Hóa học phổ thông

Chương trình sách Hóa học dành cho học sinh Việt Nam

Một số khái niệm cơ bản:

Hóa học là gì?

Hóa học, một nhánh của khoa học tự nhiên, là ngành nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, và sự thay đổi của vật chất. Hóa học nói về các nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, và các phản ứng hóa học xảy ra giữa những thành phần đó.

Hóa học đôi khi được gọi là "khoa học trung tâm" vì nó là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lý học, địa chất học và sinh học.

Mol

1. Khái niệm

Mol là đơn vị đo lượng chất. Một mol chất bất kì đều chứa số tiểu phân (phân tử, nguyên tử hay ion) bằng số nguyên tử cacbon có trong đúng 12g cacbon (đồng vị 12C). Con số nguyên tử cacbon có trong 12g cacbon được gọi là số Avogadro (ký hiệu NA).

Bằng thực nghiệm người ta xác định được số Avogadro có giá trị bằng 6,02214129(27)×1023

Ký hiệu: Mol là một đơn vị SI, với ký hiệu đơn vị mol.

2. Ứng dụng

- Mol được sử dụng rộng rãi trong hóa học như một cách thuận tiện để thể hiện lượng chất phản ứng và sản phẩm của các phản ứng hóa học.

Ví dụ, phương trình hóa học 2H2 + O2 → 2H2O có thể được hiểu là 2 mol hydro (H2) và 1 mol oxy (O2) phản ứng tạo thành 2 mol nước (H2O).

- Mol cũng có thể được sử dụng để thể hiện số lượng nguyên tử, ion hoặc các thực thể khác trong một mẫu nhất định của một chất. Nồng độ của dung dịch thường được biểu thị bằng số mol của nó, được định nghĩa là lượng chất hòa tan trên một đơn vị thể tích dung dịch, mà đơn vị thường sử dụng là mol trên lít (mol / l).

 

Độ âm điện

1. Khái niệm

Độ âm điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình. Như vậy độ âm điện của nguyên tử nguyên tố càng lớn thì tính phi kim nguyên tố đó càng mạnh, tính kim loại càng yếu và ngược lại.

Ký hiệu: độ âm điện của nguyên tố là χ

Ví dụ: Trong phân tử HCl, cặp electron liên kết bị lệch về phía Cl vì độ âm điện của Cl lớn hơn của H. Trong NaCl thì cặp electron liên kết chuyển hẳn sang Cl vì độ âm điện của Cl lớn hơn nhiều so với Na.

Trong hóa học có nhiều thang độ âm điện khác nhau, tuy nhiên phổ biến hơn cả là thang độ âm điện Pauling do nhà hóa học Linus Pauling thiết lập năm 1932

2. Quy luật biến đổi trong bảng tuần hoàn

- Trong một chu kì theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (từ trái qua phải), độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố thường tăng dần.

- Trong cùng một nhóm (từ trên xuống dưới) theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố thường giảm dần.

- Độ âm điện của phi kim lớn hơn so với của kim loại

Vậy độ âm điện của nguyên tử nguyên tố A biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử.

Kim loại

1. Khái niệm

 Trong hóa học, kim loại là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử. Các kim loại là một trong ba nhóm các nguyên tố được phân biệt bởi độ ion hóa và các thuộc tính liên kết của chúng, cùng với các á kim và các phi kim.

2. Vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn

- Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s 

- Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p 

- Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d 

- Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f

* Nhận xét: đa số các nguyên tố hóa học đã biết là nguyên tố kim loại (trên 80 %) 

3. Tính chất vật lý

a. Tính chất chung

- Kim loại có tính chất vật lí chung là dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

- Các tính chất vật lí chung này là do các e tự do có trong mạng tinh thể kim loại gây ra.

b. Một số tính chất vật lí khác

- Tỉ khối: của các kim loại rất khác nhau nhưng thường dao động từ 0,5 (Li) đến 22,6 (Os). Thường thì:

+ d < 5: kim loại nhẹ (K, Na, Mg, Al).

+ d > 5: kim loại nặng (Zn, Fe...).

- Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -390C (Hg) đến 34100C (W). Thường thì:

+ t < 10000C: kim loại dễ nóng chảy.

+ t > 15000C: kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt).

- Tính cứng: Biến đổi từ mềm đến rất cứng.

Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ e; khối lượng mol của kim loại...

3.Tính chất hóa học

Tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương):  

M → Mn+ + ne

1. Tác dụng với phi kim

Hầu hết các kim loại khử được phi kim điển hình thành ion âm 

Ví dụ:                                                      Hg + S → HgS  

2. Tác dụng với axit

a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng:

2M + 2nH+ → 2Mn+ + nH2 

(M đứng trước hiđro trong dãy thế điện cực chuẩn)

b) Đối với H2SO4 đặc, HNO3 (axit có tính oxi hóa mạnh): 

- Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với H2SO4 đặc, HNO3 sẽ đạt số oxi hóa cao nhất 

- Các kim loại có tính khử càng mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa càng thấp. Các kim loại như Na, K…sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit

2Fe + 6H2SO4 (đặc)Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2

4Mg + 5H2SO4 (đặc) 4MgSO4 + H2S + 4H2

Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

 3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

3. Tác dụng với dung dịch muối

- Với Na, K, Ca và Ba phản ứng với nước trước sau đó dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.

- Với các kim loại không tan trong nước, kim loại hoạt động (đứng trước) đẩy được kim loại kém hoạt động (đứng sau) ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Chú ý:

2Fe3+ + Fe → 3Fe2+

Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+

Fe2+ + Ag+ → Ag + Fe3+ 

4. Tác dụng với dung dịch kiềm

Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc). Trong các phản ứng này, kim loại đóng vai trò là chất khử, H2O là chất oxi hóa và bazơ làm môi trường cho phản ứng 

Ví dụ: phản ứng của Al với dung dịch NaOH được hiểu là phản ứng của Al với nước trong môi trường kiềm và gồm hai quá trình:       2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 

                                    Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4

Cộng hai phương trình trên ta được một phương trình: 

                        2Al + 6H2O + 2NaOH → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

5. Tác dụng với oxit kim loại

Các kim loại mạnh khử được các oxit kim loại yếu hơn ở nhiệt độ cao thành kim loại 

Ví dụ: 2Al + Fe2O3→ 2Fe + Al2O3

 

 

Nguyên tử

Khái niệm

Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.

Nguyên tử của các nguyên tố có kích thước, khối lượng vô cùng bé nhỏ và khác nhau. Chẳng hạn, nếu coi nguyên tử như một hạt hình cầu thì nguyên tử của nguyên tổ hidro có bán kính bằng 0,34 A0   , khối lượng của nguyên tử hidro là 1,673.10-23g.

Trong các quá trình hóa học. nguyên tử của các nguyên tố vẫn được bảo toàn về khối lượng, bởi vậy "khối lượng của các chất trong mọi quá trình hóa học là luôn luôn không đổi". Đó là nội dung của định luật bảo toàn khối lượng do nhà hóa học người Pháp A.L.Lavoisier, 1743-1794) đề ra năm 1985.

Tuy nhiên, về mặt vật lí, nguyên tử không phải là hạt nhỏ nhất không thể phân chia nhỏ hơn được nữa mà là một hạt có cấu tạo phức tạp. Trong nguyên tử có các electron mang điện tích âm và hạt nhân mang diện tích dương. Các điện tích này bù trừ nhau nên nguyên tử không mang điện.

 

 

Phi kim

Phi kim là những nguyên tố hóa học dễ nhận electron trừ hiđrô . Phi kim nằm bên phải bảng tuần hoàn. Hầu hết các phi kim không dẫn điện . Phi kim thường tồn tại ở dạng phân tử . Một số nguyên tố có sự biến tính, ví dụ như cacbon graphit có thể dẫn điên. kim cương thì không. Phi kim bao gồm Các khí hiếm, Các halogen , Các phi kim còn lại: ôxy, lưu huỳnh, selen, nitơ, phốtpho, cacbon, hiđro.

Tính chất vật lý của phi kim

- Trong điều kiện thường, phi kim tồn tại dưới cả ba trạng thái:

+ Rắn: C, P, S, ...

+ Lỏng: Br2, ...

+ Khí: O2, H2, Cl2, N2,...

- Hầu hết các phi kim đều không dẫn nhiệt và điện

- Có độ nóng chảy thấp

Ví dụ: Nhiệt độ nóng chảy của P, S, Br2 lần lượt là 44.2C; 115.2C; -7.2C

- Một số phi kim có tính độc hại như: Cl2, I2, Br2

Tính chất hóa học của phi kim

Tác dụng với kim loại

- Nhiều phi kim tác dụng được với kim loại để tạo thành muối

2Na    +   Cl2   →    2NaCl

  Fe    +    S     →    FeS (đen)

2Al     +   3S    →     Al2S3

- Oxi tác dụng với kim loại, tạo thành oxit kim loại

2Cu   +   O2     →   2CuO

3Fe   +   2O2   →   Fe3O4

2Zn   +   O2   →   2ZnO

Kết luận: Khi cho phi kim tác dụng với kim loại sẽ tạo thành muối hoặc oxit kim loại

Tác dụng với Hiđro

- Cho Oxi phản ứng với Hiđro sẽ tạo thành hơi nước

O2   +     2H2     →    2H2O

- Cho Clo tác dụng với Hiđro, ban đầu sẽ tạo ra khí Hiđroclorua không màu, làm đổi màu quỳ tím sang đỏ. Khí này tan trong nước tạo thành dung dịch axit HCl.

H2   +   Cl2   →   2HCl

Kết luận: Khi cho phi kim phản ứng với Hiđro sẽ tạo thành hợp chất khí.

Tác dụng với oxi

- Hầu hết các phi kim tác dụng được với oxi đều tạo thành oxit axit.

+ Khi cho Photpho cháy trong Oxi với ngọn lửa sáng chói, phản ứng xảy ra mạnh tạo khói trắng bám vào thành bình ở dạng bột (P2O5)

4P   +  5O2   →  P2O5

+ Khi cho lưu huỳnh cháy trong Oxi với ngọn lửa sáng xanh, sinh ra khí không màu, mùi hắc (SO2)

S   +   O2    →  SO2

Mức độ hoạt động của phi kim

- Tương tự như kim loại, trong bảng tuần hoàn đi từ trên xuống dưới

+ Những phi kim hoạt động mạnh: F2, O2, Cl2... (F2 – là phi kim mạnh nhất).

+ Các phi kim hoạt động yếu hơn: S, P, C, Si...

Loading…