Giáo trình Hóa vô cơ B
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC ÑAØ LAÏT
F 7 G
GIAÙO TRÌNH
HOÙA VOÂ CÔ B
HOÀ BÍCH NGOÏC
2000
- 2 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
MUÏC LUÏC
II. HEÄ THOÁNG TUAÀN HOAØN.................................................................................6
2. Moâ taû baûng heä thoáng tuaàn hoaøn(110 nguyeân toá) :...........................................7
1. Baùn kính nguyeân töû:..........................................................................................8
II. ÑÔN CHAÁT........................................................................................................16
3. Hydroxyd :.......................................................................................................20
CHÖÔNG III : KIM LOAÏI KIEÀM THOÅ....................................................................23
II. ÑÔN CHAÁT........................................................................................................24
3. Hydroxyd :.......................................................................................................28
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................32
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 3 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
III. NHOÂM...............................................................................................................37
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................37
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................45
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................52
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................60
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................75
C. PHAÂN LAÂN VAØ PHAÂN ÑAÏM.......................................................................84
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................88
A. ÑÔN CHAÁT....................................................................................................96
II. ÑÔN CHAÁT..................................................................................................107
II. ÑÔN CHAÁT..................................................................................................112
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 4 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
CHÖÔNG I :
ÑÒNH LUAÄT TUAÀN HOAØN VAØ HEÄ THOÁNG TUAÀN HOAØN
CAÙC NGUYEÂN TOÁ HOAÙ HOÏC.
Ñeán giöõa theá kyû XIX, ngöôøi ta ñaõ bieát ñöôïc 63 nguyeân toá hoaù hoïc, nhieàu hôïp
chaát hoaù hoïc khaùc nhau ñaõ ñöôïc nghieân cöuù, nhieàu tính chaát vaät lyù hoùa hoïc ñaëc
tröng cuûa caùc nguyeân toá, hôïp chaát rieâng bieät hay cuûa töøng nhoùm nguyeân toá, hôïp
chaát ñaõ ñöôïc thieát laäp.
Söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät vaø coâng nghieäp luùc ñoù ñoøi hoûi phaûi tieáp
tuïc nghieân cöùu veà caùc nguyeân toá vaø hôïp chaát cuûa chuùng moät caùch maïnh meõ vaø coù
heä thoáng. Ñieàu naøy ñaët ra cho caùc nhaø hoùa hoïc vaán ñeà heä thoáng hoaù caùc nguyeân toá
ñeå tìm ra nhöõng quy luaät chung noùi leân moái lieân heä giöõa chuùng vôùi nhau.
Nhieàu nhaø baùc hoïc nhö Dobereiner (nhoùm ba nguyeân toá xeáp theo thöù töï tieán
cuûa khoái löôïng nguyeân töû: Cl – Br – I…), Chancourtoirs, Newlands (xeáp caùc
nguyeân toá theo khoái löôïng nguyeân töû taêng daàn), Mayer (thu ñöôïc 6 nhoùm töông
töï)… ñaõ nghieân cöùu vaán ñeà naøy nhöng khoâng thaønh coâng vì thieáu cô sôû heä thoáng
hoaù vöõng chaéc, nhaát laø khoâng nhìn thaáy ñöôïc moái lieân quan giöõa caùc nguyeân toá
khoâng töông töï nhau.
Thaønh coâng röïc rôõ nhaát laø caùc coá gaéng cuûa Mendeleev ñaõ kieân trì theo doõi vaán
ñeà xeáp haïng caùc nguyeân toá trong nhieàu naêm daøi ñeå cho ra moät baûng phaân loaïi döïa
treân cô sôû cuaû ñònh luaät tuaàn hoaøn.
Baûng phaân loaïi hieän vaãn coøn mang teân oâng (Mendeleev) maëc duø ñaõ ñöôïc hieäu
chænh vaø boå tuùc khaù nhieàu.
I ÑINH LUAÄT TUAÀN HOAØN
1 Phaùt bieåu:
Khi nghieân cöùu tính chaát cuûa caùc nguyeân toá, xeùt theo chieàu ñieän tích haït nhaân
nguyeân töû taêng daàn, ngöôøi ta thaáy tính chaát hoùa hoïc cuûa chuùng bieán ñoåi nhöng sau
moät soá nguyeân toá ta laïi gaëp moät nguyeân toá coù tính chaát töông töï.
VD: Töø nguyeân toá thöù ba laø Li ñeán nguyeân toá thöù 10 laø Ne: tính kim loaïi giaûm
daàn (3Li: kim loaïi maïnh; 9F: phi kim ñieån hình, 10Ne: khí trô).
Nguyeân toá thöù 11 laø Na coù tính chaát gioáng Li. Söï bieán ñoåi tính chaát caùc nguyeân
toá töø 11Na ñeán 18Ar (khí trô) noùi chung gioáng caùc nguyeân toá tröôùc.
Sôû dó vaäy vì tính chaát caùc nguyeân toá phuï thuoäc chuû yeáu vaøo caáu truùc ñieän töû
cuûa nguyeân töû. ÔÛ traïng thaùi bình thöôøng, caáu truùc ñieän töû ñöôïc xaùc ñònh baèng soá
ñieän töû trong nguyeân töû töùc baèng ñieän tích haït nhaân nguyeân töû.
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 5 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
Thaät ra, tính chaát hoaù hoïc cuûa caùc nguyeân toá phuï thuoäc chuû yeáu vaøo caáu taïo
lôùp voû ñieän töû ngoaøi cuøng (lôùp ñieän töû hoùa trò) neân tính chaát tuaàn hoaøn cuûa caáu taïo
voû ñieän töû ñaõ quyeát ñònh tính chaát caùc nguyeân toá phaûi bieán ñoåi tuaàn hoaøn.
Ñònh luaät tuaàn hoaøn ñöôïc phaùt bieåu nhö sau:
“Tính chaát caùc ñôn chaát cuõng nhö tính chaát thaønh phaàn vaø daïng caùc hôïp chaát
cuûa nhöõng nguyeân toá bieán thieân tuaàn hoaøn vaøo ñieän tích haït nhaân nguyeân töû cuûa
nhöõng nguyeân toá ñoù”.
Ñònh luaät naøy do Mendeleev tìm ra ñaàu tieân, nhöng ôû thôøi kyø oâng, ñònh luaät
phaùt bieåu coøn chöa chính xaùc laém laø: ”Tính chaát phuï thuoäc tuaàn hoaøn vaøo khoái
löôïng nguyeân töû”; do ñoù coù moät soá saép xeáp khoâng phuø hôïp.
VD:
18Ar
39,9
19K
27Co
58,9
28Ni
58,7
52Te
53I
39,0
127,6
126,9
Khoái löôïng nguyeân töû:
2. YÙnghóa cuûa ñònh luaät tuaàn hoaøn:
-Ñònh luaät tuaàn hoaøn laø cô sôû chaéc chaén ñeå phaân loaïi caùc nguyeân toá hoaù hoïc vaø
hôïp chuùng laïi thaønh moät heä thoáng hoaøn chænh. Chæ coù theå hieåu ñaày ñuû caùc tính chaát
cuûa moät nguyeân toá rieâng reõ khi nghieân cöùu noù trong moái lieân heä vôùi tính chaát cuûa
caùc nguyeân toá khaùc vaø vôùi vò trí cuûa nguyeân toá ñoù trong baûng heä thoáng tuaàn hoaøn.
VD: Nghieân cöùu tính chaát cuûa Al phaûi xeùt caû tính chaát caùc nguyeân toá xung
quanh noù
B
Mg – Al – Si …)
Ga
-Ñònh luaät tuaàn hoaøn cho pheùp thaáy tröôùc ñöôïc söï toàn taïi cuûa nhöõng nguyeân toá
chöa ñöôïc tìm ra, cho pheùp moâ taû tính chaát cuûa caùc nguyeân toá ñoù vaø hôïp chaát cuûa
chuùng.
VD: Söï khaùm phaù ra Ga (1874) coù tính chaát gioáng nhoâm (do Mendeleev döï
ñoaùn).
Söï khaùm phaù ra Sc (1879), Ge (1885) cuõng vaäy.
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 6 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
II. HEÄ THOÁNG TUAÀN HOAØN
1. Caáu truùc heä thoáng tuaàn hoaøn theo thuyeát caáu taïo nguyeân töû:
Heä thoáng tuaàn hoaøn bao goàm caùc ñôn vò caáu truùc: chu kyø, nhoùm, phaân nhoùm, oâ.
Nhöõng ñôn vò caáu truùc naøy do Medeleev ñöa ra töø luùc chöa coù khaùi nieäm gì veà caáu
taïo nguyeân töû. Tuy nhieân, giöõa chuùng vaø caáu taïo nguyeân töû coù moái lieân quan chaët
cheõ. Moái lieân quan naøy cho pheùp nhanh choùng xaùc ñònh ñöôïc caáu truùc ñieän töû vaø töø
ñoù bieát ñöôïc nhöõng tính chaát cô baûn cuûa nguyeân toá cuõng nhö hôïp chaát cuûa chuùng.
a Chu kyø
Chu kyø laø moät daõy caùc nguyeân toá maø caùc nguyeân töû cuûa chuùng coù cuøng soá lôùp
ñieän töû, chæ khaùc nhau ôû soá ñieän töû cuûa caùc lôùp beân ngoaøi. Khi ñoù:
- Soá thöù töï cuûa chu kyø cuûa nguyeân toá truøng vôùi giaù trò soá löôïng töû chính ñaëc
tröng cho lôùp ngoaøi cuøng. (1,2,3…).
- Khi hình thaønh moät lôùp môùi laïi xuaát hieän moät chu kyø môùi.
- Moãi chu kyø goàm moät soá nguyeân toá nhaát ñònh öùng vôùi soá ñieän töû ñieàn vaøo caùc
lôùp beân ngoaøi töø luùc baét ñaàu xaây döïng phaân lôùp ns (hydro hay kim loaïi kieàm) ñeán
khi keát thuùc phaân lôùp np (caùc khi trô).
VD: Chu kyø moät öùng vôùi lôùp voû n=1 coù hai ñieän töû ñieàn vaøo phaân lôùp 1s neân
chu kyø moät goàm hai nguyeân toá (H:1s1, He:1s2).
Chu kì hai öùng vôùi lôùp voû n=2 coù 8 ñieän töû ñieàn vaøo caùc phaân lôùp 2s2p
(Li:[He]2s1 → Ne :[He]2s22p6) neân chu kyø hai goàm 8 nguyeân toá: Li, Be, B, C, N, O,
F, Ne.
Chu kyø 4 coù 18 nguyeân toá, nguyeân toá cuoái cuøng (36Kr) coù 18 ñieän töû ñieàn vaøo
caùc phaân lôùp 4s23d104p6.
Chu kyø 6 coù 32 nguyeân toá, nguyeân toá cuoái cuøng (86Rn) coù 32 ñieän töû ñieàn vaøo
phaân lôùp 6s24f145d106p6.
b. Nhoùm
Nhoùm goàm caùc nguyeân toá coù soá ñieän töû lôùp ngoaøi cuøng hay cuûa nhöõng phaân
lôùp ngoaøi cuøng gioáng nhau vaø baèng soá thöù töï cuûa nhoùm.
c. Phaân nhoùm
Phaân nhoùm goàm nhöõng nguyeân toá maø lôùp ñieän töû beân ngoaøi cuøng ñöôïc xaây
döïng gioáng nhau(chæ khaùc nhau veà chæ soá n).
Phaân nhoùm chính goàm caùc nguyeân toá maø ñieän töû öùng vôùi möùc naêng löôïng cao
nhaát trong nguyeân töû thuoäc phaân lôùp ns hay np
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 7 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
VD:
11Na : 1s22s2 2p63s1
17Cl : 1s2 2s22p63s23p5
: Phaân nhoùm IA
: Phaân nhoùm VIIA
Phaân nhoùm phuï goàm caùc nguyeân toá maø ñieän töû öùng vôùi möùc naêng löôïng cao
nhaát trong nguyeân töû thuoäc phaân lôùp (n-1)d hay (n-2)f. Caùc nguyeân toá naøy ñöôïc goïi
laø caùc nguyeân toá hoï d hay hoï f.
VD: 25Mn: 1s2 2s22p6 3s23p63d54s2: phaân nhoùm VIIB
Nhoùm
Nguyeân toá s vaø p
ns1
Nguyeân toá d
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2
(n-1)d1ns2
(n-1)d2ns2
(n-1)d3ns2
(n-1)d5ns1
(n-1)d5ns2
(n-1)d6,7,8ns2
I
II
ns2
III
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ns2np6
IV
V
VI
VII
VIII (0)
d. OÂ
OÂ laø vò trí cuï theå cuûa moãi nguyeân toá, chæ roõ toïa ñoä nguyeân toá trong baûng heä
thoáng tuaàn hoaøn (soá thöù töï nguyeân toá ≡ soá ñieän tích haït nhaân ≡ soá ñieän töû; soá thöù töï
chu kyø; soá thöù töï nhoùm, loaïi phaân nhoùm).
VD: 28Sr coù Z=38, ôû chu kyø 5 phaân nhoùm IIA.
2. Moâ taû baûng heä thoáng tuaàn hoaøn(110 nguyeân toá) :
Hôn 400 kieåu dieãn heä thoáng tuaàn hoaøn caùc nguyeân toá ñaõ ñöôïc coâng boá nhöng
thöïc teá chæ coù 2 kieåu trong soá ñoù ñöôïc phoå bieán vaø öùng duïng roäng raõi.
Ñoù laø caùc baûng heä thoáng tuaàn hoaøn daïng ngaén vaø daïng daøi maø hieän nay chuùng
ta ñang söû duïng vaø cô sôû cuûa chuùng vaãn laø caùch bieåu dieãn cuûa Mendeleev.
- Baûng tuaàn hoaøn daïng ngaén goàm 8 nhoùm nguyeân toá, 7 chu kyø vôùi 10 daõy
nguyeân toá:
Chu kyø 1 (chu kyø ñaëc bieät) goàm hai nguyeân toá.
Chu kyø 2,3 (chu kyø nhoû) goàm 8 nguyeân toá.
Chu kyø 4,5,6,7 (chu kyø lôùn) goàm 18,18,32,26 nguyeân toá.
Moãi chu kyø lôùn goàm 2 haøng ngang: haøng treân laø haøng chaün bao giôø cuõng maïnh
hôn caùc nguyeân toá trong haøng leû neân ngöôøi ta qui öôùc vieát caùc nguyeân toá haøng chaün
dòch sang phaûi, caùc nguyeân toá haøng leû dòch sang traùi (caùc nguyeân toá cuûa chu kyø nhoû
cuõng ñöôïc vieát theo quy taéc naøy).
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 8 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
VD: Na, Mg coù tính chaát kim loaïi maïnh neân ñöôïc vieát dòch sang phaûi.
Chu kyø 6 coù 32 nguyeân toá töø 55 ñeán 86; trong ñoù coù 14 nguyeân toá töø 58 ñeán 71
ñöôïc xeáp cuøng oâ thöù 57 vôùi nguyeân toá lantan vaø vieát thaønh moät haøng ngang ôû cuoái
baûng, hoïp thaønh hoï lantanit.
Chu kyø 7 (chu kyø dôû dang) coù 20 nguyeân toá töø 87 ñeán 106; trong ñoù coù 14
nguyeân toá töø 90 ñeán 103 ñöôïc xeáp cuøng oâ thöù 89 vôùi Ac hoïp thaønh hoï Actinit cuõng
ñöôïc vieát thaønh haøng ngang ôû cuoái baûng.
- Baûng heä thoáng tuaàn hoaøn daïng daøi khoâng goïn vaø chaët cheõ baèng daïng ngaén,
nhöng coù öu ñieåm laø phaûn aùnh ñöôïc roõ raøng söï phaân chia caùc hoï nguyeân toá theo
ñaëc ñieåm caáu truùc ñieän töû (caùc hoï s,p; d;f). Ñaëc ñieåm cuûa caùch bieåu dieãn daïng daøi
naøy laø heä thoáng tuaàn hoaøn ñöôïc traûi daøi ra theo haøng ngang: moãi chu kyø chæ coù moät
haøng vaø noùi chung caùc hoï nguyeân toá s,p;d;f ñöôïc saép xeáp lieân tuïc nhau. Vì vaäy caùc
phaân nhoùm nguyeân toá ñöôïc taùch haún thaønh nhöõng coät rieâng, trong ñoù phaân nhoùm
chính ñöôïc kyù hieäu laø A, phaân nhoùm phuï laø B.
III. MOÄT SOÁ CAÙC TÍNH CHAÁT TUAÀN HOAØN CUÛA CAÙC
NGUYEÂN TOÁ.
Chuùng ta bieát tính chaát cuûa caùc nguyeân toá trong heä thoáng tuaàn hoaøn thay ñoåi
moät caùch coù quy luaät theo 3 chieàu: ngang, doïc, cheùo; trong ñoù quan troïng vaø ñaùng
löu yù nhaát laø theo chieàu ngang (chu kyø vaø daõy), doïc (nhoùm vaø phaân nhoùm).
Vì tính chaát cuûa caùc nguyeân toá chuû yeáu phuï thuoäc vaøo caáu truùc lôùp voû ñieän töû
nguyeân töû neân khi döïa vaøo caáu taïo nguyeân töû coù theå giaûi thích ñöôïc deã daøng nhöõng
quy luaät thay ñoåi tính chaát cuûa caùc nguyeân toá trong heä thoáng tuaàn hoaøn.
Ñoù laø caùc tính chaát baùn kính nguyeân töû, baùn kính ion; aùi löïc ñieän töû, naêng
löôïng ion hoaù; ñoä aâm ñieän, soá oxy hoaù döông vaø aâm cöïc ñaïi, theå tích nguyeân töû,
nhieät ñoä noùng chaûy, nhieät ñoä soâi, töø tính, naêng löôïng phaân lyù, nhieät taïo thaønh…
Sau ñaây chuùng ta seõ xeùt moät soá tính chaát tuaàn hoaøn quan troïng cuûa caùc nguyeân
toá hay ñöôïc söû duïng ñeå giaûi thích hoaït tính hoaù hoïc cuûa caùc ñôn chaát cuõng nhö hôïp
chaát cuûa chuùng.
1. Baùn kính nguyeân töû:
a. Khaùi nieäm
Vì caùc ñaùm maây ñieän töû khoâng coù giôùi haïn roõ neùt neân khoâng theåxaùc ñònh ñöôïc
baùn kính nguyeân töû vaø baùn kính ion thaät chính xaùc. Vì vaäy, ngöôøi ta thöôøng xaùc
ñònh caùc ñaïi löôïng naøy döïa treân khoaûng caùch giöõa caùc haït nhaân nguyeân töû taïo neân
ñôn chaát hay hôïp chaát töông öùng (xem caùc nguyeân töû hay ion nhö nhöõng quaû caàu
tieáp xuùc nhau). Baùn kính nguyeân töû vaø ion xaùc ñònh theo caùch naøy ñöôïc goïi laø baùn
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 9 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
kính hieäu duïng vaø phuï thuoäc vaøo baûn chaát nguyeân töû töông taùc, ñaëc tröng lieân keát
hoaù hoïc vaø traïng thaùi lieân hôïp.
Toùm laïi, baùn kính nguyeân töû vaø baùn kinh ion chæ laø nhöõng ñaïi löôïng quy öôùc.
Tuy vaäy noù vaãn laø tính chaát ñaëc tröng quan troïng cuûa caùc nguyeân toá vaø coù aûnh
höôûng nhieàu ñeán tính chaát hoùa hoïc cuûa caùc nguyeân toá.
b. Söï bieán ñoåi baùn kính nguyeân töû:
Trong cuøng moät chu kyø:
+ Noùi chung, trong moät chu kyø, baùn kính nguyeân töû giaûm daàn töø traùi sang phaûi
(theo chieàu taêng Z).
VD:
Chu kyø 2
Li
1,52 1,13 0,88 0,77 0,70 0,66 0,64
Fe Co Ni
1,26 1,25 1,24
Be
B
C
N
O
F
Baùn kính nguyeân töû (A0)
Nguyeân töû hoï Fe
Baùn kính nguyeân töû (A0)
+ Trong moät chu kyø, soá lôùp ñieän töû cuûa caùc nguyeân töû nhö nhau vaø ñieän tích
haït nhaân taêng moät ñôn vò khi ñi töø nguyeân toá noï ñeán nguyeân toá kia trong khi ñieän töû
chæ ñöôïc theâm vaøo lôùp ñang xaây döïng dôû neân ñieän töû bò huùt vaøo nhaân maïnh hôn
laøm cho baùn kính nguyeân töû giaûm ñi.
Ñoái vôùi caùc nguyeân toá hoï d vaø f, theo chieàu taêng daàn, söï thay ñoåi baùn kính
chaäm chaïp hôn so vôùi caùc nguyeân toá hoï s vaø p. Vì ñoái vôùi caùc nguyeân toá naøy, ñieän
töû taêng theâm ñöôïc ñieàn vaøo lôùp ñieän töû ñang xaây döïng saâu beân trong (lôùp thöù hai vaø
thöù ba keå töø ngoaøi vaøo) neân ít aûnh höôûng ñeán kích thöôùc nguyeân töû. Ñoàng thôøi söï
taêng ñieän töû d ôû lôùp keà ngoaøi cuøng laøm cho hieäu öùng chaén ñoái vôùi ñieän töû lôùp ngoaøi
cuøng taêng leân so vôùi tröôøng hôïp s vaø p.
Söï giaûm ít vaø ñeàu ñaën baùn kính nguyeân töû ôû caùc nguyeân toá d vaø f ñöôïc goïi laø
söï co d hay co f (söï co lantanit hay actinit).
Trong moät phaân nhoùm:
Trong moät phaân nhoùm chính, theo chieàu töø treân xuoáng döôùi, baùn kính nguyeân
töû taêng leân vì soá lôùp ñieän töû taêng leân.
VD:
Phaân nhoùm IA
Baùn kính nguyeân töû (A0)
Li
Na
K
Rp
Cs
Fr
1,52
1,86
2,31
2,44
2,62
2,70
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 10 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
Ñoái vôùi caùc nguyeân toá nhoùm phuï, khi chuyeån töø nguyeân toá ñaàu phaân nhoùm ñeán
nguyeân toá thöù hai, baùn kính coù taêng leân, töø nguyeân toá thöù 2 ñoái vôùi nguyeân toá thöù
ba, baùn kính ít thay ñoåi. Ñieàu naøy ñöôïc giaûi thích chuû yeáu do hieän töôïng co d, co f.
VD:
Phaân nhoùm VIB
Baùn kính nguyeân töû (A0)
24Cr
1,25
42Mo
1,36
74W
1,37
2. Naêng löôïng Ion hoùa:
a. Khaùi nieäm
Naêng löôïng lieân keát caùc ñieän töû beân ngoaøi vôùi haït nhaân nguyeân töû quyeát ñònh
tính chaát hoùa hoïc cuûa caùc nguyeân toá. Naêng löôïng ñoù chính laø naêng löôïng ion hoùa.
Vaäy naêng löôïng ion hoùa ñaëc tröng cho ñoä beàn cuûa lieân keát giöõa haït nhaân vôùi ñieän
töû beân ngoaøi töùc ñaëc tröng cho khaû naêng nhöôøng ñieän töû cuûa nguyeân töû, töùc ñaëc
tröng cho tính kim loaïi cuûa nguyeân toá (naêng löôïng ion hoùa caøng nhoû, nguyeân töû
caøng deã nhöôøng ñieän töû neân tính kim loaïi vaø tính khöû cuûa nguyeân toá caøng maïnh).
Ñònh nghóa: Naêng löôïng ion hoùa cuûa moät nguyeân toá laø naêng löôïng toái thieåu caàn
thieát ñeå taùch moät ñieän töû ra khoûi nguyeân töû töï do ôû traïng thaùi khoâng kích thích.
X
+
I
=
X+
+
e-
Ñaây laø naêng löôïng ion hoùa thöù nhaát (I1). Ngoaøi ra coøn coù naêng löôïng ion hoùa
thöù 2,3… (I2, I3,…) laø naêng löôïng caàn thieát ñeå taùch ñieän töû thöù hai, thöù 3,… ra khoûi
ion döông coù ñieän tích +1,+2,…
Naêng löôïng ion hoùa thöôøng ñöôïc ño baèng eV hay kcal/ntg (1 eV =23,06
kcal/ntg).
Trong hoùa hoïc, I1 coù yù nghóa quan troïng nhaát vì ôû traïng thaùi töï do, nguyeân töû
ñeàu ñöôïc loaïi tröø heát moïi aûnh höôûng beân ngoaøi neân naêng löôïng caàn ñeå gaây neân söï
ion hoaù nguyeân töû ñuùng baèng naêng löôïng ñaõ lieân keát ñieän töû trong nguyeân töû.
b. Söï bieán thieân naêng löôïng Ion hoaù
Trong moät chu kyø:
VD:
Chu kyø 3
I1 (eV)
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
5,14 7,64 5,98 8,15
10,48
10,36
13,01
15,76
Trong cuøng moät chu kyø, töø traùi qua phaûi, baùn kính nguyeân töû giaûm daàn, ñieän töû
hoùa trò caøng gaàn nhaân caøng bò huùt maïnh neân caøng khoù taùch rôøi khoûi nguyeân töû neân
naêng löôïng ion hoùa caøng cao. Tuy nhieân, söï bieán ñoåi ñoù khoâng xaûy ra ñôn ñieäu khi
ñieän tích haït nhaân taêng tuaàn töï.
VD:
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 11 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
13Al coù I1 nhoû hôn 12Mg do caáu hình ñieän töû
Mg : 1s2 2s2 2p63s2
: Phaân lôùp 3s baûo hoaø.
Al : 1s22s22p63s23p1 : Ñieän töû p trong moät phaân lôùp môùi ít bò nhaân giöõ
chaët hôn ñieän töû trong phaân lôùp keá tröôùc ñaõ baûo hoøa.
Töông töï 16S coù I1 nhoû hôn 15P
P: 1s2 2s2 2p63s23p3
: Phaân lôùp 3p baùn baûo hoøa.
S: 1s2 2s2 2p63s2 3p4 : Vieäc taùch ñieän töû thöù 4 ñeå ñaït phaân lôùp 3p baùn
baûo hoøa deã thöïc hieän hôn.
Trong moät phaân nhoùm:
+ Phaân nhoùm chính:
VD:
Phaân nhoùm IA
I1(eV)
Li
Na
K
Rp
Cs
5,39
4,15
4,34
4,15
3,89
Trong phaân nhoùm chính, theo chieàu taêng ñieän tích haït nhaân, soá lôùp ñieän töû taêng
leân ñoàng thôøi hieäu öùng chaén cuûa caùc lôùp ñieän töû beân trong cuõng taêng leân laøm giaûm
löïc huùt giöõa haït nhaân vôùi nhöõng ñieän töû beân ngoaøi neân I1 giaûm.
+ Phaân nhoùm phuï:
Phaân nhoùm VB
I1 (Ev)
23V
41Nb
6,88
73Ta
7,88
6,74
Söï taêng I1 trong phaân nhoùm phuï ñöôïc giaûi thích baèng öu theá cuûa vieäc taêng ñieän
tích haït nhaân vaø hieäu öùng xaâm nhaäp cuûa caùc ñieän töû nhöõng lôùp ngoaøi cuøng.
3. AÙi löïc ñieän töû:
a. Khaùi nieäm
Ñònh nghóa: AÙi löïc ñieän töû cuûa moät nguyeân töû laø naêng löôïng ñöôïc phaùt ra (hay
thu vaøo) khi nguyeân töû ñoù (ôû traïng thaùi töï do) keát hôïp theâm moät soá ñieän töû ñeå bieán
thaønh ion aâm.
X
+
e-
=
X-
+
F
F: AÙi löïc ñieän töû, ñöôïc tính baèng eV hay kcal/ntg.
Vieäc xaùc ñònh tröïc tieáp F baèng thöïc nghieäm khoù khaên hôn nhieàu so vôùi vieäc
xaùc ñònh I. Ngöôøi ta môùi xaùc ñònh ñöôïc aùi löïc ñieän töû cuûa moät soá ít nguyeân toá coù ñoä
aâm ñieän lôùn. AÙi löïc ñieän töû thöôøng ñöôïc xaùc ñònh giaùn tieáp.
Aùi löïc ñieän töû caøng döông thì nguyeân töû caøng deã nhaän ñieän töû, do ñoù tính phi
kim loaïi vaø tính oxy hoaù cuûa nguyeân toá caøng maïnh.
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 12 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
b. Söï bieán ñoåi aùi löïc ñieän töû
Noùi chung, söï phuï thuoäc cuûa aùi löïc ñieän töû vaøo vò trí trong heä thoáng tuaàn hoaøn
phöùc taïp hôn so vôùi naêng löôïng ion hoùa. Neáu trong nguyeân töû thieáu 1 hay 2 ñieän töû
ñeå baûo hoøa lôùp ngoaøi ñeán 8 ñieän töû thì aùi löïc ñieän töû cuûa noù thöôøng lôùn vaø ngöôïc
laïi, khi ôû lôùp ngoaøi cuûa nguyeân töû coù 1 hay 2 ñieän töû thì aùi löïc ñieän töû raát beù.
Trong baûng heä thoáng tuaàn hoaøn, phaân nhoùm VIIA coù aùi löïc ñieän töû lôùn nhaát vaø
giaûm daàn töø Clor ñeán iod vì caøng ñi xuoáng, baùn kính nguyeân töû taêng daàn, ñieän töû
theâm vaøo caøng ít bò nhaân huùt neân naêng löôïng phoùng thích ra caøng keùm daàn. ÔÛ Flor
do kích thöôùc nhoû neân ñieän töû theâm vaøo chòu töông taùc ñaåy moät phaàn cuûa nhöõng
ñieän töû ñang coù saün neân Flor coù aùi löïc ñieän töû nhoû hôn Clor.
VD:
Phaân nhoùm VIIA
F (eV)
F
Cl
Br
I
3,58
3,76
3,54
3,29
4. Ñoä aâm ñieän:
a. Khaùi nieäm
Theo khaùi nieäm cuûa mình, caùc ñaïi löôïng naêng löôïng Ion hoaù vaø aùi löïc ñieän töû
coù theå duøng ñeå ñaùnh giaù vaø giaûi thích khaû naêng taïo thaønh lieân keát ion cuûa caùc
nguyeân toá khi töông taùc vôí nhau. Ñeå ñaùnh giaù vaø giaûi thích khaû naêng taïo thaønh lieân
keát coäng hoaù trò cuûa caùc nguyeân toá khi phaûn öùng vôùi nhau, ngöôøi ta duøng ñoä aâm
ñieän vì ñaïi löôïng naøy cho bieát khaû naêng cuûa nguyeân töû moät nguyeân toá huùt maät ñoä
ñieän töû veà phía mình khi taïo lieân keát vôùi nguyeân töû cuûa nguyeân toá khaùc.
Ñoä aâm ñieän cuõng laø ñaïi löôïng ñaëc tröng quan troïng cho tính chaát cuûa nguyeân
toá. Nguyeân töû cuûa nguyeân toá coù ñoä aâm ñieän lôùn hôn seõ huùt ñieän töû veà phía mình khi
töông taùc vôùi nguyeân töû cuûa nguyeân toá khaùc coù ñoä aâm ñieän nhoû hôn. Do ñoù, ñoä aâm
ñieän coù lieân quan vôùi naêng löôïng ion hoaù vaø aùi löïc ñieän töû cuûa nguyeân töû.
- Caùch xaùc ñònh ñoä aâm ñieän:
Ñoä aâm ñieän ñöôïc xaùc ñònh theo nhieàu caùch döïa treân nhöõng tính chaát khaùc nhau
cuûa caùc nguyeân toá. Hieän nay coù ñeán 20 thang ñoä aâm ñieän. Tuy giaù trò ñoä aâm ñieän
cuûa caùc nguyeân toá theo nhöõng thang naøy khaùc nhau nhöng keát quaû saép xeáp caùc
nguyeân toá theo khaû naêng huùt ñieän töû döïa treân nhöõng thang naøy noùi chung gioáng
nhau.
- Caùch xaùc ñònh ñoä aâm ñieän theo Mullinken:
Khi hai nguyeân töû cuûa caùc nguyeân toá A vaø B töông taùc vôùi nhau taïo thaønh hôïp
chaát coäng hoaù trò (töùc lieân keát cuûa hôïp chaát ñöôïc thöïc hieän baèng söï chuyeån ñieän töû
töø nguyeân töû cuûa nguyeân toá naøy sang nguyeân töû cuûa nguyeân toá kia) thì khaû naêng huùt
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 13 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
ñieän töû töông öùng cuûa chuùng seõ laø (FA- IB) vaø (FB –IA). Ñieän töû seõ chuyeån veà phía
nguyeân töû A coù khaû naêng lôùn thì:
(FA -
FA
IB) > (FB – IA)
IA FB IB
+
>
+
Töø ñoù, Mullinken ñeà nghò ñoä aâm ñieän X cuûa caùc nguyeân töû ñöôïc xaùc ñònh bôûi:
1
X =
(F + I)
2
Vì giaù trò aùi löïc ñieän töû bieát ñöôïc coøn ít neân caùch xaùc ñònh ñoä aâm ñieän theo
phöông phaùp Mullinken bò haïn cheá.
- Caùch xaùc ñònh ñoä aâm ñieän theo Paulling:
Ñoä aâm ñieän ñöôïc xaùc ñònh döïa treân naêng löôïng lieân keát cuûa caùc lieân keát töông
öùng.
VD:
Phaân töû AB ñöôïc taïo thaønh töø caùc phaân töû AØ2 vaø B2. Trong ñoù lieân keát cuûa taát
caû B phaân töû naøy ñeàu laø coäng hoaù trò. Neáu lieân keát AB khoâng coù cöïc thì:
E A − B
=
E A− A E B − B
E: Naêng löôïng cuûa caùc lieân keát.
Hay:
∆E =
−
= 0
E
A−B
E A− AE B− B
Neáu lieân keát A-B coù cöïc thì ∆E ≠0. Nhö vaäy döïa vaøo ñaïi löôïng ∆E coù theå ñaùnh
giaù ñöôïc ñoä coù cöïc cuûa lieân keát vaø do ñoù ñaùnh giaù ñöôïc ñoä aâm ñieän cuûa nguyeân toá.
Theo Paulling, moái lieân keát giöõa ñoä aâm ñieän X vaø ∆E ñöôïc xaùc ñònh baèng bieåu
thöùc:
∆E = const(XA- XB)2
X tính baèng eV vaø neáu ∆E cuõng tính baèng eV thì const =1.
Paulling ñaõ tieán haønh tính toaùn ñoä aâm ñieän caùc nguyeân toá döïa treân söï so saùnh
vôùi ñoä aâm ñieän cuûa Flor (maø OÂng nhaän baèng 4). Do vaäy, ñoä aâm ñieän xaùc ñònh theo
phöông phaùp naøy goïi laø ñoä aâm ñieän töông ñoái.
b.Söï bieán ñoåi ñoä aâm ñieän
- Trong moät chu kyø theo chieàu taêng ñieän tích haït nhaân, ñoä aâm ñieän taêng.
- Trong moät phaân nhoùm: khi ñi töø treân xuoáng döôùi, ñoä aâm ñieän giaûm.
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 14 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
- Caàn chuù yù raèng khoâng neân xem ñoä aâm ñieän laø ñaïi löôïng coá ñònh cuûa nguyeân
toá vì noù ñöôïc xaùc ñònh trong söï phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn cuï theå cuûa hôïp chaát.
Chuùng ta chæ neân söû duïng noù laøm ñaïi löôïng ñaùnh giaù khaû naêng nguyeân töû cuûa
nguyeân toá huùt ñieän töû maø thoâi.
5. Soá oxy hoaù:
a. Khaùi nieäm
Soá oxy hoùa laø ñieän tích döông hay aâm cuûa nguyeân toá trong hôïp chaát ñöôïc tính
vôùi giaû thieát raèng hôïp chaát taïo thaønh caùc ion.
+ Söï bieán ñoåi soá oxy hoaù:
Söï thay ñoåi tuaàn hoaøn soá oxy hoaù xaûy ra laø do caùc nguyeân toá hoaù hoïc coù
khuynh höôùng cho hay nhaân ñieän töû lôùp ngoaøi cuøng ñeå coù caáu hình ñieän töû beàn laø
s2p6.
Soá oxy hoùa döông cao nhaát cuûa moät nguyeân toá baèng soá e- hoaù trò cuûa noù (töùc
baèng soá thöù töï cuûa nhoùm), coøn soá oxy hoaù aâm baèng soá thöù töï nhoùm tröø ñi 8.
VD:
S: 1s22s22p63s23p4
Soá oxy hoaù döôngmax : +6
Soá oxy hoaù aâmmax
: -2
Trong moät chu kyø, töø traùi qua phaûi, soá oxy hoaù döông cao nhaát taêng töø +1 ñeán
+8; soá oxy hoaù aâm taêng töø –4 (nhoùm IV) ñeán –1 (nhoùm VII).
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 15 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
CHÖÔNG II :
KIM LOAÏI KIEÀM
I. NHAÄN XEÙT CHUNG
Nhoùm IA (kim loaïi kieàm) goàm caùc nguyeân toá : Liti(Li), Natri(Na), Kali(K),
Rubidi(Rb), Cesi(Cs) vaø Franci(Fr).
Fr laø nguyeân toá phoùng xaï töï nhieân – nguyeân toá quan troïng nhaát laø Na.
- Moät vaøi tính chaát cuûa kim loaïi kieàm :
Li
3
Na
11
K
Rb
37
Cs
55
Soá thöù töï (Z)
Caáu hình e
Rntöû (A0)
19
[He]2s [Ne]3s [Ar]4s [Ne]5s [Ne]6s
1
1
1
1
1
RIon M+ (A0)
1,52
0,60
124
1,86
0,95
118
2,27
1,33
100
735
0,8
2,48
1,48
95
2,66
1,69
91
E
E
Ion hoùa I (kcal/ntg)
Ion hoùa II (kcal/ntg)
Ñoä aâm ñieän
1790
1,0
1090
0,9
634
0,8
579
0,7
Theá oxi hoùa –
khöû(ϕM+/M)(V)
-3,05
0,53
139,0
-2,71
0,97
97,8
-2,93
0,86
63,6
760
-73
-2,99
1,53
39,0
696
-67
-3,02
1,87
28,4
685
-59
Khoái löôïng rieâng (g/cm3)
Kcal
Iong
Tonc (oC)
To (oC)
1370,0 883,0
-119 -93
s
Naêng löôïng hydrat hoùa
Caáu hình e hoùa trò : ns1 → deã maát e ñeå trôû thaønh Ion M+ :
M – 1e- → M+
neân chuùng laø nhöõng kim loaïi maïnh nhaát trong taát caû caùc kim loaïi vaø trong moïi
hôïp chaát chuùng chæ coù möùc oxy hoùa +1.
Ñi töø treân xuoáng döôùi, soá lôùp e vaø baùn kính nguyeân töû taêng neân khaû naêng
nhöôøng e taêng, tính kim loaïi taêng, chuùng thöôøng cho lieân keát ion nhaát laø vôùi caùc
nguyeân toá khoâng kim loaïi cuûa nhoùm VIA, VIIA chuùng chæ cho lieân keát coäng hoùa trò
trong caùc hôïp chaát coù kieåu MR (R : goác höõu cô), trong caùc phaân töû Li2, Na2, K2, Rb2,
Cs2 toàn taïi ôû traïng thaùi khí.
So vôùi nhoùm nguyeân toá khaùc, nhoùm kim loaïi kieàm coù nhieàu tính chaát gioáng
nhau hôn vaø nhöõng tính chaát naøy bieán ñoåi ñeàu ñaën töø Li ñeán Fr (Li chieám vò trí hôi
ñaëc bieät hôn so vôùi caùc kim loaïi kieàm khaùc).
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 16 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
II. ÑÔN CHAÁT
1. lyù tính :
- Caùc kim loaïi kieàm coù maøu traéng baïc (Cs coù maøu vaøng), coù aùnh kim raát maïnh,
aùnh kim ñoù bieán maát nhanh choùng khi kim loaïi tieáp xuùc vôùi khoâng khí.
- Caùc kim loaïi kieàm ñeàu coù 1 kieán truùc tinh theå gioáng nhau laø kieåu laäp phöông
taâm khoái (cô caáu keùm chaët cheõ nhaát trong caùc cô caáu cuûa kim loaïi) neân kim loaïi
kieàm ñeàu nheï, meàm (Li, Na, K nheï hôn nöôùc); coù To , Tos töông ñoái thaáp vaø giaûm
nc
daàn töø Li ñeán Cs do lieân keát kim loaïi yeáu vaø lieân keát ñoù caøng yeáu khi kích thöôùc
nguyeân töû taêng leân.
- Daãn nhieät vaø daãn ñieän toát. Ñoä daãn ñieän cao naøy phuø hôïp vôùi thuyeát vuøng cuûa
kim loaïi vì caùc kim loaïi coù vuøng s môùi bò chieám bôûi moät nöõa soá e.
- Döôùi taùc duïng cuûa tia töû ngoaïi, caùckim loaïi Na, K, Rb vaø Cs phoùng ra e, cöôøng
ñoä cuûa doøng e ñöôïc phoùng ra tyû leä vôùi cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng ñöôïc haáp thuï (duøng
kim loaïi kieàm (Cs, Rb) laøm teá baøo quang ñieän).
- Caùc kim loaïi kieàm coù theå hoøa tan laãn nhau vaø deã tan trong Hg taïo thaønh hoãn
hoáng.
- Tan trong NH3(l) cho dung dòch maøu xanh thaåm daãn ñieän ñöôïc do caùc kim
loaïi kieàm phaân ly trong NH3(l) (Na → Na+ + e-).
2. Hoùa tính :
- Caùc kim loaïi kieàm raát hoaït ñoäng hoùa hoïc. Trong caùc phaûn öùng, chuùng theå
hieän tính khöû maïnh vaø tính khöû ñoù taêng leân töø Li ñeán Cs. Tröø khí trô, chuùng taùc
duïng vôùi haàu heát caùc khoâng kim loaïi khaùc nhö : Halogen, oxy, löu huyønh, nitô,
phospho, hydro…
a. Taùc duïng vôùi caùc nguyeân toá
* Vôùi oxy : Tuøy theo kim loaïi, ñieàu kieän phaûn öùng seõ taïo neân oxyd (M2O),
peroxyd (M2O2) vaø super oxyd (MO2).
+ ÔÛ ñieàu kieän thöôøng vaø trong khoâng khí khoâ :
- Li bò oxy hoùa thaønh 1 lôùp maøu xaùm goàm Li2O, Li3N
- Na bò oxy hoùa thaønh Na2O2 vaø moät ít Na2O taïo neân moät lôùp maøu vaøng nhaït.
- K bò phuû bôûi KO2 ôû ngoaøi, ôû trong laø K2O
- Rb, Cs töï boác chaùy taïo thaønh RbO2, CsO2.
+ Trong khoâng khí aåm : Caùc oxyd seõ huùt aåm (keát hôïp vôùi hôi nöôùc cuûa khoâng
khí) taïo thaønh hydroxyd, hydroxyd laïi keát hôïp vôùi khí CO2 bieán thaønh muoái
carbonat. Do ñoù, phaûi caát kim loaïi kieàm trong bình raát kín hay ngaâm trong daàu hoûa
khan.
+ Khi ñöôïc ñoát chaùy trong khoâng khí hay trong oxy :
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 17 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
- Li taïo neân Li2O vaø moät ít Li2O2
- Caùc kim loaïi khaùc : oxyd cuûa chuùng taùc duïng tieáp tuïc vôùi oxy taïo peroxyd
(Na2O2) hay superoxyd (KO2, RbO2, CsO2).
Khuynh höôùng cho peroxyd vaø superoxyd taêng leân töø Li ñeán Cs.
+ Vôùi hydro : Khi cho hydro khoâ ñi qua kim loaïi kieàm naáu noùng nheï, kim loaïi
kieàm hoùa hôïp vôùi hydro taïo muoái hydrua ion laø nhöõng chaát raén, deã bò thuûy phaân
giaûi phoùng H2 :
2M + H2 = 2M+H-
MH + H2O
=
MOH + H2
+ Vôùi halogen : Kim loaïi kieàm taùc duïng deã daøng vôù halogen taïo muoái
halogenua laø nhöõng hôïp chaát ion ñieån hình.
2M + X2
+ Vôùi clor : Caùc kim loaïi kieàm boác chaùy trong khí clor khi coù maët hôi aåm ôû
nhieät ñoä thöôøng.
=
2MX
+ Vôùi Brom loûng : K, Rb, Cs noå maïnh coøn Li, Na chæ töông taùc treânbeà maët.
+ Vôùi Iod : Caùc kim loaïi kieàm chæ töông taùc maïnh khi ñun noùng.
+ Vôùi S : Xaûy ra phaûn öùng noå khi nghieàn kim loaïi kieàm vôùi S.
+Vôùi N2, C, Si : Chæ coù Li töông taùc tröïc tieáp taïo Li3N, Li2C2, Li4Si khi ñun
noùng.
6Li + N2
=
2Li3N, ∆H = -47,2 kcal/mol
b. Taùc duïng vôùi caùc hôïp chaát
- Vôùi acid : vì laø kim loaïi maïnh neân kim loaïi kieàm taùc duïng raát maõnh lieät vôùi
acid ñeå giaûi phoùng H2 :
2M + 2H+
=
2M+ + H2 ↑
- Vôùi H2O : kim loaïi kieàm töông taùc maõnh lieät vôùi H2O giaûi phoùng hydro
2M + 2H2O = 2MOH + H2
Li : khoâng cho ngoïn löûa; Na noùng chaûy thaønh haït troøn vaø chaïy treân maët
nöôùc; K: boác chaùy ngay; Rb, Cs : gaây noå.
- Vôùi halogenua vaø caùc oxyd : kim loaïi kieàm deã daøng keát hôïp vôùi halogen vaø
oxy trong caùc hôïp chaát naøy ñeå giaûi phoùng kim loaïi :
4Na + TiCl4 = 4NaCl + Ti
2Li + CuO
=
Cu + Li2O
- Vôùi amoniac : kim loaïi kieàm taùc duïng vôùi khí NH3 ôû nhieät ñoä cao giaûi phoùng
H2 vaø taïo amidua laø moät chaát raén maøu traéng:
2M + 2NH3
=
2MNH-2 + H2 ↑
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 18 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
- Vôùi hôïp chaát höõu cô : kim loaïi kieàm coù theå ñaåy hydro linh ñoäng cuûa caùc hôïp
chaát höõu cô :
RC ≡ CH + Na
=
=
RC ≡ CNa + ½ H2 ↑
RONa + ½ H2 ↑
ROH + Na
3. Traïng thaùi töï nhieân :
Do tính hoaït ñoäng hoùa hoïc maïnh neân caùc kim loaïi kieàm khoâng coù ôû traïng thaùi
töï do trong thieân nhieân.
Na vaø Kali laø nhöõng nguyeân toá phoå bieán trong voû quaû ñaát.
- Haøm löôïng Na = 2,41%, K = 2,35%, Li = 0,11%, Rb = 0,002% vaø
Cs=0,00015% toång soá nguyeân töû.
- Khoaùng vaät chính coù chöùa Li laø alumosilicate : Spodumene LiAl(SiO3)2
petalite (li, Na)AlSi4O10
Na coù döôùi daïng NaCl (nöôùc bieån, muoái moû), NaNO3 (moû lôùn ôû ChiLeâ)
Kali coù trong thaønh phaàn cuûa xinvinite (KCl, NaCl); Carnalite
(KCl.MgCl2.6H2O), cainit (KCl.MgSO4.6H2O), trong tro moät soá thöïc vaät döôùi daïng
carbonat.
Rb, Cs coù laãn trong caùc khoaùng chaát cuûa Na vaø K vôùi soá löôïng nhoû.
Fr coù 1 löôïng voâ cuøng beù trong caùc quaëng chöùa Uran
227
89Ac → 22387Fr+4 He
2
24 min
223
223
87Fr
→
88 Ra + β-
4. Ñieàu cheá :
- Coù 2 phöông phaùp : ñieän phaân muoái noùng chaûy vaø duøng chaát khöû maïnh.
a. Ñieän phaân
Thöôøng duøng nhaát laø muoái clorua kim loaïi kieàm noùng chaûy.
Ví duï : Ñieàu cheá Na baèng caùch ñieän phaân hoãn hôïp NaCl–25%; NaF–12% KCl
ñeå haï nhieät ñoä noùng chaûy xuoáng 620oC (To
= 804oC), anod baèng than chì,
nc NaCl
catod baèng saét; coù maøng ngaên anod vaø catod
ñ/p
2NaCl
=
2Na-
+
2Cl+
2
(catod)
(anod)
Vôùi Li, ngöôøi ta ñieän phaân hoãn hôïp LiCl – KCl noùng chaûy.
b. Duøng chaát khöû maïnh
K, Rb, Cs khoù ñieàu cheá baèng phöông phaùp ñieän phaân muoái noùng chaûy vì chuùng
coù To thaáp vaø deã bay hôi neân thöôøng ñieàu cheá baèng phöông phaùp duøng chaát khöû
s
nhö C ñeå khöû carbonat(M2CO3) ôû To cao.
2C
+
M2CO3 → 2M
+
3CO
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 19 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
t0
Cuõng coù theå duøng nhöõng kim loaïi coù tính döông ñieän yeáu hôn nhöng coù To cao
s
hôn nhö Ca, Mg, Al ñeå khöû caùc hydroxyd, oxyd, clorua, sulfua, carbonat kim loaïi
kieàm ôû To cao thích hôïp trong chaân khoâng:
700o
2RbCl
+
Ca
=
CaCl2
+
2Rb↑
5. Öùng duïng :
Hôïp chaát cuûa Na vaø K raát caàn thieát ñoái vôùi con ngöôøi, ñoäng thöïc vaät : K laø moät
trong 3 nguyeân toá thöôøng xuyeân cung caáp cho ñaát ñeå taêng thu hoaïch muøa maøng, Na
caàn thieát cho ngöôøi vaø ñoäng vaät gioáng nhö K caàn thieát cho caây.
Na vaø K ñöôïc duøng ñeå ñieàu cheá peroxyd vaø amit. Na ñöôïc duøng roäng raõi trong
toång hôïp höõu cô, ñieàu cheá caùc chaát cô kim.
Li ñöôïc duøng ñeå ñieàu cheá caùc hôïp kim chì vaø hôïp kim coleron(Al – Zn – Cu –
Fe – Mn – Si – Li).
Rb vaø Cs ñöôïc duøng ñeå cheá taïo teá baøo quang ñieän.
III. HÔÏP CHAÁT
1. Oxyd :
- Taát caû ñeàu ôû daïng tinh theå laäp phöông coù maøu bieán ñoåi töø traéng ñeán da cam :
Li2O
Na2O
traéng
K2O
Rb2O
vaøng
Cs2O
traéng
traéng
da cam
To , To vaø ñoä beàn nhieät giaûm daàn töø Li2O ñeán Cs2O.
nc
s
- Li2O töông taùc chaäm vôùi nöôùc coøn caùc oxyd khaùc töông taùc raát maïnh, phaûn
öùng phaùt nhieàu nhieät
M2O + 2H2O
=
2MOH + H2O
Tröø Li2O, caùc oxyd khaùc töông taùc vôùi O2 ôû nhieät ñoä thöôøng taïo peroxyd; taùc
duïng vôùi axid, vôùi oxydacid taïo muoái töông öùng
Na2O
Na2O
+
+
H2SO4
CO2
=
=
Na2SO4 + H2O
Na2CO3
2. Peroxyd vaø superoxyd :
Taát caû ñeàu laø chaát raén coù maøu töø vaøng ñeán da cam vaø hung
Na2O2
K2O2 Rb2O2 Cs2O2
vaøng vaøng vaøng
KO2
RbO2
CsO2
hung
vaøng nhaït
vaøng
da cam
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
- 20 -
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô
Khaù beàn vôùi nhieät, khoâng phaân huûy khi noùng chaûy; huùt aåm maïnh vaø chaûy röûa
khi ñeå laâu trong khoâng khí.
- Töông taùc maïnh vôùi nöôùc ôû To thaáp giaûi phoùng H2O2 (peroxyd) vaø caû O2
(superoxyd) – laø nhöõng chaát khöû maïnh.
M2O2
2MO2
+
+
2H2O
2H2O
→ 2M(OH)2
→ 2MOH
+
+
H2O2
H2O2
+
O2
+ Na2O2 : Ñöôïc duøng laøm taùc nhaân taåy traéng, laøm maët naï choáng khí ñoäc (Na2O2
+ CO = Na2CO3), caûi taïo khí thôû trong taøu ngaàm (Na2O2 + CO2 = Na2CO3 +
1/2O2)
Ñieàu cheá baèng caùch ñoát Na trong O2 : 2Na + O2 = Na2O2
3. Hydroxyd :
Hydroxyd kim loaïi kieàm laø nhöõng baz maïnh raát haùo nöôùc,huùt aåm maïnh, ñoä tan
taêng theo nhieät ñoä; phaân ly hoaøn toaøn trong dung dòch :
MOH = M+ + OH-
Taùc duïng maõnh lieät vôùi acid, oxyd acid taïo muoái vaø nöôùc
KOH + HCl = KCl + H2O
KOH + SO3 = K2SO4 + H2O
+ NaOH : laø chaát raén maøu traéng khoâng trong suoát, huùt aåm raát maïnh. Deã tan
trong nöôùc (khi tan phaùt nhieàu nhieät) vaø röôïu.
Ngöôøi ta bieát ñöôïc 1 soá hydrat cuûa noù nhö NaOH.H2O, NaOH.2H2O,
NaOH.3H2O; nöôùc trong hydrat chæ maát hoøan toaøn khi chuùng noùng chaûy. ÔÛ traïng
thaùi noùng chaûy NaOH phaù huûy ñöôïc thuûy tinh, söù vaø caû Pt (khi coù maët khoâng khí)
neân muoán ñun noùng chaûy NaOH thöôøng phaûi duøng cheùn Ni, Fe, Ag.
NaOH ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát cenlulose töø goã, saûn xuaát xaø phoøng, giaáy, tô
nhaân taïo, tinh cheá daàu thöïc vaät vaø caùc saûn phaåm chöng caát daàu moû, cheá phaåm
nhuoäm vaø döôïc phaåm, laøm khoâ caùc khí vaø laø thuoác thöû raát thoâng duïng trong caùc
phoøng thí nghieäm.
Ñieàu cheá baèng phöông phaùp ñieän phaân dung dòch NaCl baõo hoøa trong thuøng coù
maøng ngaên 2 cöïc, catod baèng theùp; anod baèng than chì
ñ/p
2NaCl + 2H2O
=
2NaOH + H2
(catod)
+ Cl2
(anod)
(maøng ngaên thöôøng laø löôùi saét coù phuû amiaêng ôû ngoaøi).
Dung dòch thu ñöôïc ôû thuøng ñieän phaân coù noàng ñoä 8% vaø coøn laãn NaCl, khi coâ
dung dòch ñoù muoái aên seõ keát tinh, loïc dung dòch NaOH, ñem coâ caïn, naáu chaûy roài
ñoå khuoân.
Hoà Bích Ngoïc
Khoa Hoùa Hoïc
Tải về để xem bản đầy đủ
130 trang
25360
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hóa vô cơ B", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_hoa_vo_co_b.pdf
