1
BÀI GIẢNG MÔN HOÁ HỌC VÔ CƠ 2
UỶBAN NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG NGÃI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
------------
BÀI GIẢNG
HOÁ HỌC VÔ CƠ 2
GVBS: Nguyễn ThịNhi Phương
Quảng Ngãi, tháng 6 năm 2014
2
LỜI MỞ ĐẦU
Bài giảng Hoá học Vô cơ 2 được biên soạn dựa trên giáo trình "Hoá học Vô
cơ 2" của BộGiáo dục và Đào tạo - dự án đào tạo giáo viên THCS, tuy nhiên đề
cương chi tiết của học phần Hoá học Vô cơ 2 (Tổ bộ môn biên soạn theo chương
trình của Bộ Giáo dục dục và Đào tạo) so với nội dung giáo trình này có một số nội
dung còn thiếu hay dòng văn diễn đạt làm cho sinh viên khó hiểu. Vì vậy, để giúp
các em sinh viên có điều kiện trong việc học tập học phần Hóa học Vô cơ 2 tôi đã
biên soạn bài giảng Hóa học Vô cơ 2 với sựtổng hợp của nhiều tài liệu tham khảo
và bám sát đề cương chi tiết Hóa học Vô cơ 2 của hệ Cao đẳng Sư phạm đã được
Tổ bộ môn phát hành.
Nội dung bài giảng gồm 13 chương nêu lên những kiến thứcđại cương về
kim loại, trình bày chi tiết vềcác kim loại từnhóm IA đến VA và trình bày một số
nét đại cương vềkim loại chuyển tiếp.
Tuy nhiên ở mức độ là một bài giảng tác giảchỉ trình bày những nội dung
cốt lõi, không thể đầy đủ các phần đọc thêm, mở rộng kiến thức nên khi nghiên cứu
bài giảng này các bạn đọc nên kết hợp với các giáo trình khác để mở rộng thêm kiến
thức cho mình.
Song chắc chắn rằng bài giảng này không tránh khỏi còn những thiếu sót.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, sinh viên đóng góp ý kiến để bài
giảng được hoàn thiện hơn.
3
Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
1.1. Kim loại, phi kim, bán kim, bán dẫn
1.1.1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn các nguyên tố
- Khoảng hơn 115 nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn, kim loại chiếm
hơn 80% tổng số các nguyên tố. Các nguyên tố phi kim và khí hiếm chiếm chưa đến
20%. Về khối lượng: kim loại chiếm 20% khối lượng vỏ quả đất, chủ yếu là Al.
- Trong bảng hệthống tuần hoàn các kim loại nằmởcác phân nhóm chính từ
IA đến IVA (Ge, Sn, Pb), một nguyên tốBi nằmởnhóm VA, ngoài ra các nguyên tố
còn được phân bố ở các nhóm từIB đến VIIIB cùng hai họlantan và actini.
-Điểm khác nhau căn bản về mặt hoá học giữa kim loại và phi kim là kim
loại có xu hướng nhường electron hoá trị để đạt cấu hình electron bền vững của khí
hiếm đứng trước nó, còn phi kim có xu hướng thu thêm electron để đạt cấu hình
electron bền vững của khí hiếm đứng sau nó trong một chu kỳ. Do đó tính kim loại
và phi kim biến đổi dần trong một chu kỳ cũng như trong một phân nhóm, vì thế
không có ranh giới thật sự rõ rệt giữa kim loại và phi kim. Những nguyên tố nằm
trong vùng giáp ranh giữa kim loại và phi kim được gọi là nguyên tố bán dẫn (7
nguyên tố: Sb, B, Si, Ge, As, Te và Se).
1.1.2. Kim loại và phi kim
Bảng 1.1. So sánh tính chất của kim loại và phi kim
Kim loại Phi kim
Đặc điểm nguyên tử
- Năng lượng ion hoá thấp
- Ái lực với electron thấp
-Độ âm điện thấp
- Bán kính nguyên tử tương đối lớn
- Năng lượng ion hoá cao
- Ái lực với electron cao
-Độ âm điện cao
- Bán kính nguyên tử tương đối nhỏ
Tính chất vật lý
- Thường là chất rắn, nhiệt độ nóng
chảy, nhiệt độ sôi cao
- Có ánh kim, phản xạ ánh sáng với
nhiều bước sóng khác nhau
- Thường là chất khí, rắn, nhiệt độ nóng
chảy, nhiệt độ sôi thấp
- Không có ánh kim, phản xạ ánh sáng ít
4
- Khối lượng riêng lớn
- Dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi
- Thường cứng
- Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt
- Khối lượng riêng nhỏ
- Giòn
- Thường mềm
- Thường cách điện
Tính chất hoá học
- Hợp chất với hidro không phải là đặc
trưng
- Oxit và hidroxit có tính bazơ
- Halogenua thường là hợp chất ion
- Tạo thành cation đơn, cation và anion
phức
- Hợp chất với hidro là đặc trưng
- Oxit và hidroxit có tính axit
- Halogenua thường là hợp chất cộng
hoá trị
- Tạo thành anion đơn
1.1.3. Nguyên tố bán dẫn
Các nguyên tố bán dẫn nằm ở ranh giới giữa kim loại và phi kim (Sb, B, Si,
Ge, As, Te và Se). Vẻ bề ngoài các nguyên tố này giống với các kim loại, chúng
phản xạ bức xạ khả kiến và hồng ngoại kém hơn nhiều so với các kim loại nên
chúng là những chất màu xám có ánh kim. Các nguyên tố bán dẫn các electron kém
linh động hơn so với các kim loại nên tính dẫn điện thấp hơn tính dẫn điện của kim
loại và tăng lên trong những điều kiện nhất định. Về mặt tính chất hoá học các
nguyên tố bán dẫn có đặc tính của các phi kim.
1.2. Cấu trúc electron của nguyên tử kim loại
Người ta phân chia kim loại ra thành kim loại tiêu biểu và kim loại chuyển
tiếp:
- Kim loại tiêu biểu nằm ở các phân nhóm chính (nhóm A) gồm:
+ Kim loại nhóm IA (kim loại kiềm): cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns1
+ Kim loại nhóm IIA (kim loại kiềm thổ): cấu hình electron lớp ngoài cùng:
ns2
+ Kim loại nhóm IIIA: cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np1
+ Kim loại nhóm IVA (Sn, Pb): cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np2
+ Kim loại nhóm VA (Bi): cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np3
5
Ởkim loại tiêu biểu các electron cuối cùng điền vào phân lớp s hoặc p của
lớp electron ngoài cùng và các electron ở lớp ngoài cùng đóng vai trò là electron
hóa trị.
- Các kim loại chuyển tiếp, electron cuối cùng điền vào phân lớp (n-1)d hoặc
(n-2)f, các nguyên tố này có 2 hoặc 3 lớp electron bên ngoài chưa đầy đủ. Các kim
loại chuyển tiếp họ d được xếp thành 4 dãy:
+ Dãy kim loại chuyển tiếp điền vào mức 3d: gồm các nguyên tố từ 21Sc đến
30Zn
+ Dãy kim loại chuyển tiếp điền vào mức 4d: gồm các nguyên tố từ 39Y đến
48Cd
+ Dãy kim loại chuyển tiếp điền vào mức 5d: gồm các nguyên tố từ 57La đến
80Hg
+ Dãy kim loại chuyển tiếp điền vào mức 6d (chưa đầy đủ): gồm các nguyên
tố 89Ac, 104Ku, 105Ns, 106Sg, 107Bh, 108Hs và 109Mt. Mới đây theo IUPAC nguyên tố
104Ku đổi thành 104Rf (Rutherfordium), 105Ns đổi thành 105Db (Dubinum).
- Các kim loại chuyển tiếp họ f được xếp thành 2 dãy:
+ Các nguyên tố họ lantan dãy kim loại chuyển tiếp điền vào mức 4f: gồm
các nguyên tố từ 58Ce đến 71Lu.
+ Các nguyên tố họ actini dãy kim loại chuyển tiếp điền vào mức 5f: gồm
các nguyên tố từ 90Th đến 103Lr.
- Lớp ngoài cùng của các nguyên tố họ lantan và các nguyên tố họ actini đều
có 2 electron s, trong một số trường hợp lớp sát ngoài cùng có chứa 1 electron d,
phân lớp (n-2)f có từ 2 đến 14 electron, các phân lớp electron bên trong phân lớp
(n-2)f đã được điền đầy đủ và các electron đó không có khả năng tham gia vào liên
kết. Cấu hình electron của các nguyên tố họ lantan cũng như của các nguyên tố họ
actini đều khác nhau rất ít nên tính chất hoá học của các nguyên tố trong từng dãy
đó khá giống nhau.
1.3. Cấu trúc tinh thể phổ biến của kim loại
1.3.1. Cách sắp xếp chặt khít của nguyên tử kim loại
Nếu xem nguyên tử kim loại là những quả cầu rắn có bán kính như nhau thì
để sắp xếp các quả cầu trên một mặt phẳng sao cho khoảng trống còn lại là nhỏ nhất