TÀI LIỆU NÂNG CAO VÀ MỞ RỘNG KIẾN THỨC HÓA HỌC THPT - HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM...

8/20/2019 TÀI LIỆU NÂNG CAO VÀ MỞ RỘNG KIẾN THỨC HÓA HỌC THPT - HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM (TRÍCH ĐOẠN)

1/133

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUY

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


2/133

124/258 - 99 Mã số: PHC 0





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


3/133

Lời giới th iệu I

Hội HÓA HỌC VIỆ T NAM pkổi hợp vởi NH À XU ẤT BẢN GIẢO DỤC tổ chẢ. biên sóan cuốn sách "Thi liệu năng cao và mở rộng kiến thức hóa học trung học phổ thông". Sách do một tập thề các nhà hóa học và sư phạm - Hội viên của Hội hóa /icịọ Việt

Ham biên soạn. Nội dung sách Tập ỉ gò m 4 phàn thuộc các lỉnh vực : Li thuyết hóa bọc vố cơ (PGS Hoàng Nhăm biên soạn) ; Dự đoán và đánh giá phàn ứng t*v 1̂ ■-ng ■dịck các chổi điện li (GS Ngu yễn Tinh Dung 'biên soạn) ; Một số uẩn dè Hóa /lọ. ỊỊịdrocacbon (GS Trần Quốc Sơn biên soạn) ; Đì thi học sinh giòi cấp tỉnh và thànk phổ (PTS Phạm Văn Tư tuyền chọn và giói thiệu).

Ba phần đầu đề cập đến một sổ vấn đề Ỉỉ thuyế t của hóa học dề suy đoán V à giải thích các hiện tượng hóa học ; đây là tài liệu dược các tác giả hoàn chỉnh mờ rộng các bài giảng cho lớp tập huấn giáo viên các trường THPT chuyên toàn quốc tổ chức tại Ha Nôi thảng 1 năm 1997. Phàn thứ tư giới thiệu, chọn lọc một số đề thỉ của thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, tỉnh Thừ a Thiên - Huế, Nam Định , Hà Nam ị Đỏng Nai đã dùng. Hội xỉn cảm an các Sở giáo dục - dào tạo dã cung cấp d'ê thi cho Hội.

Cuốn sách này là tài liệu tham, khào bổ ích cho học sinh và giáo viên hóa học trường Trung học phổ thõng trong việc bòi dưỡng học sinh khá giòi thi Olimpic hóa nọc cấp tinh, thành phố, cấp quốc gia và có thể cà cáp quốc tế. Sách củng là tài liệu bổ ích chữ sinh viên khoa hóa học của các trường Cao đẳng sư phạm., Đại học sư pỉìam và

một số trường đại học khác. I

Vì nhiều nguyên nhăn , việc biên soạn và tổ chức biên soạn cuốn sách này không] tránh hhỏi thiếu sót. Chúng tôi xin tràn trọng giới thiệu và. rất mong nhận dược những Ịý kiến dóng góp của bạn đọc.

Hà Nội, 10 - I - 1999

HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BÂN GIÁO DỤC !

3





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


4/133

i

ị

i





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


5/133

1 . MỘT SỐ VẤN Đ Ề LÍ THUYẾT

TRONG HÓA HỌC VÔ c ơ

§1. CẤU TẠO PHÂN TỬ CÁC CHÃT VÔ c ơ

THEO THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ

I - THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ

1. Tó m t ắ t ỉ u ận đ i ểm ch ín h củ a th u y ế t l i ên k ế t h ó a t r ị

a) Liên kết hóa học được tạo nên bởi cặp electron có spin ngược chiểu nhau của

hai nguyên từ. Trong đô co' sự che phủ giữa những obitan của hai nguyên tử tạo nênmột vùng có mật độ điện tích cao dẫn đến việc giảm thế nàng của hệ, nghĩa là Liên

kết được hình thành, b) Liên kế t được hình th ành theo phương trong không gian mà khả nà ng che phủ

giữa các obitan nguyên tử là cực đại (thường gọi gọn là chỉ tiêu che phủ cực dại).

c) Hai obitan nguyên tử che phủ nhau càng nhiều, liên kết được tạo nên càng bền.

2 . Sự l a i h ó a o b ị t an n g u y ên tử

Theo thuyết Hên kết hóa trị, liên kết cộng ho'a trị được hỉnh dung là sự ghép đôielectron của hai nguyên tử và liên kết sẽ nầm theo phương mà các obitan nguyên tửche phủ nhau nhiểu nhất. Vậy có thể xác định phương của liên kết dựa vào chỉ tiêu

che phủ cực đại giữa các obitan nguyên tử, nghĩa là theo giá trị cực đại của các obitannguyên tử. Xác định được phương của liên kết là có thể xác định được hình dạng của

phàn tử. Đây là một trong những th ành tựu lớn nhất của cơ học lượng tử áp dụn gvào lí thuyết vẽ cấu tạo phân tử.

a) Để lãm thí dụ chúng ta.xét phân tử H 2O. Nguyên tử o có cấu hinfa electron

1s22s2 2 p^ 2pị 2 p .̂ Nguyên tử H có cấu hìn h elect ron l s l . Vỉ liên kết được tạo nên nhờ

sự ghềp đôi của các electron độc thân nên tham-gia tạo thành liên kết ìà các electron2 py và 2pz của o và l s của H.

5





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


6/133

Muốn có sụ che phủ cực đại giữa các obitan lscủa H và 2pv, 2pz của 0 thỉ các nguyên tử H phảitiến lại nguyên tử 0 theo phương của trục y và trụcz. Như vậy thì gđc hóa trị < HOH phải là 90°. Trênthực tế, < HOH = 104°31\

Sự sai lệch đó của góc hóa trị được giải thích là

gây nên bởi lực đẩy giữa hai cặp electron tạo thànhliên kết.

Các phân tử H2S, cũng có hỉnh dạngtương t.ự.

H20 H2S H2Sg H2Te


7/133

cỉiủa môt phần nhự nhau của obitan s (1/4 ự>2 2s) yà một phần như nhau của obitan p (3/4 y 2 2p). Hiện tượng tổ hợp các obitan nguyên tử của mỗi nguyên tử đjuợc gọilã sư ỉữi hóa. Các hàm sóng tương đương vớỉ nhau được tổ hợp nên gọi là obitan lai hóa. Kiểu lai hda các obitan nguyên tử của c trong phân tử CH4 gọi là kiểu |lai hóasp3 nghía là mộ t obitan s tổ hợp với ba obitan p. I

d) Các kiểu lai hổa của các obitan nguyên tử I

- Giữa các obitan nguyên -tử s và p có kiểu lai hóa sp (một obitan s tổ hợp vốimôt obitan p), kiểu lai hóa sp 2 (một obitan s tổ hợp vớì ha i obitan p) và kiểu L- “sp3 (một obitan s tổ hợp với ba obỉtan p). Khi có thêm obitan d tham gia sự

thì còn có các kiểu lai hóa dsp2, sp 3d, sp3d2...

- Số obitan nguyên tủ tham gia tổ hợp bàng sổ obitan lai hda được tạo nen theo

một kiểu lai hóa ctí năng lượng và kích thước hoàn toàn như nhau nhưng khác với

nhau về phương ở tron g không gian. I

Dưới đây là hình dạng của các obitan lai hdađược tạo nên từ các obitan S và p :

lai hóa

lai hóa

.180:

hai obitan lai hóa sp

s + p + p

s + p + p + p bốn obitan lai hóa sp3





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


8/133

li -Kiểu lai hóa và hình dạng của phân tứ

Jay là thành tựu lớn nhất của li thuyết về sự lai hóa các obitan trong một nguyên tử.

j ' 1Kiốik lai hóa

Góc giữa cácobitan lai hóa

Dạng phân tử Thí dụ

^ ỉ sí>180° Đưòng thẳng BeH2, BeCl2, ZnCl2, C0 2

11 2 0° Tam giác đều b f 3j m ~ , co ị~

*I>!3 109°28’ Tứ diện đều c h 4, CC14, n h 4+, C104" , s o f , POỈ"

díip2 90° Hình vuông PtCI4, CuCỸ~ t Ni(CN)*~

s p ị v 90° Bát diện đéu s f 6, S i ĩ ị -

g) ị Kiểu lai hóa và công thức phâ n tử

Kieu lai hóa các obitan của nguyên tử cho thấy số obitan lai hóa được tạo nên đổng

r.hời l|à số phối trí tối đa cùa nguyên tử đtí. Bảng dưới đây hệ thống lại khà nâng laihóa íiác obitan cúa nguyên tử các nguyên tố và số phối trí tối đa mà nguyên tử có :

Nguyên tố chu kỉ Kiểu lai hóa và số phối trí (viết trong dấu ngoặc)

chu kì II sp(2), sp2(3), sp3(4)

chu kỉ III sp^(4), đsp3(5), disp3(6 ), sp3dz(6 )

chu ki IV sp3(4), dsp3(5), disp3{6 ), sp3d2(6 )

chu kì V1 d2sp 3(6 ), d2sp3f(7)

chu kì VI

Dựa vào bảng đó, có thề hiểu được công thức các dãy hợp chất và anion sau đãỳcùa cẩc nguyên tố .thuộc cùng nhóm tron g bảng tu ần hoàn :

(CF, Nhom IVA

c o r S ỉ ĩ f SnBj- PbFị-

SiOị- G eO f SnO^- P b o f

h 2s o 4 H6Tfe0 6

h c i o 4 h si o 6

Nhọm VIA H 2S 0 4 HrTfe06

Nhom VIIA HC104 HsIOf>

h) Đế giài thích đúng hỉnh dạng của phân tử, ngoài sự faì hda, cần vận dạng thêmmột số già thiết khác nữa. Thí dụ như đối với những phân tử sau đây, các nguyện tửtrung tâm đễu ở cùng một kiểu lai hóa sp 3 của các obìtan, sự biến đổi của góc hóa

trị đuọc giải thích như sau :

1Góc [lóa tiị giảm xuốĩig vì vai trò của s trong sự

Góc hqa trị giảm h 20 H2S H2Se H 2Tfexuống V! số cặp 105° 92° 91° 90°electron tự do n h 3 P H , AsH-Ị SbH3Lãnịi lến 107 94" 92° 90°

Ị c h 4108 28’

8





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


9/133

3. Liên kết bội

Trên đây chúng ta đã nói đến liên kết đơn tạo nên giữa hai nguyên tử, được gọiả liẽn kết G. Líẽn kết c (xicma) như đã biết được tạo nên do sự che phù của các

obitan nguyên tử mà vũng che phủ đổi xứng so với trụ c nối giữa hai nguyên tử (gọià trục liên kết), đó là sự che phủ của ob itan s với obitan s, obitan p với obitan p và

Iibitan á với obitan p theo kiểu sau đây :

G 0 G 0 O

s - 5 s - p p - p

Trong nhiẽu phân tử, giữa hai nguyên tử ngoài liên kết G còn có thể tạo nên mộthay hai liên kết 7t. Liên kết % như đã biết, được tạo nên nhò sự che phủ giữa haiobitan nguyên tử và vùng che phủ đổí xứng so vãi m ật phảng chứa trụ c liên kết, đóặ sự che phủ giũa obitan p hay obitan d vâi nhau theo kiểu sau đây :

p - p p - d

Khi độ bội của liên kết tăng lên, năng lượng của lién kết tàng lên và ngược lại độdài của liên kết giảm xuống.

Thí dụ :

Liên kết Độ bội Nân g lượng liên kết kưỉmoỉ Độ dài liên kết, Ẳ ơ

c - c 1 348 1,54

7t

c = cư

2 635 1,34

7Ĩ

c = c ‘ 3 830 1,20 zt

II - CẤU TẠO PHÂN TỬ CÁC CHẤT VỐ c o

1. Phân tử 0 2

Nguyên tử 0 có cấu hình electron :

2s 2 2 p4Hai nguyên tử o liên kết với nhau bà ng hai cặp electron chưng :

: *ô : : 0 : hay : 0 = : 0 : ■/ '

9





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


10/133

Công thức cấu tạo phân tử vỗi liên kết đôi giữa hai nguyên tử o phù họp ỉượng của liên kết là 494 kJImol và độ dài của liên kết là 1.21 Ẳ và giải thíchhầu hết tính chất của oxi trừ từ tính.

Oxi ở trạng thái khí, lỏng hay rắn đểu cđ tính thuận từ. Từ tính đo được cho thcó mặt của hai electron độc thản trong phân tử 02. Bởi vậy để giải thĩch tỉnh cngười ta buộc phải giả thiết thêm rằng liên kết cộng hóa trị cũng có thể được tạo nê

3 electron gọi là liẻn kết ba electron, nghĩa là phân tử 0 2 có cáu tạo : o h: : : :Trong đổ ngoài liên kết cộng hóa trị bình thường được

tạo nên bằng cặp electron (vạch liến) còn có hai liên kếtđược tạo nên nbờ ba electron (vạch ròi). Liên kế t ba electron f ■ 0còn được gọi là Ịiêĩi kết một electron vì thực tế trong baelectron chỉ có một electron được dùng chung giữa hainguyên tử :

Tuy nhiên số ỉiên kết giữa hai nguyên tử 0 cũng chỉ là hai. (Thuyết obitantử giải thích một cách đdĩi giản tính thuận từ của 0 2 bằng sự tổn tại của hai el

độc thân ở trên hai obitan phân tử phản liên kết).

T ị T t T2 . Phân tử N2 r

Nguyên tử N có cấu hình electron ■ '■2sz 2 pJ

Hai nguyên tử N liên kết với nhau bâng ba cặpelectron chu

: N :: N : : Nt t EE n :

Hai obitan 2px của hai nguyên tửoche phủ nhau tạo thành Hên kết õ.

Cập obitan 2py vàcập obitan 2 pz cùahai nguyên tử 0 che

phủ nhau, theo từngcặp một, tạo thànhhai liên kết 71.

10





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


11/133

Như vậy liên kết trong phân tử là liên kết ba. .Liêh kết ba này cd nàng lưịợng rã tlớn (942 kJ/moỉ) nêu phân tử N2 rất bền, điẽu này giải thích tính trd của nitơ.

3- P hâ n tử NO I

Trước đây người ta cho rầng phân tử NO có cấu tạo :

: N :: 0 : hay ' ĩ N = 0 : !

nghĩa là trong phân tử có liên kết đôi. 1 j

Nhưng thực nghiệm cho thấy rằng phân tử này có mô men lưỡng cực rất bé (ị* =1 0,15Đ)và độ dài cùa liên kết N - o là 1,14 A , nghía là trun g gian giữađộdài củađôi trong ion NO- (1,18 Ằ ) và của Ỉiêỉi kết ba trong ion NO+ (1,06 /í) . Vậy bậc cùaliên kết trong NO không thể bằng 2 mà bằng 2,5, nghĩa là phân tử có cẩu tạo :

: N = o : I

Trong đó ngoài hai liên kết cộng hóa trị bình thường (được tạo nên nhờ cặp electronchung) còn có một liên kết ba electron nữa (ion NO+ có mặt trong các hợp chất NOC1,

N0C104, ion NO" có mặt trong NaNO). Ị

4. Phân tử CO Ị

Trước đây người ta cho rằng phân tử c o có cấu tạo :

: c : : o : hay ; c —— 0 :nghía là trong phân tử có liên kết đôi. I

Nhưng thực nghiệm cho thãy rà ng phân tử có mômen lưỡng cực rất bé = 0,1118 D), một phân tử gẩn như không có cực, và năng lượng của liên kết rất lớn (1070 kơlmol), lồn. hơn cả nãng lượng của liên kểt ba trong Nr

Bởi vậy ngày nay người ta cho rằng nguyên nhân làm giảm mạnh độ phân cực của

CO là nguyên từ o đã đưa ra một cặp electron của mình để dùng chung với nguyêntử c, nghĩa là tạo thành một liên kết cho - nhận ngoài hai liên kết cộng hóa trị bình thưòng :

: c : : o : tey ; c « 3 o : !i

Như vậy liên kế t C“0 là liên kết ba. Thậtvậy liên kết nàycó nàng lượng Irất lớnso với các ỉiên kế t hóa học. !

Qua cấu tạo của các phân tử đã xét trên đây, ta thấy đối với phân tử chỉ| có hainguyên tử, hình dạng cùa phân tử luôn luôn là đường thẳng nối liển hai hạt nhânnguyên tử. Nhưng đối với những phân tử. gồm ba nguyên tử hay hơn- ttữa, |


12/133

I !;alién kết như vậy, .mỗi nguyên tử c còn có một electron độc thân trên obìtan 2 p cótrục vuõng góc với mặt phảng của lớp.*

Những obitan khòng lai hóa đó che phủ nhau tạo nên liên kết 71 với một trong ba;nguyên tử c bao quanh :

'V'r-'C' , c s_,

'c c c c' X c c CNc ' " C" "C"

C c c' C ' ~-c'

'■ 1c ) i „ „ c \ c '—'cc/'‘\ c/r 'ìc/ \ c"

L Í ì 1í ' t ý J 1, c v . 'C ■'C \ - ' C

11 J1I JI„ c w Jc W c

c c"

Độ đài của liên kết c - c trong các lốp là 1,415 Ả, hơi 1ỚĨ1 hơn độ dàí của liên|kết c - c trong vòng benzen (1,39 Ằ ) có độ bội lậ 1,5, nghĩa là độ bội của lìẽn kểtịC - c trong lớp than chì là ‘"'1,33. Nhưng khác vớì benzen, liên kết ĩỉ ở trong lớptinh thể than chì lã không'định chỗ trong toàn lốp. Bởi vậy khác hẳn với kim cương,

than chì cô màu xám, có ảnh kim, đẫn điện và đẫn nhiệt. Những tỉnh chất này gâynên bởi chuyển động tự do của các electron jr.

6 . Ph ân tử ,0 3

Phân từ 0 3 có dạng đường gãy vỏi góc 0 0 0 ìà 117° : 117'

Nguyên tử o tr ung tâm (nguyên tử 0 ở giữa) ở trạng thái lai hda sp*

i sp2

' 2 s 2 2 p 4

j Một obitan lai hóa có một electron độc thân còn hai obitan lai hóa nữa, mỗi mộtcó một cặp electron :

12





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


13/133

Một obitan lai hóa có một cặp electron che phủ vói một obitan 2p của nguyên tửo (ỏ bên trái của hình vẽ) tạo thành liên kết cho - nhận, một obitan ỉai hóa khác cóelectron độc thân che phủ với obitan 2 p của nguyên tử o khác (ờ bên phải cùa hinhvẽ) có electron độc thãn tạo thành liên kết cộng hóa trị õ :

Một obitan 2p còn lại không lai hóa của nguyên tử 0 trung tâm cô electron độcthân che phủ vởi obitan 2 p khác của nguyên tử o (bén phải) cũng có electron độcthân tạo thành liên kết JT :

(để đơn giản trong hỉnh không biểu diễn sự che phủ của các obitan tạo thành liên kết ĩi)

Vậv công thức cấu tạo của phản tử 0 3 là :

o

o

ohay

Ngày nay để đơn giản, người ta .h ay dùng một -công thức ỉinh hoạt hơn, trong đo' liên kết 71 đượcchia đôi cho cả hai liên kết (ở hai bên), nghía làmột liên kết X không định chã được kí hiệu bằng

Tĩ không định chỏ

7 . Phân tử SOj

Phân tử S0 2 có dạng đường gãy giống như 0 3 vói góc o s o là 120° :

s

13





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


14/133

Nếu một cách gần đúng người ta th ừa nhận rằn g trong phân tử S 0 2 chỉ nobitan 3s và 3p của s tham gia tạo thành liền, kết thì cách mô tả sự tạo thành cáckế t sẽ tương tự như dốì với phân tử 0 3, nghĩa là phãn từ SO-, có công thức cấu

O' 0 ' 'Ohay công thức linh hoạt hơn với một liên kết ĨI không định chỗ :

Độ bội' của liên kết s - o lã 1,5. Nhưng việc rú t ngấn mạnh độ dài của liên

kết s - o (1,43 Ả) trong S0 2 so với độ dài của

.... / X oliên kết đơn (1,55 Ằ) nói lẽn rằng liên kết đổ làliên kết đôi và phân tử S0 2 có cấu tạo :

Để có hóa trị bốn, nguyên tử s phải ở tr ạng thái lai hóa sp 2 và có cấu hình eleở trạng thải kích thích, nghĩa là một electron 3p chuyển sang obitan 3d :

sp 2

m [ I

. 2 - 3

3d1

3 s* 3pJ'Một obitan lai hóa có một cặp electron tự do và

mỗi một obitan lai hóa còn lại cố một electron độcthân che phủ với obitan 2 p của hai nguyên tử o cũngcố electron độc thân tạo thành liên kết ff ;

Obitan 3p không ỉai hóa của s cò electron độc thân che phủ với obỉtan 2p của nguyên tử oxi (già sử ở bên trái của hình vẽ) cố electron độc thân tạo thànhliên -kết J ĩ và một obitan 3d không lai hóa của s cổelectron độc thân che phủ với obitan 2 p khác củanguyên từ o (già sử ở bên phải của hình vẽ) cóelectron độc thân tạo thành một liên kết Jt nữa :

8. P h â n tử N02Phân tử N0 2 có dạng đường gãy gần giống như

O, và SO-Ì :

Sự tạo thành các liên kết trong phân tử được mô tả tương tự như đối với phâO3 và S 0 2, nghĩa là N 0 2 có công thức cấu tạo :





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


15/133

h a y cồng thức linh hoạt hdn với một liên kết 71 khôngđịnh chỗ: .

N.

' > 0

9 . Phân tử SOi

Phân tử S 0 3 có dạng hình tam giác đều, nguyên tử sn ă m ở trọng tàm của tam giác và ba nguyên tử o nầmỏ đinh :

Nếu một cách gẩn đứng người ta th ừa nhận rằn g trong phân tử SO 3 chi ahữngobitan 3s và 3p của s tham gia tạo thành liên kết thì cách mô tả sự tạo thành liênkết gần tươĩig tự như đối vớĩ phân tử 0 3-

Trong phân tủ S0 3 nguyên tử s ở trạng thái lai hóa sp2

3sz 3p"

một obitan lai htía có electron độc thân che phủ vộri obitan 2 p củ a một nguyên tử oCO electron độc thâ n tạo thành liên kế t õt hai obitan ỉaĩ hóa còn lại, mỗi một có mcặp electron, che phủ với obit an 2 p của hai hguyên tử 0 khác tạo thành hai lien kếtcho-nhận và obitan 3p không lai hóa của s che phủ vớỉ obitan 2p khác của nguyêntử 0 có electron độc thân tạo thành một liên kết Jt (cùng với liên kế t G đã nói ở trên), nghĩa là phân tủ S0 3 có công thức cấu tạo :

. 0 * » 0 * >0 *A . * • . V

ơ

** 0 * * 0 . *’0 .

i 15





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


16/133

hayị một cõng thức linh hoạt hơn với một liên kẽt ĩi khôngđinh chổ ***

O ' oBộ bội của liên kết s - o là 1,33 và s có hóa trị bổn.rỊíhưng việc rút ngán độ dài của liên kết s - 0 (1,43 Ằ )

trong SOj cũng giống như trong S02 là liên kết đôi và phân tử SO, có cấu tạo :

o

/ \ o

jDể có hóa tr ị sáu, nguyên tử s phải ồ tr ạng thái lai hóa sp“ và có cấu hintelectron ở trạng thái kích thích, nghía là một electron 3s và một electron 3p ehuyểssang các obitan 3d

Ị sp

ỉ t3d

I 3 s 1 3p

fía obitan lai hđa của s, mỗi một có một electron độc thân che phủ với obitan 2felectron độc thân của ba nguyên từ o tạo th ành ba liên kết cộng hóa trị. Ngoài rỉmột obitan 3p và hai obitan 3d không lai hóa của s, mổi một cố một electron độ!t.hâíi che phủ với ũbitan 2 p còn lại có electro n độc th ân của ba nguyên tử o tạo thànl

ba iièn kết Jt. Như vậy tr ong phân tủ S 0 3, nguyên tử s cđ hóa trị sáu.

P]ở dỉn

10 . Phân tử NH 3

ãn tử NH3 có dạng hỉnh chóp tam giác, nguyên tử N ỏ đỉnh và ba nguyên tử ĩ h cúa tam giác đẽu :

16





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


17/133

N

TVong phân tử NH V nguyên tử N ờ trạn g thái ỉai hóa sp : sp3

N

2s 2 2 p3

Một obítan lai hóa có cặp electron không liên .kết. còn ba obitan lai hóa khác, mỗi

một có một electron độc thân che phủ với obltan ls có electron độc thân của ba nguyên

tử H tạo thành ba liên kết cộng hóa trị :Vậy phân tử NH-J có công thức cấu tạo :

: N

H

H

H

11. Ion NHj

Ion NH4 có dạn g hình tứ diện đểu, nguyên tử N nầm ở tru ng tâm và bốn nguyên

tử H nằm ở đỉnh của tứ diên : I

H n

H — N

L H H

Trong ìon NH^V sự tạo thành ba liên kết cộng hóa trị bỏi ba cảp electron chung

giữa N và H xày ra tương tự như trong phân tử NH3. Chỗ khác ở đây là obitan lai

HH - 2 17





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


18/133

hóa có cặp electron che phủ vói obitan ls trống electroncủa H* tạo thành liên kết cho-nhận. Tuy nhiên cả bốn liên kết N - H đẽu giống nhau vì đều là liên kếtcộng hóa trị tạo nên bời cặp electron :

12. P h â n tử H2S

Phân tử H2S có dạng đường gãy giống các phântử H2S, 0 3, S 0 2 :

H

Trong phân tử H?s, nguyên tử s ở trạng thái lai hoa sp3 : _ 3sp

3s2 3p4Hai obitan lai hóa, mỗi một có một cặp electron không liẽn kết còn hai obit

hốa còn lại, mỗi một có một electron độc thâu che phủ với obitan Is có electrothân của hai nguyên tử H tạo thành hai liên kết cộng hđa trị.

và phân tử có cáu tạo :■*s *•

/ \ H H

Phân tử C02 có dạng đường thầng, nguyên tử c ở giữa hai nguýên tử o :

— o1.16/t

o — ------ c

trong phân tử C02, nguyên tử c ở trạng thái lai hóa sp và cố cấu hình electtrạng thái kích thỉch :

sp

t l

2 s 2p-

18





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


19/133

-Hai obitan lai hóa sp, mỗi mệt có một electron độc thân, che phủ với obitan 2p cóelectron độc thân của hai nguyên tử o ở hai bên tạo thàn h hai liên kết công hoa tri :

Hai obitan không lai hóa của c, m ỗi một có electron độc thâ n che phù vỏi obitan2 p khác có elec tron độc th ân củ a hai nguyên tử 0 tạo thành liên kết II

và phân tử có công thức cấu tạo :

trong đó c có hốa trị 4.

§2. HÓA TRỊ ỦỦA NGUYÊN Tố HÓA HỌC

I - LỊCH SỬ PHÁT TR IỂN CỦA KHÁI NIỆM HÓA TRỊ

Hdạ trị là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của nguyên tố hóa học. Kháiniệm này đã được hình thành rẩt lâu, từ đầu thế kỉ 19, và phát triển theo sư tiếnhóa của khoa học hóa học.

Lúc đấu, để chỉ đặc điểm vể ái lực của nguyên tử các nguyên tố, người ia dừngnhững khái niệm như "tính bazơ" (basicity), "nguyên tử số" (atomiciy) rổi "đương lượngSQ* (equivalence). N hững th uật ngữ như "nguyên tử số" và "đương lượng số" pỉỉản ánh

đặc tính hợp thức rút ra từ định luật đương ỉượng (nãm 1791) khi so sánh mol nguyêntử vói đương lượng gam của nguyên tố hóa học. Sau sự ra đời của lí thuyết nguyêntử-phân tử, nghĩa là khỉ đã có sự phân biệt rõ ràng giữa nguyên tử và phân tử, chođến giữa thế kỉ 19, ngoài thuật ngữ "nguyên tử số” xuất hiện thêm khái niệm 1'hóa trịsố" (quantivalence) và từ năm 1850 trd đi thuật ngữ "hóa trị" (valence) trỏ nên phổ biến dần. Tuy nhiên ở Nga trong nhữ ng công tr ìn h phát minh của mình (1860 Ị- 1870)Butlêrôp và Menđêlêep vẫn đùng thu ật ngữ "nguyên tử số". Ị

Đến đâv hóa trị đã có một ý nghĩa lí thu yết n hấ t định vẽ cấu trúc . Hóa Itrị củanguyên tố được coi là khả n ăn g của nguyên từ của-nguyên tố đó có thể kết hợp vói

1 19





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


20/133

mòi số nguyên tử của nguyên tố khác. Người ta lấy khả năng kết hơp của nguyên từhid ro làm đơn vị hóa trị vì ti số của mol nguyên tử và đương lượng gam của hiđro

bằnỊg một. Đối với những nguyên tố kh ôn g tạo nên hợp chất với hĩđro , hóa tvị củachúng được thay bằng khả năng thay thế nguýẽn tử hidro trong hợp chất. Như vậyhón.| trị của ngu yên tố bằ ng số nguyên tử hiđro mả một nguyên tử của nguyên tố đócó thể kết hợp thàn h hợp chấ t hoặc thay thế trong, hợp chất.

Trẽn cơ sở đó người ta xác định hóa trị của các nguyên tổ và các nhóm nguyên tỳ

cúa một số nguyên tố. Thỉ dụ như nhốm OH chẳng hạn. Như ng nhiều nguyên tố cóhúa trị không giống nhau ở trong những hợp chất khác nhau, nhất là trong nhữnghợp chất của nguyên tố với hiđro và vóỉ oxi. Chẳng hạn như fcrong hợp chất với hiđro,lưu huỳnh có hóa trị hai nhưng trong hợp chất với oxi nó Iạĩ có hóa trị sáu. Bởi vậycán phân biệt hóa trị của nguyên tố tính theo hiđro vã hóa trị tính theo oxi. Vế saulại biết được hóa trị của nhiéu nguyên tố tính theo oxĩ có các giã trị khác nhau. Thídụ như crom có các hóa trị tính theo oxi bằng ba và sáu, mangan có hóa trị tính theooxi là hai, bổn, sáu và bảy. Trong số các hóa trị khác nhau đó, hóa trị lớn nhất là

đặc trưng cho nguyên tổ.

II - XÁC ĐỊNH HÓA TRỊ CỦA NGUYÊN T ối

sỉau li thuyết electron vẽ cấu tạo nguyên từ và liên kết hóa học ở đầu thế ki 20 .số hóa trị gán liền với sổ electron của nguyên tủ tham gia tạo thảnh liên kết. Tronghợp Ichất ion, nguyên tử m at elec tron biến th àn h ion dương, có hóa trị dương, nguyẽỉitử lĩhặn electron biến thành ion âm, có hóa trị âm và hóa trị của nguyên tố bằng sốelectron mà một nguyên tử mắt hay nhận. Hóa trị đó được gọi là diện hóa trị. Trong

hợp Ịchất cộng hóa trị, các nguyên tử liên kết với nhau bằng những cặp electron chungvà hóa trị cùa nguyên tố được xác định bảng số electron mà mpi nguyên tử đưa rađế tào thành cặp electron liên kết. Hóa trị đó được gọi là cộng hóa trị .

Vại chục năm gẩn đây người ta có xu hướng xác định hóa trị của nguyên tố bàngsô liên kết (số vạch nối trong cõng thức cấu tạo của phân tử) tạo nên bởi một nguyêntử ciìa nguyên tố. Tuy nhiên cách xác định này bị hạn chế trong những trường hạpsau đây :

- Trong tinh thể cùa những hợp chất ion, thí dụ như NaCl chẳng hạn, mỗi ion Na+đươc' sáu ion Cỉ , mỗi ion C1 được sáu ion Na+ bao qu an h ; người ta nói nh ững ÌOD

đó có sổ phối trí sáu hay mỗi lon đó ctí sáu liên kết. Như vậy Na và C1 có hóa trị bao nhiêu nếu không phải là một ?

- Trong tinh thể của các kim loại, nguýên từ kim loại thường có số phối trí lã 12

};í).K 8 , nghĩa là mỗi nguyên từ kĩm loại liên kết với 12 hoặc 8 nguyên tử khác. VậjI- i :)i loại có hóa tr ị bằ ng bao nhỉẽu?

Trong những phức chất, thí dụ như trong ion Cu(N 1X5)4 hay ion Fe(CN)^+, ion

có bốn liên k ết cho n hậ n vối bốn phân tử N H j, ion Fe3+ có sâu liên kế t cho—nhận

với sáu anion CN nhưn g hóa trị của Cu chi là II và hóa trị củ a sắt chỉ là III.

p 2+(Ju

20





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


21/133

- Trong nhiéu hợp chất clorua của kim loại có thành phán được biểu diễn bằngnhững công thức đơn giản như MCI, MC12, MCI3, thực ra các hợp chất này ở dạngpolime, thí dụ A1C1-, ở dạn g đim et CuCl ở dạng tr im e và PdCl -2 ở dạng polime :

/ Cụ \a Cl

I I

Cl C1 C1\ / \ , /

AI AI/ \ / \a a a

Ca Cua

a a

\ / \ /Pd Pd

/ \ / \ CỈ a

Số liên kết nguyên tử kim loại và nguyên tử C1 tạo nẽn trong đo' lớn hơn số hóarị của chứng khi tính theo công thức đơn giản.

- Ngay trong những hợp chất không ở dạng polime, thỉ dụ như các boran chẳngbạn, ngoài những Uẽn kết ha i tâ m còn có những liên kế t ba tâm , B và H sẽ có hóarị bằng bao nhiêu ?

Như vậy không nên mở rộng việc xác định hó a tr ị cho mọi ch ất mà chỉ nên giới hạnở những hạp chất đơn giản và thông thường. Thực tế trong nhiẽu trường hợp, thay vỉdộng hóa trị, người ta rất hay dùng khái niệm sổ oxỉ ỉióa, còn gọi là hóa trị kình thức. Là COĨ1 số có tính chất quy ước nhưng luôn được xác định thống nhất và đặc trưng chokhà náng oxi hóa-khử của chất. Đối vởi những phức chất, tinh thể ion, tình thể kimoại người ta chỉ dùng số phối tr í, cũng là đại lượng mang đặc tính cấu trúc của chất.

§3. SỐ OXI HÓA CỦA NGUYÊN TỐ HỐA HỌC

Song song với khái niệm hóa trị của nguyên tố đã có trước đây, trong hóa họcngười ta còn hay dùng một khái niệm nữa là số 0X1 hóa.

Số oxi hóa là gỉ ?

Số oxi hóa của một nguyên tổ trong hợp chất là số đại số được xác định với giả địnhằng mọi liên kết hóa học trong phân tử hợp chất đểu là liên kết ion, nghĩa là cặp electron

dùng chung của liên kết cộng hóa trị cũng được coi là chuyển hần cho nguyên tử củanguyên tổ có độ âm điện lớn hơn. Trong trường hợp liên kết được tạo nên giữa hainguyên tử như nhau ở trong phân tử của hợp chất cũng như của đơn chất, cặp electronđùng chung của ỉiên kết cộng hóa trị được già định là chia đểu cho hai nguyên tử đó.

Nguyên tử m ất electron có sô oxi hóa dương, nguyên tử nhận electron có sổ oxihổa âm và giá trị của số oxi hóa bầng số electron mà một nguyên tử mất hay nhận.

1 - CÁC QUV TẮC XÁC ĐỊNH

Từ những già định đó có thể rút ra ba quy tắc chính sau đây để xác định số oxi hóa :

Quy tác $ố ỉ : Số oxi hóa cùa nguyên tố trong đơn chất bằĩig số không. Thỉ dụ sốoxi hóa của o , H, Cl> N tron g 0 = 0 , H -H , Cl-Cl, N =N bằng số không ; số oxĩ hóacủa Fe, Al, Cu trong lâm loại bằng số không.

21





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


22/133

Quy tảc số 2 : Trong phân tử hợp chất, tổng đại số của số oxi hóa của các ntố bằng số không và troBg ion tổng đại số các số oxi hổa của các nguyên tố ctrị bàng số đơn vị điện tích của ion đó. Thí dụ, tổng các số oxi hớa các nguytrong HN03, H2S 0 4, KC103, AỈCI3 đểu bằng số không, trong ion NO” bàng - 1,

ion SO4” bằng -2, trong ion CỈO~ bàng -1, trong ion Aỉ3+ ,bẳng + 3.

Quy tác số 3 : Trong hầu hết các hợp chất mà oxi liên kết với nguyên tố kéđiện hơn, oxi có số oxi hóa bằng - 2 ; và trong hắu hết hợp chãt mà hiđro liêvới nguyên tố âm điện hơn, híđro có số oxl hó*a bằng + 1 .

Chú ỹ : Trong các phân tử F 20 , F 20 2, 0 2P tF 6 oxi cà các số oxi hơa là + 2, +

+ ^ tương ứng, trong cãc hiđrua kim loại như NaH, CaH-, hiđro có số oxi hda bằ

Vận dụng ba quy tắc trẽn đây, người ta có thể xác định số oxi htía của nguydựa vào công thức nguyên cùa phân tử.

Thí dụ 1 : Biết số oxi hóa của H là +1, xác định được số oxi hóa của Cl, s,trong HC1, H2S, NH 3> CH4 là -1, -2 , - 3 , - 4 tư ơn g ứng.

Thí dụ 2 : B iết số oxi hóa của o là - 2, xác đinh được số oxi hổa của NaAl, Si, p, s, Cl, Os trong Na 20, MgO, A120 3, S i0 2, P 20 5, SO3, C1207, 0s0 4 là ++ 3, + 4, +5, +6 , +7, + 8 tương ứng.

Thỉ dụ 3 : Biết số oxi hóa của H, o và mộ t nguyên tố quen thuộc khác, xáđược số oxi hóa của N, Cl, Cr, Mn trong NaN03, HC103, Na 2Cr 20 7, KM n04 là +

+6 , +7 tương ứng.

Trong trường hợp phân tử hợp chất cđ cấu tạo phức tạp, thí dụ như khi phchúa liên kết giữa các nguyện tử giống nhau (như 0 - 0 , S-S, N -N , ...) chúng dựa vào công thức cấu tạo của phân tử để xác định đúng số oxĩ hđa của từng nguy

Thí dụ ỉ : Phân tử chứa dây 0X1 — 0 — 0 —

- Trong H- O -O -H (nước oxi già) oxì có số oxi hóa -1 vì mỗi nguyên tử o phân từ chỉ nhận một elec tron của nguyên tủ H.

- Trong H2s 20 8 (axit peoxidisunfuric) với cấu tạo phân tử :

II - XÁC ĐỊNH SỐ OXI HÓA CỦA NGUYÊN Tố

THEO CÔNG THÚC NGUYÊN CỦA PHÂN TỬ

III - XÁC ĐỊNH SỐ OXI HÓA CỦA NGUYÊN T ố THEO CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA PHÂN TỬ

H — o-1 -1,0 — 0 o — H

s

22





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


23/133

hai nguyên tử o của dây ọxi có số oxi hổa - 1 và 6 nguyên tử o khác có số- 2 nên số oxi hóa của mỗi nguyên tử s là +6 . Nếu chỉ dựa vào công thứcH2S20 8 và dựa vào sổ oxi hóa -2 của o thì sẽ tính được số oxì hóa của s là +7.~Điẽu

* __ l à ( l i «*« «%I 1W1AM c p _ 1 _____ * í ’ * ĩ * . 1 .1 _í . .1. znày là phi lỉ vì nguyên tử s với 6 electron hóa trị chỉ có thể mất tối đa 6và có số oxi hóa đương tối đa là +6 .

- Trong Cr0 5 (croxn peoxìt) vỡi cấu tạo phân tử :

oxi hóanguyên

electron

-] -1

° \ / 0\

o-1

o-2

o-1

nguyên tử Cr có số oxi hổa + 6 chứ không phải + 1 0 vỉ trong năm nguyên tử ò chi cómột 0 có số oxi hốa “ 2 còn bổn o cổ số oxi hóa — 1 .

- Trong Na-,Cr 20 12 (natri peoxiđicromat) với công thức cấu tạo phần tử :

0 — 0 0 — 0- 2 \ / \ / - 2 I

Na — o — o — Cr— o — o — Cr— o — Na

/ \ / \ I

0 — 0 0 — 0 j

Cr vẫn có số oxi hóa + 6 vì trong 12 nguyên tử o chi cd 2 nguyên tử cò số oxihoa - 2 còn 10 nguyên tử còn lại cd số oxi hổa - 1. ''

Thí dụ 2 : Phân tử chứa dây lưu huỳnh -S -S - I

S •

■ỉ ịmỗi nguyên tủ s có số oxỉ htía - 1 và Fe cđ số oxi hóa +2.

- Axit tiosunfuric H 2S20 3 có hai công thức cấu tạo phân tử là :

H

- Trong FeS2 với cấu tạo phân tử : Fe'

o o\ +5^

s và- 1 / %

H — S o

H — o ow

H — o

s

/ ■ V o

( a ) ( b )

Theo công thức (a) một nguyên tử s cổ số oxi hóa —1 và nguyên tử s trung tâmco số oxi hóa +5, ngh ĩa là bình quân mỗi nguyên tử s có số oxi hóa +2. I

Theo công , thứ c (b) mộ t nguyên tử s cd số oxì hóa số không và nguyêntử strungtâm cd số oxi hóa +4, ng hĩa là bình qu ân mỗi nguyên tử s cố số oxi hóa +2.

Tuy nhiên dựa vào công thức nguyên H 2S20 3 người ta chỉ cố thể xác định số oxikôa trung bình của s là +2 .





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


24/133

o o■*-(5)11 ll+(S)

Trong HjS^O^ (axit đítionic) vói cấu tạo phân tử : H—0—s—s—0 —HII II0 0

mỗil nguyẽn vtử s có số oxì hóa +5, số oxi hóa này cũng tính được khi chỉ dựa vàocông thủc nguyên HjSoO^ Nhưng trong H 2SnCir (axìt politionic) với cấu tạo phân tử :

I

ị o oỊỊ+Ị5) ỊỊ+(S)

I H—O—S—


25/133

Chất có nguyên tố với số oxi hóa dương cao nhă t, có khả n ăng oxi hóa. Thí dụKMn04 có Mn với số oxi hó a +7, K 2Cr 20 7 có Cr với số oxĩ hóa +6 , HNO3 có N vớisố oxi htía +5 là những chất có tính oxi'ho'a.

Chất có nguyên tố với số oxi hóa thấp, có khả năn g khử. Thí dụ, so.,, c o , FeCl2,Hl, HoS có nhữn g nguyên tố với số oxi hóa tháp có thể chuyển sa ng những số oxi

hóa cao hơn, là những chất có tính khử.- Dựa-vào số oxi hóa của nguyên tố còn có th ể phân loại chất. Thí dụ những hợp

chất có công thức phân tử khác nhau như H3P 0 4> H4P 2Ọ7 và 'H P 0 3>*tron g đó p đểuco số oxì hóa +5, chỉ là nhửng dạng khác nhau (ortho, piro và meta) của axit photphoric ;trong khi bợp chất có công thức phân tử H 3P 0 3 gần giống H 3P 0 4iại rấ t khác vớiH,P0 4 vi trong hợp chẩt đó p có số oxi hóa +3.

Tựơng tự như vậy, những hợp chất có công thức phân tử như H2S04, H2S20 7.H2S30 It) ... là những dạng khác nhau của axit polisunfuric, tro ng đó s có số oxi hóa +6 .

BÀI TẬP

L Xác định số oxí hóa của các nguyên tổ trong các hợp chất sau đây :

P4Oố, h 3 p o 2, P4Oj() , POCl3> H N 02j H2 N 0 2? SOCi2, S 0 2C12, HSO3CI, K 2S20 7,H3I0 5, HsÌ 0 6, C1F3, ICIj, IF5, IF?, B r0 2F, IO3F.

2 . a) Pla tin hexaflo rua (PtFố) là chất oxi hóa mạnh, có thể oxi hóa được 0 2 theopKản ứng :

0 2 + PtF„ = 0 2PtFố

Hãy xảc định sổ oxi hóa của các nguyên tố trong 0 2PtF6.

, b). Platin hexaflorua cũng oxi hóa được khí hiếm Xe theo phản ứng.Xe + PtF 6 = XePtF6

Hãy xác định sổ oxí hóa của Xe trong XePtF6.

3. Xác định số oxi hóa và hóa trị của các nguyên tố tron g các hợp chất sau đâydựa vào công thức cấu tạo phân tử cùa chúng :

HO V. ̂ OH HO w 0H O - N “ N -O H : H O " N = N " ;

(S U Ns 0 4 ) ( H j N j O j ) ( H N Q J 0

o o 0 -H

HO"n ~ í! ̂ OH : H-O-O-P^^ rTH O - ^ ^ OH . £(HA°»> ( Ạ

0

0 ' ^ _ 0 ^ 0


26/133

§4. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG, CÂN BẲNG HÓA HỌC VÀĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG

I - TỐC Độ PHẤN ỨNG

Tốc dộ của m ột phán ứng hóa học được đo bàng độ biến thiên nồng trongđơn vị thời gian. Nồng độ của chất thường được tính bằng số moi trong mcủa hệ phản ứng. Thời gian -được tính bàng giây, phút hoặc giờ.

Thí dụ với phản ứng : A = M + N, tốc độ của phản ứng tại mỗi thòi điểm

V = - tron g đó V là tốc độ tại mỗi thỡí điểm, d(A) là biến thiên nồng đ

chất A trong biến thiên thời gian dt.

Với phản ứng có dạng tổng quát : aA + bB = mM + nN, tốc độ phản ứng cxác định bàng độ giảm nồng độ của chất A hoặc của chấ t B hay bằng độ táng

độ của chấ t M hay N nhưng với quy ước chia độ biến th iên nổn g độ cho hệ schãt ở trong phương trinh phản ứng :

_ _ I 1ỊAỊ _ _ 1 d[B] _ J_ dỊMỊ 1 a dt b dt m dt n

Tốc độ của một phàn ứng hóa học phụ thuộc vào nhỉéu yếu tố : bản chất vàđộ của chất phản ứng, áp suất (khi ctí chết khí tham gia phản ứng), nhiệt độchất của dung môi (nếu phản ứng xảy ra trong dung dịch), sự có mặt cùa chất xú

Sự phụ thuộc của tốc độ phàn ứng vào nồng độ chất phàn ứng được thể hiện định luật tác dụng khổi lượng (năm 1867) :

Tại một nhiệt độ không dổi, tốc độ của phản ứng hỏa học tỉ lệ thuận với tíchđộ cùa các chát phàn ứng với sổ mũ bàng hệ số của các chát tượng ứng â

phương trình phản ứng.

Thí dụ vối phản ứng tổng qu át aA + bB = mM + nN, ta cđ : V trong đó V là tốc độ phản ứng, [A] và [Bj là nồng độ của chất A và của chất thời điểm xác địnhtốc độ, a và b là các hệ số của chấ t A và B tro ng phươ ng phản ứng, k là hằng sổ tổc dộ của phàn ứng. H ằng số này chỉ phụ thuộc vậchất của các chất phản ứng và nhiệt độ phản ứng chứ kh&ng phụ thuộc vào nồn

Bậc của một pỉiàn ứng hóa học là tổng số mũ nổng độ các chất phàn ứng ở biểu thức tính tốc độ phản ứng. Dựa vào đó, người ta cb ia ra phản ứng bậc một

ứng bậc hai và phản ứng bậc ba.

Thỉ dụ 1. Phản ứng : N20 = N2 + ^ 0 2 có V = k[N 20] là phản ứng bậc

Thi dụ 2. Ph ản ứng : 2HI = H 2 + I2 có V = k[HI]2 là phản ứng bậ

Thí dụ 3. Phản ứng : NO + 0 3 = N 0 2 + 0 2 có V = k[N0][03l cũng là phàn bậc haỉ.

Thí dụ 4. Phản ứng : 2NO + H 2 = N20 + H20 có V = k[NO] 2 [H2] là phả bậc ba. .

26





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


27/133

học có quá trình xẩy ra theo nhiều giai đoạn. Những phản ứng này được gọi Ilã phà n ủng phức tạp

Thí dụ phàn ứng 2N20 5 — 4 N 02 + 0 2 xẩy ra theo hai giai đoạn :

n 20 5 = n 20 3 + 0 2

N 2 ° 3 + N2 ° 5 = 4N 0 2

- Mỗi giai đoạn của phản ứng được gọi là một quá trình cơ bản. Trong đa so trườnghợp phản ứng hóa học là sự kế tiếp của một số quá trinh cơ bản, sản phẩm |của quátrình này là chãt phản ứng của quá trinh cơ bản tiếp theo sau. Tập hợp những quátrình cơ bản này được gọi ỉà cơ chế cùa* ph ản ứng hóa học.

Đối với những phản ứng hóa học đơn giản, tốc độ phản ứng tuân theo đinh luậttác dụng khổi lượng, nghĩa ỉà bậc của phản ứng đúng bằng tổng các hệ số cùa chất

phản ứng ở tr ong phương tr ìn h phản ứng. Tuy nhiên, định lu ật tác dụng khoi lượngkhông thể áp dụng đúng cho những phản ứng phức tạp.

Nếu một phản ứng phức tạp xẩy ra theo một số giai đoạn kế tiế p nhau và mộttrong các giai đoạn đó xẩy ra rất chậm hơn các giai đoạn khác thỉ tốc độ chung của phản ứng bị hạn ch ế bởi giai đoạn đó và bằn g tốc độ của giai đoạn đó, nghĩa là bâcchung của phản ứng sẽ ỉà bậc của giai đoạn xẩy ra chậm nhất. Như vậy bkc phảnứng có thể khác vôi tổng hệ số cùa các chất phản ứng ỏ trong phương trìiih phảnứng. Một cách tổn g qu át nhữ ng phản ứng phức tạp có V = k [A]x [B]-v và |bậc của

p h ả n ứ n g X + y ỊÉ a + b . I

Thí dụ ỉ. Phản ứng 2N20 5 = 4N02 +' 0 2 gồm hai giai đoạn I

N20 5 = N20 3 + 0 2 (chậm)

N20 3 + N20 5 = 4N0 2 (nhanh)

Giai đoạn thứ nhất xảy ra chậm hơn rất nhiẽu so với giai đoạn thứ hai nên biểuthức tính tốc độ phản ứng là V = k [N20 5], nghĩa là phàn ứ ng phân hủy N20


28/133

I ú - CẨN BẰNG HÓA HỌC

Dối với một phản ứng thuận nghịch có dạng tổng quát :

! aA + bB mM + nNI

Khi đạt đến trạng thái cân bằng ta có hằng số cân bàng ỉà :

: _ , íM f W

[A]a[B]b

tron'g đó K là hàng số căn bằng, [A], [B], [M] và [N] là nồng độ của các chất A, B, ỈÂ '.-a N ỉúc cân bằng.

ílây là biểu thức của định luật tác dụng khổi lượng áp dụng vào cân bằng hóa học :

/\jhi một hệ phàn ứng dòng thề dạt dển trạng thái cân bàng, thương của tick nòng độ các sàn phẩm phàn ứng với số mũ là hệ số của chất và tích nòng độ các chát phàn ùiiỊị Ivói số mũ la hệ só cùa chát luôn luôn là. hàng số tại một nhiệt độ không dổi.

Như đã biết khi xét vẽ tốc độ phản ứng, định lu ật tá c dụng khối lượng chỉ áp dụngcho những phản ứng đon giản, mà không áp đụng đúng cho những phản ứng phứctạp Tuy nhiên đối vởì cân bằng hổa học, không phụ thuộc vào cơ chế của phản ứng(Jơn| giản hay phức tạp), định luật tác đụng khối ỉượng luôn luôn nghiệm đúng.

Thí dụ như phản ứng thuậ n nghịch : c o + Cl2 ^ COCl2 có. biểu thức tính tốc

ùa phản ứng thuận là Vj = kJCOKCy1’5, nghĩa là có bậc là 2,5 nhưng biểu thức

hằng số cân bầng của phản ứng thuận nghịch đó vẫn là :

[COCụ

K “ [CO][Cụ

NỊếu xét cơ chế của phản ứng này, sẽ nhận thấy khi phà n ứng đạt đến tr ạng tháican bàng, tất cả các quá trình cơ bản đểu ò trạng thái cân bầng.

[CU2Cỉ2 ^ 2C1 vói Kt =

độ c:

tỉnh

CO + Cl ^ COC1 VM K, =

COC1 + CI2 ^ COCì2 + Cỉ với K 3 =

Dem nhân K 2 với Kg ta được :[COCL]

K2 .K3 = K = ’

[cocụíc i )

t c o c i i c ụ

[C0][cy

nghỉa là lúc cân bằng nồng độ của COCỈ2 (sản phẩm phản ứng) chia cho tích nồng độcáa CO và Cl2 (các chất phản ứng) vẫn là một; hàng số ; nói cách khác; định luât tácdụnd khối lượng được nghiệm đúng đối với cân bằng hóa học.

Điì thấy rõ đặc điểm của cân bầng hóa học, ta xét phản ứng thuận nghịch :

2P

H2 + ĩ2 ^ 2HĨ





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


29/133

ở 410llC, hằng số của tốc độ phản ứng thuận kt = 0,0659 và hàng số cúa tốc độhản ứng nghịch kn = 0,0017 nên hằn g số cản bằng ỉà :

kt 0,0659kn “ 0,0017 ” 4 8

Nếu lúc ban đầu ta tr ộn 1 mol H-, với 1 moỉ I2 ở trong bỉnh có dung tích 11, khiạt đến cân bằng ở 410°C, nống độ các chất sẽ ỉà bao nhiêu ?

Gọi X là nồng độ của H I lúc cân bằng, nồng độ của H2 lúc cân bằng sẽ bàng nống

ộ cùa I2 lúc cân bàng và là 1 — Ấp đụng định luật tác dụng khối lượng ta có :

X2

(1 - x ) ( l - x ) 4 8

Giải phương trình nảy sẽ đưạc :

[HI] = X = 1,552 moỉịl và [H2] = t ụ = 1 - 0,776 = 0,224 molỊl.

Trường hợp câu bần g được thiế t lập giữa các chất khỉ, người ta có thể thay nốngộ các chất trong biểu thức tính hằng số cân bàng K bàng áp suất riêng của các chấtó trong hỗn hợp.

Thi dụ. Đối vớỉ phàn ứng thuận nghịch giữa các chất khí :

aA + bB ^ mM + nN,

biểu thức của định lu ật tá c đụng khối lượng có thể được viết là :

_m „nFm •Pn

Pa -P ỉÍ

rong đó P A , P | j , P M và P N ỉà áp su ất riêng của các chất A, B, M và Nỉúccân bầng,Kp là hằng số cân bằn g tính từ áp suất riêng. Để phân biệt với hằn g sốKpnày,hằngo càn bằng K tính từ nồjig độ được kí hiệu là Kc .

Vỉ áp suấ t riêng của mỗi khí tại một nh iệt độ nh ất định tỉ lệ với số phân tử trongđơn vị thể tích:

rong đd n là số moi của chất, V ĩà thể tích tính bằn g 'lít nên ^ là nổng độ c , R là

. v \háng số khỉ và T là nhiệt độ tuyệt đối.

*Ea có : c = ỹ là nổng độ mol/1,

và p = CRT

.Thay giá trị của p vào biểu thức Kp , ta được :

_ ([M]RT)m([NỊRT)n

* ~ (RT)a([B]RT)b

29





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


30/133

_ [M]™[Nj /m+n) _ (a+b)

p [ A f m b }

Vậy : Kp = Kc (RF)Ai

trong đó AI = {m + n) - (a + b)

Như vậy đối với ph àn ứng th uận nghịch, tr ong đó số phân tử chất ph àn ứnsố phân tử sản phẩm (Al = 0), thí dụ như phản ứng H 2 + l z ^ 2 H I hay ph,C0 2 + H2 CO + H 20, Kp và Kc bằng nhau.

Giống với Kc> hằng số Kp khổng phụ thuộc vào áp suất riêng của các chấứng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Đối vởi những hệ phản ứng dị thề, người ta chứng minh được rằng hằng bằng chỉ phụ th uộc vào pha khí hoặc pha lỏng (tro ng trường hợp của dung dị

Thi dụ 1. Đối với phản ứng thuận nghịch :

CaC03 (r) CaO (r) + C 02 (k)

hằng số cân bàng chỉ phụ thuộc vào nồng độ hay áp su ất của khí C 0 2.

Kc = [C02]

và Kp = Pco,

Thỉ dụ 2. Đối với phản ứng thu ận nghịch :

FeO (r) + CO (k) ^ Fe (r) + C0 2 (k)

cảc hằng sổ cân bàng là :

_ [C02I

Kc “ [CO]

Pco2

Pco

III - HẰNG SỐ CÂN BẰNG VÀ NĂNG LƯỌNG GIP

1. Khi trong kệ phàn ứng cô chất kh í hằng số Kp cùa phản ứng liên hthiên nâng lượng Gip chuẩn AG° bởi hệ thức :

AG” = -RTlnKp

hay : AG° = -2 ,303 RTlgKp

trong đó AG° được tính bằng J/moỉ, R = 8,314, T là nhiệt độ tuyệt đối.

Hệ thức này cho thấy hằng số cân bằng phụ thuộc vào bản chất các chấtứng (AG°) và n hiệt độ. Khi AG° càng âm (AG° 1) và trong hổn hợp cân bằng, lượng chất sản phẩm càng lớn hơn lượn

phản ứng. Ngược lại khi AG° càng dương (AG° 0), hằng sổ câ n bằn g Kp c

30





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


31/133

' (KP *1?* v* irons hỗn hợp cân bàng, lượng chất phản ứng cà ng lớn hơn :lư

í / J ? v í ° hệ _-thức này’ từ áng ỉượns GiP co thể tính hằBg sô cân và áp dụng định luật tác dụng khối lượng có thể tính được áp suất riêng cùalúc cân bang.

Thi dụ. Tính hằng số cân bầng của phản ứng :

2N 0 2(k) ^ N20 4 (k) I

ở 298°K khi biế t AH£98 = —5 8 , 0 4 0 và AS«98 = - 176,62■NO,

= 8,9

Như vậy nêu lúc ban đấ u ta lấy PNOj = PNj0) = Iaim , a nhiệ t độ th uòng pl]4n ứng

tự phát xẩy ra tạo nên N20 4 vởi tỉ lệ 'lớn hdn. I

u* 2' ĩ ìl L Phả!1. ứng được thực} íện tronẽ đung dịch ioãng, h ằng số cân bằng k r liẽnhệ vớì biến thiên năng lượng Gip chuẩn AG° của phản ứng bỏi hệ thức tương tự •

AG" = -RTlnKj-.

Hay '■ AGẹ = -2,303 RTlgKc

Thí dụ. Tính hàng sổ cân bằng Kc của phản ứng este htía

CH 3COOH + C2H5OH ^ CH3COOC2H5 + H20

Khi biết AH£9S = -3 ,828kJ và AS*9g = 8,7ơìmol.dộ

Ta có : AG“ = AH° - TAS° = -3,8 28 - (298 X 8,7)

AG° = -6421 Jjm ol

AG°Mà :

Vậy :

Hay ;

ỉgKc = - 2,303RT

6421ỉgKc 2,303x 8,31 4x2 98

Kc = 13,6

= 1,126

[CHjCOOHII^Oi

[CH3COOH][C2HsOH] = 13,6

31





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


32/133

Ị IV - HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẨN ÚNG

Ị TẠO PHỨC TRONG DUNG ĐỊCH

Sự tao thành phức chất trong dung địch nước có một ý nghĩa rất lớn không nhừtiỊtrorlg hóa học vô cơ mà cả trong hóa học phân tích, sinh hóa học và nhiẽu lĩnh vự(ứngị dụng khác của hóa học.

. -j Như đã biết khi cho dung dịch NH3 vào dun g dịch CuS0 4> lúc đấu xu ất hiện kẽitủa Isau đó kết tủa tan do tạo thành phức chất tan trong nước :

Ị CuS04 + 2NH 3 + H20 = CuíOH)2 + (NH4)2S 0 4

j Cu(O H )2 + 4NH 3 = [Cu(NH3)4](OH )2

Thực chất ô đây xẩy ra phản ứng giữa chắt tạo phức là ìon Cu2+ và các phối ti \ì\ phân từ NH 3 :

Ị Cu2+ + 4 NH 3 = [Cu(NHj)4]2+

(xanh lam nh ại) (xanh chìim đẠin)

Phản ứng này được dùng để nhận biết ion Cu2+ trong nước.

Những kết tủa AgCl, AgBr và Agl không ta n tr ong ĨUÍỚC nhưng ta n tr ong duiiịdịch! của một số chất thỉ dụ như Na2S20 3 chẳng hạn :

AgCl + 2Na2S20 3 = Na3CAg(S20 3)2] + NaCl

AgBr + 2Na£S20 3 = Na3[Ag(S203)2] + NaBr

Agl + 2Na2S2Os = N a, [Ag(S20 3)2] + N ai

Thực chất ồ đây xẩy ra phản ứng giữa chất tạo phức là ion Ag+ và các phối tủ li

anidn tạo thàn h phức chất tan trong nước :

Ag+ + 2^02- = [Ag(S20 3)2]3"I

Nhờ phản ứn g này, được dùng làm thuốc định hình cho ản h và ph im ảní

- Khi cho dun g dịch KCN vào dung địch F eS 04> lúc đầu xu ất hiện kết tùa saukèĩ tủa tan trong KCN dư do tạo thành phức chất màu vàng tan tron g nước :

I FeS04 + 2KCN = Fe(CN)2 + I ^ s c ^

■ Fe(CN)2 + 4KCN = K 4[Fe(CN)6]

Thực chãt ò đây xẩy ra phản ứng giữa chát tạo phức là ion Fe2+ và các phối tủ l anion CN- :

Fe2+ + 6 CN“ = [Fe(CN)6)4'

Kali feroxianua K 4[Fe(CN)í}] là phức chấ t được điều chế đầu tiên (vào đẩu th ế kỉ lí c Nó kết hợp với ion Fe3+ tạo thành kết tủ a bột màu xanh chàm được gọi là xai Bec iznh. Ngày nay dựa vào phàn ứng đổ người ta đùng K 4[Fe(CN)ó] .làm thuốc thử íIihặa biết ion Fei+ trong nước.

321





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


33/133

NM ng ion phức a trong n«óc là chit diệ» li ỵẽ„ nên phản ứng tao phức là phàn'ứníỉ ‘ " " f ' ch Kí" Phản ứns tao PM c dạt đến t rạng thái cân b à n g chứng tả cdhàng; số cản bring của phản ứng tạo phức

Thi’ dụ iỉối với phản ứng :

C u 2+ + 4 N H 3 ^ C u ( N H 3) ị +

Dối với phản ứng

K = ---------------- - — 4. in 12(Cu^HNHj? 4,67 10

Fe2+ + 6CN Fe(CN )J“

[FefCN)J"lK = -■ " 6 -- = ! 1024

[Fe2+][CN“]

H ần f / !Í , phản ứng t ạ ° phức được gọi íà h ầ n s sổ *0° thành hay. Ĩ ! cỉ a phức .(hay thườ nể nổi ể?n của phức chất). Hăn g số bển càng lớn

Z Cả̂ g ? ạ? J nghIa là ph*c chấ t * “« kém phân li hay càng bền vàạng số đó được kí hiệu là K ÍV

Song song vái háng 50 bén K„ cũa phức ch ít nguói ta rát hay dùng /idng í í khàng ần. của phức chăt ÍUCỊC kí hi» u ĩà K * . Hàng * 6 k h ô n g b é n là s ỉ nghịch « 0 c ù a h ỉ n ị

bỂn : Kth = -ịi- , vì nó là hàng sồ cân bầflg của sự phân li của phức chát (còn gọi

hàng số phô.n li) :

Tầỉ dụ đối với sự phân li của ion phức [Cu(NH ) J2+ •

C u( N H ,)f Cu2+ + 4NH,

r C ứ ^ t N H ,] 4K = -------- — --------- — 2 14 i n -13

t C u i N i y f ) 2 , 1 4 10

Đối với sự phân li của ion phức [Fe(CN)6]4~ ■

Fe(CN)^~ ^ Fe2+ + 6 CN~

^ _ [Fe2+j[CN“]ÍJK = 71 - 1 • 10 24

[Fe(CN)ỉ“]

^ e n T h ^ 01̂ bẽn Kkb cáng lớn’ ion phức phân n càng mạnh, nghĩa là phức chất

Bảng dưới đây trình bày hằng số không bền của các ion phức

HH - 3 33





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


34/133

lon phức lon phức - lon phức Kk

Ag(NH3)2+ 1 .1 0 " 8 CdBrị" 2 .1


35/133

b)

với

AgS20 3 ^ Ag+ + S2C>2

lAg+l lSpị - l

,2 - <

k̂b2 - = 1 . 10-9[AgS20 3-]

Hàng số không bén tổng của ion phức dễ dàng tính được là :

l̂ồng = ̂2 ~ ̂ 14

Dựa vào hằng số không bền của phức chất, cổ thể giải thích được sự hòatủa nhờ sự tạo phức hoặc sự kết tủa hợp chất ít tan từ dung dịch của phức

Thỉ dạ 1. Tính độ tam của kết tủa AgCỈ trong dung dịch NH 3 IM. Biết tích số

AgCl là TTAgC| = 1,6 10 10 và hằng số không bển của [Ag(NH3)2]+ là Kkb = 1

AgCl ^ Ag+ + C1

tan kếtchất.

tan cùa

. I0~8

ĩk có TTAsCI = 1,6. 10-'°

Ag(NHj)+ - Ag+ + 2 NHj , Kkb = 1 . 10 '

Hiệu của hai quá trình trên là phản ứng hòa tan AgCl trong dung dịch

AgCl + 2 NHj Ag(NH3)J + c r Ị

[AgCNH3)2+][Cn IVối hằng số cân bằng K =

[NH3Ỉ2

Mà

Vậy

í cr i =TTAgC!

[Ag+]

K =[Ag(NĨĨ3)2+] TTAfiCI ^ TTAgCI 1,6. 10~to

[NHJ}2[Ag+l “ Kk° - \ 10-8

1-2

ta có

K = 1,6.10'

Gọi X là nổng độ cân bằng của AgiNHj)* tức là độ tan của kết tủ a AgCl,

[Ag^H j)^] = [C D = X, nổng độ cân bằn g [NH3] = 1 - 2x.

X2và K = ----- = 1,6. 10-2

(1 — 2x)Rút ra X = 0,10 molịl

Như vậy là AgCỈ đã tan nhiểu tTOữg dung dịch NH3 IM

Thí dụ 2. Tính độ tan của kết tủa Agl trong dung dịch NH 3 IM. Biết tích

cùa Agl là TTAtj = 1 ,5 .10~16.

Tính toán tương tự như trên tìm thấy nồng độ của ion phức AgiNHj)^ do Agl tan

frong dung dịch NH3 IM là 1,23.10 4 molìl. Như vậy có thể kết ỉuận Agl không tantrong dung dịch NH3 . Tuy nhiên kết tủa Agl có thể tantrong dung dịch Na2S2h 3 hay

35

Số tan





B

Ồ

I

D

Ư

Ỡ

N

G T

O

Á

N

-

L

Í

-

H

Ó

A

CẤ

P

2

3

1

0

0

0

B

T

R

Ầ

N

H

Ư

N

G

Đ

Ạ

O

T

P

.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N


36/133

dunJ dịch NaCN nhờ tạo nên những ion phức bẽn hơn so với ion Ag(NH:i).?. Chúng ta

dễ thấy điếu đó khi so sánh độ bển của các ion phức của bạc :

I lAgCNH3)2}+ [Ag(S20 3)2]3- [Ag(CN),r

k[„ .... 1-10' 8 2,5.10 ' i4 M O - 21

'íịii dụ 3. Khi sục khí H2S đến bão hòa vào đung dịch Na[Ag(GN)-,] 0,1M, kết tủacó xiiất hiện không ? Cho biết h àng số không bển của [Ag(CN)2l là Kkb = 1 • 10 2I,

tích Isố tan của Ag2S là TTAfoS = 5,7. 10-51 và nồng độ của ion s 2" tro ng dung dịch

n ,s bão hòa là 1,2.10“ 15 M.

T-: CÓ nồng độ các chấ t tron g dung dịch của cân bằng :

I Ag(CN)- ^ Ag+ + 2CN" ,

lã! : 0,1 - X X 2xỉ

1 K = £Ag+Hc n = x(2 x)2 ■ 1 10-2lI ÍAg(CN)2 l 0,1 - X

vi 0,1 - X - 0,1 , ta có : 4x3 = 1.10" 22

' X = 2,9.10"s

Vây [Ag+] = 2,9.10 -B

Ivià [S2"] = 1,2.10' 15

Nên [Ag+ ]2 [S2-] = (2,9. 10"8)2 1,2.10" 15 = 1,01.10"3° Như vậy tích số ion của Ag+và s 2 vượt xa tích số tan của Ag2S là 5,7.10 51 và kết tủa Ag2^ xuất hiện.

I

Ị

I B/

lị Hàng số cân bàng của phản ứng :

BÀI TẬP

Ị . FeO (r) + CO(k) í=ì Fe (r) + C0 2 (k)I

ở tại một nhiêt đô là 0,5.

Tim nồng độ cân bằng của c o và cc >2 nếu nồng độ ban đầu cúa các chấ t đó := 0,05 molíl , [C02l o = 0,01 molịl.

2Ỉ Cản bàng trong hệ : H 2 (k) + X2 00^ 2HI (k)được thiết lập vỏicácnồnđô sịau đày : [H2 ) = 0,025 moin , [ ụ = 0,005 moỉìh [HI] = 0,09 molịỉ. Xác địnlnồng độ ban đầu của iot và hiđro.

si Cân bàng trong hệ 2N0 2 ^ 2 NO + được th iế t lập với các nồng độ sa u đây[Not 1 = 0,006 moỉ/ỉ, [NO] = 0,024 molỊl, [O,] = 0,012 nioỉỉl.

l |ỉm hàng số cân bằng của phản ứng và nồng độ ban đẩu

TÀI LIỆU NÂNG CAO VÀ MỞ RỘNG KIẾN THỨC HÓA HỌC THPT - HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM...

Documents

Transcript of TÀI LIỆU NÂNG CAO VÀ MỞ RỘNG KIẾN THỨC HÓA HỌC THPT - HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM...