Bài giảng Hóa vô cơ By nvhoa102@gmail.com

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

Chương II

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG I. ĐƠN CHẤT 1. Lý tính 2. Hóa tính 3. Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng II. HỢP CHẤT 1. Các oxit, peoxit, supeoxit, hydroxit 2. Các muối

[1] – Tập 2, Chương 2: trang 31 – 48

Chương II

[2] – Chương 9: trang 202 – 210 [3] – Phần 1, Chương 2: trang 15 – 67 [4] – Chapter 11: page 326 – 347

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

•

• • •

NHẬN XÉT CHUNG Cấu hình electron hóa trị của Me: ns1 Tính chất đơn giản nhất Thể hiện tính khử mạnh (KL điển hình) Me – e  ion Me+ Me2O, MeOH: bazơ mạnh (KL kiềm) Các Me+: dễ tan Li  Cs: R , n , hiệu ứng chắn , hiệu ứng xâm nhập  ⇒ Tính KL ; Tính bazơ của các Me2O, MeOH  Chương II

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

ĐƠN CHẤT Lý tính Màu sắc: trắng bạc, có ánh kim rất mạnh.

Rất mềm.

Cấu trúc mạng: lập phương tâm khối.

Khi đốt kim loại hoặc hợp chất dễ bay hơi cho ngọn lửa có màu đặc trưng.

• Dễ tan lẫn vào nhau và dễ tạo hỗn hóng với Hg, hỗn hóng natri dùng làm chất khử mạnh.

• Tan trong amoniac lỏng.

I. 1.

• • • •

Chương II

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

Bảng 2.1 Các đại lượng vật lý của các kim loại Me ,  .cm I1, eV tnc,, 0C -1

-1

ts, 0C

E0, V d, g/cm

3

Li

11,8.104

5,39

180,5 1347

-3,04

0,53

Na

23,0.104

5,14

97,8

881

-2,71

0,97

K

15,9.104

4,34

63,2

766

-2,93

0,86

Rb

8,9.104

4,18

39,0

688

-2,98

1,53

Cs

5,6.104

3,89

28,5

705

-3,03

1,87

Chương II

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

2. Hóa tính Tính khử mạnh, tăng dần từ Li đến Cs: • Phản ứng với hydro 2Me + H2  2MeH (muối rắn, bị thủy phân) to

• Phản ứng với oxi 4Li + O2  2Li2O 2Na + O2  Na2O2 (

)

Me’ (K, Rb, Cs) + O2  Me’O2 (

)

(Rb, Cs tự bốc cháy) Chương II

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

• Phản ứng với halogen Me + ½(F2, Cl2)  MeF, MeCl (tự bốc cháy khi có mặt hơi ẩm ở to thường) Me + ½Br2 lỏng  MeBr (Li, Na chỉ phản ứng ở bề mặt; K, Rb, Cs gây nổ) Me + ½I2  MeI (chỉ phản ứng mạnh khi đun nóng) • Phản ứng với nước Me + H2O  MeOH + ½H2 (Li– mạnh; Na– mãnh liệt; K– bốc cháy; Rb, Cs– nổ) Chương II

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

3. Trạng thái tự nhiên, điều chế: - Na, K phổ biến nhất trong nhóm IA: Nước biển, khoáng alumosilicat, muối kép (Kainit – KCl.MgSO4.3H2O; Carnalit – KCl.MgCl2.6H2O; Silvinit – KCl.NaCl)

- Điều chế: • Li: điện phân nóng chảy LiCl + KCl KCl Chương II

nvhoa102@gmail.com

LiCl 8

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

•

Na: Điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH

•

K: Dùng Fe khử KOH ở nhiệt độ cao:

6060C

t0 cao

4KOH + 3Fe 

P rất bé

%mol: 60,5 NaCl – 22,5 KCl – 17 NaF

Fe3O4 + 4K + 2H2

• Rb, Cs: 2RbCl + Ca Chương II

7000C

→

P chân không

nvhoa102@gmail.com

CaCl2 + 2Rb 9

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

II. HỢP CHẤT 1. Các oxit, peoxit, supeoxit, hydroxit • Các oxit – Me2O - Điều chế: Li + O2  Li2O Na + O2  Na2O2 Na2O2 + Na  2Na2O Me’ (K, Rb, Cs) + O2  Me’O2 Me’O2 + 3 Me’  2 Me’2O - Tính chất: Me2O + H2O  2MeOH (phản ứng mạnh và tỏa nhiều nhiệt, trừ Li2O) Chương II

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

• Các peoxit – Me2O2 - Bền nhiệt - Bị phân hủy trong nước ở tothấp hoặc axit  H2O2 Na2O2 + H2SO4  Na2SO4 + H2O2 Na2O2 + 2H2O  2NaOH + 2H2O2 - Oxi hóa mạnh 2FeS2 + 15Na2O2  Fe2O3 + 4Na2SO4 + 11Na2O - Ứng dụng 2Na2O2 + 2CO2  2Na2CO3 + O2 2Na2O2 + H2O + CO2  Na2CO3 + H2O2 Chương II

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

• Các supeoxit – MeO2 - Bền nhiệt - Bị phân hủy trong nước hoặc axit  H2O2 + O2 KO2 + H2SO4  K2SO4 + H2O2 + O2 KO2 + 2H2O  2KOH + 2H2O2 + O2 - Oxi hóa mạnh 2KO2 + CO  K2CO3 + O2 • Ozonit – KO3 4O3 + 6KOH  4KO3 + 2KOH.H2O + O2 Chương II

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

• Các hydroxit – MeOH - Bazo mạnh, tăng dần từ LiOH đến CsOH - Bền nhiệt (trừ LiOH) - Hút ẩm mạnh - Tan nhiều trong nước và rượu, tỏa nhiệt mạnh.

2. Muối halogenua - Dễ tan (trừ LiF) - NaCl: muối ăn, điều chế Na, NaOH, Cl2, HCl, nước Javel …

- KCl: phân kali, điều chế KOH, KClO3 …

Chương II

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

3. Muối bicacbonat, cacbonat • Bicacbonat – MeHCO3

- Không bền nhiệt, ít tan trong nước.

• Cacbonat – Me2CO3 (Na2CO3 - Soda): - Bền nhiệt, tan trong nước cho môi trường kiềm yếu.

- Riêng Li2CO3 ít tan.

- Ứng dụng: sản xuất xà phòng, thủy tinh, giấy, sợi…

- Điều chế soda theo phương pháp Solvay.

Chương II

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

Hình 2.1 Quy trình điều chế soda theo pp Solvay Chương II

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

Chương II

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

1.

2.

3.

4.

5.

CÂU HỎI ÔN TẬP Các kim loại kiềm có những đặc điểm chung gì?

Giải thích tại sao?

Các tính chất vật lý đặc trưng của các kim loại kiềm và giải thích?

Tại sao kim loại kiềm có tính khử mạnh và tính khử tăng dần? Lấy các phản ứng minh họa.

Các phương pháp điều chế kim loại kiềm?

Nguyên tắc điều chế các Me2O và cho biết tính chất đặc trưng của chúng?

Chương II

nvhoa102@gmail.com

17

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

CÂU HỎI ÔN TẬP 6. Peoxit đặc trưng cho pepoxit kim loại kiềm là gì?

Nó có tính chất gì?

7. Cho biết những điểm giống nhau và khác nhau giữa supeoxit kim loại kiềm với peoxit và ozonit?

8. Các MeOH có độ tan, độ bền, độ bazo như thế nào?

9. Các muối đặc trưng của Me có độ tan, độ bền như thế nào? Cho biết ứng dụng của chúng?

Chương II

nvhoa102@gmail.com

18

CHƯƠNG II: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA (Me)

1.

2.

3.

4.

5.

CÂU HỎI CHUẨN BỊ BÀI MỚI Các kim loại kiềm thổ (M) có những đặc điểm chung gì?

Tính chất vật lý và hóa học của M giống và khác Me như thế nào? Tại sao?

Các khoáng chất thường gặp của M? Nguyên tắc điều chế M? Các hợp chất của M có độ tan, độ bền, tính bazo [đối với M(OH)2] như thế nào? Chúng khác gì so với các hợp chất của Me. Chương II

nvhoa102@gmail.com

19

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

Chương III

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG I. ĐƠN CHẤT 1. Lý tính 2. Hóa tính 3. Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng II. HỢP CHẤT 1. Các oxit, peoxit, hydroxit 2. Các carbua và muối

[1] – Tập 2, Chương 3: trang 49 – 69

Chương III

[2] – Chương 8: trang 185 – 201 [3] – Phần 1, Chương 3: trang 68 – 96 [4] – Chapter 12: page 348 – 370

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron hóa trị: ns2  Nhường e thể hiện tính khử (kém hơn kim loại kiềm): M – 2e  M2+ - Tính kim loại, tính khử: tăng dần Be  Ba - Hơi của M chỉ gồm phân tử một nguyên tử - Các oxit, hydroxit: bazo mạnh, tăng dần từ Be Ba - Chỉ Be+2 và Mg+2 có khả năng tạo phức - Trong các hợp chất: Be chủ yếu tạo liên kết CHT, Ca  Ba chủ yếu tạo liên kết ion.

Chương III

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

I. ĐƠN CHẤT 1. Lý tính: màu sắc, độ cứng, màu ngọn lửa I2 Rk I1 tnc ts 0 Cấu trúc mạng (Å) (eV) (eV)

Be Mg Ca Sr Ba Ra

(0C)

(0C)

M

2+

/M

tinh thể

1,13 9,32 18,21 1287 2767 -1,85

Lục phương

1,60 7,65 15,04

650

1107 -2,37

Lục phương

1,97 6,11 11,87

842

1484 -2,87

Lập phương tâm diện

2,15 5,69 11,03

767

1384 -2,89

Lập phương tâm diện

2,21 5,21 10,00

727

1640 -2,90

Lập phương tâm khối

2,35 5,28 10,15

700

1140 -2,92

Lập phương tâm khối

Chương III

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

2. Hóa tính Tính khử yếu hơn Me, tăng dần từ Be đến Ra: • Phản ứng với hydro (M’ = Ca, Sr, Ba) M’ + H2  2 M’H2 (hydrua ion) to

• Phản ứng với không khí tophòng

M’ + O2 

tocao

M + O2 

M’O MO

tocao

3M + N2  M3N2 Chương III

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

• Phản ứng với nước M’ + H2O  M’(OH)2 + H2 to Mg + H2O  Mg(OH)2 + H2 • Phản ứng với cacbon o t M + C  MC2 Riêng Be: Be + C  Be2C • Be có tính chất giống Al Be + 2NaOH + 2H2O  Na2[Be(OH)4] + H2 Be + 2HCl + 4H2O  [Be(H2O)4]Cl2 + H2 Be bị thụ động trong HNO3 đ,nguội; H2SO4 đ,nguội Chương III

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

3. Trạng thái tự nhiên, điều chế: • Khoáng vật của beri: beryl (3BeO.Al2O3.6SiO2)

• Khoáng vật của magie: carnalit (KCl.MgCl2.6H2O); dolomit (MgCO3.CaCO3); talc (3MgO.4SiO2.H2O); amiăng (Mg3(Si2O5)(OH)4 …

• Khoáng vật của canxi: thạch cao (CaSO4.2H2O); florit (CaF2); apatit (Ca5(PO4)3F) …

• Khoáng vật của stronti và bari: xeleotit (SrSO4); strontianit (SrCO3); baritin (BaSO4); viterit (BaCO3) Chương III

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

Điều chế • Nguyên tắc chung: điện phân muối halogenua nóng chảy.

• MgO + C

2000 oC

Mg + CO

CaO + 2MgO + Si • 2Al + 4CaO

1200 oC

• 2Al + 4SrO

1200 oC

• 2Al + 4BaO

1200 oC

Chương III

1500 oC

2Mg + CaO.SiO2

CaO.Al2O3 + 3Ca

SrO.Al2O3 + 3Sr BaO.Al2O3 + 3Ba

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

II. HỢP CHẤT 1. Các oxit – MO - Điều chế: nhiệt phân các muối cacbonat, nitrat.

- Hút ẩm, hấp phụ CO2.

M’O + CO2  M’CO3 - Độ tan trong nước  BeO  BaO. M’O + H2O  M’(OH)2 + Q - Tính bazo  BeO  BaO.

Chương III

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

2. Các peoxit – MO2 - Không bền nhiệt, độ bền  BeO2  BaO2 4000C 2BaO + O2 ⇌0 2BaO2 600 C - Bị phân hủy trong nước hoặc axit  H2O2 BaO2 + H2SO4  BaSO4 + H2O2 BaO2 + 2H2O ⇌ Ba(OH)2 + 2H2O2 - Oxi hóa và khử 2Fe2+ + BaO2 + 4H+  2Fe3+ + Ba2+ + 2H2O HgCl2 + BaO2  Hg + BaCl2 + O2 Chương III

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

3. Các hydroxit – M(OH)2 to

- Không bền nhiệt: M(OH)2  MO + H2O - Tính bazo, độ tan, độ bền nhiệt: tăng dần từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2 4. Các cacbua - MC2

- Bị thủy phân tạo thành C2H2 MC2 + 2H2O  M(OH)2 + C2H2

- Riêng Be2C thủy phân tạo thành CH4 Be2C + 4H2O  2Be(OH)2 + CH4 Chương III

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

5. Muối của M • Muối halogenua – MX2

- Dễ tan (trừ MF2) - MgCl2, CaCl2 có tính hút ẩm mạnh

• Muối cacbonat – MCO3 - Không bền nhiệt, ít tan trong nước, tan trong nước CO2 CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 Chương III

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

• Muối sunfat – MSO4 - Không bền nhiệt, độ tan trong nước giảm dần từ BeSO4 đến BaSO4 125 oC

CaSO4.2H2O t0⇌

phòng

CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O

200 oC

CaSO4.0,5H2O  960 oC

2CaSO4 

Chương III

CaSO4 + 0,5H2O

2CaO + 2SO2 + O2

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

6. Nước cứng • Là nước có chứa nhiều Ca2+ và Mg2+ (= M’’2+).

• Độ cứng của nước được biểu diễn bằng số mđlgCa2+/L. độ cứng < 4 mđlg/L: nước mềm độ cứng > 8 mđlg/L: nước cứng

Chương III

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

Các phương pháp làm mềm nước cứng: - Vật lý (đun sôi):

M’’(HCO3)2  M’’CO3 + CO2 + H2O - Hóa học: dùng soda - sữa vôi; Na3PO4 Mg2+ + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + Ca2+ Ca2+ + Na2CO3  CaCO3  + 2Na+ - Trao đổi ion: dùng zeolit (Na2Al2Si2O8.xH2O), nhựa trao đổi ion.

Chương III

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

Nhựa trao đổi ion:

Chương III

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M)

Nhựa cationit và anionit:

Chương III

nvhoa102@gmail.com

17

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

Chương V

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 2, Chương 5: trang 99 – 160

I. ĐƠN CHẤT II. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXH (-4) III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXH (+2), (+4) IV. VẬT LIỆU SILICAT Chương V

[2] – Chương 6: trang 142 – 167 [3] – Phần II, Chương 2: trang 129 – 178 [4] – Chapter 14: page 426 – 484

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron hóa trị: ns2np2.

- Σ I khá lớn  không thể mất 4e để tạo nên ion +4.

- χ chưa đủ lớn  không thể nhận 4e để tạo ion -4.

- ⇒ Các hợp chất có số oxi hóa -4, +2, +4 tạo nên những cặp e dùng chung, có bản chất liên kết CHT. - Thể hiện tính oxi hóa và khử.

- C  Pb: Tính oxihóa , tính khử ; HC (+4), (+2) - C, Si là phi kim – Ge lưỡng kim – Sn, Pb là kim loại.

Có khả năng tạo mạch dài E-E, giảm dần từ C  Pb Chương V

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

I ĐƠN CHẤT 1 Cacbon

2800 o C

Cacbin  Graphit   Kim cöông o 1000 – 1500 C

1.1 Tính chất vật lý

Chương V

2000  4000 K 60.000 120.000 atm Xuùc taùc: Pt

-graphite Kim cương (a); Graphit (b); Cacbin: (=C=C=)n Lonsdaleit (c); Fullerenne (d-C60, e-C540, f-C70); Carbon nanotube (h); Carbon vô định hình (g) (than gỗ, than cốc, muội hóng).

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

1.2 Tính chất hóa học Ở nhiệt độ cao thể hiện tính khử và oxi hóa - Khử mạnh C + O2  CO2 C + H2O  CO + H2 C + 2H2SO4 đặc  CO2 + 2SO2 + 2H2O C + NaOH đặc  Na2CO3 + CO + H2 + …

C + 2S  CS2 ; C + Fe2O3  Fe + CO2 - Oxi hóa yếu 2C + 4Al  Al4C3 C + H2  CH4 + C2H2 + …

Chương V

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

2 Silic 2.1 Tính chất vật lý Có hai dạng thù hình: - Thù hình tinh thể lập phương – sp3, bền:  chất rắn có mạng tinh thể giống kim cương;  rất cứng, khó nóng chảy, khó bay hơi;  có màu xám, ánh kim;  có tính bán dẫn kiểu p và kiểu n. (E = 1,12 eV) - Thù hình vô định hình lập phương – sp2 (giống grafit), kém bền hơn.

Chương V

nvhoa102@gmail.com

6

Chương V

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

2.2 Tính chất hóa học Trơ về mặt hóa học. Ở nhiệt độ cao: - Tính khử: Si + 2F2  SiF4  (t0 thường) Si + O2  SiO2 (600 oC) Si + C  SiC (200 oC) Si + H2  SiH4 + Si2H6 + Si3H6 … (hồ quang điện) 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2 - Tính oxi hóa: 2Mg + Si  Mg2Si (800-900 oC) Chương V

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

2.3 Trạng thái tự nhiên và điều chế - Trạng thái tự nhiên: Cát (SiO2); Silicat (đá, đất sét ...)

- Điều chế: CN: SiO2 + 2C  2CO + Si 3SiO2 + 2CaC2  2CaO + 4CO + 3Si PTN: SiO2 + 2Mg  2MgO + Si Si tinh khiết hóa học: SiCl4 + 2Znhơi  Si + ZnCl2 SiH4  Si + 2H2 Chương V

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

3 Gecmani, thiếc, chì - Ở nhiệt độ thường, bền trong không khí và nước. Ở nhiệt độ cao, hoạt động hơn: Ge + O2  GeO2 Sn + O2  SnO2 2Pb + O2  2PbO - Ge không tác dụng với kiềm, chỉ tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh (vd HNO3) Ge + 4HNO3  H2GeO3 + 4NO + 2H2O - Sn, Pb tác dụng với axit và kiềm như kim loại 3Pb + 8HNO3 loãng  3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Sn + 2NaOH + 2H2O  Na2[Sn(OH)4] + H2 Chương V

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

II HỢP CHẤT 1 Các hợp chất của cacbon 1.1 Hợp chất C (-4) – Cacbua - Cacbua phi kim: CxHy, SiC, B4C3 (cacbua CHT) - Cacbua kim loại, gồm:  Cacbua ion: chất tinh thể; khó nóng chảy; bị nước, axit phân hủy tạo thành sản phẩm:

• CH4, gọi là cacbua metanit (Be2C, Al4C3); Be2C + 4H2O  2Be(OH)2 + CH4 Chương V

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

• C2H2, gọi là cacbua axetylenit – cacbua KL nhóm I và II (Ag2C2, CaC2…)

CaC2 + 2HCl  CaCl2 + C2H2

• C2H2 & CxHy, gọi là cacbua axetylen và hydro cacbon khác (YC2, LaC2, Ce2C3 ...)

2LaC2 + 6H2O  2La(OH)3 + C2H2 + C2H4  Cacbua xâm nhập: cacbua nguyên tố d: TiC, W2C, Fe3C, VC0,58-1,0 …  có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt, rất cứng, bền nhiệt, bền hóa.

3WC + 9HNO3 + 18HF  3HWF6 + 3CO2 + 9NO + 12H2O Chương V

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

1.2 Hợp chất C (+2): CO; HCN; CN CO

Có một số tính chất giống N2:  khí không màu, không mùi, khó hóa lỏng, khó hóa rắn, ít tan trong nước, rất bền nhiệt;

 kém hoạt động ở nhiệt độ thường.

Chương V

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

Khác với nitơ, CO:  độc;  ở nhiệt độ cao khả năng khử tăng lên: 700 oC 2CO + 1O2  2CO2 , H0 = -283 kJ/mol nổ  CO được dùng làm nhiên liệu 3CO + Fe2O3  2Fe + 3CO2 CO + Cl2  COCl2 (chiếu sáng hoặc 500 oC) Photgen: rất độc  tạo phức cacbonyl với kim loại chuyển tiếp: Fe + 5CO  [Fe(CO)5] (100–200 oC, 150 at) Chương V

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

Ni + 4CO  [Ni(CO)4]

(50 oC)

Cr + 6CO  [Cr(CO)6]

(t0, p)

 Dễ bị nhiệt phân giải phóng KL: tinh chế KL  HCN và CN- :

- HCN tan vô hạn trong nước (Ka HCN = 2.10-9), rượu, ete; chỉ MeCN và M(CN)2 tan trong nước; - Rất độc; - Có tính khử mạnh và khả năng tạo phức: 4Au + 8NaCN + 2H2O + O2  4Na[Au(CN)2] + 4NaOH Chương V

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

1.3 Hợp chất C (+4): CO2; H2CO3; HCO3-; CO32CO2 :

- Khí không màu, có vị chua; - Dễ hóa lỏng, hóa rắn (đá khô); - Không cháy và không duy trì sự cháy  Chữa cháy, trừ trường hợp cháy kim loại như Al, Zn, Mg: 4Al + 3CO2  2Al2O3 + 3C - Oxi axit: CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O - Anhydrit cacbonic: CO2 + H2O ⇌ H2CO3 Chương V

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

- Gây hiệu ứng nhà kính

Chương V

nvhoa102@gmail.com

17

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

H2CO3 và muối CO32- :

- H2CO3 là axit 2 lần và là axit rất yếu: H2O + CO2 ⇌ H2CO3 ⇌ H + HCO3̅ ⇌ 2H+ + CO32–

Ka1 = 4,5.10-7

Ka2 = 5,6.10-11

- Muối CO32- của IA (trừ Li2CO3) và muối HCO3- của IIA đều tan và thủy phân cho dung dịch kiềm yếu.

- Muối CO32- đều bị nhiệt phân trừ cacbonat IA. Chương V

nvhoa102@gmail.com

18

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

H2C2O4 và muối C2O42- : (axit oxalic và muối oxalat)

- H2C2O4: axit 2 lần và là axit trung bình Ka1 = 10-1,23 Ka2 = 10-4,19 H2C2O4 + 2NaOH  Na2C2O4 + 2H2O

- Có tính khử mạnh 5Na2C2O4 + 2KMnO4 + 8H2SO4  2MnSO4 + K2SO4 + 5Na2SO4 + 10CO2 + 8H2O  Sử dụng làm chất gốc trong phân tích.

Chương V

nvhoa102@gmail.com

19

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

2 Các hợp chất của silic 2.1 Hợp chất Si (-4) – Silixua - Các silixua có liên kết cộng hóa trị, ion, kim loại.

- Hydro silixua gọi là silan, công thức SinH2n+2.

- Silixua là những chất bán dẫn.

- Silixua của nguyên tố s, d nhóm I, II bị nước và axit thủy phân: Ca2Si + 4HCl  SiH4 + 2CaCl2 Chương V

nvhoa102@gmail.com

20

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

2.2 Hợp chất Si (+4) SiO2 :

Có 3 dạng thù hình tinh thể:

- Các thù hình đều bao gồm nhóm tứ diện SiO4, chúng khác nhau về cách sắp xếp nhóm SiO4.

- SiO2 dễ chuyển sang trạng thái thủy tinh.

Chương V

nvhoa102@gmail.com

21

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

- SiO2 bền về mặt hóa học, chỉ tác dụng:  với F2, HF (khí và dung dịch) ở điều kiện thường SiO2 + 2F2  SiF4 + 2O SiO2 + 4HF(k)  SiF4 + 2H2O  tan trong kiềm hay cacbonat kiềm nóng chảy SiO2 + 2NaOH  Na2SiO3 + H2O SiO2 + Na2CO3  Na2SiO3 + CO2 H2SiO3 :

- Các axit silixic có công thức chung xSiO2.yH2O. Chương V

nvhoa102@gmail.com

22

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

- Là axit yếu (Ka = 10-10). Không tan trong nước.

- Khi mất nước  silicagen (SiO2 mịn): dùng làm chất hút ẩm, chất hấp phụ.

Muối silicat:

- Chỉ Me2SiO3 tan trong nước nóng (được gọi là thủy tinh tan), khi tan bị thủy phân tạo dd kiềm yếu.

Me2SiO3 + 2H2O ⇌ H2SiO3 + 2MeOH

- Dung dịch Na2SiO3 đậm đặc được gọi là thủy tinh lỏng. Được dùng để chống cháy cho gỗ, vải; làm hồ dán thủy tinh, sứ.

Chương V

nvhoa102@gmail.com

23

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

Vật liệu silicat:

- Thủy tinh: công thức gần đúng Na2O.CaO.6SiO2; bị ăn mòn bởi dung dịch kiềm, F2, HF; bị thủy phân tạo dung dịch kiềm yếu: Na2O.CaO.6SiO2 + 8H2O ⇌ 2NaOH + Ca(OH)2 + 6H2SiO3

- Đồ gốm: gạch, ngói, gạch chịu lửa, sành, sứ, men.

- Ximăng: gồm chủ yếu Ca3(AlO3)2, Ca3SiO5, Ca2SiO4

Chương V

nvhoa102@gmail.com

24

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

3 Các hợp chất của gecmani, thiếc, chì 3.1 Hợp chất oxi (EO) và hydroxit (E(OH)2) - Đều ít tan trong nước.

- Có tính lưỡng tính, tính bazo tăng dần từ Ge  Pb

Sn(OH)2 + 3HCl đặc  H[SnCl3] + 2H2O Sn(OH)2 + NaOH đặc  Na[Sn(OH)3]

PbO + 2HNO3 loãng  Pb(NO3)2 + H2O PbO + 2NaOH đặc + H2O  Na2[Pb(OH)4] Chương V

nvhoa102@gmail.com

25

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

- Có tính khử đặc trưng: 3Sn(OH)2 + 12NaOH đặc + 2Bi(NO3)3  3Na2[Sn(OH)6] + 2Bi + 6NaNO3 6PbO + O2  2(Pb2II PbIV)O4

- Tính oxi hóa yếu: 2PbO + PbS  3Pb + SO2

SnO + H2  Sn + H2O Chương V

nvhoa102@gmail.com

26

CHƯƠNG V: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IVA (E)

3.2 Hợp chất oxi (EO2) - GeO2 ít tan trong nước; SnO2 và PbO2 không tan.

- Có tính lưỡng tính, tan trong kiềm dễ hơn axit: EO2 + 2KOH + 2H2O  K2[E(OH)6] - Chỉ PbO2 không bền nhiệt: - Tính oxi hóa đặc trưng, tăng dần GeO2  PbO2: 3PbO2 + 2Cr(OH)3 + 10KOH  2K2CrO4 + 3K2[Pb(OH)4] + 2H2O

2PbO2 + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O + O2 Chương V

nvhoa102@gmail.com

27

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 2, Chương 6: trang 161 – 217

I. ĐƠN CHẤT

[2] – Chương 5: trang 105 – 141

II. HỢP CHẤT

1. Hợp chất của nitơ 2. Hợp chất của photpho

III. PHÂN BÓN Chương VI

[3] – Phần II, Chương 3: trang 179 – 273 [4] – Chapter 15: page 485 – 545

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron hóa trị: ns2np3.  E + 3e- = E3- thể hiện tính oxi hóa.  E – ne-  E(+1) đến E(+5) thể hiện tính khử.

- Từ N  Bi: Tính PK, tính oxihóa, tính axit của oxit, độ bền (+5) Tính KL, tính khử, tính bazo của oxit, độ bền (+3)  Trừ N2, khả năng tạo mạch E – E  từ P  Bi. N2, P: phi kim – As, Sb: lưỡng kim – Bi là kim loại.

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

I ĐƠN CHẤT 1 Nitơ (χ = 3,04)

Elk = 942 kJ/mol  N2 trơ ở điều kiện thường.

1.1 Tính chất vật lý

- Khí không màu, không mùi, không vị.

- Ít tan trong nước và các dung môi hữu cơ.

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp.

- Không duy trì sự cháy, sự sống.

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

1.2 Tính chất hóa học - Ở điều kiện thường chỉ tác dụng với Li: 6Li + N2  2Li3N - Ở nhiệt độ cao nitơ có tính oxi hóa và khử:  Tính oxi hóa: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (350 – 550 C, 150 – 1000 at, -Fe.K O/Al O ) N2 + 3Mg  Mg3N2 (8000C)  Tính khử: N2 + 3F2  2NF3 (phóng điện) N2 + O2 ⇌ 2NO (20000C, Pt/MnO2) o

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

2

2

5

3

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

1.3 Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng • Trong không khí nitơ chiếm 78,03 %.

• Các hợp chất chứa nitơ bao gồm khoáng diêm tiêu natri (NaNO3); các hợp chất hữu cơ phức tạp trong cơ thể động thực vật.

Điều chế: Trong công nghiệp: Chưng cất phân đoạn KK lỏng Trong PTN: NH4NO2  N2 + 2H2O (nhiệt phân) NH4Cl + NaNO2  N2 + NaCl + 2H2O 2NaN3  3N2 + 2Na Chương VI

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

2 Photpho (χ = 2,19) 2.1 Tính chất vật lý: Photpho có 3 dạng thù hình:

 Photpho trắng (P4): Không bền  P đỏ; phát quang; độc; không tan trong nước; tan trong CS2, benzene.

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Photpho đỏ - P∞: Bền; không độc; thăng hoa khi đun nóng; không tan trong CS2

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Photpho đen - P∞: Rất bền; không độc; bán dẫn (1,5 eV).

250 0 C,khoâng coùKK

200  300 0 C 12000 atm

Pñoû   Ptraéng  Pñen o 600 C, P

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

2.2 Tính chất hóa học • Hoạt tính hóa học: Ptrắng > Pđỏ > Pđen 40 oC

P4 + 5O2  P4O10 ;

250 oC

4Pđỏ + 5O2  P4O10

400 oC

4Pđen + 5O2  P4O10 • Có tính khử (đặc trưng) và tính oxi hóa: 8P + 8O2 thiếu  P4O6 + P4O10 ; 4P + 5O2 dư  P4O10 800 oC

2P + 8H2O  2H3PO4 + 5H2 P4 + 3NaOH + 3H2O  PH3 + 3NaH2PO2 3P4 + 9Mg  4Mg3P3 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

2.3 Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng  Trạng thái tự nhiên: Khoáng photphorit: Ca3(PO4)2 Quặng apatit: Ca5X(PO4)3 (X = F-, OH- …)

Phân chim, xương động vật.  Điều chế trong CN: 2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2  3CaO.2SiO2 + 10CO + P4

 Ứng dụng: diêm, axit photphoric …

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

II HỢP CHẤT 1 Các hợp chất của nitơ pH = 0:

1.1 Hợp chất N (-3): Nitrua Đốt nóng KL, PK (trừ O2, F2) với N2  nitrua

Na3N Mg3N2 AlN baz

Si3N4 P3N5 S4N4 Cl3N

lưỡng tính

axit

Li3N + 3H2O  3LiOH + NH3 Cl3N + 3H2O  3HClO + NH3 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Amoniac (NH3)  Tính chất vật lý: • Chất khí, không màu, mùi khai, momen lưỡng cực  = 1,48 D. • Tan nhiều trong nước. Dung dịch đậm đặc 25% NH3 có d = 0,91 g/mL. • Dễ bị nén.

• Dung môi ion hóa tốt đối với nhiều chất NH3 + NH3 ⇌ NH4+ + NH2Chương VI

nvhoa102@gmail.com

K -50oC = 2.10-33 13

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Tính chất hóa học: • Phản ứng cộng hợp (đặc trưng): NH3+ HCl  NH4Cl 2NH3 + AgCl  [Ag(NH3)2]Cl • Phản ứng khử khi đốt nóng: 4NH3 + 3O2  2N2 + 6H2O

4NH3 + 5O2

800 - 900 oC



Pt/Rh

4NO + 6H2O

2NH3 + 3CuO  3Cu + 2H2O + N2 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

• Phản ứng thế ở nhiệt độ cao: Na + NH3  ½H2 + NaNH2 2Na + NH3  H2 + Na2NH 3Na + NH3  3/2H2 + Na3N • Bazo yếu: NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH ̅ Kb = 1,8.10-5  Điều chế NH3 PTN: NH4Clrắn + NaOHđậm đặc  NaCl + NH3 + H2O CN: 1N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (350500 oC, 1501000 atm, xúc tác Fe,K2O/Al2O3) Chương VI

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Amoni (NH4+) • Dễ tan trong nước, bị thủy phân.

NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+

R = 1,43 Å

Ka = 5,6.10-10 • Dễ kết tinh: (NH4)2SO4.Al2(SO4)3 .24H2O; (NH4)2SO4.Fe2(SO4)3 .24H2O; (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O

• Dễ phân hủy nhiệt: [NH4HCO3; NH4Cl; NH4NO3]

• Tính khử: 2NH4Cl + 4CuO  3Cu + CuCl2 + N2 + 4H2O • 2NH4Cl + ZnO  ZnCl2 + 2NH3 + H2O Chương VI

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

1.2 Hợp chất N (+3): N2O3, HNO2, NO2 N 2O 3 • Không bền: N2O3 ⇌ o NO + NO2 -100 C • Anhydrit axit nitrơ, oxit axit: N2O3 + H2O ⇌ 2HNO2 N2O3 + 2NaOH  2NaNO2 + H2O  HNO2 • Axit yếu (Ka = 4,5.10-4), không bền: 3HNO2  HNO3 + 2NO + H2O Chương VI

nvhoa102@gmail.com

17

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 NO2• Đa phần dễ tan trong nước.

• Bền hơn axit, tính bền nhiệt: Muối với Me: bền nhiệt.

Muối với kim loại đứng trước Cu  oxit kim loại: Cu(NO2)2  CuO + NO + NO2 Muối với kim loại đứng sau Cu  kim loại: AgNO2  Ag + NO2 • Có khả năng tạo phức chất, vd: K3[Co(NO2)6] Chương VI

nvhoa102@gmail.com

18

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 N2O3, HNO2, NO2- : có tính oxi hóa và khử • Tính oxi hóa: 2HNO2 + 2FeSO4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + 2NO + 2H2O 2NaNO2 + 2HI  I2 + 2NO + 2NaOH

• Tính khử: 5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4  5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O 5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4  5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

19

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

1.3 Hợp chất N (+4): NO2

• Khí màu nâu đỏ, mùi khó chịu và độc.

• Không bền nhiệt: 150 oC 600 oC 2NO2  2NO + O2 ; 2NO2  N2 + 2O2 • Anhydrit của hỗn hợp axit nitrơ và axit nitric: 2NO2 + H2O ⇌ HNO2 + HNO3 2NO2 + 2NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O Chương VI

nvhoa102@gmail.com

20

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

• Có tính oxi hóa và khử: Tính oxi hóa: 2NO2 + 7H2  2NH3 + 4H2O NO2 + 2Cu  Cu2O + NO NO2 + CO  CO2 + NO NO2 + SO2  SO3 + NO Tính khử: 2NO2 + O3  N2O5 + O2 2NO2 + H2O2  2HNO3 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

21

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

1.4 Hợp chất N (+5): N2O5, HNO3, NO3 N 2O 5 • Không bền: 2N2O5  4NO2 + O2 • Anhydrit axit nitric: N2O5 + H2O  2HNO3  HNO3 • Chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí, tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt: HNO3 + nH2O  HNO3.nH2O + Q (n = 1; 3) Chương VI

nvhoa102@gmail.com

22

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

• Không bền bởi ánh sáng và nhiệt: 4HNO3  4NO2 + O2 + 2H2O • Dung dịch loãng có tính axit tương đối mạnh: HNO3 + H2O ⇌ H3O+ + NO3- Ka = 24 • Oxi hóa mạnh ở mọi nồng độ: 8HNO3 loãng + 3Cu  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

10HNO3 đặc + 3I2  6HIO3 + 10NO + 2H2O 5HNO3 đặc + 3P + 2H2O  3H3PO4 + 5NO

2HNO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4  3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O FeSO4 + NO  [Fe(NO)]SO4 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

23

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

• Hỗn hợp gồm 1V HNO3đặc và 3V HClđặc được gọi là nước cường toan (cường thủy), có tính oxi hóa rất mạnh do tạo thành clo nguyên tử: Au + HNO3 + 4HCl  H[AuCl4] + NO + 2H2O 3Pt + 4HNO3 + 18HCl  3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O • HNO3 đặc nguội làm thụ động Fe, Al, Cr, Be …

• Điều chế: - PTN: KNO3 + H2SO4 đặc  KHSO4 + HNO3 - CN: 4NH3 + 5O2(kk)  4 NO + 6H2O (850 oC, Pt/Rh) 4NO + 2O2(kk)  4NO2 3NO2 + H2O  2HNO3 + NO

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

24

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 NO3• Dễ tan trong nước.

• Bền hơn axit, nhưng không bền nhiệt, khi to: Muối với Me  muối nitrit: KNO3  KNO2 + ½O2 Muối với kim loại đứng trước Cu  oxit kim loại: Zn(NO2)2  ZnO + 2NO2 + ½O2 Muối với kim loại đứng sau Cu  kim loại: AgNO3  Ag + NO2 + ½O2

Chương VI

nvhoa102@gmail.com

25

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

• Tính oxi hóa: NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H2O  4Na2[Zn(OH)4] + NH3 2NaNO3 + 3Cu + 4H2SO4  3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4H2O

• Diêm tiêu kali (KNO3): KNO3 dùng làm phân bón, chất bảo quản, công nghiệp thủy tinh.

NaNO3 + KCl ⇌ NaClkết tinh

Chương VI

~ 30oC

nvhoa102@gmail.com

+ KNO3 kết tinh ~ 22oC

26

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

2 Các hợp chất của phopho 2.1 Hợp chất P (-3): Photphua Các đặc điểm tương tự như nitrua.  Photphin – PH3 • Chất khí , mùi trứng thối, rất độc.

• Tham gia phản ứng cộng hợp: PH3 + HI  PH4I • Có tính khử mạnh: PH3 + 2O2  H3PO4 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

27

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

2.2 Hợp chất P (+3): P4O6, H3PO3  Photpho (III) oxit – P4O6 • Không bền nhiệt: 440 oC 4P4O6  3P4O8 + 4P(đỏ) • Anhydrit axit photphorơ: P4O6 + 6H2O  4H3PO3 • Chất khử mạnh: 50 - 60 oC P4O6 + 2O2  P4O10 • Điều chế: P4 + 3O2 thiếu  P4O6 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

28

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Axit photphorơ – H3PO3

• Là axit trung bình, phân ly 2 nấc H+, đúng ra nên viết H2PHO3 H3PO3 + H2O ⇌ H3O+ + H2PO3̅ K1 = 10-2 H2PO3̅ + H2O ⇌ H3O+ + HPO32– K2 = 3.10-7 H3PO3 + 2NaOHđặc  Na2HPO3 + 2H2O • Phân hủy nhiệt: 4H3PO3  3H3PO4 + PH3 • Là chất khử mạnh: 2H3PO3 + O2  2H3PO4 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

29

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

2.3 Hợp chất P (+5)  Photpho (V) oxit – P4O10 • P4O10 tác dụng với nước tạo nhiều loại axit photphoric:

• Đơn giản có 3 loại axit sau: P2O5 + H2O  2HPO3 ; P2O5 + 2H2O  H4P2O7 P2O5 + 3H2O  2H3PO4 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

30

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Axit photphoric – H3PO4 • Là axit 3 lần, có độ mạnh trung bình:

H3PO4 + H2O ⇌ H3O+ + H2PO4̅

K1 = 7,52.10-3

H2PO4̅ + H2O ⇌ H3O+ + HPO42– K2 = 6,31.10-8

HPO42– + H2O ⇌ H3O+ + PO43–

K3 = 2,2.10-13

• Axit bị nhiệt phân mất nước dần: t0

t0

H3PO4  H4P2O7  HPO3 • Rất bền, chỉ thể hiện tính oxi hóa yếu ở to > 400 oC. Chương VI

nvhoa102@gmail.com

31

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

 Muối photphat • Muối photphat rất đa dạng, có tính tan khác nhau: H2PO4̅ tan trong nước, các photphat còn lại đa số không tan.

• Các muối photphat bị nhiệt phân khử nước như sau: NaH2PO4 → Na2H2P2O7 (NaPO3)3 → (NaPO3)6

→

(NaPO3)x

→

Viết đơn giản: Na2HPO4  Na4P2O7 ; NaH2PO4  NaPO3 Chương VI

nvhoa102@gmail.com

32

CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)

III PHÂN BÓN 1 Phân đạm: (NH4)2SO4 – SA (đạm 1 lá) NH4NO3 – NA (đạm 2 lá) (NH2)2CO – Urê NH4Cl 2 Phân lân – Ca(H2PO4)2 Super photphat đơn Super photphat kép Chương VI

nvhoa102@gmail.com

33

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 2, Chương 7: trang 218 – 250

I. ĐƠN CHẤT

[2] – Chương 4: trang 61 – 104

1. Oxi

2. Lưu huỳnh

[3] – Phần II, Chương 4: trang 274 – 330

II. HỢP CHẤT

1. Hợp chất của oxi

[4] – Chapter 16: page 546 – 590

2. Hợp chất của lưu huỳnh Chương VII

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron hóa trị: ns2np4  X + 2e- = X2- (liên kết ion hoặc CHT), thể hiện tính oxi hóa.

- Tính phi kim, tính oxi hóa giảm từ O2 đến Po.

- Từ S trở đi, có khả năng nhường e  thể hiện tính khử.

- Từ S trở đi, do có ON d còn trống  tạo nhiều số oxi hóa dương (+2, +4, +6).

- Các H2X có tính bền  nên tính khử, tính axit .

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

I ĐƠN CHẤT 1 Oxi (χ = 3,44) Có hai thù hình: dioxi (O2) – oxi và trioxi (O3) – ozôn 1.1 Oxi - Khí không màu, không mùi, không vị.

- Ít tan trong nước, tan nhiều hơn trong các dung môi hữu cơ.

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp.

- Duy trì sự cháy, cần cho sự sống.

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Bậc liên kết bằng 2, năng lượng liên kết lớn (494 kJ/mol)  O2 khá bền, không phân cực.

- Là chất oxi hóa mạnh: O2 + 2H2  2H2O (nổ) O2 + 2NO  2NO2 (tức thì) 2Fe + 3/2O2 + nH2O  Fe2O3.nH2O (rất chậm) (gỉ sắt) - Sự tạo thành O2 trong tự nhiên: 6CO2 + 6H2O Chương VII

Diệp lục  Ánh sáng

C6H12O6 + 6O2

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Điều chế: Trong PTN: Nhiệt phân các hợp chất giầu oxi: KClO3

to, MnO2



KCl + O2

to

2KNO3  2KNO2 + O2 2KMnO4

o t

K2MnO4 + MnO2 + O2

Trong công nghiệp: • Chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

• Điện phân dung dịch kiềm.

• Rây phân tử.

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

1.2 Ozôn Bậc liên kết bằng 1,5. Momen lưỡng cực  = 0,52 D So với oxi, ozôn có: - tonc và tos thấp nhưng cao hơn.

- Tan trong nước nhiều hơn.

- Kém bền hơn: O3  O2 + O - Hoạt tính hóa học mạnh hơn: 2Ag + O3  Ag2O + O2 2KI + O3 + H2O  I2 + 2KOH + O2 Chương VII

nvhoa102@gmail.com

* 7

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

Sự tạo thành O3:  Điều chế: Phóng điện êm qua O2 ở 30.000 V hay tác dụng các bức xạ sóng ngắn lên oxi: 3O2  2O3  Trong tự nhiên: hυ O2  2O (tia tử ngoại  = 160 – 240 nm ) O + O2  O3 hυ O3  O + O2 (tia tử ngoại  = 240 – 360 nm)

O2 + O Chương VII

160 – 240 nm 240 – 360 nm

O3

nvhoa102@gmail.com

(Vành đai bảo vệ trái đất) 8

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

The electromagnetic spectrum

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

Hiện tượng suy giảm tầng ozôn: Nguyên nhân: Freon (CFCl3, CF2Cl2, CHClF2); NOx: hυ

CF2Cl2  CF2Cl + Cl ( = 190 – 225 nm) Cl

+ O3  ClO + O2

ClO + O 

Cl + O2

O3 + O  2O2

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

10

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

2 Lưu huỳnh (χ = 2,58) 2.1 Tính chất vật lý - Có nhiều dạng thù hình: • tophòng – S8: Tà phương (S ) và đơn tà (S ) • ∼ 200 oC – S • ∼ 450 oC – S6 • ∼ 650 oC – S4 • ∼ 900 oC – S2

> 95,60C

S

• > 1500 oC – S Chương VII

nvhoa102@gmail.com

⇌

< 95,60C

S 12

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Quá trình nấu chảy S:

112,8 oC hay 119,3 oC

S , S

S8 lỏng, vàng

>160 oC

Lỏng, nâu, nhớt 160oC – 200oC

Hơi, vàng da cam, S6

444,6 oC

Độ nhớt 

>200 oC

Nhựa dẻo, nâu đen

650 oC S4 Chương VII

∼900 oC

S2

>1500 oC

nvhoa102@gmail.com

S 13

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Lưu huỳnh dòn, cách điện, không tan trong nước, tan trong benzene, dầu hỏa, CS2.

2.2 Tính chất hóa học:

S là phi kim điển hình, thể hiện tính oxi hóa và khử: Tính oxi hóa: ~3000C

Slỏng + H2 >300 ⇌ C H2S ; 0

o t S + Fe  FeS

Tính khử:

S + O2  SO2 S + 2H2SO4 đặc nóng  3SO2 + 2H2O Chương VII

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

2.3 Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng  Trạng thái tự nhiên: • Đơn chất.

• Hợp chất: dạng sunfua (FeS2, FeCuS2 …), dạng sunfat (CaSO4.2H2O, BaSO4 …) …

S đơn chất Chương VII

Quặng pyrit nvhoa102@gmail.com

Khoáng baritin 15

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

 Điều chế: > 600 oC

FeS2 

FeS + S

Compressed air under a pressure of 20-25 atmosphere Super heated water at 1700C

 Ứng dụng: • Sản xuất H2SO4 • Lưu hóa cao su • Sản xuất CS2 • Sản xuất thuốc trừ sâu.

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

II HỢP CHẤT 1 Hợp chất của oxi • Oxit – O2• Peoxit – (O2)2- có cấu tạo cầu – O – O – • Superoxit – (O2)• Ozonit – (O3)• Các hợp chất có số oxi hóa dương: (O2)2+; O2+ - Hợp chất peoxit quan trọng là H2O2 Chương VII

nvhoa102@gmail.com

17

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

H2O2 (hydro peoxit, oxi già):

H2O2 pha hơi

H2O2 pha rắn

- Chất lỏng, không màu, tan vô hạn trong nước.

- Không bền (gây nổ) bởi nhiệt độ, ánh sáng, xúc tác (MnO2, Ag …): H2O2  H2O + O

- Tính axit yếu: H2O2 + H2O ⇌ H3O+ + HO2-

K = 2,4.10-12

H2O2 + 2NaOH  Na2O2 + 2H2O H2O2 + Ba(OH)2  BaO2 + 2H2O Chương VII

nvhoa102@gmail.com

18

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Tính oxi hóa (đặc trưng): H2O2 + 2H+ + 2e ⇌ 2H2O, 0 = +1,78 V 4H2O2 + PbS  PbSO4 + 4H2O H2O2 + 2KI  2KOH + I2 - Tính khử: H2O2 - 2e ⇌ O2 + 2H+ , 0 = +0,68 V 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4  2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O * Chương VII

nvhoa102@gmail.com

19

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Điều chế: • Trong PTN: BaO2 + H2SO4  H2O2 + BaSO4 • Trong CN: Điện phân dung dịch H2SO4 50%: 2HSO4̅  2e  H2S2O8 H2S2O8 + 2H2O  2H2SO4 + H2O2 Phương pháp anky antroquinol:

Pd or Ni

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

20

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

2 Hợp chất của lưu huỳnh 2.1 Hợp chất S (-2)  Dihydro sunfua (H2S): - Khí, không màu, mùi trứng thối, rất độc, ít tan trong nước ( = 1,02 D), tan nhiều hơn trong các dung môi hữu cơ.

- Trong dung dịch nước, có tính axit yếu:

H2S + H2O ⇌ H3O+ + HS- K1 = 10-7 HS- + H2O ⇌ H3O+ + S2 K2 = 10-19 Chương VII

nvhoa102@gmail.com

21

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Có tính khử mạnh: 2H2S + O2  2S↓ + 2H2O

*

(thiếu O2, tothấp)

2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O (dư oxy, to) H2S + 2O2  H2SO4

(dư O2, to,xt, hơi ẩm)

H2S + 2FeCl3  S↓ + 2FeCl2 + 2HCl 5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4  5S +2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

H2S + 3H2SO4(đặc, nóng)  4SO2 + 4H2O H2S + 4Br2 + 4H2O  H2SO4 + 8HBr Chương VII

nvhoa102@gmail.com

22

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

 Muối sunfua: - Phân loại muối sunfua theo độ tan: • Sunfua tan trong nước: Na2S, BaS, Al2S3, Cr2S3 …

• Suafua tan trong axit loãng: MnS, FeS, ZnS …

• Sunfua tan trong axit có tính oxi hóa mạnh: CuS, Ag2S, HgS, PbS …

- Muối sunfua có tính khử mạnh: 2ZnS + 3O2  2ZnO + 2SO2 3S2 + 8NO3̅ + 8H+  3SO42– + 8NO + 4H2O Chương VII

nvhoa102@gmail.com

23

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Muối sunfua axit, bazo, lưỡng tính: SiS2 + 3H2O ⇌ H2SiO3 + 2H2S Na2S + H2O ⇌ NaHS + NaOH Cr2S3 + 6H2O ⇌ 2Cr(OH)3 + 3H2S 2.2 Hợp chất S(+4): SO2, H2SO3, SO32 SO2 - Anhydrit sunfurơ: SO2 + H2O ⇌ H2SO3 Chương VII

nvhoa102@gmail.com

24

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Oxit axit: SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O  H2SO3 (SO2.xH2O) - Không bền, có tính axit trung bình với Ka1=2.10-2, Ka2=6.10-6.  HSO3- , SO32- Chúng không bền nhiệt; SO32- bền hơn HSO3-.

- Chỉ MeHSO3 và M(HSO3)2 dễ tan và bị thủy phân tạo môi trường axit yếu.

- Chỉ Me2SO3 tan và bị thủy phân tạo môi trường kiềm yếu.

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

25

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

 SO2, HSO3- và SO32- có tính oxi hóa yếu và khử mạnh: - Oxi hóa yếu: SO2 + 2CO  S + 2CO2

*

Na2SO3 + 2Na2S + 7H2SO4  4S + 6Na2SO4 + 7H2O

- Khử đặc trưng:

2SO2 + O2  2SO3 (to,V2O5) 2Na2SO3 + O2kk  2Na2SO4

 Điều chế SO2 trong PTN: NaHSO3 + H2SO4đ  NaHSO4 + SO2 + H2O Chương VII

nvhoa102@gmail.com

26

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

2.3 Hợp chất S(+6): SO3, H2SO4, SO42 SO3 - Anhydrit sunfuric: SO3 + H2O  H2SO4 Ho = - 89,12 kJ - Oxi axit: SO3 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O  H2SO4 - Chất lỏng, sánh như dầu, tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt.

- Là dung môi ion hóa mạnh: H2SO4 + H2SO4 ⇌ H3SO4+ + HSO4Chương VII

nvhoa102@gmail.com

27

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- H2SO4 tinh khiết không điện ly.

- Dung dịch loãng H2SO4 điện ly 2 nấc H+: H2SO4 + H2O ⇌ H3O+ + HSO4- Ka1 = 103 HSO4- + H2O ⇌ H3O+ + SO42-

Ka2 = 10-2

- Dung dịch đậm đặc nóng có tính oxi hóa mạnh: to 2H2SO4 đ + 2Ag → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O to

2H2SO4 đ + C → CO2 + 2SO2 + 2H2O to

H2SO4 đ + 2HBr → SO2 + Br2 + 2H2O - Dung dịch đậm đặc nguội làm thụ động Fe,Al,Cr …

Chương VII

nvhoa102@gmail.com

28

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

Điều chế H2SO4 trong công nghiệp:  Chế tạo SO2: to

S + O2 → SO2 to

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2  Chuyển hóa SO2 thành SO3: 2SO2 + O2

400 - 550 oC

⇌

V2O5,Me2O/SiO2

2SO3

 Hấp thu SO3 trong H2SO4 98,3%: SO3 + H2SO4 98,3% → các polisunfuric (oleum) Chương VII

nvhoa102@gmail.com

29

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

2.4 Các axit và muối khác của S  H2S2O3 và S2O3

0

- Axit thiosunfuric không bền:

+4

2-:

H2S2O3 → S + SO2 + H2O Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + S + H2O Là axit trung bình mạnh, điện ly 2 nấc H+ với Ka1 = 0,25; Ka2 = 1,8.10-2.

Có tính khử đặc trưng: 2H2S2O3 + I2 → H2S4O6 + 2HI Chương VII

nvhoa102@gmail.com

30

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

- Muối thiosunfat (Na2S2O3.5H2O) bền, có tính khử và tạo phức: Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O → 2NaHSO4 + 8HCl (1) 2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6 (2) Natri tetrathionat

2Na2S2O3 + AgBr → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr (3) Điều chế: to

Na2SO3 + S → Na2S2O3 (dd bão hòa) Chương VII

nvhoa102@gmail.com

31

CHƯƠNG VII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA (X)

 H2S2O8 và S2O82-:

- Axit pesunfuric không bền trong nước: H2S2O8 + 2H2O → 2H2SO4 + H2O2

- Muối pesunfat có tính oxi hóa mạnh: 2MnSO4 + 5(NH4)2S2O8 + 8H2O → 2HMnO4 + 5(NH4)2SO4 + 7H2SO4 Chương VII

nvhoa102@gmail.com

32

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 2, Chương 8: trang 251 – 277

I. ĐƠN CHẤT

[2] – Chương 3: trang 34 – 60

II. HỢP CHẤT

1. Các hợp chất X (-1) 2. Các hợp chất có số oxi hóa dương

Chương VIII

[3] – Phần II, Chương 5: trang 331 – 365 [4] – Chapter 17: page 591 – 623

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron hóa trị: ns2np5  X + 1e- = X- (liên kết ion hoặc CHT), thể hiện tính oxi hóa mãnh liệt.

- Từ F2 đến I2 tính phi kim, tính oxi hóa giảm.

- Từ Cl2 trở đi, tạo các hợp chất số oxi hóa dương từ +1 đến +7. Chúng kém bền, có tính oxi hóa mạnh.

- I2 tạo được các ion +1 (vd: ICl, ICN, IClO4); +3 (vd: IPO4, I(CH3COO)3).

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

ĐƠN CHẤT Lý tính Điều kiện thường tồn tại ở dạng phân tử X2.

Có mùi xốc, khó chịu, rất độc.

Có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp và tăng dần từ F2  I2. Riêng I2 bị thăng hoa.

- Halogen tan ít trong nước, và tan nhiều trong dung môi hữu cơ (rượu, ete, benzen, CS2, CCl4 …)

- Năng lượng liên kết X-X giảm dần từ Cl2  I2: F2 (4500C), Cl2 (8000C); Br2 (6000C); I2 (4000C) I 1 -

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

2 Hóa tính - Là những phi kim điển hình, có tính oxihóa mạnh.

- Với cùng một nguyên tố phản ứng của halogen xảy ra theo mức độ giảm dần từ F2  I2.

Với H2:

X2 + H2  2HX Với H2O:

F2 + H2O  2HF + O X2 + H2O ⇌ HXO + HX (K = 3.10-4; 4.10-9; 5.10-23) Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

Phản ứng đẩy: F2 + 2NaCl  2NaF + Cl2 Cl2 + 2NaBr  2NaCl + Br2 Br2 + 2NaI  2NaBr + I2 3 Điều chế Nguyên tắc: Oxi hóa muối X- bằng chất oxihóa mạnh hay điện phân.

F2: điện phân nóng chảy hỗn hợp KF + 3HF Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

Cl2: - CN: điện phân NaCl nóng chảy hoặc dung dịch có màng ngăn.

2NaCl + 2H2O

Cl2 + H2 + NaOH

- PTN: oxi hóa HCl bằng KMnO4, MnO2, KClO3 MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Br2, I2: - CN: Cl2 + 2X-  X2 + 2Cl-

- PTN: 2NaX + MnO2 + 2H2SO4  X2 + MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

II HỢP CHẤT 1 Các hợp chất X (-1): HX, X- Lý tính: • Liên kết H-X bền nhưng giảm dần từ HF  HI. • Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần từ HCl  HI. • HX tan nhiều trong nước, đặc biệt HCl đặc bốc khói mạnh ngoài không khí.

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

- Hóa tính: • Tính axit tăng từ HF  HI HX + H2O ⇌ H3O+ + XAxit, 0,1N HF HCl 9 92,6 , % Ka 6,6.10-4 1,3.106

Riêng HF:

HBr 93,5 1,0.109

HI 95 3,2.109

ăn mòn thủy tinh HF lỏng là dung môi ion hóa mạnh:

Chương VIII

HNO3 + HF  H2NO3+ + Fnvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

• Tính khử tăng từ HF  HI, F-  I-: HF, F-: Không thể hiện tính khử HCl, Cl-: Có tính khử yếu 2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

HBr, Br-: Có tính khử trung bình 2HBr + H2SO4,đặc  Br2 + SO2 + 2H2O HI, I-: Có tính khử mạnh 8HI + H2SO4,đặc  4I2 + H2S + 4H2O HI + FeCl3  FeCl2 + I2 + HCl

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

- Điều chế HX: HF: CaF2 + H2SO4  CaSO4 + 2HF  HCl: tổng hợp trực tiếp từ H2 và Cl2 (trong CN) hay dùng axit mạnh đẩy (trong PTN): NaCl + H2SO4  NaHSO4 + HCl  2NaCl + NaHSO4  Na2SO4 + 2HCl HBr: PBr3 + 3H2O  H3PO3 + 3HBr 2P + 3Br2 + 6H2O  2H3PO3 + 6HBr HI: PI3 + 3H2O  H3PO3 + 3HI H2S + I2  S + 2HI Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

2 Các hợp chất có số oxi hóa dương Gồm có : +1, +2, +3, +4, +5, + 6, +7 Các hợp chất halogen (+1): HClO, ClO-....

Các hợp chất halogen (+3): HClO2 , ClO2-....

Các hợp chất halogen (+5): HClO3 , ClO3-....

Các hợp chất halogen (+7): HClO4 , ClO4-....

pH = 0 Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

Axit

HClO

HClO2

HClO3

HClO4

Tính axit

Ka = 4.10-8

Ka = 10-2

Ka  101

Ka  1010

Tính bền

Vô cùng kém bền

Rất kém bền

Cmax = 40%

HClO4.H2O

Tính oxi hóa Muối

Rất mạnh

Rất mạnh

Mạnh kiểu Kém hơn HNO3 + 3HClđặc HClO3

NaClO+NaCl Ca(ClO)2+CaCl2

KClO3

HClO  HClO4: Tính axit tăng dần; Tính bền tăng dần; Tính oxi hóa giảm dần.

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA (X)

Điều chế - ứng dụng: - Nước javen: NaClO – NaCl

- Clorua vôi: (Ca(ClO)2 – CaCl2) hoặc CaOCl2 - Muối bectôle: KClO3

Chương VIII

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

I. ĐẶC ĐIỂM CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

[1] – Tập 3, Chương 1: trang 3 – 46

1. Đặc điểm cấu tạo

[2] – Chương 10: trang 211 – 232 [4] – Chapter 20: page 665 – 715

2. Đặc tính chung II. PHỨC CHẤT

1. Khái niệm chung 2. Lý thuyết tạo phức Chương IX

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

I ĐẶC ĐIỂM CÁC NGUYÊN TỐT CHUYỂN TIẾP

1 Đặc điểm cấu tạo Các nguyên tố chuyển tiếp là các nguyên tố d (có ecuối cùng sắp xếp vào AO (n-1)d)

Cấu hình electron hóa trị của nguyên tố d: Nhóm

III

Cấu hình e

(n1)d1ns2

Nhóm

VII

Cấuhình e Chương IX

IV (n1)d2ns2

VIII

(n1)d5ns2 (n1)d6,7,8ns2 nvhoa102@gmail.com

V

VI

(n1)d3ns2 (n1)d5ns1

I

II

(n1)d10ns1 (n1)d10ns2 3

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

- Số e hóa trị = số e phân lớp s lớp ngoài cùng + số e phân lớp d lớp kề lớp ngoài cùng = STT của nhóm.

- Có 1 số ngoại lệ trong cấu trúc e ở PN VIB, IB, IIB và PN VIIIB. 2 Đặc tính chung - Chỉ có khả năng cho e  Chúng là kim loại.

- Có nhiều trạng thái oxihóa dương khác nhau và cách nhau 1 đơn vị: từ +1 đến STT nhóm.

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

- Số oxihóa dương cực đại = STT của nhóm (Ngoại lệ: Au, Cu).

- Hợp chất có trạng thái oxi hóa dương thấp ( 3): kim loại - Hợp chất có trạng thái oxihóa dương cao ( 4): phi kim - Nguyên tố d dễ tạo thành các phức chất

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

II PHỨC CHẤT 1 Khái niệm chung Các phân tử, ion có thể kết hợp với nhau tạo PC: CoCl3 + 6NH3 = [Co(NH3)6]Cl3 Fe2+ + 6CN ̅ = [Fe(CN)6]4 BF3 + F- = [BF4]Định nghĩa phức chất (ở trạng thái rắn và dung dịch): Phức chất là hợp chất ở nút mạng tinh thể có chứa các ion phức tích điện dương hay âm (ion phức) có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch.

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

→ Mn2+ →N → Cl-

Cấu trúc tinh thể NaCl Chương IX

Cấu trúc tinh thể lập phương của phức [Mn(NH3)6]Cl2 nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Thành phần phức chất:

Phức chất

Cầu ngoại

Phối tử

Cầu nội [M (L)n]đt Số PT Chất tạo phức Điện tích PC = Đt (M) + n. Đt (L) Ví dụ: [Co(NH3)6]Cl3; [Fe(H2O)6]Cl2 Chương IX

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Liên kết trong phức chất: Do tương tác tĩnh điện hoặc cho – nhận hoặc gồm cả 2 tương tác trên giữa nguyên tử trung tâm (M) và phối tử (L).

Phân loại PC: Cation: [Co(H2O)6]3+

Anion: [Al(OH)4]Trung hòa: [Fe(CO)5]; [Co(NH3)3Cl3]

Gọi tên PC : cation + anion phức hay Chương IX

cation phức + anion nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Tên của ion phức:

(I), (II)

Số phối tử + tên phối tử + tên chất tạo phức + (số oxh) Phức cation: gọi tên thường

1: mono 2: di 3: tri

Phức anion: gọi tên Latinh + at

Phối tử là anion: tên anion + o

4: tetra

F-: floro Cl-: Cloro OH-: hidroxo

5: penta

PT trung hòa: H2O: aquơ ; CO: cacbonyl

6: hexa

NO: nitrozyl

Chương IX

NH3: ammin

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Tên latinh của một số kim loại trong anion muối phức:

Be – berilat

Cu – cuprat

Fe – ferat

B – borat

Ag – acgentat

Co – cobantat

Al – aluminat

Au – aurat

Ni – nikelat

Sn – stanat

Zn – zincat

Rh – rodat

Pb – plombat

Hg – mecurat

Pd – paladat

Sb - stibat

Cr - cromat

Pt - platinat

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Sự phân li của phức chất trong dung dịch: K4[Fe(CN)6]  4K+ + [Fe(CN)6]4 [Fe(CN)6]4 ⇌ Fe2+ + 6CN ̅ 2

 6

[ Fe ][CN ] 1 K kb (  )   4 [ Fe(CN ) 6 ] Kb ( ) '

Kkb càng lớn phức càng kém bền; Kb càng lớn phức càng bền  sự cạnh tranh tạo phức.

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hằng số bền từng nấc và hằng số bền tổng [ Ni ( NH 3 ) 2  ] 2 K b1   4, 68.10 [ Ni ]2  .[ NH 3 ]

Ni2+ + NH3 ⇌ [Ni(NH3)]2+ [Ni(NH3)]2+ + NH3 ⇌ [Ni(NH3)2]2+ ]2+

+ NH3 ⇌ [Ni(NH3)3

]2+

]2+

+ NH3 ⇌ [Ni(NH3)4

]2+

]2+

+ NH3 ⇌ [Ni(NH3)5

]2+

[Ni(NH3)2

[Ni(NH3)3 [Ni(NH3)4

]2+ +

[Ni(NH3)5

NH3 ⇌ [Ni(NH3)6

]2+

Kb2

[ Ni ( NH 3 ) 22  ]   1, 32.10 2 2 [ Ni ( NH 3 ) ].[ NH 3 ]

K b3

[ Ni ( NH 3 ) 32  ]   7, 07.101 2 [ Ni ( NH 3 ) 2 ].[ NH 3 ]

Kb4

[ Ni ( NH 3 ) 24  ] 1   1,18.10 [ Ni ( NH 3 ) 32  ].[ NH 3 ]

K b5

[ Ni ( NH 3 ) 52  ]   4, 26 [ Ni ( NH 3 ) 42  ].[ NH 3 ]

Kb6

[ Ni ( NH 3 ) 62  ]   0,81 [ Ni ( NH 3 ) 52  ].[ NH 3 ]

Kb = Kb1 . Kb2 . Kb3 . Kb4 . Kb5 . Kb6 Chương IX

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Ảnh hưởng của phản ứng tạo phức đến thế điện cực Fe2+

Khi có mặt

F-:

-e⇌

Fe3++6F-

⇌

0 ( Fe  0, 77V ) 3 / Fe 2

Fe3+

[FeF6]3-

(1)

[ FeF6 ]3 16 (2)   10 3  6 [ Fe ].[ F ]

Fe2+ + 6F- - e ⇌ [FeF6]33 [ FeF ] 6    0 '  0, 059 lg [ Fe 2  ].[ F  ]6

(3) : (2) ⇒ Chương IX

[ Fe 3 ] 1  16  Fe 2 [ Fe ] 10

 = 0’ khi:   Fe3 / Fe 2 0

3

/ Fe 2

nvhoa102@gmail.com

[ FeF6 ]3  1 (3) 2  6 [ Fe ].[ F ]

[ Fe 3 ]  0, 059 lg   0,17 V 2 [ Fe ]

14

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

2 Lý thuyết tạo phức 2.1 Thuyết liên kết hóa trị VB Cơ sở: tương tác cho – nhận

Cặp e hóa trị tự do của L AO hóa trị tự do của M

[CoF6]3- : phức bát diện, thuận từ

Co3+ : 3d64s 4p4d F- F- F- F- F-

Co: 3d74s2  







..

.. .. ..

..

F..

4p 4s 4d 3d Phức bát diện  lai hóa sp3d2  Phức spin cao (phức obital ngoại) Chương IX

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP Số phối trí

Hình dạng phức chất

Obitan lai hoá của M

Lai hoá

Ví dụ

2

Đường thẳng

s, pz

sp

[Ag(NH3)2]+

3

Tam giác phẳng

s, px, py

sp2

[HgI3]-

4

Tứ diện

s, px, py, pz

sp3

[FeBr4]2-

4

Vuông phẳng

s, px, py, dx2-y2

dsp2

[Ni(CN)4]2-

5

Tháp tam giác kép

s, px, py, pz, dz2

sp3d

[CuCl5]3-

5

Tháp hình vuông

s, px, py, pz, dx2-y2

dsp3

[Ni(CN)5]3-

6

Bát diện

s, px, py, pz, dz2, dx2-y2

sp3d2

[Co(NH3)6]3+

6

Lăng trụ tam giác

s, dxy, dxz, dyz, dz2, dx2-y2 Hoặc s, px, py, pz, dxy, dxz

d5s Hoặc d2sp3

[ZrMe6]2-

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP Số phối trí

Hình dạng phức chất

Obitan lai hoá của M

Lai hoá

Ví dụ

7

Tháp ngũ diện kép

s, px, py, pz, dxy, dx2-y2, dz2

d3sp3

[V(CN)7]4-

7

Lăng trụ tam giác đơn chóp

s, px, py, pz, dxy, dxz, dz2

sp3d3

[NbF7]2-

8

Lập phương

s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz, fxyz

fsp3d3

[PaF8]3-

8

Đối lăng trụ hình vuông (Square antiprismatic)

s, px, py, pz, dz2, dxy, dxz, dyz

d4sp3

[Mo(CN)8]4-

8

12 mặt tam giác

s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz, dx2-y2

sp3d4

[TaF8]3-

9

Lăng trụ tam giác tam chóp

s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz, dz2, dx2-y2

sp3d5

[ReH9]2-

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

17

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

Đường thẳng (sp)

[Ag(NH3)2]+

Tam giác phẳng (sp2)

[Cu(CN)3]2-

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

18

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

Tứ diện (sp3) cis-PtCl2(NH3)2

Hình vuông phẳng (dsp2) Chương IX

nvhoa102@gmail.com

19

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

[CuCl5]3Tháp tam giác (sp3d)

[Ni(CN)5]3Tháp hình vuông (dsp3) Chương IX

nvhoa102@gmail.com

20

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

Cr(CO)6

Bát diện (sp3d2)

[W(CH3)6] Lăng trụ tam giác (d5s) Chương IX

nvhoa102@gmail.com

21

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

[Os(CN)7]3−

Tháp ngũ diện kép (d3sp3)

[ZrF7]3−

Lăng trụ tam giác đơn chop (sp3d3) Chương IX

nvhoa102@gmail.com

22

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Đối lăng trụ hình vuông (d4sp3)

Lập phương (fsp3d3) Chương IX

12 mặt tam giác (sp3d4) nvhoa102@gmail.com

[TaF8]323

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Lăng trụ tam giác tam chóp (sp3d5)

Ba[ReH9]

Giải thích sự tạo thành phức chất: [Co(NH3)6]3+ : phức bát diện, nghịch từ [Zn(NH3)4]2+ : phức tứ diện, nghịch từ [NiCl4]2- : phức tứ diện, thuận từ [Ni(CN)4]2- : phức hình vuông, nghịch từ Chương IX

nvhoa102@gmail.com

24

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

2.2 Thuyết trường tinh thể Cơ sở: Tương tác tĩnh điện

L : tác động lên AO của M M : xét AO (bị L ảnh hưởng)

Xét obital (n-1)d của chất tạo phức:

eg

t2g Chương IX

nvhoa102@gmail.com

25

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

z

y

x

E AO

 1/5E0

E0

Nguyên tử hoặc ion tự do

Chương IX

E AO d trong đối xứng cầu

nvhoa102@gmail.com

Tách mức năng lượng d

26

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Phối trí bát diện:

[Fe(CN)6]3-

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

27

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Phối trí tứ diện và Phối trí lập phương

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

28

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Phối trí hình vuông:

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

29

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Các yếu tố ảnh hưởng đến : - Điện tích hạt nhân của M (trong cùng phân nhóm)

- Số oxi hóa của M - Điện trường của L: COCN->NO2- > NH3>NCS- > H2O>C2O42->OH->F->SCN->Cl->Br->IMạnh

Trung bình

Yếu

- Số phối trí - Sự phối trí Chương IX

nvhoa102@gmail.com

30

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

1cm-1 = 11,96 J/mol 1eV = 96485 J/mol

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

31

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Cấu trúc electron hoá trị của ion chất tạo phức theo thuyết trường tinh thể: Xét chất tạo phức: AO tạo liên kết, số e tạo liên kết Xét số phối trí: - bát diện (n =6) - tứ diện (n=4)

eg t2g t2g eg

- Xét phức có  mạnh hay yếu:  sắp xếp e vào AO mới - L yếu (H2O, OH-, F-, Cl-…) : theo qui tắc Hund - L mạnh (CO, CN-, NO2-…) xếp e xong ở AO thấp rồi mới lên AO cao Chương IX

nvhoa102@gmail.com

32

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Ví dụ: Xét cấu hình electron hóa trị của phức [CoF6]3- theo thuyết trường tinh thể.

Co: 3d74s2  Co3+: 3d6 Số e- hóa trị là 6

eg

Số phối tử 6  trường bát diện

t2g

Phối tử là F-  trường bát diện yếu: sắp xếp e- theo qui tắc Hund.   Chương IX

 

eg 

nvhoa102@gmail.com

t2g 33

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Xét cấu hình electron hóa trị của các phức sau theo thuyết trường tinh thể: [Fe(H2O)6]3+ [Co(H2O)6]2+ Zn(NH3)4]2+ Chương IX

[Fe(CN)6]3[NiCl4]2[Cu(CN)3]2nvhoa102@gmail.com

[Cr(CN)6]3[Ni(CN)4]2[Ag(NH3)2]+ 34

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Màu sắc của phức chất: 

d 

Ion Ti3+ tự do

Chương IX

d

 = 2,48 eV

Ion [Ti(H2O)6]3+ màu tím

nvhoa102@gmail.com

35

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

2.3 Thuyết orbital phân tử MO Cơ sở: Phức chất : thể thống nhất gồm M và L

 Khảo sát trên cơ sở cấu trúc electron của M và L  Liên kết giữa M và L tạo thành do sự che phủ giữa các hóa trị hóa trị của chúng.

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

36

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Phức bát diện không có liên kết  : nS

[ML6]n+

np

(n-1)d Chương IX

nvhoa102@gmail.com

37

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

MO [CoF6

MO [Co(NH3)6]3+

]3-

Co3+

Co3+ 6F-

6NH3

Phức bát diện không có liên kết  Chương IX

nvhoa102@gmail.com

38

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Phức bát diện có liên kết  bổ sung: Điều kiện: Các AO t2g của Mn+ có tính đối xứng với các obital của L. Các obital của L có khả năng che phủ với AO t2g: MO  và *

AO p và d

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

39

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

  khi obital của L có năng lượng cao hơn AO t2g của Mn+  tương tác*  cho M L * *  xy=  xz= 

yz

*x2-y2=*z2

xy= xz = yz

x2-y2=z2

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

40

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

  khi obital của L có năng lượng thấp hơn AO

d của Mn+  tương tác  cho – nhận M

L

*x2-y2= *z2

*xy= *xz= *yz

xy= xz = yz x2-y2= z2 Chương IX

nvhoa102@gmail.com

41

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

1.Gọi tên các phức chất sau: [Zn(OH)4]2-

[Al(OH)4]-

[CuCl2]-

[AuCl4]-

[Co(NH3)6]2+

[Fe(H2O)6]2+

[Ni(H2O)6]2+

[Fe(H2O)6]SO4

K4[FeF6]

K3[Cr(OH)6]

2.Viết công thức các phức chất sau: Ion hexa xyano ferat (II)

Hexa aquo crom (II) sunfat

Kali hexa floro ferat (II)

Kali hexa xiano ferat (III)

Ion tetra hidroxo cuprat (II)

Kali hexa hidroxo ferat (III)

Natri tetra cloro cobanat (II)

Hexa ammin niken (II) clorua

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

42

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

3. Cho biết độ tan của AgI trong dung dịch NH3 1M. Biết Kb [Ag(NH3)2]+ = 108, TAgI = 8,3.10-17.

4. Xác định thế điện cực của Ag+/Ag khi cho NaCN vào dung dịch Ag(NO3)2 1M. Biết 0Ag+/Ag = 0,8V và [Ag(CN)2]- = 7,8.1019. (ĐS: - 0,37 V)

5.Xét sự tạo thành phức theo thuyết trường tinh thể, MO [Cr(H2O)6]2+

[Co(CN)6]3-

[Fe(H2O)6]3+

[Mn(CN)6]4-

[Cr(NH3)6]2+

[Fe(CN)6]4-

[MnF6]4-

[FeCl4]2-

Cho biết từ tính của phức?

Chương IX

nvhoa102@gmail.com

43

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 3, Chương 7: trang 153 – 204

I. ĐƠN CHẤT Fe, Co, Ni

II. HỢP CHẤT CỦA Fe, Co, Ni

Chương X

[2] – Chương 11: trang 233 – 246 [3] – Phần III, Chương 8: trang 538 – 572

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

NHẬN XÉT CHUNG Nguyên tố Cấu hình e hóa trị RK (Å) Số oxi hóa Nguyên tố Cấu hình e hóa trị RK (Å) Số oxi hóa Nguyên tố Cấu hình e hóa trị RK (Å) Số oxi hóa Chương X

Fe 3d64s2 1,26 (+6), +3, +2 Ru 4d75s1 1,35 (+8), +4 Os 5d66s2 1,35 (+8), +6 nvhoa102@gmail.com

Co 3d74s2 1,25 (+4), +3, +2 Rh 4d85s1 1,34 (+6), +3 Ir 5d76s2 1,35 (+6), +4

Ni 3d84s2 1,24 (+3), +2 Pd 4d105s0 1,37 (+4), +2 Pt 5d96s1 1,35 (+6), +4, +2 2

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

Cấu hình e hóa trị: (n-1)d6,7,8 ns2 - Quy luật biến đổi trạng thái oxi hóa dương cực đại: theo hàng ngang:  ; theo cột dọc:  - Dễ tạo hợp kim với nhau, với nguyên tố khác.

- Các oxit, hydroxit có tính bazo yếu, axit yếu, lưỡng tính.

- Dễ tạo phức với CO, NO, CN-.

- Dễ hấp phụ H2 và hoạt hóa H2  hoạt tính xúc tác.

Chương X

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

I 1 -

ĐƠN CHẤT Fe, Co, Ni Tính chất vật lý Màu trắng xám hoặc trắng bạc (Ni) Dễ rèn, dát móng (trừ Co) Có tính sắt từ: + Bị nam châm hút + dưới tác dụng của dòng điện  nam châm - Hợp kim của Fe với C: Sắt mềm (<0,2%C); thép (0,2-1,7%C); gang (1,7-5%C) Chương X

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

2 Tính chất hóa học - Hoạt tính hóa học trung bình: tính khử  từ Fe  Ni - Trạng thái khô, t0 thấp, dạng cục bền với KK - Khi đốt nóng, hoặc bột mịn: 0C 150 3Fe + 2O2  Fe3O4 0C 300 2Co + O2  2CoO 0C 500 2Ni + O2  2NiO - Trạng thái ẩm, t0 cao bị ăn mòn 2Fe + 3/2O2 + H2O  Fe2O3.nH2O (gỉ sắt) Chương X

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

Fe2+ + 2OH-  Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)4  {Fe2O3.xH2O}

Chương X

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

- Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng  muối X2+ - Fe, Co, Ni bị thụ động với HNO3, H2SO4 đặc nguội

2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O - Fe, Co, Ni không tác dụng với dung dịch kiềm.

- Fe, Co, Ni tác dụng với CO  tạo phức cacbonyl kim loại  ứng dụng để tinh chế kim loại.

Fe(tc) + 5CO Chương X

150-200oC 100-200atm

Fe(CO)5

230-330oC

nvhoa102@gmail.com

Fe(tk) + 5CO 7

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

II HỢP CHẤT Fe, Co, Ni 1 Hợp chất (+2) 1.1 Fe (+2): Dạng đơn giản: FeO, Fe(OH)2, Fe2+.

Dạng phức chất: [Fe(H2O)6]2+, [Fe(CN)6]4-, [Fe(NO)]2+

- FeO, Fe(OH)2 có tính bazơ > axit  tan trong axit, không tan trong kiềm.

- Fe (+2) có tính khử mạnh  Fe (+3) FeO + O2  Fe2O3 2Fe(OH)2 + O2 + H2O  2Fe(OH)3 5Fe2+ + MnO4̅ + 8H3O+  5Fe3+ + Mn2+ + 12H2O Chương X

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

- Muối Mohr: (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O - K4[Fe(CN)6].3H2O (muối vàng máu): thuốc thử của ion Fe3+: FeCl3 + K4[Fe(CN)6]  KFe[Fe(CN)6] + 3KCl

xanh beclin Chương X

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

1.2 Co (+2): Dạng đơn giản: CoO, Co(OH)2, Co2+.

Dạng phức chất: [Co(H2O)6]2+ , [Co(NH3)6]2+ , [CoCl4]2-…

- CoO, Co(OH)2 có tính bazơ > axit  tan trong axit, không tan trong kiềm, nước CoO + 2HCl  CoCl2 + H2O

CoO + 2HCl + 2 H2O  [Co(H2O)6]Cl2 - Điều chế:

Co2+ + 2OH-  Co(OH)2 t0

Co(OH)2  CoO + H2O Chương X

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

- CoO, Co(OH)2 có tính khử trung bình 500 oC CoO + O2  Co3O4 4Co(OH)2 + O2  4CoO(OH) + 2H2O (chậm) - Tinh thể hydrat muối Co(+2) thay đổi màu sắc khi đốt nóng: CoCl2.6H2O CoCl2.4H2O hồng hồng  [Co(H2O)4Cl2]

CoCl2.2H2O tím xanh

CoCl2.H2O xanh da trời

CoCl2 xanh da trời





[Co(H2O)2Cl4]

[CoCl6]

to

⇌

H2O Chương X

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

1.3 Ni (+2): Dạng đơn giản: NiO, Ni(OH)2, Ni2+.

Dạng phức chất: [Ni(H2O)6]2+, [Ni(NH3)6]2+, [NiCl4]2-…

- NiO, Ni(OH)2 có tính bazơ > axit  tan trong axit, không tan trong kiềm, nước: NiO + 2HCl  NiCl2 + H2O - Tính khử yếu: Ni(OH)2 + ½Br2 + KOH  Ni(OH)3 + KBr - Ni (+2) dễ tạo thành phức amicat: NiCl2 + 6NH3(k)  [Ni(NH3)6]Cl2  Ni(OH)2 dễ tan khi có mặt NH3 hoặc muối NH4+: Ni(OH)2(r) + 6NH3(dd)  [Ni(NH3)6](OH)2(dd) Chương X

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

2 Hợp chất (+3) 2.1 Fe (+3): Dạng đơn giản: Fe2O3, Fe(OH)3, Fe3+.

Dạng phức chất: [Fe(H2O)6]3+, [Fe(CN)6]3-, [FeCl4]- …

- Fe2O3, Fe(OH)3: lưỡng tính (bazơ > axit) Fe2O3 + 6HCl + 6H2O  2[Fe(H2O)6]Cl3 tnc

Fe2O3 + 2KOHrắn  2KFeO2 + H2O

Fe(OH)3 + 3HCl + 3H2O  [Fe(H2O)6]Cl3 to

Fe(OH)3 + 3NaOHđđ  Na3[Fe(OH)6] Chương X

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

- Fe3+ bền, có tính oxi hóa yếu FeCl3 + 2KI  2FeCl2 + I2 + 2KCl - Muối Fe(+3) bị thủy phân: [Fe(H2O)6]3+ + H2O  [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H2O  [Fe(H2O)4(OH)2]+ + H3O+

- K3[Fe(CN)6] (muối đỏ máu): thuốc thử cho ion Fe2+:

FeCl2 + K3[Fe(CN)6]  KFe[Fe(CN)6] + 2KCl Xanh tuabin Chương X

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

2.2 Co (+3): - Hợp chất đơn giản Co(+3) không bền  Tính oxi hóa mạnh

Cho Co2O3, Co(OH)3 tác dụng với axit  không tạo muối Co3+ mà tạo thành Co2+ 2Co2O3 + 4H2SO4  4CoSO4 + O2 + 4H2O 2Co(OH)3 + 6HCl  2CoCl2 + Cl2 + 6H2O

Chương X

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB

2.3 Ni (+3): - Hợp chất Ni (+3) không đặc trưng, không bền  Tính oxi hóa mạnh 2Ni(OH)3 + 6HCl  2NiCl2 + Cl2 + 6H2O

QUY LUẬT BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT: Fe - Co – Ni: tính khử 

Fe(+2) – Co(+2) – Ni(+2): độ bền ; tính khử  Fe(+3) – Co(+3) – Ni(+3): độ bền ; tính oxihóa  Chương X

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 3, Chương 6: trang 121 – 144

I. ĐƠN CHẤT Mn

[2] – Chương 12: trang 247 – 255

II.HỢP CHẤT CỦA Mn

Chương XI

[3] – Phần III, Chương 7: trang 515 – 527

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình e hóa trị giống nhau: (n1)d5ns2, nên:

X –ne → X (+2,…, +7)  thể hiện tính kim loại.

- Số oxi hóa dương đặc trưng, bền: +7. Riêng Mn còn có các số oxi hóa đặc trưng và bền là +2, +4.

- Ở số oxi hóa dương thấp chúng giống kim loại như Fe, Cr …

- Ở số oxi hóa dương cao có tính chất giống phi kim như clo.

Chương XI

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

I ĐƠN CHẤT Mn 1 Tính chất vật lý - Màu trắng bạc, bề ngoài giống sắt nhưng cứng, dòn hơn.

- Độ cứng: 5 – 6 (> Fe, Ni, Cr); Độ dẫn điện = 5

- Khó nóng chảy và khó sôi - Tạo hợp kim với nhiều kim loại. Thép đường rây chứa 1 – 2%Mn, thép bi nghiền hoặc má ngàm chứa 10 – 15%Mn …

Chương XI

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

2 Tính chất hóa học - Mn là kim loại tương đối hoạt

o (E động Mn2+ / Mn = -1,185 V)

t0

3Mn + 2O2  Mn3O4 Mn bột mịn + 2H2O  Mn(OH)2 + H2 Mn + H2SO4  MnSO4 + H2 Mn + Cl2  MnCl2 3 Điều chế từ quặng pyroluzit MnO2.nH2O 3MnO2  Mn3O4 + O2 t0

t0

3Mn3O4 + 8Al  9Mn + 4Al2O3

Chương XI

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

II HỢP CHẤT Mn

1 Hợp chất Mn (+2): MnO, Mn(OH)2, Mn2+ - MnO, Mn(OH)2 có tính bazo > axit MnO + 2HCl  MnCl2 + H2O Mn(OH)2 + H2SO4  MnSO4 + H2O Chương XI

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

- Hợp chất Mn(+2) có tính khử đặc trưng: • Trong môi trường kiềm Mn(+4) 2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O  Mn(OH)4 • Trong môi trường kiềm nóng chảy MnO423MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH  3K2MnO4 + 2KCl + 3K2SO4 + 6H2O • Trong môi trường axit  MnO4-

3MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3  2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O Chương XI

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

2 Hợp chất Mn (+4): MnO2, Mn(OH)4

MnO2

- Mn4+ không bền

Mn(OH)4

- MnO2, Mn(OH)4 không tan, có tính lưỡng tính nhưng cả 2 tính đều yếu.

MnO2 + 4HCl đặc  MnCl2 + Cl2 + 2H2O

MnO2 + 2KOH  K2MnO3 + H2O - Tính oxi hóa:

2Mn(OH)4 + 2H2SO4  2MnSO4 + O2 + 6H2O - Tính khử khi tác dụng với chất oxi hóa mạnh: Chương XI

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

• Trong môi trường kiềm rắn nóng chảy 2MnO2 + KClO3 + 6KOH  3K2MnO4 + KCl + 3H2O • Trong môi trường axit: 2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3  2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O 3 Hợp chất Mn (+6) - Muối MnO42- có màu lục thẫm, không bền bị phân hủy trong nước 3K2MnO4 + 2H2O  2KMnO4 + MnO2 + 4KOH Chương XI

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

- MnO42- có tính oxi hóa mạnh: • Trong môi trường kiềm:  MnO2 K2MnO4 + K2SO3 + H2O  MnO2 + K2SO4 + 2KOH • Trong môi trường axit  Mn2+ K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4  K2SO4 + MnSO4 + H2O - MnO42- thể hiện tính khử khi tác dụng với chất oxihóa mạnh.

2K2MnO4 + Cl2  2KMnO4 + 2KCl Chương XI

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

4 Hợp chất Mn (+7) - HMnO4 tồn tại ở dạng dung dịch C < 20%, nếu C > 20% bị phân hủy:

2HMnO4  2MnO2 + 3/2O2 + H2O - Muối MnO4- màu tím đen, bền hơn MnO42-

- Muối MnO4- bị nhiệt phân ở khoảng 250oC: 2KMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2 - Bị phân huỷ trong kiềm đặc: 4KMnO4 + 4KOH  4K2MnO4 + O2 + 2H2O Chương XI

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

- Có tính oxi hóa mạnh, sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào môi trường: • Trong môi trường axit  Mn2+ 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4  6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O • Trong môi trường trung tính  MnO2 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O  3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH • Trong môi trường bazơ  MnO42K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH  K2SO4 + 2K2MnO4 + H2O Chương XI

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG XI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIB

Điều chế KMnO4 - Oxihóa MnO42- bằng Cl2 hay PbO2 – HNO3 2K2MnO4 + Cl2  2KMnO4 + 2KCl 2K2MnO4 + 2PbO2 + 6HNO3  2KMnO4 + 2Pb(NO3)2 + 2KNO3 + 3H2O

- Điện phân dung dịch MnO42dòng điện

2K2MnO4 + 2H2O 

Chương XI

2KMnO4 + 2KOH + H2

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 3, Chương 10: trang 253 – 272

I. ĐƠN CHẤT II. HỢP CHẤT

Chương XIII

[2] – Chương 15: trang 275 – 281 [3] – Phần III, Chương 2: trang 395 – 410

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

NHẬN XÉT CHUNG Nguyên tố

Cấu hình

R ( Å)

I2, eV

I3, eV

E0M2+/M, V

Zn Cd

4s23d10 5s24d10

1,39 17,96 (Ca: 11,87) 39,90 1,56 16,90 (Sr: 11,03) 37,47

- 0,76 - 0,40

Hg

6s24f145d10 1,60 18,75 (Ba: 10,00) 32,43

+ 0,85

- e hoá trị nS → chỉ tạo các hợp chất +1 (Hg22+), +2 - Kém hoạt động hơn so với kim loại IIA

- Kim loại và hợp chất của nó đều độc.

Chương XIII

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

I ĐƠN CHẤT 1 Tính chất vật lý - Kim loại trắng bạc, bị mất màu và ánh kim trong không khí, dễ nóng chảy, bay hơi.

Nguyên tố

Zn

Cd

Hg

T0nc 0C

419,6

321

- 38,86

T 0s 0C

906

767

356,66

- Tạo hợp kim với nhau và với nhiều kim loại khác Chương XIII

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

2 Tính chất hóa học - Tính khử giảm từ Zn đến Hg. Đối với HCl, H2SO4 loãng: Zn tan dễ dàng, Cd tan chậm, Hg không tan o o o E Zn = -0, 76 V; E = -0, 40 V; E = +0,85 V 2+ / Zn Cd 2+ / Cd Hg 2+ / Hg

- Đối với HNO3: đều dễ tan 6Hg + 8HNO3loãng  3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O Hg + 4HNO3đặc  Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O - Zn là kim loại lưỡng tính: Zn + 2HCl + 4H2O  H2 + [Zn(H2O)4]Cl2 Zn + 2NaOH + 2H2O  H2 + Na2[Zn(OH)4] Chương XIII

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

II HỢP CHẤT 1 Oxit - ZnO, CdO rất bền nhiệt, HgO kém bền nhiệt 2HgO  2Hg + O2 (4000 C) - Các XO không tan trong nước, có tính lưỡng tính hoạt bazo ZnO + 2NaOHđặc + H2O  Na2[Zn(OH)4]

CdO + NaOHrắn, nóng chảy  Na2CdO2 + H2O HgO + 2HNO3  Hg(NO3)2 + H2O Chương XIII

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

2 Hydroxit - Zn(OH)2 có tính lưỡng tính điển hình - Cd(OH)2 có tính bazo - Hg(OH)2 không tồn tại vì bị mất nước ngay khi tạo thành: Hg2+ + 2OH-  HgO + H2O

3 Muối và phức chất - Hg2+ có tính oxy hóa

Hg(NO3)2 + Hg  Hg2(NO3)2 HgCl2 + SO2 + 2H2O  Hg + H2SO4 + 2HCl Chương XIII

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG XIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB

- Dễ tạo phức cation aquơ, amicat, halogeno, cyano… với số phối trí đặc trưng 4 4 Hợp chất Hg (+1)

- Trạng thái Hg(+1) tồn tại trong Hg2(NO3)2; Hg2Cl2 - Không có ion Hg+ mà có ion Hg22+ với cấu trúc

[-Hg-Hg-]2+ - Hg (+1) thể hiện tính oxi hóa và khử

Hg2Cl2 + SO2 + H2O → 2Hg + H2SO4 + 2HCl 3Hg2Cl2 + 8HNO3 → 3HgCl2 + 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chương XIII

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

1

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

NHẬN XÉT CHUNG

[1] – Tập 3, Chương 9: trang 226 – 252

I. ĐƠN CHẤT 1. Tính chất vật lý 2. Tính chất hóa học

II. HỢP CHẤT 1. Các hợp chất +1

[2] – Chương 16: trang 282 – 291 [3] – Phần III, Chương 1: trang 374 – 394

2. Các hợp chất +2 3. Các hợp chất +3 Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

2

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron của 2 lớp ngoài cùng: (n-1)s2 (n-1)p6 (n-1)d10 ns1 Gây ra hiệu ứng chắn kém

Kém bền hơn cấu hình

hơn cấu hình (n-1)s2(n-1)p6

(n-1)s2 (n-1)p6  tạo các

 mức độ hoạt động IB < IA

hợp chất có số OXH > +1

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

3

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

IB Rk,(Å) I1, (eV) I2, (eV) I3, (eV) IA Rk,(Å) I1, (eV)

Cu 1,28 7,72 20,29 36,9 K 2,36 4,32

Ag 1,44 7,57 21,50 34,82 Rb 2,53 4,16

Au 1,44 9,22 20,50 30,50 Cs 2,74 3,58

Cu  Au: tính KL , khả năng tạo phức , các hợp chất số OXH cao đều có màu, hợp chất tan đều độc.

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

4

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

I ĐƠN CHẤT 1 Tính chất vật lý Kim Tonc, oC Tos, oC loại

Tỷ khối

Độ cứng Độ dẫn điện Độ dẫn nhiệt (thang Mohr) (Hg = 1) (Hg = 1)

Cu

1083

2543

8,94

3,0

57

36

Ag

960,6

2167

10,50

2,7

59

49

Au

1073,4

2880

19,32

2,5

40

35

- Dễ tạo hợp kim với nhau và với kim loại khác - Dễ tạo hỗn hóng với Hg - Rất dễ kéo sợi, dát mỏng (nhất là Au).

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

5

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

2 Tính chất hóa học - Kim loại kém hoạt động và hoạt tính  Cu  Au: + Tác dụng với oxi không khí 2Cu + O2 + 2H2O  2Cu(OH)2

Cu(OH)2 + Cu  Cu2O + H2O

t0thường

nếu không khí có H2S:

4Ag + 2H2S + O2  2Ag2S + 2H2O Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

6

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

Tác dụng với axit: + Cu tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng có O2kk Cu + H2SO4loãng + 1/2O2kk  CuSO4 + H2O

+ Cu, Ag tác dụng với axit HI, H2SO4đđ, HNO3 Cu + HI  CuI + 1/2H2 3Ag + 4HNO3loãng  3AgNO3 + NO + 2H2O

+ Cu, Ag, Au tác dụng với nước cường thủy, dd HCl bão hòa clo, dd CN- trong không khí, HCN đậm đặc Au + HNO3 + 4HCl  H[AuCl4] + NO + 2H2O 2Au + 3Cl2 + 2HCl  2H[AuCl4] 4Au + 8KCN + 2H2O + O2  4K[Au(CN)2] + 4KOH Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

7

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

II HỢP CHẤT 1 Các hợp chất (+1)  Các oxyt E2O: đều là chất rắn, ít tan trong nước, tan một phần trong dd kiềm đặc.

Cu2O + 2NaOHđặc  2Na[Cu(OH)2]

- Cu2O và Ag2O tan trong dd NH3đđ : Cu2O + 4NH3 + H2O  2[Cu(NH3)2]OH

Ag2O + 4NH3 + H2O  2[Ag(NH3)2]OH - Cu2O bền nhiệt, Ag2O và Au2O kém bền nhiệt Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

8

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

Điều chế oxyt E2O: 2CuSO4 + 4NaOH + C6H12O6  Cu2O + C6H12O7 + 2H2O + 2Na2SO4

2AgNO3 + 2NaOH  Ag2O + 2NaNO3 + H2O 2AuCl + 2KOH  Au2O + 2KCl + H2O

 Các hydroxit EOH: đều kém bền 2EOH  E2O + H2O

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

9

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

 Các muối Cu(+1), Au(+1): không tan trong nước, ở trạng thái ẩm không bền bị phân hủy, tan trong HClđặc

2CuCl (r)  CuCl2 + Cu (r) 3AuCl (r)  AuCl3 + 2 Au (r)

 Các muối Ag(+1): bền trong dung dịch. Bị phân hủy dưới tác dụng ánh sáng với mức độ khác nhau: 2AgBr  2Ag + Br2 các halogenua dễ bị phân cực hóa bởi Ag+ Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

10

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

 Phức chất của E(+1): - phức cation amiacat rất bền CuCl + 2NH3  [Cu(NH3)2]Cl Ag2O + 4NH3 + H2O  2[Ag(NH3)2]OH

- phức anion phổ biến hơn và bền CuCl + HCl  H[CuCl2]

AgBr + 2Na2S2O3  Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

11

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

2 Các hợp chất (+2) – Cu(+2)  CuO: - Tạo thành khi đốt nóng Cu với không khí hoặc nhiệt phân Cu(OH)2.

- Không tan trong nước, dễ tan trong axit, tan trong dd NH3 tạo phức amiacat, phân hủy khi đun nóng

CuO + 4NH3 + H2O  [Cu(NH3)4](OH)2 4CuO  2Cu2O + O2 (11000C) Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

12

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

- bị SnCl2, FeCl2 khử về Cu(+1) khi đun nóng 2CuO + SnCl2  2CuCl + SnO2 3CuO + 2FeCl2  2CuCl + CuCl2 + Fe2O3 - bị H2, CO, C, NH3, Al khử về kim loại khi đốt nóng CuO + CO  Cu + CO2 3CuO + 2NH3 k  3Cu + N2 + 3H2O  Hydroxit Cu(OH)2: - không tan trong nước, dễ tan trong axit và dd NH3 Cu(OH)2 + 4NH3  [Cu(NH3)4](OH)2 Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

13

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

- có tính lưỡng tính Cu(OH)2 + 2NaOHđặc,dư  Na2[Cu(OH)4] + 2H2O  Muối Cu(+2): dễ tan, bị thủy phâm, dễ tạo phức như [Cu(H2O)6]2+ ; [Cu(NH3)4]2+ ; [Cu(CN)4]2- ; [CuCl4]2- …

2CuSO4 + 4NaI  2CuI + I2 + 2Na2SO4 * Nước Suâyze: thành phần, tính chất, ứng dụng

Nước Fehling: thành phần, tính chất, ứng dụng Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

14

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

3 Các hợp chất (+3) – Au(+3)  Au2O3: - Không tan trong nước, bị phân hủy ở 1600C Au2O3  Au + O2 (160 – 2900C) - Có tính lưỡng tính Au2O3 + 8HClđặc  2H[AuCl4] + 3H2O Au2O3 + 2NaOHđặc,nóng + 3H2O  2Na[Au(OH)4]

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

15

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

 Au(OH)3: - Không tan trong nước, thể hiện tính axit trội hơn

tính bazo Au(OH)3 + NaOH  Na[Au(OH)4] Au(OH)3 + 2H2SO4  H[Au(SO4)2] + 3H2O 2Au(OH)3  Au2O3 + 3H2O (1000C)

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

16

CHƯƠNG XIV: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB

 Muối Au(+3): - Kém bền nhiệt: AuCl3  AuCl + Cl2 (150-1850C) 2AuCl  2Au + Cl2 (trên 2890C) - Tính oxi hóa mạnh: 2AuCl3 + 3H2O2  2Au + 3O2 + 6HCl - Dễ tạo phức: AuCl3 + NaCl  Na[AuCl4]

Chương XIV

nvhoa102@gmail.com

17