Bài giảng Hóa đại cương - Chương 1: Các khái niệm và định luật cơ bản của hóa học - ThS. Nguyễn Hữu Sơn

Nội dung text: Bài giảng Hóa đại cương - Chương 1: Các khái niệm và định luật cơ bản của hóa học - ThS. Nguyễn Hữu Sơn

1. HÓA ĐẠI CƯƠNG (GENERAL CHEMISTRY) ThS. Nguyễn Hữu Sơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
2. GIỚI THIỆU MÔN HỌC Nội dung Số tiết Chương 1: Các khái niệm và định luật cơ bản của hóa 2 học Chương 2: Cấu tạo nguyên tử 5 Chương 3: Định luật tuần hoàn, Hệ thống tuần hoàn các 4 nguyên tố hóa học Chương 4: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử 7 Chương 5: Trạng thái tập hợp của các chất 2 Chương 6: Nhiệt động lực học hóa học 7 Chương 7: Động hóa học 3 Chương 8: Cân bằng hóa học 3 Chương 9: Cân bằng trong dung dịch lỏng 3 Chương 10: Cân bằng trong dung dịch chất điện ly 4 Chương 11: Điện hóa học 5 Tổng 45 2
3. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Đức Chung, Hóa đại cương, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2002. [2] Nguyễn Đình Soa, Hóa đại cương tập 1&2, NXB Giáo dục, 2002 [3] Website www.cwx.prenhall.com/petrucci/medialib/power_poi nt/ www.uhd.edu/academic/colleges/sciences/naturals cience/BKC_Homepage.htm Slide bài giảng: www.mediafire.com Login: hoahocmot@gmail.com PW: nguyenhuuson 3
4. CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM và ĐỊNH LUẬT HÓA HỌC CƠ BẢN 4
5. 1. Các khái niệm cơ bản 1.1. Nguyên tử . Phần tử (hạt) nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học. . Nguyên tử không thể chia nhỏ hơn nữa về mặt hoá học và không bị biến đổi khi tham gia phản ứng hóa học. 5
6. 1. Các khái niệm cơ bản 1.1. Nguyên tử . Đặc trưng nguyên tử + Số nguyên tử Z hay số thứ tự trong bảng HTTH + Khối lượng nguyên tử A . Nguyên tử của các nguyên tố có kích thước và khối lượng khác nhau. . Xem nguyên tử hình cầu bán kính 6
7. 1. Các khái niệm cơ bản 1.1. Nguyên tử A Z X 16 8 O 8 protons, 8 neutrons, 8 electrons 12 6 protons, 6 neutrons, 6 electrons 6 C 14 6 6 protons, 8 neutrons, 6 electrons C 7
8. 1. Các khái niệm cơ bản 1.1. Nguyên tử 8
9. 1. Các khái niệm cơ bản 1.2. Nguyên tố hóa học - NTHH là chất ban đầu tham gia vào các hợp chất và đơn chất mà các nguyên tử của nó có cùng điện tích hạt nhân và cùng chiếm một chỗ trong bảng HTTH. -Là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân - Các nguyên tử của cùng một nguyên tố gọi là đồng vị 9
10. 1. Các khái niệm cơ bản Đồng vị Hydro 3 đồng vị proti (P), đơtơri (D) và triti (T) với tỷ lệ 5000:1: 0,1. 10
11. 1. Các khái niệm cơ bản 1.2. Nguyên tố hóa học Ký hiệu nguyên tố Số khối A  Kí hiệu nguyên tử Số nguyên tử, số p Z X Ví dụ: Bao nhiêu proton, neutron và electron cho mỗi nguyên tử sau: 14 16 O 12 C C 8 6 6 11
12. 1. Các khái niệm cơ bản Số khối A  Kí hiệu nguyên tử Số nguyên tử, số p Z X 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 có thể thay đổi. 12
13. 1. Các khái niệm cơ bản 1.3. Phân tử – Là phần tử (hạt) nhỏ nhất của một chất có khả năng tồn tại độc lập, mang đầy đủ bản chất hóa học của chất đó. – Phân tử là tập hợp một nhóm nguyên tử có thể cùng loại hoặc khác loại. 13
14. 1. Các khái niệm cơ bản 1.4. Chất hóa học Chất hóa học: là tập hợp các phân tử cùng loại có thành phần và cấu tạo hóa học như nhau. Đơn chất: là những chất hóa học mà phân tử của chúng có cùng loại nguyên tử như khí H2 , O3 , S, Fe , Hợp chất: là những chất hóa học mà phân tử của chúng bao gồm hai hay nhiều nguyên tử khác nhau như CO, CO2, NH3, HNO3, HCl 14
15. 1. Các khái niệm cơ bản 1.5. Khối lượng nguyên tử/phân tử Khối lượng nguyên tử của một nguyên tố là khối lượng tính bằng đơn vị quy ước của một nguyên tử của nguyên tố đó. 1 đ.v.C = 1/12 khối lượng của một nguyên tử 12C 15
16. 1. Các khái niệm cơ bản 1.5. Khối lượng nguyên tử/phân tử Khối lượng nguyên tử: tỉ số khối lượng nguyên tử của nó với 1/12 phần khối lượng của nguyên tử cacbon. Ký hiệu: A Khối lượng phân tử của một chất là tỉ số khối lượng phân tử của nó với 1/12 phần khối lượng của nguyên tử cacbon. Ký hiệu: M 16
17. 1. Các khái niệm cơ bản 1.5. Khối lượng nguyên tử/phân tử Nguyên tử gam là khối lượng của nguyên tử tính bằng gam Ví dụ : AH = 1,00797 đ.v.C AH (g) = 1,00797g. Phân tử gam là khối lượng phân tử tính bằng gam. Ví dụ: MH2O = 18,0073 đ.v.C MH2O(g) = 18,0073g. 17
18. 1. Các khái niệm cơ bản 1.5. Khối lượng nguyên tử/phân tử Mol là đơn vị đo lượng chất, 1 mol bất kỳ đều chứa số tiểu phân như nhau chính bằng số Avogadro. 23 NA = 6,02214199.10 tiểu phân Khối lượng mol nguyên tử là nguyên tử gam của một nguyên tố. Khối lượng mol phân tử là phân tử gam của một chất. 18
19. 1. Các khái niệm cơ bản 1.6. Công thức hóa học Mỗi chất hóa học được ký hiệu bằng một công thức hóa học. Công thức hóa học mô tả số lượng các nguyên tử cấu tạo nên chất hóa học. Ví dụ 13: Tên Nước Thành phần phân tử 2H và 1O Biểu H2O diễn Khối lượng phân tử 18 đ.v.C Khối lượng mol phtử 18g 19
20. 1. Các khái niệm cơ bản 1.7. Phương trình hóa học biểu thị các phản ứng hóa học bằng công thức hóa học. Bên trái: Bên phải: Chất tham gia Chất tạo thành Hệ số thỏa mãn định luật bảo toàn khối lượng 20
21. 2. Một số định luật cơ bản 2.1. Định luật bảo toàn khối lượng Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711 – 1765) Tổng khối lượng các sản phẩm thu được đúng bằng tổng khối lượng các chất ban đầu đã tác dụng. 21
22. 2. Một số định luật cơ bản 2.2. Định luật thành phần không đổi Một hợp chất dù được điều chế bằng cách nào đi nữa bao giờ cũng có thành phần xác định và không 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: có 39,34% Na và 60,66% Cl . Trừ trường hợp các khuyết tật trong mạng tinh thể. 22
23. 2. Một số định luật cơ bản 2.3. Định luật tỷ lệ bội 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 5 oxit có công 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 đó lần lượt là: 0,57 : 1,14 : 1,71 : 2,28 : 2,85 = 1 : 2 : 3 : 4 : 5 23
24. 2. Một số định luật cơ bản 2.4. Định luật tỷ lệ thể tích (Gay-Lussac) Ở cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất, thể tích của các chất khí phản ứng với nhau cũng như thể tích của các chất tạo thành trong phản ứng tỷ lệ với nhau như tỷ lệ của các số nguyên đơn giản” Ví dụ: Hydro + Clo = Hydro clorua 1V + 1V = 2V V V V H 2 : Cl 2 : HCl 1 :1 : 2 24
25. 2. Một số định luật cơ bản 2.5. Định luật đương lượng Đương lượng của một nguyên tố là số phần khối lượng của nguyên tố đó kết hợp (thay thế) hết với 1,008 phần khối lượng của hyđro hoặc 8 phần khối lượng của oxy. Kí hiệu: Đ Vậy: ĐH=1,008; ĐO=8 25
26. 2. Một số định luật cơ bản 2.5. Định luật đương lượng Số đương lượng hay đương lượng gam của chất tham gia phản ứng là tỷ số giữa khối lượng chất tham gia phản ứng với đương lượng của nó m n’ = Ñ Định luật đương lượng (Dalton): Các nguyên tố hóa học kết hợp với nhau theo những lượng khối lượng tỷ lệ với đương lượng của chúng hoặc nói cách khác là số đương lượng của chúng phải bằng nhau. m D AA mBB D 26
27. Một số cách tính đương lượng Xác định đương lượng của một nguyên tố trong hợp chất M Đ n: hóa trị của nguyên tố trong hợp chất n Xác định đương lượng của một Axit hay Bazo n: số ion H+ hay OH- bị thay thế trong phân tử axit hay bazơ Xác định đương lượng của chất oxi hóa hay khử n: là số electron mà một phân tử chất khử có thể cho hay một phân tử chất oxy hóa có thể nhận được. Xác định đương lượng của Muối M n : số ion đã thay thế Đ z : điện tích ion đã thay thế nz (ion có thể là cation hoặc anion) 27
28. 2. Một số định luật cơ bản 2.6. Các phương trình trạng thái khí Khí lý tưởng là khí được coi như không có thể tích riêng và không tương tác với nhau. Phương trình Clapeyron – Mendenleev m pv = nRT hay pv = M RT Định luật Dalton n P  pi i 1 28
29. Xác định khối lượng phân tử và nguyên tử Các phương pháp xác định khối lượng phân tử Phương pháp Phương pháp vật lý hóa học (quang phổ khối lượng) 29
30. Xác định khối lượng phân tử và nguyên tử Theo tỷ khối khí và hơi Phương pháp này áp dụng cho các chất khí, lỏng và rắn dễ bay hơi. A: khối lượng phân tử là M . A D được gọi B: khối lượng phân tử là MB. là tỷ khối của khí A mA = n. MA; mB = n. MB đối với khí B M m A A D MA = MB.D M B mB 30
31. Xác định khối lượng phân tử và nguyên tử Dựa vào phương trình Clapeyron – Mendenleev Phương pháp này áp dụng cho các chất khí, lỏng và rắn dễ bay hơi. m M RT PV Phương pháp nghiệm sôi và nghiệm đông k : hằng số nghiệm sôi hay nghiệm lạnh km m : lượng chất tan đã hòa tan vào dung môi M ∆t : Chênh lệch nhiệt độ sôi hay đông đặt so với t dung mô 31
32. Xác định khối lượng phân tử và nguyên tử Phương pháp thẩm thấu : áp suất thẩm thấu của dung dịch mRT m : lượng chất tan đã hòa tan vào dung môi M v : thể tích dung dịch thu được v R : hằng số khí T : nhiệt độ tuyệt đội Phương pháp sức căng bề mặt t t 3 - sức căng bề mặt của chất lỏng 1 0 2 t - nhiệt độ của chất lỏng M K( 2 2 )  v 3  v 3 v - thể tích riêng của chất lỏng 1 1 0 0 K - hằng số thường có giá trị là 2,12 32
33. Xác định khối lượng phân tử và nguyên tử Phương pháp Dulon-Peptit Phương pháp này áp dụng cho kim lọai có khối lượng nguyên tử lớn hơn 35 dựa trên việc xác định nhiệt dung riêng của kim lọai bằng thực nghiệm. A . c 6,3 A: khối lượng nguyên tử kim lọai c : nhiệt dung nguyên tử kim lọai tính bằng cal. 33