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Hóa học vô cơ - Tập 1 ppt
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Mô tả chi tiết
NGUYEÃN HÖÕU KHAÙNH HÖNG
HUYØNH THÒ KIEÀU XUAÂN
HOÙA HOÏC VOÂ CÔ
Taäp 1
-2008-
Muïc luïc i
Muïc luïc
Muïc luïc ....................................................................................................................................i
Chöông 1 Giôùi thieäu............................................................................................................... 1
1.1 Ñaïi cöông veà Hoùa voâ cô ......................................................................................... 1
1.1.1 Hoùa hoïc laø gì?.................................................................................................... 1
1.1.2 Hoùa Voâ cô laø gì? ................................................................................................ 2
1.1.3 Caùc giai ñoaïn phaùt trieån cuûa Hoùa hoïc................................................................ 2
1.1.4 Xu höôùng hieän ñaïi.............................................................................................. 3
1.2 Phöông phaùp hoïc taäp vaø Noäi dung cô baûn moân hoïc .............................................. 3
1.2.1 Phöông phaùp hoïc taäp......................................................................................... 3
1.2.2 Noäi dung cô baûn cuûa Hoùa Voâ cô ........................................................................ 4
Chöông 2 Lieân keát trong hoùa hoïc........................................................................................... 6
2.1 Khaùi nieäm veà tieåu phaân........................................................................................... 6
2.2 Lieân keát hoùa hoïc..................................................................................................... 7
2.2.1 Baûn chaát lieân keát hoùa hoïc .................................................................................. 7
2.2.2 Lieân keát theo quan ñieåm nhieät ñoäng löïc hoùa hoïc ............................................... 7
2.2.3 Caùc thoâng soá ñaëc tröng cho lieân keát .................................................................. 9
2.3 Lieân keát ion............................................................................................................. 9
2.3.1 Moâ hình cuûa lieân keát ion..................................................................................... 9
2.3.2 Ñieàu kieän hình thaønh lieân keát ion...................................................................... 10
2.3.3 Caùc tính chaát cuûa lieân keát ion........................................................................... 10
2.3.4 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa lieân keát ion trong tinh theå.................... 11
2.4 Lieân keát coäng hoùa trò............................................................................................. 12
2.4.1 Moâ hình cuûa lieân keát coäng hoùa trò..................................................................... 12
2.4.2 Ñieàu kieän hình thaønh lieân keát coäng hoùa trò........................................................ 13
2.4.3 Caùc tính chaát cuûa lieân keát coäng hoùa trò............................................................. 13
2.4.4 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa lieân keát coäng hoùa trò............................ 13
2.4.5 Lieân keát coäng hoùa trò σ, π vaø δ .......................................................................... 14
2.5 Lieân keát kim loaïi ................................................................................................... 19
2.5.1 Moâ hình cuûa lieân keát kim loaïi theo quan ñieåm phi cô hoïc löôïng töû................... 19
ii Muïc luïc
2.5.2 Moâ hình cuûa lieân keát kim loaïi theo lyù thuyeát cô hoïc löôïng töû ............................ 19
2.5.3 Caùc tính chaát cuûa lieân keát kim loaïi.................................................................... 21
2.5.4 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa lieân keát kim loaïi .................................. 21
2.6 Lieân keát van der Waals ......................................................................................... 22
2.6.1 Moâ hình vaø ñieàu kieän hình thaønh lieân keát van der Waals .................................. 22
2.6.2 Caùc tính chaát vaø ñoä beàn cuûa lieân keát van der Waals ........................................ 22
2.6.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa lieân keát van der Waals........................ 22
2.7 Lieân keát hydro....................................................................................................... 23
2.7.1 Moâ hình vaø ñieàu kieän hình thaønh lieân keát hydro................................................ 23
2.7.2 Caùc tính chaát vaø ñoä beàn cuûa lieân keát hydro ...................................................... 23
2.7.3 Caùc loaïi lieân keát hydro vaø aûnh höôûng ñeán tính chaát cuûa phaân töû...................... 24
2.8 Taùc duïng phaân cöïc vaø taùc duïng bò phaân cöïc ........................................................ 25
2.8.1 Taùc duïng phaân cöïc........................................................................................... 26
2.8.2 Taùc duïng bò phaân cöïc....................................................................................... 28
2.8.3 Phaân bieät taùc duïng phaân cöïc cuûa ion vaø ñoä phaân cöïc cuûa lieân keát .................. 29
2.9 Söï khoâng phaân ñònh ranh giôùi giöõa caùc loaïi lieân keát hoùa hoïc................................ 29
2.9.1 Söï bieán ñoåi giöõa caùc loaïi lieân keát hoùa hoïc........................................................ 29
2.9.2 AÛnh höôûng cuûa söï bieán ñoåi giöõa caùc loaïi lieân keát hoùa hoïc
ñeán caùc tính chaát vaø ñoä beàn cuûa lieân keát.......................................................... 30
Chöông 3 Phaûn öùng hoùa hoïc ............................................................................................... 32
3.1 Khaùi nieäm chung................................................................................................... 32
3.1.1 Phaûn öùng acid-baz ........................................................................................... 32
3.1.2 Phaûn öùng oxi hoùa-khöû ...................................................................................... 33
3.2 Khaû naêng phaûn öùng .............................................................................................. 33
3.2.1 Nhieät ñoäng löïc hoïc cuûa phaûn öùng..................................................................... 33
3.2.2 Ñoäng hoïc cuûa phaûn öùng ................................................................................... 34
3.2.3 Moái lieân heä giöõa nhieät ñoäng löïc hoïc vaø ñoäng hoïc cuûa phaûn öùng ...................... 35
3.3 Quy öôùc veà ñieàu kieän phaûn öùng............................................................................ 35
Chöông 4 Phaûn öùng acid-baz............................................................................................... 36
4.1 Ñònh nghóa acid-baz.............................................................................................. 36
4.1.1 Ñònh nghóa acid-baz theo Arrhenius ................................................................. 36
4.1.2 Ñònh nghóa acid-baz theo Bronsted .................................................................. 36
4.1.3 Ñònh nghóa acid-baz theo Lewis ....................................................................... 37
4.1.4 Ñònh nghóa acid-baz theo Ubanovish................................................................ 37
4.1.5 Ñònh nghóa acid-baz cöùng-meàm ....................................................................... 38
4.1.6 Toùm löôïc caùc ñònh nghóa acid-baz.................................................................... 38
4.2 Cöôøng ñoä cuûa acid-baz......................................................................................... 39
4.3 Phaân loaïi acid-baz voâ cô theo baûn chaát hoùa hoïc .................................................. 40
4.3.1 Caùc hydracid, caùc daãn xuaát theá vaø muoái cuûa chuùng......................................... 40
Muïc luïc iii
4.3.2 Caùc oxihydroxid, caùc daãn xuaát theá vaø muoái cuûa chuùng.................................... 40
4.3.3 Toùm löôïc veà caùc hydracid, oxihydroxid vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng ................ 41
4.4 Caùc hydracid ........................................................................................................ 41
4.4.1 Cöôøng ñoä acid-baz cuûa caùc hydracid............................................................... 41
4.4.2 Cöôøng ñoä acid-baz cuûa caùc daãn xuaát vaø muoái töø caùc hydracid........................ 42
4.5 Caùc oxihydroxid.................................................................................................... 43
4.5.1 Cöôøng ñoä acid-baz cuûa caùc oxihydroxid .......................................................... 43
4.5.2 Ví duï ñieån hình................................................................................................. 44
4.5.3 Cöôøng ñoä acid-baz cuûa caùc daãn xuaát vaø muoái töø caùc oxihydroxid ................... 46
4.6 Phaûn öùng trung hoøa.............................................................................................. 47
4.6.1 Giaûn ñoà pKa...................................................................................................... 47
4.6.2 Phaûn öùng trung hoøa giöõa caùc acid-baz maïnh .................................................. 48
4.6.3 Phaûn öùng trung hoøa giöõa caùc acid-baz yeáu...................................................... 48
4.7 Phaûn öùng thuûy phaân............................................................................................. 50
4.7.1 Söï thuûy phaân cuûa caùc cation............................................................................ 50
4.7.2 Söï thuûy phaân cuûa caùc anion ............................................................................ 51
4.7.3 Söï thuûy phaân cuûa caùc hôïp chaát coäng hoùa trò.................................................... 51
4.8 Phaûn öùng trao ñoåi................................................................................................. 53
4.9 Phaûn öùng taïo phöùc ............................................................................................... 53
Chöông 5 Phaûn öùng oxi hoùa-khöû ......................................................................................... 55
5.1 Soá oxi hoùa ............................................................................................................ 55
5.1.1 Ñònh nghóa........................................................................................................ 55
5.1.2 YÙ nghóa vaø öùng duïng........................................................................................ 55
5.1.3 Hieäu öùng co d vaø co f ....................................................................................... 56
5.1.4 Söï bieán ñoåi soá oxi hoùa ..................................................................................... 58
5.1.5 Nhaän xeùt .......................................................................................................... 60
5.2 Phaûn öùng oxi hoùa-khöû .......................................................................................... 61
5.3 Caân baèng phöông trình phaûn öùng oxi hoùa khöû ..................................................... 61
5.4 Chieàu cuûa phaûn öùng oxi hoùa-khöû ......................................................................... 63
5.5 Giaûn ñoà E0 ............................................................................................................ 64
5.6 Giaûn ñoà Latimer.................................................................................................... 64
5.7 Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng oxi hoùa-khöû...................................................... 65
5.7.1 Tröôøng hôïp 1: n1 ≠ n2 ....................................................................................... 65
5.7.2 Tröôøng hôïp 2: n1 = n2....................................................................................... 66
5.8 AÛnh höôûng cuûa pH ñeán phaûn öùng oxi hoùa-khöû..................................................... 67
5.9 AÛnh höôûng cuûa phaûn öùng keát tuûa ñeán phaûn öùng oxi hoùa-khöû............................... 68
5.10 AÛnh höôûng cuûa phaûn öùng taïo phöùc ñeán phaûn öùng oxi hoùa-khöû............................ 69
5.11 Toùm löôïc aûnh höôûng cuûa caùc phaûn öùng keát tuûa, taïo phöùc vaø bay hôi
ñeán phaûn öùng oxi hoùa-khöû.................................................................................... 70
5.12 Khaû naêng toàn taïi cuûa caùc chaát oxi hoùa-khöû trong moâi tröôøng nöôùc ...................... 71
iv Muïc luïc
5.13 Moät soá vaán ñeà trong phaûn öùng oxi hoùa-khöû .......................................................... 72
5.13.1 Caùc oxihydroxid coù tính oxi hoùa maïnh hôn trong moâi tröôøng acid.................... 72
5.13.2 Bieán thieân cuûa tính oxi hoùa cuûa moät nguyeân toá theo soá oxi hoùa ....................... 73
5.13.3 Khaû naêng dò phaân cuûa moät nguyeân toá .............................................................. 73
Chöông 6 Caùc traïng thaùi taäp hôïp vaø tính chaát ñaëc tröng cuûa chuùng .................................... 75
6.1 Traïng thaùi cuûa vaät chaát ......................................................................................... 75
6.2 Traïng thaùi raén ....................................................................................................... 75
6.2.1 Traïng thaùi tinh theå ............................................................................................ 76
6.2.2 Traïng thaùi voâ ñònh hình..................................................................................... 76
6.3 Traïng thaùi loûng...................................................................................................... 77
6.4 Traïng thaùi khí........................................................................................................ 77
6.4.1 Phöông trình traïng thaùi khí lyù töôûng.................................................................. 78
6.4.2 Hoãn hôïp khí lyù töôûng ........................................................................................ 78
6.4.3 Khí thaät............................................................................................................. 79
6.5 Traïng thaùi taäp hôïp vaø phaûn öùng hoùa hoïc.............................................................. 79
Chöông 7 Caáu truùc cuûa caùc tieåu phaân coäng hoùa trò............................................................. 80
7.1 Ñònh nghóa tieåu phaân coäng hoùa trò......................................................................... 80
7.2 Caùch vieát coâng thöùc caáu truùc theo Lewis.............................................................. 80
7.2.1 Caùch vieát thöù nhaát ............................................................................................ 81
7.2.2 Caùch vieát thöù hai .............................................................................................. 82
7.3 Caáu truùc cuûa tieåu phaân theo moâ hình VSEPR
(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory – Lyù thuyeát ñaåy ñoâi ñieän töû) ....... 82
7.4 Caáu truùc cuûa tieåu phaân theo söï lai hoùa ................................................................. 84
7.4.1 Thuyeát lai hoùa vaø caáu truùc cuûa tieåu phaân ......................................................... 84
7.4.2 Caùch vieát coâng thöùc caáu truùc theo thuyeát lai hoùa ............................................. 86
7.5 Lieân keát σ vaø π trong tieåu phaân ............................................................................. 87
Chöông 8 Tinh theå hoïc ñaïi cöông ........................................................................................ 89
8.1 Caùc traïng thaùi cô baûn cuûa vaät chaát ....................................................................... 89
8.2 Caùc yeáu toá ñoái xöùng.............................................................................................. 90
8.3 Suy ñoaùn 32 lôùp ñoái xöùng..................................................................................... 92
8.4 Kyù hieäu cuûa lôùp ñoái xöùng ...................................................................................... 94
8.4.1 Kyù hieäu quoác teá (kyù hieäu Herman–Maughin).................................................... 94
8.4.2 Kyù hieäu Schoenflies.......................................................................................... 94
8.5 Maïng löôùi tinh theå ................................................................................................. 96
8.6 OÂ maïng cô sôû – 14 maïng Bravais ........................................................................ 96
8.6.1 OÂ maïng cô sôû................................................................................................... 96
8.6.2 14 maïng Bravais .............................................................................................. 97
Chöông 9 Hoùa hoïc tinh theå ................................................................................................ 101
9.1 Ñaïi cöông ........................................................................................................... 101
Muïc luïc v
9.2 Caáu truùc cuûa moät soá tinh theå ñôn kim loaïi .......................................................... 102
9.2.1 Caáu truùc xeáp chaët........................................................................................... 102
9.2.2 Caáu truùc cuûa caùc quaû caàu xeáp chaët ............................................................... 102
9.2.3 AÛnh höôûng cuûa caáu truùc ñeán baùn kính nguyeân töû .......................................... 105
9.2.4 Loã troáng trong tinh theå xeáp chaët..................................................................... 105
9.3 Caáu truùc cuûa moät soá tinh theå ion ........................................................................ 106
9.3.1 Caùc caáu truùc tinh theå ion ñôn giaûn ñieån hình.................................................. 107
9.3.2 AÛnh höôûng cuûa tæ soá baùn kính r+
/ r–
ñeán soá phoái trí........................................ 108
9.4 Caáu truùc cuûa tinh theå coäng hoùa trò ...................................................................... 109
9.5 Caáu truùc cuûa tinh theå van der Waals .................................................................. 110
9.6 Caáu truùc cuûa tinh theå coù lieân keát hoãn taïp............................................................ 110
9.6.1 Caáu truùc lôùp-maïch vôùi lieân keát coäng hoùa trò-van der Waals ........................... 111
9.6.2 Caáu truùc lôùp-maïch vôùi lieân keát coäng hoùa trò hay ion vaø van der Waals .......... 115
9.6.3 Caáu truùc lôùp–maïch vôùi lieân keát hydro vaø van der Waals................................ 116
Chöông 10 Hoùa hoïc chaát raén............................................................................................. 117
10.1 Söï phaân boá caùc chaát keát tinh theo heä tinh theå .................................................... 117
10.2 Hieän töôïng ña hình ............................................................................................. 118
10.3 Hieän töôïng ñoàng hình......................................................................................... 119
10.4 Tinh theå thaät ....................................................................................................... 120
10.4.1 Hình thaùi tinh theå............................................................................................ 120
10.4.2 Khuyeát taät trong tinh theå................................................................................. 121
10.5 Phaûn öùng pha raén............................................................................................... 123
10.5.1 Nhieät ñoäng löïc hoïc cuûa phaûn öùng pha raén ..................................................... 123
10.5.2 Ñoäng hoïc cuûa phaûn öùng pha raén.................................................................... 124
Chöông 11 Moái lieân heä giöõa caáu truùc vaø tính chaát cuûa caùc chaát ........................................ 125
11.1 Moái lieân heä giöõa caáu truùc vaø tính chaát vaät lyù cuûa chaát......................................... 125
11.1.1 Nhieät ñoä noùng chaûy vaø nhieät ñoä soâi................................................................ 125
11.1.2 Nhieät ñoä phaân huûy.......................................................................................... 127
11.1.3 Tính chaát cô hoïc ............................................................................................ 127
11.1.4 Tính daãn ñieän ................................................................................................. 128
11.1.5 Tính tan.......................................................................................................... 129
11.2 Moái lieân heä giöõa caáu truùc vaø tính chaát hoùa hoïc cuûa caùc chaát.............................. 131
11.3 Nhaän xeùt chung veà moái lieân heä giöõa caáu truùc vaø tính chaát cuûa chaát ................... 132
Chöông 12 Ñaïi cöông veà hoùa hoïc cuûa caùc nguyeân toá s vaø p............................................. 133
12.1 Caáu truùc nguyeân töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát............................................................ 133
12.2 Quy luaät bieán ñoåi tính chaát.................................................................................. 135
12.2.1 Quy luaät bieán ñoåi tính chaát trong moät phaân nhoùm chính................................. 135
12.2.2 Quy luaät bieán ñoåi tính chaát trong moät chu kyø.................................................. 135
12.2.3 Quy luaät bieán ñoåi tính chaát treân ñöôøng cheùo .................................................. 136
vi Muïc luïc
Chöông 13 Hydrogen......................................................................................................... 137
13.1 Caáu truùc ñieän töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát ................................................................. 137
13.2 Traïng thaùi töï nhieân.............................................................................................. 138
13.3 Ñôn chaát ............................................................................................................. 138
13.3.1 Caáu truùc vaø lyù tính .......................................................................................... 138
13.3.2 Hoùa tính.......................................................................................................... 138
13.3.3 Ñieàu cheá......................................................................................................... 139
13.3.4 ÖÙng duïng........................................................................................................ 139
13.4 Caùc hôïp chaát baäc hai cuûa hydrogen HnX............................................................ 140
13.4.1 Caùc hôïp chaát hydracid HnX cuûa hydrogen (+1).............................................. 141
13.4.2 Caùc hôïp chaát hydrur coäng hoùa trò AHn............................................................ 142
13.4.3 Caùc hôïp chaát hydrur ion XHn.......................................................................... 142
13.4.4 Caùc hôïp chaát hydrur kim loaïi.......................................................................... 143
13.4.5 Caùc hôïp chaát hydrur khoâng beàn..................................................................... 143
Chöông 14 Oxygen ............................................................................................................ 144
14.1 Caáu truùc ñieän töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát ................................................................. 144
14.2 Traïng thaùi töï nhieân.............................................................................................. 145
14.3 Ñôn chaát ............................................................................................................. 145
14.3.1 Oxygen........................................................................................................... 145
14.3.2 Ozon............................................................................................................... 147
14.4 Caùc hôïp chaát cuûa oxygen (−2)............................................................................ 148
14.4.1 Caùc oxihydroxid.............................................................................................. 148
14.4.2 Nöôùc............................................................................................................... 150
14.4.3 Caùc hôïp chaát peroxyd .................................................................................... 152
Chöông 15 Phaân nhoùm 7A: Halogen ................................................................................. 155
15.1 Caáu truùc ñieän töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát ................................................................. 155
15.2 Traïng thaùi töï nhieân.............................................................................................. 156
15.3 Ñôn chaát ............................................................................................................. 156
15.3.1 Caáu truùc vaø lyù tính .......................................................................................... 156
15.3.2 Hoùa tính.......................................................................................................... 157
15.3.3 Ñieàu cheá......................................................................................................... 158
15.3.4 ÖÙng duïng........................................................................................................ 158
15.4 Caùc hôïp chaát cuûa caùc halogen ........................................................................... 158
15.4.1 Caùc hydracid HX vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng ................................................ 158
15.4.2 Caùc oxihydroxid HXOn vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng........................................ 160
Chöông 16 Phaân nhoùm 6A: Chalcogen.............................................................................. 164
16.1 Caáu truùc ñieän töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát ................................................................. 164
16.2 Traïng thaùi töï nhieân.............................................................................................. 165
16.3 Ñôn chaát ............................................................................................................. 165
Muïc luïc vii
16.3.1 Caáu truùc vaø lyù tính.......................................................................................... 165
16.3.2 Hoùa tính ......................................................................................................... 166
16.3.3 Ñieàu cheá......................................................................................................... 166
16.3.4 ÖÙng duïng ....................................................................................................... 166
16.4 Caùc hôïp chaát cuûa caùc chalcogen ....................................................................... 167
16.4.1 Caùc hydracid H2E vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng............................................... 167
16.4.2 Caùc oxihydroxid H2EOn vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng ...................................... 168
16.4.3 Söï taïo maïch E−E ........................................................................................... 170
Chöông 17 Phaân nhoùm 5A ................................................................................................ 171
17.1 Caáu truùc ñieän töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát................................................................. 171
17.2 Traïng thaùi töï nhieân ............................................................................................. 172
17.3 Ñôn chaát............................................................................................................. 172
17.3.1 Caáu truùc vaø lyù tính.......................................................................................... 172
17.3.2 Hoùa tính ......................................................................................................... 173
17.3.3 Ñieàu cheá......................................................................................................... 174
17.3.4 ÖÙng duïng ....................................................................................................... 174
17.4 Caùc hôïp chaát cuûa caùc nguyeân toá phaân nhoùm 5A ............................................... 174
17.4.1 Caùc hydracid H3E vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng............................................... 174
17.4.2 Caùc oxihydroxid HxEOn vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng ...................................... 176
Chöông 18 Phaân nhoùm 4A ................................................................................................ 178
18.1 Caáu truùc ñieän töû vaø ñaëc ñieåm lieân keát................................................................. 178
18.2 Traïng thaùi töï nhieân ............................................................................................. 179
18.3 Ñôn chaát............................................................................................................. 180
18.3.1 Caáu truùc vaø lyù tính.......................................................................................... 180
18.3.2 Hoùa tính ......................................................................................................... 180
18.3.3 Ñieàu cheá......................................................................................................... 182
18.3.4 ÖÙng duïng ....................................................................................................... 182
18.4 Caùc hôïp chaát cuûa caùc nguyeân toá phaân nhoùm 4A ............................................... 182
18.4.1 Caùc hôïp chaát H4E vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng............................................... 182
18.4.2 Caùc oxihydroxid HxEOn vaø caùc daãn xuaát cuûa chuùng ...................................... 185
Chöông 19 Danh phaùp caùc chaát voâ cô............................................................................... 187
19.1 Ñaïi cöông ........................................................................................................... 187
19.1.1 Môû ñaàu........................................................................................................... 187
19.1.2 Nguyeân taéc cô baûn......................................................................................... 188
19.2 Danh phaùp cuûa caùc nguyeân toá............................................................................ 188
19.3 Danh phaùp cuûa caùc cation.................................................................................. 188
19.3.1 Cation ñôn giaûn (moät nguyeân töû) ................................................................... 188
19.3.2 Cation phöùc taïp (nhieàu nguyeân töû)................................................................. 189
19.4 Danh phaùp cuûa caùc anion................................................................................... 189
viii Muïc luïc
19.4.1 Anion ñôn giaûn (moät nguyeân töû)..................................................................... 189
19.4.2 Anion phöùc taïp (nhieàu nguyeân töû).................................................................. 189
19.5 Danh phaùp cuûa caùc nhoùm chöùc (goác)................................................................. 190
19.6 Danh phaùp cuûa caùc hôïp chaát.............................................................................. 190
19.6.1 Quy taéc goïi teân............................................................................................... 190
19.6.2 Teân cuûa caùc oxihydroxid ................................................................................ 191
19.6.3 Teân cuûa caùc acid daãn xuaát töø oxihydroxid ...................................................... 192
19.6.4 Teân cuûa caùc acid polimer ............................................................................... 192
19.6.5 Tieáp ñaàu ngöõ chæ soá löôïng.............................................................................. 192
19.7 Danh phaùp baèng tieáng Anh................................................................................. 193
19.7.1 Danh phaùp cuûa caùc nguyeân toá hoùa hoïc baèng tieáng Anh................................. 193
19.7.2 Danh phaùp anion cuûa caùc oxihydroxid baèng tieáng Anh .................................. 195
Taøi lieäu tham khaûo.............................................................................................................. 196
Chöông 1 Giôùi thieäu 1
Chöông 1
Giôùi thieäu
1.1 Ñaïi cöông veà Hoùa voâ cô
1.1.1 Hoùa hoïc laø gì?
1. Hoùa hoïc laø ngaønh khoa hoïc nghieân cöùu caùc chaát vaø caùc quaù trình phaûn öùng cuûa caùc
chaát theo quan ñieåm hoùa hoïc.
Ví duï: H–H + F–F ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 2H–F
Taùc chaát Quaù trình phaûn öùng Saûn phaåm
2. Hoùa hoïc coøn nghieân cöùu caùc ñoái töôïng vaø quaù trình thuoäc caùc laõnh vöïc lieân quan.
3. Ñieàu ñoù coù nghóa laø:
a. Hoùa hoïc nghieân cöùu caùc chaát hoùa hoïc bao goàm:
• Thaønh phaàn nguyeân toá cuûa chaát
• Soá löôïng nguyeân töû cuûa moãi nguyeân toá trong chaát
• Caáu truùc cuûa chaát caùch saép xeáp caùc nguyeân töû trong chaát
• Tính chaát cuûa chaát tính chaát hoùa hoïc vaø moät soá tính chaát vaät lyù caàn thieát
Ví duï: Hydro peroxid H2O2 coù:
• Thaønh phaàn nguyeân toá H vaø O
• Soá löôïng nguyeân töû 2H vaø 2O
• Caáu truùc cuûa chaát zíc zaéc nhö hình beân
• Tính chaát cuûa chaát chaát loûng khoâng maøu coù tính oxi hoùa maïnh,…
b. Hoùa hoïc nghieân cöùu caùc quaù trình phaûn öùng bao goàm:
• Caét ñöùt caùc lieân keát cuõ trong quaù trình phaân huûy caùc taùc chaát
• Hình thaønh caùc lieân keát môùi trong quaù trình taïo thaønh caùc saûn phaåm
• Chieàu vaø caân baèng phaûn öùng yeáu toá nhieät ñoäng löïc hoïc
• Vaän toác vaø cô cheá phaûn öùng yeáu toá ñoäng hoïc
Ví duï: H–H + I–I → 2H–I ΔG0
298 = –2 kJ/mol v = kCH2CI
2
c. Hoùa hoïc coøn nghieân cöùu caùc quaù trình vaø caùc laõnh vöïc lieân quan ñeán hoùa hoïc nhö
vaät lyù, sinh hoïc, ñòa chaát, y hoïc, vaät lieäu,…
2 Chöông 1 Giôùi thieäu
• Caùc quaù trình hoùa lyù: noùng chaûy, bay hôi, thaêng hoa, hoøa tan, keát tinh,…
• Caùc quaù trình hoùa sinh: hoùa sinh toång hôïp, hoaït tính hoùa sinh hoïc,…
• Caùc quaù trình ñòa hoùa: phong hoùa, traàm tích, caùt keát,…
4. Caùc chuyeân ngaønh cuûa Hoùa hoïc:
• Hoùa Voâ cô • Hoùa Kyõ thuaät • Hoùa Y
• Hoùa Höõu cô • Hoùa Phoùng xaï • Hoùa Sinh
• Hoùa Phaân tích • Hoùa Moâi tröôøng • Hoùa Noâng hoïc
• Hoùa Lyù • Hoùa Thöïc phaåm • Hoùa Vaät lieäu,…
1.1.2 Hoùa Voâ cô laø gì?
1. Hoùa Voâ cô laø chuyeân ngaønh hoùa hoïc chuû yeáu nghieân cöùu caùc chaát vaø caùc quaù trình phaûn
öùng xaûy ra ñoái vôùi caùc chaát naèm ngoaøi caùc chu trình chuyeån hoùa cuûa hôïp chaát sinh hoïc.
Ví duï: Vieäc hình thaønh dioxid carbon CO2
• Khi ñoát chaùy than laø ñoái töôïng cuûa Hoùa Voâ cô
• Khi hoâ haáp khoâng laø ñoái töôïng cuûa Hoùa Voâ cô
2. Caùc chuyeân ngaønh heïp cuûa Hoùa Voâ cô:
• Hoùa Chaát raén • Toång hôïp Voâ cô • Hoùa Nöôùc
• Phöùc chaát • Vaät lieäu Voâ cô • Hoùa Phoùng xaï
• Dung dòch • Xuùc taùc Voâ cô • Sinh hoïc Voâ cô,…
1.1.3 Caùc giai ñoaïn phaùt trieån cuûa Hoùa hoïc
1. Caùc giai ñoaïn phaùt trieån chính cuûa Hoùa hoïc ñöôïc trình baøy toùm taét trong Baûng 1.1.
Baûng 1.1 Caùc giai ñoaïn phaùt trieån chính cuûa Hoùa hoïc
Giai ñoaïn Thôøi ñaïi Ñaëc tröng
1. Moâ taû thoâ sô vaø
Minh trieát
Coå ñaïi
Ñeán heát theá kyû (tk) 3
Thuyeát nguyeân toá coå ñaïi:
• Nöôùc, khoâng khí, ñaát, löûa
• Kim, moäc, thuûy, hoûa, thoå
2. Giaû kim thuaät Trung coå
Ñaàu tk 4 – ñaàu tk 16
• Hoøn ñaù trieát hoïc, vaø
• Thuoác tröôøng sinh baát töû
3. Hoùa y hoïc
vaø kyõ thuaät
Phuïc höng
Ñaàu tk 16 – giöõa tk 17
• Thuoác chöõa beänh, vaø
• Caùc hoùa chaát kyõ thuaät
4. Khoa hoïc hoùa Caän hieän ñaïi
Giöõa tk 17 – cuoái tk 18
• Caùc quan ñieåm khoa hoïc
• Thuyeát nguyeân toá hieän ñaïi
Hieän ñaïi
Theá kyû 19
• Caùc ñònh luaät – lyù thuyeát khoa hoïc
• Nguyeân toá hoùa hoïc
5. Hieän ñaïi hoùa
Ñaàu tk 20 ñeán nay • Caùc ñònh luaät – lyù thuyeát hieän ñaïi
Chöông 1 Giôùi thieäu 3
1.1.4 Xu höôùng hieän ñaïi
1. Töø thaäp kyû 70 cuûa theá kyû 20, caùc ngaønh khoa hoïc chuyeån maïnh sang höôùng nghieân cöùu
cô baûn keát hôïp vôùi trieån khai öùng duïng vaø coâng ngheä.
2. Ba noäi dung chính trong vieäc öùng duïng hoùa hoïc, cuõng nhö khoa hoïc, vaøo cuoäc soáng laø:
a. Taêng naêng suaát vaø giaûm giaù thaønh saûn phaåm baèng caùch thay ñoåi nguyeân lieäu, quy
trình vaø thieát bò treân cô sôû caùc hieåu bieát veà khoa hoïc vaø coâng ngheä. Ví duï nhö thay vì
söû duïng thieát bò giaùn ñoaïn thoâng thöôøng vaø khoâng coù maët xuùc taùc, coù theå:
• Söû duïng thieát bò lieân tuïc ñeå giaûm chi phí saûn xuaát.
• Söû duïng chaát xuùc taùc ñeå taêng vaän toác phaûn öùng.
b. Taêng giaù trò saûn phaåm baèng caùch taêng chaát löôïng vaø môû roäng phaïm vi söû duïng cuûa
caùc saûn phaåm vaøo nhieàu laõnh vöïc khaùc nhau. Ví duï nhö ñoái vôùi boät maøu, coù theå:
• Taêng chaát löôïng cuûa boät maøu baèng caùch taêng ñoä oån ñònh cuûa tinh theå ñeå taêng
cöôøng ñoä maøu vaø giaûm kích thöôùc haït ñeå taêng ñoä phuû cuûa boät maøu.
• Môû roäng phaïm vi söû duïng baèng caùch bieán tính ñoä phaân cöïc cuûa beà maët boät maøu
ñeå coù theå phaân taùn haït boät maøu trong dung moâi phaân cöïc nhö nöôùc cuõng nhö
trong dung moâi khoâng phaân cöïc nhö caùc dung moâi höõu cô.
c. Taêng kieán thöùc veà con ngöôøi vaø töï nhieân ñeå coù cuoäc soáng toát ñeïp vaø moâi tröôøng beàn
vöõng.
Baûng 1.2 Giaù trò saûn phaåm theo trình ñoä coâng ngheä
Coâng ngheä Thaáp Trung bình Cao Raát cao
Giaù saûn phaåm USD/kg 0,01–1 1–10 10–100 100–100.000
Ví duï: Chaát Voâ cô Muoái aên Boät maøu Xuùc taùc Baùn daãn
Chaát Höõu cô Nhöïa Verni Höông lieäu Bieät döôïc
1.2 Phöông phaùp hoïc taäp vaø Noäi dung cô baûn moân hoïc
1.2.1 Phöông phaùp hoïc taäp
1. Quaù trình hoïc phaûi ñöôïc laëp nhieàu laàn qua caùc giai ñoaïn sau:
• Nghe giaûng vaø ghi baøi
• Hoài töôûng ñeå nhôù laïi noäi dung cuûa baøi
• Hoïc thuoäc ñeå nhôù noäi dung chính cuûa baøi
• Laøm baøi taäp ñeå öùng duïng caùc noäi dung ñaõ hoïc
• So saùnh vaø suy luaän caùc vaán ñeà ñöôïc neâu trong noäi dung
• Heä thoáng hoùa caùc noäi dung ñaõ hoïc
• OÂn laïi caùc noäi dung cuûa baøi – Toùm taét noäi dung
2. Caùc giai ñoaïn naøy coù theå noái tieáp nhau hay chaäp leân nhau tuøy theo noäi dung cuûa töøng
moân hoïc cuõng nhö tính caùch cuûa moãi sinh vieân.
3. Ñeå coù keát quaû toát, ñieàu quan troïng nhaát laø phaûi tieán haønh caùc giai ñoaïn sau:
4 Chöông 1 Giôùi thieäu
a. Hoïc thuoäc kieán thöùc cô baûn Bao goàm caùc khaùi nieäm vaø quaù trình
b. Suy luaän vaø thaûo luaän Thoâng qua caùc ví duï vaø baøi taäp
c. Phaân tích vaø toång hôïp Caùc kieán thöùc cô baûn
d. Heä thoáng hoùa kieán thöùc Maø tröôùc heát laø toùm taét noäi dung moân hoïc
4. Boán phöông phaùp suy luaän chính trong quaù trình hoïc laø:
a. Moâ taû Chuû yeáu laø hoïc thuoäc vaø phaân tích – toång hôïp caùc kieán thöùc cô baûn
bao goàm caùc khaùi nieäm, quaù trình vaø caùc hieän töôïng phoå bieán.
b. Quy naïp Chuû yeáu laø ruùt ra nhöõng quy luaät töø nhöõng kieán thöùc cô baûn ñaõ bieát.
c. Suy dieãn Chuû yeáu laø döï ñoaùn nhöõng ñieàu chöa bieát töø caùc quy luaät ñaõ bieát.
d. Heä thoáng hoùa Chuû yeáu laø phaân loaïi vaø saép xeáp caùc kieán thöùc moät caùch khoa hoïc ñeå
coù theå öùng duïng moät caùch deã daøng caùc quy luaät ñaõ bieát.
1.2.2 Noäi dung cô baûn cuûa Hoùa Voâ cô
1. Noäi dung cô baûn cuûa Hoùa Voâ cô noùi rieâng vaø Hoùa hoïc noùi chung coù theå ñöôïc toùm taét
baèng phöông trình phaûn öùng sau:
aA + bB → cC + dD ΔG
Taùc chaát laø
Phaûn öùng
Saûn phaåm Toûa nhieät
chaát acid-baz hay Acid-baz hay laø gì? hay
chaát oxi hoùa-khöû Oxi hoùa-khöû? Thu nhieät
Caáu truùc, hình thaùi vaø tính chaát cuûa caùc chaát?
Chieàu vaø caân baèng cuûa phaûn öùng?
Vaän toác vaø cô cheá cuûa phaûn öùng?
Quaù trình vaø thieát bò phaûn öùng?
Kyõ thuaät tieán haønh phaûn öùng?
2. Ngoaïi tröø ñoái vôùi caùc khí trô, trong taát caû caùc ñôn chaát vaø hôïp chaát ñeàu toàn taïi caùc lieân
keát giöõa caùc nguyeân töû nhö:
a. Lieân keát ion trong caùc tinh theå cuûa NaCl, CaF2, MgSO4,…
b. Lieân keát coäng hoùa trò trong caùc phaân töû cuûa O2, S8, C2H5OH, ñöôøng,…
c. Lieân keát kim loaïi trong caùc tinh theå kim loaïi cuûa saét, ñoàng, keõm,…
d. Lieân keát van der Waals giöõa caùc phaân töû trong tinh theå cuûa N2, CO2, ñöôøng,…
3. Vaäy, muoán taïo thaønh hôïp chaát môùi (saûn phaåm) töø caùc ñôn chaát hay töø caùc hôïp chaát cuõ
(taùc chaát), nhaát thieát phaûi xaûy ra quaù trình caét ñöùt lieân keát cuõ vaø hình thaønh lieân keát môùi.
Ví duï: 2H–H(k) + O=O(k) → 2H–O–H(l) ΔG0
= −228,2 kJ/mol
4. Vì theá, kieán thöùc cô sôû cuûa hoùa hoïc chính laø lieân keát trong hoùa hoïc, maø quan troïng nhaát
laø boán vaán ñeà sau:
a. Moâ hình cuûa lieân keát
b. Ñieàu kieän hình thaønh lieân keát
Chöông 1 Giôùi thieäu 5
c. Tính chaát cuûa lieân keát
d. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa lieân keát
5. Tieáp theo, caàn phaûi bieát phaûn öùng xaûy ra (1) Theo chieàu naøo vaø (2) Ñaït caân baèng tôùi ñaâu
(yeáu toá nhieät ñoäng löïc hoïc) cuõng nhö phaûn öùng xaûy ra (3) Vôùi vaän toác laø bao nhieâu vaø (4)
Theo cô cheá naøo (yeáu toá ñoäng hoïc) thì môùi coù theå xaùc ñònh ñöôïc bieän phaùp ñeå ñaåy nhanh
quaù trình phaûn öùng theo höôùng mong muoán vaø taïo ra nhieàu saûn phaåm nhaát.
6. Ngoaøi ra, coøn phaûi trang bò caùc kieán thöùc cô baûn veà:
a. Kyõ thuaät tieán haønh phaûn öùng ñeå xaùc ñònh:
• Loaïi thieát bò phaûn öùng thích hôïp
• Theå tích thieát bò ñeå coù saûn löôïng mong muoán
• Caùch saép xeáp thieát bò toái öu
(a) (b) (c)
Hình 1.1 Caùc loaïi thieát bò phaûn öùng: (a) Thieát bò giaùn ñoaïn (BR)
(b) Thieát bò thuøng khuaáy lieân tuïc (CSTR) (c) Thieát bò oáng ñaåy (PFR)
b. Caùc quaù trình vaø thieát bò cô hoïc caàn söû duïng khi tieán haønh phaûn öùng nhö:
• Khuaáy–troän
Hình 1.2 Maùy ly taâm ñöùng
• Bôm–neùn–quaït
• Nghieàn–saøng
• Laéng–loïc–ly taâm
• Truyeàn nhieät
• Truyeàn khoái
• Vaät lieäu cheá taïo thieát bò
• Naêng löôïng vaø ñoäng löïc
7. Cuoái cuøng, ñeå trieån khai keát quaû nghieân cöùu vaøo thöïc teá saûn xuaát, caàn phaûi keát hôïp vôùi
caùc boä phaän khaùc nhö taøi chaùnh, nhaân söï, thöông maïi, thò tröôøng,…
8. Kieán thöùc hoùa hoïc noùi ñôn giaûn laø nhaèm taïo ra saûn phaåm vôùi 6 tieâu chí chính:
NHANH – NHIEÀU – TOÁT – BEÀN – REÛ – ÑEÏP