo thành ion có cấu hình bền ns2 np6, ns2 np6 nd10 (với giả thiết hợp chất cĩ cấu tạo ion) 2. Cách tính số oxi hĩa: - Số oxy hóa của đơn chất bằng 0 - Oxi cĩ số oxi hĩa bằng -2 trong các hợp chất (trừ trường hợp bằng +2 trong OF2 và -1 trong peoxit) - H cĩ số oxh bằng +1 (trừ hidrua kim loại bằng -1) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 50 of 35 Qui luật về số oxi hĩa Số thứ tự nhóm A I II III IV V VI VII Hợp chất với oxy Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 Số ƠXH cao nhất với oxy +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 Hợp chất với hidro SiH4 PH3 H2S HCl Số OXH với hidro -4 -3 -2 -1 -Số OXH dương cao nhất của nguyên tố bằng số electron hĩa trị -Số OXH âm bằng số nhĩm trừ đi 8 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 51 of 35 Tính chất của các nguyên tố trong bảng HTTH THE END Ái lực electron Năng lượng ion hố Bán kính nguyên tử B án k ín h ng uy ên tử N ăn g lư ợ ng io n ho á Á i l ự c el ec tro n Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 52 of 35 Bài tập • Chọn câu phát biểu đúng • a) Chu kỳ là dãy các nguyên tố xếp theo chiều ngang bắt đầu là các nguyên tố nhĩm ns1 kết thúc là các nguyên tố nhĩm p • b) Số thứ tự chu kỳ bằng số lượng tử chính n của lớp eletron ngồi cùng • c) Điện tích hạt nhân nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào về trị số cũng bằng số thứ tự của nguyên tố đĩ trong bảng hệ thống tuần hồn • d) Tính chất các đơn chất, thành phần và tính chất các hợp chất biến thiên tuần hồn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân • e) Trong bảng hệ thống tuần hồn các nguyên tố , phân nhĩm VIIB chưa phải là phân nhĩm nhiều nguyên tố nhất • g) Nhĩm nguyên tố gồm các nguyên tố xếp theo cột dọc cĩ tổng số electron hĩa trị bằng nhau HUI© 2006 General Chemistry: Slide 1 of 48 HĨA ĐẠI CƯƠNG Chương 4:Liên kết hĩa học và cấu tạo pt (TIẾP THEO) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 2 of 48 4.3.3 Phương pháp orbital phân tử (MO) . HUI© 2006 General Chemistry: Slide 3 of 48 MỞ ĐẦU Thuyết VB cĩ nhiều ưu điểm, nhưng trong nhiều trường hợp thuyết VB khơng giải thích được bản chất liên kết được tạo thành hoặc giải thích khơng đúng đắn tính chất của phân tử • Khơng giải thích được sự tồn tại của H2+ • Khơng giải thích được tại sao O2 thuận từ • Khơng giải thích được việc bứt electron ra khỏi phân tử lại làm bền liên kết . Chất: F2 F2+ O2 O2+ ELK(kj/mol) 155 320 494 642 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 4 of 48 1. Luận điểm cơ bản của phương pháp MO • Trong phân tử, tính độc lập của các nguyên tử khơng cịn tồn tại mà phân tử là một tổ hợp thống nhất bao gồm các hạt nhân nguyên tử và các e của các nguyên tử tạo thành phân tử. Hay nĩi cách khác, phân tử cĩ thể coi là nguyên tử đa nhân phức tạp • Phân tử cĩ cấu trúc orbital như nguyên tử, nghĩa là trong phân tử các e được đặc trung bởi orbital phân tử MO tương ứng với hàm sĩng xác định. • Các MO được tạo thành từ sự tổ hợp tuyến tính (tổ hợp cộng và trừ) của các AO. Trong AO, các e được đặc trưng bằng các số lượng tử và tương ứng với các AO cĩ tên s, p, d, f thì trong MO e đặc trưng bởi bộ các số lượng tử và tương ứng với các MO cĩ tên σ, π,δ,φ. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 5 of 48 • Cĩ bao nhiêu AO tổ hơp lại cho bấy nhiêu MO. Các AO được sử dụng tổ hợp phải thỏa mãn các điều kiện sau: + Cĩ E gần bằng nhau + Cĩ mức độ che phủ đáng kể + Cĩ tính đối xứng giống nhau đối với trục nối hai hạt nhân nguyên tử • Chỉ các AO cĩ tính đối xứng giống nhau mới cĩ khả năng xen phủ với nhau tạo thành một MO liên kết hoặc phản liên kết tuỳ thuộc vào miền của chúng ở vùng xen phủ. Đối với các AO khơng cĩ tính đối xứng nhau thì khơng xen phủ (S=0) khi đĩ ta cĩ MO khơng liên kết. 2 kếtliênphảnelectronSốkếtliênelectronSốkếtliênBậc −= HUI© 2006 General Chemistry: Slide 6 of 48 2. Thuyết MO đối với phân tử H2+, H2, He2+ và He2 ∑ = φ=ψ N 1i iic ( )ABS12 1 + =+N 2 AOs (φA,φB) ⇒ 2 MOs (ψ+,ψ−) ψ+ = N+(φA + φB) MO liên kết ψ− = N−(φA − φB) MO phản liên kết ( )ABS12 1 − =−N e HA HB RAB rA rB HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 48 Về năng lượng • Từ phương trình Ĥ ψ= E ψ, nhân 2 vế với ψ rồi tích phân tồn khơng gian và từ điều kiện chuẩn hố của hàm ψ ta cĩ kết quả + E+= α + β, + E-= α – β, ( α và β <0) • Trong đĩ α: tích phân coulomb bằng năng lượng của e ở AO 1s và bằng năng lượng H ở trạng thái cơ bản, β: tích phân trao đổi là năng lượng tương tác của 2 AO 1sa và 1sb HUI© 2006 General Chemistry: Slide 8 of 48 Phân tử H2+ MO liên kết MO phản liên kết HUI© 2006 General Chemistry: Slide 9 of 48 Sự tổ hợp các orbital nguyên tử Ψ1 = φ1 + φ2 Ψ2 = φ1 - φ2 Tổ hợp cộng Tổ hợp trừ MO liên kết MO phản liên kết HUI© 2006 General Chemistry: Slide 10 of 48 Chu kỳ 1: H2+, H2, He2+, He2. Các ngtố thuộc chu kỳ 1 chỉ có 1 lớp lượng tử 1s do vậy sự tổ hợp tuyến tính của 2 ngtử cho ta 2 MO σ1s và σ1s* Cấu hình electron của ion , phân tử: H2+ (1e) : (σ1slk)1 H2 (2e) : (σ1slk)2 He2+ (3e): (σ1slk)2(σ1s*)1 He2 (4e) : (σ1slk)2 (σ1s*)2 3. Phân tử 2 ngtử đồng hạch A2 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 11 of 48 MO phân tử H2 HUI© 2006 General Chemistry: H . H . H H . . H H H H Liên kết Phản Liên kết σ σ∗ 1s 1s MO phân tử hiđro HUI© 2006 General Chemistry: Slide 13 of 48 Bậc LK = (1-0)/2 = ½ H2+ Bậc LK = (2-0)/2 = 1 H2 Bậc LK = (2-1)/2 = ½ He2+ Bậc LK = (2-2)/2 = 0 He2 Bậc LK = (e-LK - e-phản LK )/2 N ăn g lư ợ ng N ăn g lư ợ ng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 14 of 48 Tĩm lại MO H2+ H2 He2+ He2 σ1s* ↑ ↑↓ σ1slk ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Bậc liên kết 0,5 1 0,5 0 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 15 of 48 Chu kỳ 2: Mỗi ngtử của ngtố thuộc chu kỳ 2 chứa tối đa 5 orbital. 1 orbital 1s, 1 orbital 2s và 3 orbital 2p. Như vậy sự tổ hợp tuyến tính 5 orbital này tạo nên 10 MO khác nhau gồm: σ1s, σ*1s, σ2s, σ*2s, σ2px, σ*2px, π2py, π*2py, π2pz, π*2pz HUI© 2006 General Chemistry: Slide 16 of 48 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 17 of 48 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 18 of 48 • Các ngtố đầu chu kỳ (Li, B, C, N) năng lượng các MO phân tử như sau: • σ1s < σ1s∗ < σ2s <σ2s∗ < π2pz = π2py < σ2px < π*2pz = π*2py < σ*2px • Đối với các nguyên tố cuối chu kì (O, F, Ne) • σ1s < σ1s∗ < σ2s <σ2s∗ < σ2px < π2pz = π2py < π*2pz = π*2py < σ*2px HUI© 2006 General Chemistry: Slide 19 of 48  Giản đồ năng lượng các phân tử đầu chu kỳ σ2s ↑↓ ↑↓ σ2s* ↑↓ σ2px ↑↓ π2pz ↑↓ π2py ↑↓ π2pz* ↑↓ π2py* ↑↓ σ2px* ↑↓ 2s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2p ↑↓ 2s E HUI© 2006 General Chemistry: Slide 20 of 48 Sự phân bố các e hóa trị trên các MO MO Li2 B2 C2 N2+ N2 σ*2px π*2pz = π*2py σ2px ↑ ↑↓ π2pz = π2py ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2s∗ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Blk 1 1 2 2,5 3 dlk (A0) 2,67 1,59 1,24 1,12 1,1 Elk (kJ/mol) 105 289 599 828 940 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 21 of 48 Giản đồ năng lượng các phân tử cuối chu kỳ σ2s σ2s* σ2px π2pz π2py π2pz* π2py* σ2px* 2s 2p 2p 2s E HUI© 2006 General Chemistry: Slide 22 of 48 Sự phân bố các e hóa trị trên các MO MO O2+ O2 O2- F2 Ne2 σ*2px ↑↓ π*2pz = π*2py ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ π2pz = π2py ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2px ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2s∗ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Blk 2,5 2 1,5 1 0 dlk (A0) 1,12 1,21 1,26 1,41 - Elk (kJ/mol) 629 494 328 154 - HUI© 2006 General Chemistry: Slide 23 of 48 Ví dụ MO của phân tử O2 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 24 of 48  Phân tử 2 ngtử dị hạch AB Tương tự như phân tử hai nguyên tử đồng hạch sự tổ hợp tuyến tính 5 obital này cũng tạo nên 10 MO khác nhau gồm σ1s, σ*1s, σ2s, σ*2s, π2pz, π2py, σ2px, π*2pz, π*2py, σ*2px HUI© 2006 General Chemistry: Slide 25 of 48 MO BN BO CO+ CO NO+ NO σ*2px π*2pxz= π*2py ↑ σ2px ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ π2pz = π2py ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2s∗ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ σ2s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Blk 2 2,5 2,5 3 3 2,5 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 26 of 48 x Orbital nguyên tử Orbital nguyên tử Orbital phân tử N ăn g lư ợ ng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 27 of 48 Phân tử 3 ngtử AB2. • Ví dụ đối với H2O – O: 1 AO 2s, 3 AO 2p ( 2py khơng tham gia liên kết) – H: 1 AO 1s HUI© 2006 General Chemistry: Slide 28 of 48 ΨA tương tác với 2 AO cuả O: 2s và 2pz orbital:tạo ra 1 AO liên kết, 1 AO phản liên kết, 1 AO khơng liên kết: HUI© 2006 General Chemistry: Slide 29 of 48 ΨB tương tác với AO 2px của O tạo ra σx và phản liên kết σx* orbital HUI© 2006 General Chemistry: Slide 30 of 48 O O H2O 2 H HUI© 2006 General Chemistry: Slide 31 of 48  Nhận xét -Phương pháp MO dễ dàng xác định một ngtố có tính thuận từ hay nghịch từ dựa vào giản đồ năng lượng của chúng. - Theo phương pháp MO khi nhận E các e có khả năng chuyển từ các orbital phân tử có E thấp bên dưới lên các obital phân tử có E cao bên trên và ngược lại khi chuyển từ các orbital có năng lượng cao về các orbital có E thấp chúng sẽ phát ra một bức xạ có E tương ứng. Điều này giải thích được màu sắc của các hợp chất. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 32 of 48 Benzene HUI© 2006 General Chemistry: Slide 33 of 48 Benzene HUI© 2006 General Chemistry: Slide 34 of 48 4.4 Liên kết kim loại • Kim loại khơng trong suốt, phản xạ ánh sáng tốt, cĩ tính dẻo, dẫn nhiệt tốt nhưng đặc trưng nổi bật hơn hết là tính dẫn điện cao của nĩ. Ta biết rõ dù một điện trường rất nhỏ áp đặt vào kim loại cũng gây ra sự chuyển động của electron tạo ra dịng điện. Điều này chứng tỏ trong kim loại tồn tại một lượng electron khơng bị ràng buộc Đĩ chính là các electron hĩa trị. Các electron hĩa trị liên kết nhất thời với nhiều nhân nguyên tử nên người ta gọi liên kết kim loại là liên kết khơng định chổ . Những electron này cịn được gọi là electron truyền dẫn, chúng cĩ thể chuyển động trong tồn bộ thể tích khối kim loại nên trạng thái của chúng phải được mơ tả bằng các orbital N tâm, N là số nguyên tử của khối kim loại. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 35 of 48 4.4.1 Cấu tạo kim loại và liên kết kim loại • Người ta coi trạng thái khối rắn mạng tinh thể kim loại được tạo thành bởi những ion dương ở nút mạng và các e chuyển động tự do trong tồn bộ tinh thể kim loại • Tuy nhiên khi chuyển động các e cĩ thể kết hợp với ion dương nào đĩ trong mạng tinh thể tạo nguyên tử trung hồ rồi tiếp tục bứt để tiếp tục chuyển động. Như vậy trong tinh thể luơn luơn cĩ các e tự do, và chính các e tự do này tạo nên dạng liên kết trong tinh thể kim loại • Liên kết này cĩ tính chất khơng định chổ cao độ hay nĩi cách khác là liên kết rất nhiều tâm HUI© 2006 General Chemistry: Slide 36 of 48 4.4.2 Lý thuyết miền năng lượng về cấu tạo kim loại • Thực chất là phương pháp MO áp dụng cho hệ thống khoảng 1023 nguyên tử • Theo MO khi 2 nguyên tử kim loại tương tác với nhau thì sẽ xãy ra sự xen phủ của các AO để tạo ra các MO liên kết và phản liên kết tức là tách thành 2 trạng thái năng lượng • Khi cĩ N nguyên tử tương tác với nhâu tạo thành N trạng thái năng lượng phân tử. Vì N rất lớn nên các các trạng thái năng lượng rất gần nhau tạo thành miền năng lượng cĩ năng lượng chênh lệch rất ít, nên cĩ thể coi là giải năng lượng liên tục • Tương ứng với trạng thái năng lượng s,p,d, trong nguyên tử sẽ cĩ các miền năng lượng s,p,d,.. tương ứng. Trong mỗi miền năng lượng các orbital của nĩ cũng cĩ tính chất tương tự như MO phân tử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 37 of 48 •Miền chứa các e hố trị gọi là miền hố trị và ở trên miền hố trị là miền dẫn .Tuỳ theo cấu tạo của nguyên tử và tính đối xứng của tinh thể mà các miền này cĩ thể che phủ hoặc khơng... lỗng chứa chất tan khơng điện ly tỷ lệ với lượng chất tan cĩ trong một lượng dung mơi xác định ( tỉ lệ với nồng độ molan của dung dịch) ∆Ts = Tdd - Tdm (∆Ts = nhiệt độ sơi dd- nhiệt độ sơi dm) ∆Ts = ks .Cm ks hằng số nghiệm sơi dung mơi (độ.kg/mol) Cm nồng độ molan HUI© 2006 General Chemistry: Slide 40 of 48 9.5.2 Nhiệt độ đơng đặc của một chất lỏng –Là nhiệt độ tại đĩ áp suất hơi trên bề mặt pha lỏng bằng áp suất hơi trên bề mặt pha rắn. • Nhiệt độ đơng đặc của dung dịch –Định luật Raoult: Độ hạ nhiệt độ đơng đặc của dung dịch lỗng chứa chất tan khơng điện ly tỷ lệ với lượng chất tan cĩ trong một lượng dung mơi xác định (tỉ lệ thuận với nồng độ molan của dung dịch) ∆Tđ = Tdm - Tdd (∆Tđ = nhiệt độ đơng đặc dm- nhiệt độ đơng đặc dd) ∆Tđ = kđ Cm Kđ:hằng số nghiệm lạnh dung mơi (độ.kg/mol) Cm : nồng độ molan HUI© 2006 General Chemistry: Slide 41 of 48 • Định luật Raoult II: Độ tăng nhiệt độ sơi hay độ hạ nhiệt độ đơng đặc của dung dịch lỗng chất tan khơng bay hơi (khơng điện ly) tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan trong dung dịch ∆Ts = ks.Cm ∆Tđ = kđCm HUI© 2006 General Chemistry: Slide 42 of 48 9.6 ÁP SUẤT THẨM THẤU VÀ ĐỊNH LUẬT Van’t Hoff Dung dịch đường Nước 9.6.1 Khái niệm về sự thẩm thấu HUI© 2006 General Chemistry: Slide 43 of 48 Khái niệm về sự thẩm thấu • Màng bán thấm là màng cĩ tính chất chỉ cho sự khuyếch tán một chiều • Sự thẩm thấu: là hiện tượng khuyếch tán một chiều các tiểu phân dung mơi qua màng bán thấm HUI© 2006 General Chemistry: Slide 44 of 48 9.6.2 Áp suất thẩm thấu và định luật Van’t Hoff 1. Áp suất thẩm thấu: Áp suất thẩm thấu của dung dịch bằng áp suất bên ngồi tác dụng lên dung dịch để cho hiện tượng thẩm thấu khơng xảy ra – Áp suất thẩm thấu của dung dịch khơng phụ thuộc vào bản chất tan và dung mơi mà chỉ phụ thuộc vào số lượng tiểu phân chất tan – Áp suất thẩm thấu của dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ chất tan và nhiệt độ tuyệt đối của dung dịch π = R C T HUI© 2006 General Chemistry: Slide 45 of 48 Áp suất thẩm thấu và định luật Van’t Hoff π = R C T Thay C = n/V ta cĩ: π V= nRT Trong đĩ π: áp suất thẩm thấu (atm) C: nồng độ mol chất tan; T: nhiệt độ tuyệt đối R: hằng số khí lý tưởng (~0,082 l.atm.K-1) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 46 of 48 2. Định luật Van’t Hoff • Áp suất thẩm thấu của dung dịch cĩ độ lớn bằng áp suất gây ra bởi chất tan, nếu như ở cùng nhiệt độ đĩ, nĩ ở trạng thái khí và chiếm thể tích bằng thể tích dung dịch π V= nRT HUI© 2006 General Chemistry: Slide 47 of 48 Ứng dụng của hiện tượng thẩm thấu Nước Nước muối màng HUI© 2006 General Chemistry: Slide 1 of 48 Chương 10: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY HUI© 2006 General Chemistry: Slide 2 of 48 10.1 Các dd axit, baz, muối trong nước và đặc điểm của chúng • Khơng tuân theo các định luật Raoul, Van’t Hoff về áp suất thẩm thấu (π), độ giảm áp suất hơi bảo hịa (∆P), độ tăng nhiệt độ sơi và độ hạ nhiệt độ đơng đặc (∆t). Các đại lượng (∆P, ∆t) luơn luơn lớn hơn so với tính tốn của định luật đĩ. • Để áp dụng được các định luật trên phải đưa thêm hệ số điều chỉnh i gọi là hệ số Van’t Hoff • Các dung dịch này dẫn điện được điều này chứng tỏ trong dung dịch cĩ chứa ion mang điện HUI© 2006 General Chemistry: Slide 3 of 48 10.2 Sự điện ly và các thuyết điện ly • 10.2.1 Thuyết điện ly của Arrhenius: Ngay sau khi hịa tan trong nước các axit, bazơ , muối phân ly thành những ion dương (cation) và ion âm (anion) HCl = H+ + Cl- NaOH = Na+ + OH- NaCl = Na+ + Cl- Quá trình phân tử phân ly thành ion được gọi là sự điện ly, còn chất phân ly thành ion trong dung dịch (hoặc khi đun nóng chảy) được gọi là chất điện ly. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 4 of 48 • Do sự điện ly này mà số tiểu phân trong dung dịch chất điện ly cao hơn nhiều so với dd chất tan khơng điện ly. Vì vậy hệ số điều chỉnh Van’t Hoff luơn luơn lớn hơn 1 và giải thích được tại sao dd của chúng dẫn điện • Nhược điểm của thuyết là chưa nĩi đến vai trị của dung mơi, chưa nĩi đến tương tác của của các tiểu phân trong dung dịch, ơng cho rằng phân tử phân ly thành ion tự do HUI© 2006 General Chemistry: Slide 5 of 48 10.2.2 Thuyết điện ly của Kablucov- Cơ chế điện ly • Kablukov là người đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự hydrat hĩa ion Sự điện ly là sự phân ly của các chất tan dưới tác dụng của các tiểu phân dung mơi thành những ion hydrat hố • Cơ chế của sự điện ly HUI© 2006 General Chemistry: Slide 6 of 48 10.3 ĐỘ ĐIỆN LY-PHÂN LOẠI CHẤT ĐIỆN LY 10.3. 1 Phân loại  Chất điện ly mạnh khi hòa tan vào nước tất cả các phân tử của chúng phân ly hoàn toàn thành ion. Ví dụ: Các axít mạnh, các bazơ mạnh và đại đa số muối trung tính.  Chất điện ly yếu khi hòa tan vào nước chỉ có một số nào đó các phân tử phân li thành ion. Ví dụ: Các axít hữu cơ, axít vô cơ yếu (CH3COOH, HCN, H2CO3,..) các bazơ vô cơ yếu (NH4OH), bazơ hữu cơ (amin), một số muối axít (NaHCO3, ). và muối bazơ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 48 Dung dịch điện ly - HUI© 2006 General Chemistry: Slide 8 of 48 Dung dịch khơng điện ly HUI© 2006 General Chemistry: Slide 9 of 48 1 Khái niệm: Độ điện ly α là tỉ số giữa số mol chất đã điện ly thành ion (n) trên tổng số mol chất hòa tan (no) 10.3.2 Độ điện ly (α ) hay % ion hóa 0n n =α Dung dịch α (%) Dung dịch α (%) HCl 92,6 KOH 90 H2SO4 60 Ba(OH)2 77 H2C2O4 50 NH4OH 1,4 HF 9 KCl 86,2 CH3COOH 1,4 MgCl2 76,5 HCN 0,0001 K2SO4 77,2 Độ điện ly của một số dd 0,1N HUI© 2006 General Chemistry: Slide 10 of 48 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ điện ly α Độ điện ly phụ thuộc vào: • Bản chất của chất tan • Bản chất của dm: dm càng phân cực, tác dụng ion hĩa càng lớn • Nồng độ chất điện ly: nồng độ càng giảm, α càng tăng, nồng độ càng tăng α càng giảm • Nhiệt độ: ảnh hưởng của nhiệt độ phức tạp, tuy nhiên trong nhiều trường hợp,trong những khoảng nhiệt độ nhất định, độ điện ly tăng khi tăng nhiệt độ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 11 of 48 3.Cách xác định độ điện ly a) Đo độ dẫn điện đương lượng của dung dịch điện ly λ Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của dd chứa 1 đương lượng gam chất tan chất điện ly đặt giữa 2 điện cực cách nhau 1cm. + Độ dẫn điện đương lượng tỉ lệ thuận với số ion tạo thành trong dung dịch do đĩ nĩ tỉ lệ với độ điện ly của dung dịch λ= kα + Khi dd pha vơ cùng lỗng thì α =1 nên k = λ ∞ Vậy α = (λ/ λ ∞ ).100% HUI© 2006 General Chemistry: Slide 12 of 48 Cách tính độ điện ly b) Dựa vào hệ số Van’t Hoff Giả sử hịa tan n0 phân tử chất điện ly cĩ độ điện ly α. Nếu từ 1 phân tử chất điện ly tạo thành ν ion Vậy số phân tử được điện ly là n0α và cho ν.n0.α ion, cịn lại (n0- n0α ) phân tử chưa điện ly. Do đĩ i = (ν n0α + n0- n0α )/n0 = α (ν-1) + 1 hay α = ( i-1)/ (ν -1) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 13 of 48 10.4 Cân bằng trong dd điện ly yếu và hằng số điện ly • Hịa tan dd chất điện ly yếu AmBn mAn+ + nBm- • K = [An+]m[Bm-]n [AmBn] K là hằng số điện ly hay hằng số ion hĩa Giá trị của K chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất điện ly,dm và t0 +Nếu hợp chất điện ly ra 2 ion (axit axetic, HCN) + Nếu α <<1 ta cĩ 1-α ≈1 α− α = 1 2 CK C K =α⇒ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 14 of 48 • Đối với những chất điện ly yếu AmBn cĩ m hoặc n lớn hơn 1 như axit hoặc bazơ đa bậc, sự phân ly xãy ra theo từng bậc và mỗi bậc cĩ hằng số phân ly đặc trưng. • Ví dụ axit cacbonic H2CO3 H2CO3 + H2O H3O + + HCO3- Ka1 Ka1 = H3O+ HCO3 - H2CO3 H2O Ka1 = H3O+ HCO3 - H2CO3 HCO3- + H2O H3O + + CO3-2 Ka2 Ka2 = H3O+ CO3 -2 HCO3- HUI© 2006 General Chemistry: Slide 15 of 48 • Do đĩ H2CO3 + 2H2O 2H3O + + CO3-2 Ka Ka = H3O+ CO3 -2 H2CO3 2 = Ka1 x Ka2 Như vậy nếu sự điện ly của các axit- bazơ đa bậc thì hằng số điện ly của hợp chất bằng tích các hằng số điện ly của các bậc Hằng số điện ly: bậc 1 > bậc 2 > bậc 3 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 16 of 48 10.5 Cân bằng trong dd chất điện ly mạnh và hoạt độ • Trong dd nước, các chất điện ly mạnh thực tế phân ly hồn tồn AmBn = mAn+ + nBm- • Bằng chứng + Các dd chất điện li mạnh mặc dù ở dd rất lỗng cũng khơng tuân theo định luật tác dụng khối lượng. Thực nghiệm cũng chứng minh trong dung dịch nước của chất điện ly mạnh khơng tồn tại các phân tử trung hịa tự do. + Tuy nhiên thực nghiệm cũng cho thấy độ điện ly khơng bao giờ bằng 1 (α<1) và tương tự như dd điện ly yếu, nĩ tăng lên khi pha lỗng và bằng 1 cho đến khi vơ cùng lỗng. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 17 of 48 • Debye và Hucken đã giải thích hiện tượng này là do cĩ sự phân ly hồn tồn, nồng độ ion lớn, nên cĩ lực hút, đẩy giữa các tiểu phân trong dd (sự solvat hĩa, tạo cặp ion) nên cĩ 1 số tính chất tương tự như dd chất điện ly yếu • Như vậy nếu pha lỗng thì tính chất của nĩ sẽ thay đổi theo chiều hướng giống như độ điện ly tăng lên (mặc dù khơng phải như vậy) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 18 of 48 • Do đĩ người ta gọi độ điện ly của chất điện ly mạnh là độ điện ly biểu kiến • Lewis đưa ra khái niệm nồng độ biểu kiến hay hoạt độ thay cho khái niệm nồng độ thơng thường và ký kiệu là a • Giữa hoạt độ a và nồng độ C cĩ mối liên hệ a = f.C f gọi là hệ số hoạt độ, nĩ phụ thuộc vào bản chất của chất điện ly và nồng độ của dd • Nếu thay a cho nồng độ thì áp dụng được định luật tác dụng khối lượng K= am An+an Bm- aAmBn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 19 of 48 10.6 Cân bằng ion của axit-bazơ 10.6.1 Cân bằng trong dung dịch nước và hằng số ion của nước Hằng số điện ly được xác định bằng cơng thức Từ đĩ K.[H2O] = [H3O+][OH-] = const = 1. 10-14 ( ở 25oC) Tích số ion của nước tăng theo nhiệt độ H2O + H2O H3O+ + OH- K = H3O+ OH- H2O HUI© 2006 General Chemistry: Slide 20 of 48 HCl(k) → H+(aq) + Cl-(aq) NaOH(r) → Na+(aq) + OH-(aq) H2O H2O Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) → H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq) H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l) • Thuyết Arrhenius khơng áp dụng cho một số chất khi hồ tan trong nước khơng cho ra H+ hoặc OH- • Khơng cho thấy ảnh hưởng của dung mơi 10.6.2 CÁC THUYẾT AXÍT VÀ BAZƠ 1. Thuyết axit-bazơ của Arrhenius Hạn chế: HUI© 2006 General Chemistry: Slide 21 of 48 • Axit là chất nhường proton • Bazơ là chất nhận proton. NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH- NH4+ + OH- ⇋ NH3 + H2O bazơ axit bazơ axit 2. Thuyết axit-baz theo Bronsted-Lauri Những chất khơng nhận hay cho proton là chất trung tính HUI© 2006 General Chemistry: Slide 22 of 48 3. Thuyết axit-bazơ Lewis • Axit là những chất cĩ khả năng nhận electron, cịn bazơ là chất cĩ khả năng nhường cặp e tạo liên kết phối trí NH3: + H2O → [NH4]+OH- bazơ Lewis axit Lewis HUI© 2006 General Chemistry: Slide 23 of 48 10.6.3 Đại lượng đặc trưng cho độ mạnh bazơ- Hằng số bazơ Kb NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH- K = [NH3][H2O] [NH4+][OH-] Kb= K[H2O] = [B] [BH+][OH-] Cho cân bằng B + H2O ⇋ BH+ + OH- pKb(NH3)= 4,75 Ví dụ K = [B][H2O] [B H+][OH-] Kb= K[H2O] = [NH3] [NH4+][OH-] = 1.85.10-5 Hằng số bazơ Chỉ số bazơ: pKb= - lgKb HUI© 2006 General Chemistry: Slide 24 of 48 10.6.4 Đại lượng đặc trưng độ mạnh axit- Hằng số axit Ka CH3COOH + H2O ⇋ CH3COO- + H3O+ Kc= [CH3COOH][H2O] [CH3COO-][H3O+] Ka= Kc[H2O] = = 1.85.10-5 [CH3COOH] [CH3COO-][H3O+] Cho cân bằng A + H2O ⇋ B + H3O+ K = [A ][H2O] [B][H3O+] Ka= K [H2O] = [A] [B ][H3O+] Đặt pKa= - lg Ka ( gọi là chỉ số axit) Ví dụ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 25 of 48 Mối quan hệ giữa Ka và Kb của một cặp axit- baz liên hợp Ka x Kb = KH2O pKa + pKb = pKH2O= 14 (ở 250C) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 26 of 48 10.6.6 pH của dung dịch Khái niệm. Những dung dịch axit, bazơ loãng, nồng độ H+ hoặc OH– rất nhỏ để có những con số dễ sử dụng hơn, người ta thường dùng các đại lượng pH và pOH được định nghĩa như sau: pH = - lg[H+] và pOH = - lg[OH–] ⇒ pH + pOH = 14  Trong nước nguyên chất: [H+] = [OH–] =10–7 ⇒ pH = 7  Trong dung dịch axit: [H+] > [OH–] tức [H+] > 10–7 ⇒ pH < 7  Trong dung dịch bazơ: [H+] 7 Vậy pH = 7 là ranh giới giữa các dung dịch axit và dung dịch bazơ. 0 TT 14 DD acid DD baz HUI© 2006 General Chemistry: Slide 27 of 48 pH của dung dịch HUI© 2006 General Chemistry: Slide 28 of 48 10.6.7 Cách tính pH của dung dịch 1.pH của dd axit mạnh (với Ca≥ 10-6) HA → H+ + A- [H+] = CA ⇒ pH = -lgCa 2.pH của baz mạnh (với Cb ≤ 10-6) B(OH) → B+ + OH- [OH-] = Cb ⇒ pOH = -lgCb ⇒ pH = 14 – pOH = 14 + lg[OH-] HUI© 2006 General Chemistry: Slide 29 of 48 3. pH của dung dịch axit yếu • HA + H2O ⇋ A- + H3O+ • Ka = [A-][H3O+]/ [HA] • Nếu gọi Ca và Cb là nồng độ ban đầu của cặp axit và baz liên hợp này và khi cân bằng được thiết lập đã cĩ x mol HA phản ứng với nước thì tại cân bằng [A- ] = Cb+ x ; [HA] = Ca – x, [H3O+]= x +[OH-] vì nồng độ của H3O+ bằng tổng nồng độ do nước phân li (bằng nồng độ OH-) và H3O+ do axit tương tác với nước, nên [H3O+]= x +[OH-] ⇒ x = [H3O+] -[OH-] Thay x vào biểu thức tính Ka, Ka= [H3O+] Cb + [H3O+] – [OH-] Ca-[H3O+] +[OH-] (1) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 30 of 48 pH của dung dịch axit yếu Do axit yếu nên cĩ thể xem Cb=0. Nếu axit khơng quá yếu thì COH<<CH3O+ ta cĩ [H3O+]2 Ca-[H3O+] Ka= Hay [H3O+]2 + Ka[H3O+] – KaCa = 0. Giải phương trình trên ta tính được nồng độ H3O+ và tính được pH +Nếu axit rất yếu [H3O+]2 << Ca Khi đĩ Ka = thì [H3O+]2 /Ca ⇒ [H3O+]2 = K aCa Do đĩ )lg(2 1 aa CpKpH −= HUI© 2006 General Chemistry: Slide 31 of 48 4.Dung dịch của baz yếu • Dd của baz yếu cĩ thể coi Ca =0 + Nếu baz khơng quá yếu [H3O+] <<[OH-] thay vào pt tính Ka ta rút ra được Cb [H3O+] – Ka[H3O+] = KaKnước= 0 Giải pt ta tính được pH + Nếu baz rất yếu,[OH-] << Cb Ta cĩ )lg( 2 114 bb CpKpH −−= HUI© 2006 General Chemistry: Slide 32 of 48 5. Tính pH của dung dịch muối . a. Muối của axit mạnh và bazơ mạnh Các muối này cation kim loại khơng thu hay cho proton và các anion là các bazơ liên hợp của các axit mạnh nên tính bazơ rất yếu. Vì vậy pH của dd muối axit mạnh và bazo mạnh chính là pH của nước nguyên chất có pH = 7. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 33 of 48 b.Muối của axit mạnh và baz yếu Loại muối này cĩ cation cĩ tính axit yếu và anion cĩ tính baz vơ cùng yếu. Vì vậy pH dd coi như do cation gây ra tương tự như dd của một axit yếu )lg( 2 1 aa CpKpH −= hay )lg(2 1 2 MbOH CpKpKpH −−= Ví dụ NH4Cl(r) NH4+(aq) + Cl-(aq) NH4+(aq) + H2O NH3(aq) +H3O+ (aq) H2O Ví dụ:Tính pH của dd NH4Cl 0,1M cĩ Kb = 10-4,75 Ta cĩ: pH = 1/2 (9,25 + 1) = 5,12 Hoặc 1/2 (14- 4,75 +1) = 5,12 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 34 of 48 )lg( 2 1 2 MaOH CpKpKpOH −−= C Muối của axit yếu và baz mạnh Muối này cation cĩ tính axit vơ cùng yếu cịn anion cĩ tính baz yếu. Vì vậy cĩ thể xem dung dịch này như chỉ chứa bazo yếu. Do đĩ hay Ví dụ: Tính pH của dung dịch CH3COONa 0,05M cĩ Ka= 10-4,75 CH3COONa → CH3COO- + Na+ CH3COO- + H2O ⇋ CH3COOH + OH- Áp dụng cơng thức ta cĩ pOH =1/2 (14 - 4,75 + 1,3 ) = 5,275 ⇒ pH = 14- 5,275= 8,725 Hoặc pH = 14 –( 9,25 + 1,3)/2 = 8,725 pH = 14 – (pKb - lg Cb)/2 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 35 of 48 Định nghĩa: Dung dịch đệm là dung dịch tạo thành khi trộn lẫn một axit yếu (hoặc một baz yếu) với baz liên hợp của nó (hoặc axit liên hợp của nó). Ví dụ: hỗn hợp gồm CH3COOH + CH3COO- hay NH3 + NH4+ HA + A- hay B + BH+ 6. Tính pH của dung dịch đệm Tính chất: pH của dung dịch đệm thay đổi rất ít khi thêm một lượng axit hoặc bazơ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 36 of 48 pH của dung dịch đệm + Dung dịch đệm cĩ mơi trường axit Ca Caxit Cmuối C muối [OH-] = Kb Do đĩ pH = pKa - + Dung dịch đệm cĩ mơi trường baz Cbaz Cmuối pH = 14 – pOH = 14 – ( pKb - lg ) [H+] = Ka Cbaz Cmuối HUI© 2006 General Chemistry: Slide 37 of 48 Tĩm lai công thức tính pH các dd như sau  Nước nguyên chất: pH = – lg [H3O+] = 7  Dung dịch axit mạnh: Với Ca ≥ 10–6 M Vậy [H+] = Ca ⇒ pH = – lgCa  Dung dịch baz mạnh: Với Cb ≤ 10–6 M Vậy [OH–] = Cb và pOH = – lgCb ⇒ pH = 14 – pOH  Dung dịch axit yếu: Với Ka khá nhỏ và Ca khá lớn. )lg( 2 1 aa CpKpH −=  Dung dịch baz yếu: Với Kb khá nhỏ và Cb khá lớn. )lg( 2 114 bb CpKpH −−= HUI© 2006 General Chemistry: Slide 38 of 48  Dung Dịch Đệm  Dung dịch có môi trường axít. b a a C CpKpH lg−=  Dung dịch có môi trường baz. a b b C CpKpH lg(14 −−= HUI© 2006 General Chemistry: Slide 39 of 48 Ví dụ: Tính pH của dung dịch hỗn hợp khi trộn 100 ml dung dịch HCl 0,01M với 200 ml dung dịch H2SO4 0,005M và 300 ml dung dịch HNO3 0,02M. Ta có pt phân ly: HCl → H+ + Cl– H2SO4 → 2H+ + SO42– HNO3 → H+ + NO3– MCHCl 310.67,1 6,0 01,0.1,0 −== MC SOH 310.67,1 6,0 005,0.2,0 42 −== MCHNO 01,06,0 3,0.02,0 3 == HUI© 2006 General Chemistry: Slide 40 of 48 [H+]hỗn hợp = [H+]HCl + [H+]H2SO4 + [H+]HNO3 1,67.10–3 + 2x1,67.10–3 + 0,01 = 0,015 ⇒ pH = – lg[H+]hỗn hợp = 1,824 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 41 of 48 10.7 Cân bằng trong dung dịch chất điện ly khĩ tan 10.7.1 Cân bằng dị thể các chất điện ly khĩ tan và tích số tan Khi hịa tan chất điện ly khĩ tan AmBn(rắn) ⇋ mAn+ (aq) + nBm- (aq) Áp dụng định luật tác dụng khối lượng Ksp = [An+]m[Bm-]n Hằng số này gọi là tích số tan và được ký hiệu là TAmBn Như vậy tại nhiệt độ khơng đổi, trong dung dịch bảo hịa của chất điện ly ít tan, tích các nồng độ của các ion với số mũ thích hợp là một hằng số, hằng số này gọi là tích số tan Tt chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất tan. dm và t0 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 42 of 48 10.7.2 Quan hệ giữa tích số tan và độ tan AmBn(rắn) ⇋ mA n+ (aq) + nBm- (aq) pha rắn dd dd Độ tan S mS nS Tích số tan TAmBn = CAn+m .CBm-n = mm nnS(m+n) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 43 of 48 10.6.3 Điều kiện kết tủa và hịa tan của chất điện ly khĩ tan + Chất điên ly sẽ kết tủa khi C mAn+ CnAm- > TAmBn + Chất điện ly sẽ hịa tan khi C mAn+ CnAm- < TAmBn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 44 of 48 10.7.4 Ảnh hưởng của các ion trong dung dịch đến độ tan của chất điện ly • Nĩi chung khi thêm chất điện ly lạ khơng cĩ ion chung với chất điện ly vào dd nĩi chung nĩ làm tăng lực ion, làm giảm hệ số hoạt độ nên làm tăng độ tan của chất điện ly • Nếu thêm chất lạ cĩ ion chung với chất điện ly thì độ tan của chất điện ly giảm xuống HUI© 2006 General Chemistry: Slide 1 of 48 Chương 11: ĐIỆN HĨA HỌC HUI© 2006 General Chemistry: Slide 2 of 48 Điện hĩa học 11.1 Đối tượng nghiên cứu 11.2 Phản ứng oxy hĩa khử 11.3 Cân bằng phản ứng oxy hĩa –khử 11.4 Thế điện cực 11.5 Nguyên tố Gavani 11.6 Sự điện phân 11.7 Định luật Faraday HUI© 2006 General Chemistry: Slide 3 of 48 11.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU HUI© 2006 General Chemistry: Slide 4 of 48 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU HUI© 2006 General Chemistry: Slide 5 of 48 11.2.Phản ứng oxy hĩa – khử và cặp oxi hĩa khử liên hợp 11.2.1 Phản ứng oxy hĩa – khử PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ELECTRON Nhường e = sự oxy hĩa Nhận e = Sự khử Số oxy hĩa Sự khử (số oxy hĩa giảm) Sự oxy hĩa (số oxy hĩa tăng) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 6 of 48 Phản ứng oxy hĩa – khử Phản ứng oxy hĩa – khử PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ELECTRON Một số thuật ngữ thơng dụng: • Sự oxy hĩa – nhường electron tăng số oxy hĩa • Sự khử – nhận electron giảm số oxy hĩa • Chất oxy hĩa – nhận electron • Chất khử – nhường electron HUI© 2006 General Chemistry: Slide 7 of 48 Phản ứng oxy hĩa – khử Phản ứng oxy hĩa – khử HUI© 2006 General Chemistry: Slide 8 of 48 11.3 Cân bằng phản ứng Cu (s) + Ag+ (aq) → Cu2+ (aq) + Ag (s) Bước 3: Cu → Cu2+ + 2e- 2 Ag+ + 2 e- → 2 Ag Bước 4:Cu (s) + 2 Ag+ (aq) → Cu2+ (aq) + 2Ag (s) Bước 1: Xác định bán phản ứng oxi hĩa và khử: OX: Cu → Cu2+ + 2e- RED: Ag+ + e- → Ag Bước 2:Cân bằng các bán phương trình HUI© 2006 General Chemistry: Slide 9 of 48 11.4 Điện cực Điện cực: là một hệ gồm một thanh dẫn điện ( kim loại hoặc phi kim như than chì) tiếp xúc với dung dịch chứa một cặp oxi hĩa khử liên hợp. Ví dụ: Khi nhúng một thanh dẫn điện vào dd chất điện ly ta được một điện cực HUI© 2006 General Chemistry: Slide 10 of 48 .Các loại điện cực phổ biến - Điện cực kim lọai – ion kim lọai (điện cực tan) - Điện cực khí – ion - Điện cực kim lọai – anion muối khơng tan - Điện cực trơ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 11 of 48 11.4.1 Điện cực kim lọai – ion kim lọai (điện cực tan) Gồm một kim lọai tiếp xúc với ion của nĩ trong dung dịch Điện cực thường được ký hiệu tắt M ( r) | Mn+ (dd) Ví dụ: Điện cực đồng Cu (r) | Cu2+ Quá trình xãy ra Cu-2e ⇋ Cu2+ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 12 of 48 11.4.2 Điện cực khí – ion Chất khí tiếp xúc với cation của nĩ H+ (dd) | H2(k) | Pt (r) Quá trình xãy ra 2H+ (dd) + 2e ⇋ H2(k) Nếu áp suất khí H2 bằng 1 atm, a H+=1M, nhiệt độ 250C ta cĩ điện cực tiêu chuẩn hydro (E=0) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 13 of 48 11.4.3 Điện cực kim lọai – anion muối khơng tan của kloại Kim loại tiếp xúc với muối khơng tan của nĩ đồng thời tiếp xúc với dung dịch chứa muối tan cùng anion. AgI (r ) + 1e ⇋ Ag (r) + I- (dd) I-(dd) | AgI(r ) |Ag (r ) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 14 of 48 11.4.4. Điện cực trơ Gồm một thanh kim loại trơ (như Pt) tiếp xúc với hai dd chất cĩ trạng thái oxy hĩa –khử khác nhau ( ví dụ dd chứa hỗn hợp 2 muối Fe2+, Fe3+) Fe3+,Fe2+(dd)|Pt(r ) Fe2+ - 1e ⇋ Fe3+ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 15 of 48 11.5 Pin điện (Nguyên tố Ganvani) Là một hệ gồm 2 điện cực ghép nối với nhau thành một mạch kín HUI© 2006 General Chemistry: Slide 16 of 48 (-) Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) (+) Ecell = 1.103 V HUI© 2006 General Chemistry: Slide 17 of 48 Cách biểu diễn nguyên tố Ganvani • Anot là điện cực ở đĩ xãy ra quá trình oxi hĩa Zn (r ) - 2e → Zn2+ • Catot là điện cực ở đĩ xãy ra quá trình khử Cu2+ + 2e → Cu Cách biểu diễn nguyên tố Ganvani Dùng ký hiệu |để chỉ sự phân cách giữa hai pha; các chất trong cùng một pha dùng dấu phẩy (, );dùng | | để chỉ cầu muối; anot được viết bên trái, catot được viết bên phải (-) Zn(r) | Zn2+ (dd) || Cu2+(dd) | Cu(r) (+) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 18 of 48 11.6 Thế điện cực 11.6.1 Thế điện cực tiêu chuẩn Thế điện cực tiêu chuẩn của một cặp oxy hố -khử là sức điện động của một pin tạo bởi điện cực chuẩn của cặp oxy hố - khử đĩ với điện cực hidro chuẩn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 19 of 48 Thế điện cực tiêu chuẩn • Thế điện cực hydro tiêu chuẩn được biểu thị Pt(r)| H2 (k, 1atm)| H+ (1M) khi là anot H+ (1M) | H2 (k, 1atm)| Pt(r) khi là catot E02H+/H2= 0 • Hiện nay người ta thường dùng điện cực calomen làm điện cực so sánh thay cho điện cực hydro.Điện cực này chế tạo từ kim loại thủy ngân trộn calomen Hg2Cl2 trong dung dịch KCl ½ Hg2Cl2 (r ) + 1e ⇋ Hg ( l) + Cl- (dd) So với điện cực tiêu chuẩn hydro thế điện cực chuẩn của điện cực calomen bằng + 0, 2680V HUI© 2006 General Chemistry: Slide 20 of 48 Bảng thế điện cực tiêu chuẩn ở 250C O xi hĩa yếu O xi hĩa m ạnh Bán phản ứng khử K hử hĩa yếu K hử hĩa m ạnh HUI© 2006 General Chemistry: Slide 21 of 48 11.6.2 Ý nghĩa của thế điện cực khử tiêu chuẩn 1) So sánh độ mạnh các chất oxy hố và độ mạnh các chất khử. Thế điện cực khử càng lớn thì tính oxi hĩa của dạng oxi hĩa càng mạnh, tính khử của dạng liên hợp càng yếu Ví dụ: Fe3+ + e → Fe2+ E0 = + 0,71V Cu2+ + 2e → Cu0 E0 = + 0,337V Tính oxi hĩa của Fe3+ mạnh hơn Cu2+, tính khử của của đồng kim loại lớn hơn tính khử của Fe2+ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 22 of 48 • Ví dụ: Tính sđđ sinh ra bởi pin cĩ phản ứng : Ag++ Cr2+→ Ag(r ) + Cr3+ giả thiết hoạt độ các ion 1M Giải : anot: Cr2+ - 1e → Cr3+ E0 = + 0,41V catot Ag+ + 1e → Ag E0 = + 0,80V Ag++ Cr2+→ Ag(r ) + Cr3+ E0 = +1,21V Hay: E0 = + 0,80 – (- 0,41) = + 1,21 E = Thế khử của điện cực dương - thế khử của điện cực âm 2) Tính được sức điện động của một pin HUI© 2006 General Chemistry: Slide 23 of 48 3. Dự đốn khả năng diễn biến của một phản ứng oxy hố - khử Ví dụ: Phản ứng sau cĩ xãy ra khơng nếu tất cả các chất ở đk chuẩn: Fe3+ + Cu → Fe2+ + Cu2+ Giải Fe3+ + 1e → Fe2+ E0 = + 0,771 V Cu - 2e → Cu2+ E0 = - 0,337 V 2Fe3+ + Cu →2 Fe2+ + Cu2+ E0 = +0,434 V Vì phản ứng cĩ E0 dương nên phản ứng tự xãy ra Dạng oxi hĩa của cặp cĩ thế điện cực khử lớn hơn cĩ khả năng nhận electron của dạng khử của cặp cĩ thế khử nhỏ hơn HUI© 2006 General Chemistry: Slide 24 of 48 11.7 Phương trình Nernst Trong đĩ: E0: Thế điện cực tiêu chuẩn n: Số e trao đổi Q: Biểu thức định luật tác dụng khối lượng Sự phụ thuộc của thế điện cực cũng như sức điện động của một pin được thể hiện bằng phương trình Nernst E = E0 - 0,0592n lg Q HUI© 2006 General Chemistry: Slide 25 of 48 Cĩ phản ứng a A + b B = eE + gG • Nếu xãy ra trong dd lỗng , ta cĩ hệ thức • ∆G = ∆G0 +RTln = ∆G0 +RTln Q Mặt khác ta cĩ ∆G = -nFE Do đĩ ta cĩ thể suy ra : nFE = nFE0 - RT lnQ Ở nhiệt độ thường E = E0 – (0,0592 /n) lg Q Trong đĩ 2,303.R.T/F = (2,303 x 8,314 x 298)/96500= 0,0592 và n là số e tham gia phản ứng CeECgG CAaCBb HUI© 2006 General Chemistry: Slide 26 of 48 Ví dụ: Pt|Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)||Ag+(1.0 M)|Ag(s) Áp dụng phương trình Nernst để tính Ecell. HUI© 2006 General Chemistry: Slide 27 of 48 Ví dụ: Ecell = Ecell° - lg Q n 0.0592 Pt|Fe2+(0.10 M),Fe3+(0.20 M)||Ag+(1.0 M)|Ag(s) Ecell = Ecell° - lg n 0.0592 [Fe3+] [Fe2+] [Ag+] Fe2+(aq) + Ag+(aq) → Fe3+(aq) + Ag (s) Ecell = 0.029 V – 0.018 V = 0.011 V Thay vào: E0 = 0,800-0,771= 0,029V HUI© 2006 General Chemistry: 1.0 M Zn+2 e- e- Anode Cathode Zn Cu 1.0 M Cu+2 11.8 Sự điện phân và định luật Faraday HUI© 2006 General Chemistry: Slide 29 of 48 11.8.1 Định nghĩa điện phân • Điện phân là quá trình oxi hĩa- khử xảy ra trên các điện cực khi cĩ dịng điện 1 chiều đi qua chất điện ly ở trạng thái nĩng chảy hoặc dung dịch • Lưu ý : Theo qui ước điện cực, ở đĩ cĩ qt oxi hĩa (nhường e) là anot, cịn điện cực mà tại đĩ xảy ra qt khử (nhận e) là catot + Trong pin anot là cực âm, catot là cực dương + Trong điện phân catot là cực âm, anot là cực dương HUI© 2006 General Chemistry: Slide 30 of 48 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 31 of 48 11.8.2. Thế phân giải-Quá thế 1) Thế phân giải: Thế hiệu tối thiểu của dịng điện một chiều đặt vào hai điện cực của bình điện phân để gây nên sự điện phân • Thế phân giải của một chất điện ly bằng thế phân giải của cation và thế phân giải của anion, tức là bằng sức điện động của pin tương ứng • Ví dụ Thế phân giải của dd CuCl2 và ZnCl2 trong dd 1M là Dd CuCl2: E0=E02Cl-/Cl2- E0Cu2+/Cu= 1,36-(+0,34) = 1,02V Dd ZnCl2: E0=E02Cl-/Cl2- E0 Zn2+/Zn= 1,36-(-0,76)= 2,12V HUI© 2006 General Chemistry: Slide 32 of 48 2.Quá thế • Quá thế là hiện tượng khi đặt vào điện cực một hiệu điện thế bằng thế điện cực nhưng khơng xãy ra quá trình điện phân mà cần một hiệu điện thế cao hơn • Ví dụ như các ion Fe2+, H+, Ni2+, Co2+ HUI© 2006 General Chemistry: Slide 33 of 48 11.8.2 Định luật Faraday •Định luật 1:Khối lượng chất thốt ra tỉ lệ với điện lượng qua bình điện phân m= kQ Trong đĩ k là đương lượng điện hĩa về giá trị nĩ bằng khối lượng chất thốt ra ở điện cực khi cĩ một đơn vị điện lượng đi qua bình điện phân Q là điện lượng cĩ thể tính bằng đơn vị Faraday (F), 1F= 96.500 C = 26,8 A.h • Định luật 2: Những điện lượng như nhau đi qua bình điện phân làm thốt ra cùng một số đương lượng gam chất Cứ 1 F điện lượng đi qua bình điện phân thốt ra 1 đương lượng gam chất bất kỳ Thay Q=I.t và Đ= A/n thì biểu thức tốn học của định luật là m= (A.I.t)/(n.F) Alà n.t.g; I cương độ dịng điện (Ampe); t là thời gian(giây), F= 96500 C HUI© 2006 General Chemistry: 1.0 M Zn+2 e- e- Anode Cathode Pin >1.10V Zn Cu 1.0 M Cu+2 Q = It HUI© 2006 General Chemistry: Slide 35 of 48 CHƯƠNG 11 ( 1TIẾT) HUI© 2006 General Chemistry: Slide 36 of 48 Một số nguồn điện hĩa thơng dụng Pin Acqui Sự điện phân HUI© 2006 General Chemistry: Slide 37 of 48 Một số nguồn điện hĩa thơng dụng Pin HUI© 2006 General Chemistry: Slide 38 of 48 Một số nguồn điện hĩa thơng dụng Acqui HUI© 2006 General Chemistry: Slide 39 of 48 Acqui chì gồm hai tấm chì khoét nhiều lỗ chứa PbO nhúng trong dung dịch H2SO4 nồng độ 25% – 30% , lúc này xảy ra phản ứng: PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O •Khi nạp điện (sạc): Cực (+) : PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + SO42- + 4H+ Cực (-) : PbSO4 + 2e- = Pb + SO42- Như thế trong cả acqui xảy ra phản ứng: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 và PbSO4 ở cực âm biến thành chì hoạt động, ở cực dương biến thành PbO2. • Khi acqui hoạt động sẽ xảy ra quá trình phĩng điện: Cực (-) : Pb - 2e- + SO42- → PbSO4 Cực (+) : PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- → PbSO4 + 2H2O Như thế trong cả acqui xảy ra phản ứng: Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O HUI© 2006 General Chemistry: Slide 40 of 48 . Một số nguồn điện hĩa thơng dụng Sự điện phân HUI© 2006 General Chemistry: Slide 41 of 48 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 42 of 48 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 43 of 48 HUI© 2006 General Chemistry: Slide 44 of 48