Giáo trình Hóa học vô cơ (Tập 1) - Nguyễn Hữu Khánh Hưng

Nội dung text: Giáo trình Hóa học vô cơ (Tập 1) - Nguyễn Hữu Khánh Hưng

1. Chƣơng 1 Giới thiệu 1 Chƣơng 1 Giới thiệu 1.1 Đại cƣơng về Hóa vô cơ 1.1.1 Hóa học là gì? 1. Hóa học là ngành khoa học nghiên cứu các hóa chất và các phản ứng của các hóa chất theo quan điểm hóa học. Ví dụ: H–H + F–F  2H–F Tác chất Quá trình phản ứng Sản phẩm 2. Hóa học còn nghiên cứu các đối tượng và quá trình thuộc các lãnh vực liên quan. 3. Điều đó có nghĩa là: a. Hóa học nghiên cứu các chất hóa học bao gồm: Thành phần nguyên tố của chất Số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong chất Cấu trúc của chất cách sắp xếp các nguyên tử trong chất Tính chất của chất tính chất hóa học và một số tính chất vật lý cần thiết Ví dụ: Hydro peroxid H2O2 có: Thành phần nguyên tố H và O Số lượng nguyên tử 2H và 2O Cấu trúc của chất zíc zắc như hình bên Tính chất của chất chất lỏng không màu có tính oxi hóa mạnh, b. Hóa học nghiên cứu các quá trình phản ứng bao gồm: Cắt đứt các liên kết cũ trong quá trình phân hủy các tác chất Hình thành các liên kết mới trong quá trình tạo thành các sản phẩm Chiều và cân bằng phản ứng yếu tố nhiệt động lực học Vận tốc và cơ chế phản ứng yếu tố động học 0 Ví dụ: H–H + I–I 2H–I G 298 = –2 kJ/mol v = kCH2CI2 c. Hóa học còn nghiên cứu các quá trình và các lãnh vực liên quan đến hóa học như vật lý, sinh học, địa chất, y học, vật liệu, Các quá trình hóa lý: nóng chảy, bay hơi, thăng hoa, hòa tan, kết tinh, Các quá trình hóa sinh: hóa sinh tổng hợp, hoạt tính hóa sinh học, Các quá trình địa hóa: phong hóa, trầm tích, cát kết,
2. 2 Chƣơng 1 Giới thiệu 4. Các chuyên ngành của Hóa học: Hóa Vô cơ Hóa Kỹ thuật Hóa Y Hóa Hữu cơ Hóa Phóng xạ Hóa Sinh Hóa Phân tích Hóa Môi trường Hóa Nông học Hóa Lý Hóa Thực phẩm Hóa Vật liệu, 1.1.2 Hóa Vô cơ là gì? 1. Hóa Vô cơ là chuyên ngành hóa học chủ yếu nghiên cứu các chất và các quá trình phản ứng xảy ra đối với các chất nằm ngoài các chu trình chuyển hóa của hợp chất sinh học. Ví dụ: Việc hình thành dioxid carbon CO2 Khi đốt cháy than là đối tượng của Hóa Vô cơ Khi hô hấp không là đối tượng của Hóa Vô cơ 2. Các chuyên ngành hẹp của Hóa Vô cơ: Hóa Chất rắn Tổng hợp Vô cơ Hóa Nước Phức chất Vật liệu Vô cơ Hóa Phóng xạ Dung dịch Xúc tác Vô cơ Sinh học Vô cơ, 1.1.3 Các giai đoạn phát triển của Hóa học 1. Các giai đoạn phát triển chính của Hóa học được trình bày tóm tắt trong Bảng 1.1. Bảng 1.1 Các giai đoạn phát triển chính của Hóa học Giai đoạn Thời đại Yếu tố đặc trƣng 1. Mô tả thô sơ và Cổ đại Thuyết nguyên tố cổ đại: Minh triết Đến hết thế kỷ (tk) 3 Nước, không khí, đất, lửa Kim, mộc, thủy, hỏa, thổ 2. Giả kim thuật Trung cổ Hòn đá triết học, và Đầu tk 4 – đầu tk 16 Thuốc trường sinh bất tử 3. Hóa y học Phục hưng Thuốc chữa bệnh, và và kỹ thuật Đầu tk 16 – giữa tk 17 Các hóa chất kỹ thuật 4. Khoa học hóa Cận hiện đại Các quan điểm khoa học Giữa tk 17 – cuối tk 18 Thuyết nguyên tố hiện đại 5. Hiện đại hóa Hiện đại Các định luật – lý thuyết khoa học Thế kỷ 19 Nguyên tố hóa học Đầu tk 20 đến nay Các định luật – lý thuyết hiện đại 1.1.4 Xu hƣớng hiện đại 1. Từ thập kỷ 70 của thế kỷ 20, các ngành khoa học chuyển mạnh sang hướng nghiên cứu cơ bản kết hợp với triển khai ứng dụng và công nghệ. 2. Ba nội dung chính trong việc ứng dụng hóa học, cũng như khoa học, vào cuộc sống là: a. Tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm bằng cách thay đổi nguyên liệu, quy trình và thiết bị trên cơ sở các hiểu biết về khoa học và công nghệ.
3. Chƣơng 1 Giới thiệu 3 Ví dụ như thay vì sử dụng thiết bị gián đoạn thông thường và không có xúc tác, có thể: Sử dụng thiết bị liên tục để giảm chi phí sản xuất. Sử dụng chất xúc tác để tăng vận tốc phản ứng. b. Tăng giá trị sản phẩm bằng cách tăng chất lượng và mở rộng phạm vi sử dụng của các sản phẩm vào nhiều lãnh vực khác nhau. Ví dụ như đối với bột màu, có thể: Tăng chất lượng của bột màu bằng cách tăng độ ổn định của tinh thể để tăng cường độ màu và giảm kích thước hạt để tăng độ phủ của bột màu. Mở rộng phạm vi sử dụng bằng cách biến tính độ phân cực của bề mặt bột màu để có thể phân tán hạt bột màu trong dung môi phân cực như nước cũng như trong dung môi không phân cực như các dung môi hữu cơ. c. Tăng kiến thức về con người và tự nhiên để có cuộc sống tốt đẹp và môi trường bền vững. Bảng 1.2 Giá trị sản phẩm theo trình độ công nghệ Công nghệ Thấp Trung bình Cao Rất cao Giá sản phẩm USD/kg 0,01–1 1–10 10–100 100–100.000 Ví dụ: Chất Vô cơ Muối ăn Bột màu Xúc tác Bán dẫn Chất Hữu cơ Nhựa Verni Hương liệu Biệt dược 1.2 Phƣơng pháp học tập và Nội dung cơ bản môn học 1.2.1 Các thuật ngữ cơ bản 1. Một số thuật ngữ cơ bản sau đây cần phải được hiểu một cách chính xác. 2. Dữ liệu thực nghiệm: Là các kết quả thu được từ quá trình thực nghiệm, tương ứng với sự thật, không thay đổi theo thời gian và không gian. Dữ liệu thực nghiệm thu được ngày càng chính xác do thiết bị đo ngày càng tinh vi. Cần phân biệt các dữ liệu trực tiếp được đo bằng các đại lượng phản ảnh trực tiếp tính chất của đối tượng nghiên cứu với các dữ liệu gián tiếp được đo bằng các đại lượng không phản ảnh trực tiếp tính chất của đối tượng mà phải đi kèm với suy luận bổ sung. Việc suy luận không chính xác hoặc sai lầm thường dẫn đến kết quả dữ liệu là sai. Ví dụ như để xem xét tính chất oxi hóa-khử của các nguyên tố trong hóa học, người ta thường sử dụng thông số năng lượng ion hóa của nguyên tử. Thực tế thông số này là một thông số vật lý được tiến hành đo đối với các nguyên tử ở trạng thái khí cô lập (đơn nguyên tử) nên không phản ảnh trực tiếp tính chất hóa học của các chất hóa học phải nằm ở một trạng thái tập hợp xác định (rắn, lỏng hay khí). 3. Định luật: Là các phát biểu tổng quát hóa các dữ liệu thực nghiệm, thường được trình bày dưới dạng một phương trình toán học, ví dụ như phương trình khí lý tưởng. Do sự tổng quát hóa nên các định luật thường là gần đúng chứ không hoàn toàn đúng. Bảng 1.3 Thể tích mol của các khí thật ở 00C and 1 atm Khí Thể tích mol, L Khí Thể tích mol, L Carbon dioxid (CO2) 22,260 Nitrogen (N2) 22,402 Argon (Ar) 22,397 Hydrogen (H2) 22,433 Oxygen (O2) 22,397 Helium (He) 22,434
4. 4 Chƣơng 1 Giới thiệu 4. Khái niệm thuyết hay học thuyết là các thuật ngữ mơ hồ thiếu chính xác. Trong khoa học thường sử dụng hai thuật ngữ là giả thuyết và lý thuyết. 5. Giả thuyết: Là một hệ thống luận lý giả định được đưa ra nhằm giải thích các dữ liệu thực nghiệm đã thu được trong hiện tại và dự đoán các quá trình xảy ra trong tương lai nhưng chưa được đa số công nhận. 6. Lý thuyết: Cũng là một hệ thống luận lý giả định được đưa ra nhằm giải thích các dữ liệu thực nghiệm đã thu được trong hiện tại và dự đoán các quá trình xảy ra trong tương lai và đã được đa số công nhận. Lý thuyết thường có tính định lượng cao hơn giả thuyết. 7. Lưu ý là do bản chất là một giả định nên giả thuyết và lý thuyết không phải là chân lý. Lý thuyết Giả thuyết Định luật Dữ liệu thực nghiệm 1.2.2 Phƣơng pháp học tập 1. Quá trình học phải được lặp nhiều lần qua các giai đoạn sau: Nghe giảng và ghi bài Hồi tưởng để nhớ lại nội dung của bài Học thuộc để nhớ nội dung chính của bài Làm bài tập để ứng dụng các nội dung đã học So sánh và suy luận các vấn đề được nêu trong nội dung Hệ thống hóa các nội dung đã học Ôn lại các nội dung của bài Tóm tắt nội dung
5. Chƣơng 1 Giới thiệu 5 2. Các giai đoạn này có thể nối tiếp nhau hay chập lên nhau tùy theo nội dung của từng môn học cũng như tính cách của mỗi sinh viên. 3. Để có kết quả tốt, điều quan trọng nhất là phải tiến hành các giai đoạn sau: a. Học thuộc kiến thức cơ bản Bao gồm các khái niệm và quá trình b. Suy luận và thảo luận Thông qua các ví dụ và bài tập c. Phân tích và tổng hợp Các kiến thức cơ bản d. Hệ thống hóa kiến thức Mà trước hết là tóm tắt nội dung môn học 4. Bốn phương pháp suy luận chính trong quá trình học là: a. Mô tả Chủ yếu là học thuộc và phân tích – tổng hợp các kiến thức cơ bản bao gồm các khái niệm, quá trình và các hiện tượng phổ biến. b. Quy nạp Chủ yếu là rút ra những quy luật từ những kiến thức cơ bản đã biết. c. Suy diễn Chủ yếu là dự đoán những điều chưa biết từ các quy luật đã biết. d. Hệ thống hóa Chủ yếu là phân loại và sắp xếp các kiến thức một cách khoa học để có thể ứng dụng một cách dễ dàng các quy luật đã biết. 1.2.3 Nội dung cơ bản của Hóa Vô cơ 1. Nội dung cơ bản của Hóa Vô cơ nói riêng và Hóa học nói chung có thể được tóm tắt bằng phương trình phản ứng sau: aA + bB cC + dD G Thành phần nguyên tố Cấu trúc của chất Số lượng nguyên tử Tính chất của chất Hóa chất Tác chất Sản phẩm Tỏa hay là chất acid-baz Phản ứng là gì? Thu nhiệt hay chất oxi hóa-khử Acid-baz hay Oxi hóa-khử? Cắt đứt các liên kết cũ trong các tác chất Hình thành các liên kết mới trong các sản phẩm Chiều và cân bằng của phản ứng? Vận tốc và cơ chế của phản ứng? + Quá trình và thiết bị phản ứng? + Kỹ thuật tiến hành phản ứng? 2. Ngoại trừ đối với các khí trơ, trong tất cả các đơn chất và hợp chất đều tồn tại các liên kết giữa các nguyên tử như: a. Liên kết ion trong các tinh thể của NaCl, CaF2, MgSO4, b. Liên kết cộng hóa trị trong các phân tử của O2, S8, C2H5OH, đường, c. Liên kết kim loại trong các tinh thể kim loại của sắt, đồng, kẽm, d. Liên kết van der Waals giữa các phân tử trong tinh thể của N2, CO2, đường, 3. Vậy, muốn tạo thành hợp chất mới (sản phẩm) từ các đơn chất hay từ các hợp chất cũ (tác chất), nhất thiết phải xảy ra quá trình cắt đứt liên kết cũ và hình thành liên kết mới. Ví dụ: 2H–H(k) + O=O(k) 2H–O–H(l) G0 = 228,2 kJ/mol 4. Vì thế, kiến thức cơ sở của hóa học chính là liên kết trong hóa học, mà quan trọng nhất là bốn vấn đề sau: a. Mô hình của liên kết c. Tính chất của liên kết b. Điều kiện hình thành liên kết d. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền của liên kết
6. 6 Chƣơng 1 Giới thiệu 5. Tiếp theo, cần phải biết phản ứng xảy ra (1) Theo chiều nào và (2) Đạt cân bằng tới đâu (yếu tố nhiệt động lực học) cũng như phản ứng xảy ra (3) Với vận tốc là bao nhiêu và (4) Theo cơ chế nào (yếu tố động học) thì mới có thể xác định được biện pháp để đẩy nhanh quá trình phản ứng theo hướng mong muốn và tạo ra nhiều sản phẩm nhất. (a) (b) (c) Hình 1.1 Các loại thiết bị phản ứng: (a) Thiết bị gián đoạn (BR) (b) Thiết bị thùng khuấy liên tục (CSTR) (c) Thiết bị ống đẩy (PFR) 6. Ngoài ra, còn phải trang bị các kiến thức cơ bản về: a. Kỹ thuật tiến hành phản ứng để xác định: Loại thiết bị phản ứng thích hợp Thể tích thiết bị để có sản lượng mong muốn Cách sắp xếp thiết bị tối ưu b. Các quá trình và thiết bị cơ học cần sử dụng khi tiến hành phản ứng như: Khuấy–trộn Bơm–nén–quạt Nghiền–sàng Lắng–lọc–ly tâm Truyền nhiệt Truyền khối Vật liệu chế tạo thiết bị Hình 1.2 Máy ly tâm đứng Năng lượng và động lực 7. Cuối cùng, để triển khai kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất, cần phải kết hợp với các bộ phận khác như tài chánh, nhân sự, thương mại, thị trường, 8. Kiến thức hóa học nói đơn giản là nhằm tạo ra sản phẩm với 6 tiêu chí chính: NHANH – NHIỀU – TỐT – BỀN – RẺ – ĐẸP
7. Chƣơng 2 Liên kết hóa học 7 Chƣơng 2 Liên kết trong hóa học 2.1 Khái niệm về tiểu phân 1. Các chất có thể tồn tại ở các trạng thái rất khác nhau về quy mô tập hợp của các hạt. 2. Các khí trơ như He, Ne, Ar, Kr, tồn tại ở trạng thái nguyên tử mà giữa các nguyên tử này chỉ xuất hiện liên kết van der Waals chứ không hình thành các liên kết hóa học. 3. Các chất phân tử bao gồm một số lượng hữu hạn các nguyên tử liên kết hóa học với nhau tạo thành cấu trúc bền vững bão hòa hóa trị. Ví dụ như CH4, CO2, SF6, B2Cl6, 4. Dung dịch lại chứa các cation và anion hay các phân tử hòa tan trong dung môi, được gọi là các ion hay phân tử bị solvat hóa. Ví dụ như dung dịch NaCl, (NH4)2SO4, đường, 5. Đối với các chất có cấu trúc tinh thể như kim cương, NaCl, (NH4)2SO4, thì phải mở rộng khái niệm phân tử là toàn bộ một tinh thể do không thể tách riêng từng nguyên tử C hay phân tử NaCl, (NH4)2SO4, trong tinh thể. Một tinh thể càng lớn thì số lượng nguyên tử có trong tinh thể đó càng lớn. Một tinh thể có thể chứa từ vài triệu cho đến hàng tỉ tỉ nguyên tử. Vì vậy, công thức phân tử của chất tinh thể chỉ biểu thị một cách hình thức tỉ lệ số lượng nguyên tử của các nguyên tố trong chất. (a) Khí Xe (b) Khí CO2 (c) Dung dịch NaCl (d) Tinh thể NaCl Hình 2.1 Các quy mô tập hợp thông thƣờng của một số chất Bảng 2.1 Quy ƣớc của thuật ngữ tiểu phân Quy mô tập hợp của chất Tiểu phân Nguyên tử Mỗi nguyên tử Phân tử Mỗi nguyên tử hay toàn bộ phân tử Dung dịch Mỗi ion (cation hay anion) hoặc phân tử hòa tan bị solvat hóa Chất rắn Mỗi ion, nguyên tử hoặc phân tử ở các nút mạng của tinh thể
8. 8 Chƣơng 2 Liên kết hóa học 6. Chính các hạt của chất tồn tại ở các trạng thái rất khác nhau về quy mô tập hợp này sẽ trực tiếp tham gia vào quá trình phản ứng hóa học. 7. Vì vậy, chúng ta quy ước sử dụng thuật ngữ tiểu phân để gọi các hạt trực tiếp tham gia vào quá trình phản ứng hóa học với phạm vi áp dụng được trình bày trong Bảng 2.1. 2.2 Liên kết hóa học 2.2.1 Bản chất liên kết hóa học 1. Liên kết hóa học tạo thành được chất hóa học và được thừa nhận có bản chất điện. 2. Một cách chính xác, khi tạo liên kết để hình thành chất, cấu trúc của tất cả các điện tử của các nguyên tử tham gia liên kết không còn tồn tại như trạng thái ban đầu của nó. 3. Một cách gần đúng, người ta cho rằng chỉ có các điện tử hóa trị nằm trong các vân đạo hóa trị của nguyên tử tham gia vào quá trình tạo liên kết. 4. Vì vậy, trước khi xem xét các biến đổi của liên kết trong quá trình phản ứng, phải xác định rõ ràng cấu trúc điện tử của các nguyên tử tham gia phản ứng, nghĩa là xác định các vân đạo hóa trị và điện tử hóa trị của các nguyên tử đó. 5. Hình dung một cách trực quan là khi hình thành liên kết, các điện tử mang điện tích âm sẽ phân bố lại vị trí và tập trung vào không gian giữa các hạt nhân mang điện tích dương để tạo ra lực hút điện khiến cho các hạt nhân liên kết lại với nhau. 6. Có hai cách chủ yếu phân bố điện tử hóa trị dẫn đến sự hình thành hai loại liên kết hóa học quan trọng nhất là liên kết ion và liên kết cộng hóa trị để tạo thành chất. Bảng 2.2 So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị Loại liên kết Ion Cộng hóa trị Cách phân bố Điện tử liên kết chỉ thuộc về Điện tử liên kết được sử dụng điện tử liên kết nguyên tố có độ âm điện lớn hơn chung cho cả hai nguyên tử Điện tử liên kết Nằm ở nguyên tử có  lớn hơn Nằm giữa hai nguyên tử Lực liên kết Điện ion Điện cộng hóa trị Độ bền của liên kết Cao Thấp đến cao Sử dụng chủ yếu Vô cơ NaCl Hữu cơ và Vô cơ CH4, Na2SO4 2.2.2 Liên kết theo quan điểm nhiệt động lực hóa học 1. Trước đây, người ta không giải thích được tại sao lại có thể biến đổi chất này thành chất khác một cách dễ dàng mà khó, thậm chí không thể, tiến hành phản ứng ngược lại. Ví dụ: HCl + NaOH NaCl + H2O 2. Bằng cách vay mượn các quan điểm của ngành nhiệt động lực học, ta có động lực của quá trình hóa học chính là chênh lệch năng lượng tự do của hệ trước và sau phản ứng. 3. Hệ sẽ càng bền khi năng lượng tự do của hệ càng thấp. 4. Phản ứng chỉ có thể tự xảy ra khi làm năng lượng tự do của hệ giảm xuống. 5. Lượng năng lượng tự do giảm đi chủ yếu là do sự phá hủy các liên kết cũ và hình thành các liên kết mới khi xảy ra sự chuyển hóa các tác chất tạo thành các sản phẩm. 6. Nhiệt động lực học quy ước điểm gốc 0 của trục năng lượng tương ứng với mức năng lượng cực đại của hệ khi các tiểu phân của các chất cách xa nhau vô hạn. Giữa các tiểu phân lúc này hoàn toàn không hình thành bất cứ liên kết nào. 7. Theo quy ước này, khi hình thành liên kết hóa học thì năng lượng tự do của hệ giảm xuống. Hệ càng bền nếu năng lượng tự do của hệ càng âm (< 0), tức là càng nhỏ.
9. Chƣơng 2 Liên kết hóa học 9 Bảng 2.3 Z, ký hiệu X, tên, năm tìm thấy và cấu trúc điện tử của các nguyên tố Z X Tên Năm Cấu trúc Z X Tên Năm Cấu trúc 1 H Hydro 1766 1s1 56 Ba Bari 1797 [Xe] 6s2 2 He Heli 1895 1s2 57 La Lantan 1839 [Xe] 5d16s2 3 Li Liti 1817 [He] 2s1 58 Ce Ceri 1803 [Xe] 4f15d16s2 4 Be Berili 1828 [He] 2s2 59 Pr Prazeodim 1885 [Xe] 4f36s2 5 B Bor 1808 [He] 2s22p1 60 Nd Neodim 1885 [Xe] 4f46s2 6 C Carbon cổ [He] 2s22p2 61 Pm Prometi 1945 [Xe] 4f56s2 7 N Nitrogen 1772 [He] 2s22p3 62 Sm Samari 1879 [Xe] 4f66s2 8 O Oxygen 1774 [He] 2s22p4 63 Eu Europi 1901 [Xe] 4f76s2 9 F Fluor 1886 [He] 2s22p5 64 Gd Gadolini 1886 [Xe] 4f75d16s2 10 Ne Neon 1898 [He] 2s22p6 65 Tb Terbi 1843 [Xe] 4f96s2 11 Na Natri 1807 [Ne] 3s1 66 Dy Dysprosi 1886 [Xe] 4f106s2 12 Mg Magne 1808 [Ne] 3s2 67 Ho Holmi 1878 [Xe] 4f116s2 13 Al Nhôm 1827 [Ne] 3s23p1 68 Er Erbi 1835 [Xe] 4f126s2 14 Si Silic 1824 [Ne] 3s23p2 69 Tm Tuli 1879 [Xe] 4f136s2 15 P Phospho 1669 [Ne] 3s23p3 70 Yb Yterbi 1878 [Xe] 4f146s2 16 S Lưu huỳnh cổ [Ne] 3s23p4 71 Lu Luteti 1907 [Xe] 4f145d16s2 17 Cl Clor 1774 [Ne] 3s23p5 72 Hf Hafni 1923 [Xe] 4f145d26s2 18 Ar Argon 1894 [Ne] 3s23p6 73 Ta Tantal 1802 [Xe] 4f145d36s2 19 K Kali 1807 [Ar] 4s1 74 W Tungsten 1781 [Xe] 4f145d46s2 20 Ca Calci 1808 [Ar] 4s2 75 Re Reni 1925 [Xe] 4f145d56s2 21 Sc Scandi 1876 [Ar] 3d14s2 76 Os Osmi 1803 [Xe] 4f145d66s2 22 Ti Titan 1776 [Ar] 3d24s2 77 Ir Iridi 1803 [Xe] 4f145d76s2 23 V Vanadi 1801 [Ar] 3d34s2 78 Pt Platin 1735 [Xe] 4f145d96s1 24 Cr Crom 1797 [Ar] 3d54s1 79 Au Vàng cổ [Xe] 4f145d106s1 25 Mn Mangan 1774 [Ar] 3d54s2 80 Hg Thủy ngân cổ [Xe] 4f145d106s2 26 Fe Sắt cổ [Ar] 3d64s2 81 Tl Thali 1861 [Xe] 4f145d106s26p1 27 Co Cobalt 1735 [Ar] 3d74s2 82 Pb Chì cổ [Xe] 4f145d106s26p2 28 Ni Nikel 1751 [Ar] 3d84s2 83 Bi Bismut 1753 [Xe] 4f145d106s26p3 29 Cu Đồng cổ [Ar] 3d104s1 84 Po Poloni 1898 [Xe] 4f145d106s26p4 30 Zn Kẽm t.cổ [Ar] 3d104s2 85 Ai Astantin 1940 [Xe] 4f145d106s26p5 31 Ga Gali 1875 [Ar] 3d104s24p1 86 Rn Radon 1908 [Xe] 4f145d106s26p6 32 Ge Germani 1886 [Ar] 3d104s24p2 87 Fr Franci 1939 [Rn] 7s1 33 As Arsen t.cổ [Ar] 3d104s24p3 88 Ra Radi 1898 [Rn] 7s2 34 Se Selen 1817 [Ar] 3d104s24p4 89 Ac Actini 1899 [Rn] 6d17s2 35 Br Brom 1826 [Ar] 3d104s24p5 90 Th Thori 1828 [Rn] 6d27s2 36 Kr Krypton 1898 [Ar] 3d104s24p6 91 Pa Protactini 1918 [Rn] 5f26d17s2 37 Rb Rubidi 1861 [Kr] 5s1 92 U Urani 1789 [Rn] 5f36d17s2 38 Sr Stronti 1808 [Kr] 5s2 93 Np Neptuni 1940 [Rn] 5f46d17s2 39 Y Ytri 1794 [Kr] 4d15s2 94 Pu Plutoni 1940 [Rn] 6d67s2 40 Zr Zirconi 1789 [Kr] 4d25s2 95 Am Americi 1944 [Rn] 6d77s2 41 Nb Niobi 1801 [Kr] 4d45s1 96 Cm Curi 1944 [Rn] 5f76d17s2 42 Mo Molipden 1778 [Kr] 4d55s1 97 Bk Berkeli 1949 [Rn] 6d97s2 43 Tc Tecneti 1937 [Kr] 4d55s2 98 Cf Californi 1950 [Rn] 6d107s2 44 Ru Ruteni 1828 [Kr] 4d75s1 99 Es Einsteini 1952 [Rn] 6d117s2 45 Rh Rodi 1803 [Kr] 4d85s1 100 Fm Fermi 1952 [Rn] 6d127s2 46 Pd Paladi 1803 [Kr] 4d10 101 Md Mendelevi 1955 [Rn] 6d137s2 47 Ag Bạc cổ [Kr] 4d105s1 102 No Nobeli 1966 [Rn] 6d147s2 48 Cd Cadmi 1817 [Kr] 4d105s2 103 Lr Lawrenci 1961 [Rn] 5f146d17s2 49 In Indi 1863 [Kr] 4d105s25p1 104 Rf Rutherfordi 1964 [Rn] 5f146d27s2 50 Sn Thiếc cổ [Kr] 4d105s25p2 105 Db Dubni 1972 [Rn] 5f146d37s2 51 Sb Antimon cổ [Kr] 4d105s25p3 106 Sg Seaborgi 1974 [Rn] 5f146d47s2 52 Te Telur 1782 [Kr] 4d105s25p4 107 Bh Bohri 1981 [Rn] 5f146d57s2 53 I Iod 1811 [Kr] 4d105s25p5 108 Hs Hasi 1984 [Rn] 5f146d67s2 54 Xe Xenon 1898 [Kr] 4d105s25p6 109 Mt Meitneri 1982 [Rn] 5f146d77s2 55 Cs Cesi 1860 [Xe] 6s1 110 – Ununlini 1994 [Rn] 5f146d87s2
10. 10 Chƣơng 2 Liên kết hóa học 8. Điều này có nghĩa là sản phẩm càng bền nếu các liên kết mới được hình thành khiến cho sản phẩm có năng lượng càng âm, hay năng lượng càng nhỏ, so với các liên kết cũ trong tác chất. 9. Thực tế thì các nhà hóa học lại hay sử dụng giá trị tuyệt đối của năng lượng nên thường nói rằng hệ càng bền khi năng lượng của quá trình phản ứng càng lớn. 10. Cần lưu ý điều này để tránh các nhầm lẫn đáng tiếc. 2.2.3 Các thông số đặc trƣng cho liên kết 1. Độ dài liên kết d (Å = 10 10m) là khoảng cách cân bằng giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử liên kết với nhau. Độ dài của một liên kết càng ngắn thì liên kết càng bền. 2. Góc liên kết (0) là góc tạo bởi hai đoạn thẳng tưởng tượng đi qua hạt nhân của nguyên tử đang xét với hai nguyên tử liên kết với nó. 3. Năng lƣợng liên kết E (kJ/mol, kcal/mol) là năng lượng cần thiết để cắt đứt liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì độ bền của liên kết càng cao và liên kết càng bền. 4. Bậc liên kết n là số lượng liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử đang xét. Ví dụ như bậc liên kết của N trong NN là n = 3 gồm một liên kết  và hai liên kết . 2.3 Liên kết ion 2.3.1 Mô hình của liên kết ion 1. Liên kết ion là liên kết hóa học được hình thành khi các điện tử hóa trị tham gia liên kết của các nguyên tử được cho là thuộc về nguyên tố có độ âm điện  lớn hơn. 2. Nguyên tử cho điện tử là kim loại tạo thành cation đơn giản. Nguyên tử nhận điện tử là không kim loại tạo thành anion đơn giản. 3. Mỗi cation đơn giản được coi là một điện tích điểm vật lý có điện tích q+ và bán kính r+. 4. Mỗi anion đơn giản được coi là một điện tích điểm vật lý có điện tích q– và bán kính r–. 5. Lực tương tác giữa các ion là lực điện. 6. Lưu ý là bán kính thường biến đổi rất lớn trong quá trình hình thành liên kết ion: Hình 2.2 Mô hình liên kết ion Nguyên tố kim loại cation: rkl rq+  Nguyên tố không kim loại anion: rcht rq–  Hình 2.3 Biến đổi bán kính của các tiểu phân trong quá trình hình thành liên kết ion