Bài Giảng Hóa Vô Cơ - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Minh Phung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

233
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mendeleev: “Nguyên tố hoá học là dạng các nguyên tử đặc trưng bằng toàn bộ tính chất xác định. Nếu khái niệm hạt ứng với vật đơn giản thì khái niệm về nguyên tử ứng với nguyên tố”.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài Giảng Hóa Vô Cơ - Chương 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HOÁ BÀI GIẢNG GV NGÔ THỊ MỸ B ÌNH Đà Nẵng, 2007
Mục lục MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC 1.1. Nguyên tố hoá học ....................................................................................... 2 1.1.1. Nguyên tố hoá học ................................................................................ 2 1.1.2. Đồng vị - Thù hình ................................................................................ 2 1.1.3. Độ phổ biến của các nguyên tố trong tự nhiên ...................................... 2 1.2. Tính bền của nguyên tố phóng xạ ................................................................ 3 1.2.1. Sự phóng xạ ........................................................................................... 3 1.2.2. Các cách phân huỷ phóng xạ ................................................................. 4 1.3. Phản ứng hạt nhân ....................................................................................... 4 1.3.1. Cơ chế phản ứng hạt nhân ...................................................................... 4 1.3.2. Các loại phản ứng hạt nhân .................................................................... 5 1.4. Nguồn gốc hình thành nguyên tố hoá học trên quả đất ................................ 5 1.5. Tổng hợp nhân tạo các nguyên tố trong phòng thí nghiệm ......................... 6 CHƯƠNG 2: PHÂN LOẠI TỔNG QUÁT CÁC CHẤT VÔ CƠ 2.1. Kim loại ……………………………………………….…………………... 8 2.1.1. Phân biệt kim loại và không kim loại …………………………………. 8 2.1.2. Cấu tạo nguyên tử của kim loại .………………………………………. 8 2.1.3. Cấu trúc tinh thể của kim loại …………………………………………. 8 2.1.4. Liên kết trong kim loại ………………………………………………… 9 2.1.5. Kim loại chuyển tiếp. Kim loại không chuyển tiếp …………………… 9 2.1.6. Tính chất vật lý của kim loại. Thuyết miền năng lượng ………………. 10 2.1.7. Điều kiện để kim loại phản ứng với nước, axit, bazơ, muối …………... 12 2.2. Á kim. Phi kim. Khí hiếm …………………………………………………. 14 2.3. Hợp chất ………………………………………….……………………….. 14 2.3.1. Hợp chất hoá học kim loại …………………………………………….. 14 2.3.2. Hyđrua …………...…………………………………………………….. 15 2.3.3. Oxit …………………………………………………………………….. 16 2.3.4. Hiđroxit …………………………..…………………………………….. 16 2.3.5. Muối ………………..…………………………………………………... 17 CHƯƠNG 3: PHỨC CHẤT 3.1. Khái niệm ……………...…………………………………………………... 19 3.1.1. Ion phức ………………………………………………………………... 19 3.1.2. Phức chất ……………………………………………………………….. 19 3.1.3. Ion trung tâm ………………………………………………………….... 19 3.1.4. Phối tử ………………………………………………………………….. 19 3.1.5. Cầu nội - Cầu ngoại ……………………………………………………. 20 3.1.6. Sự phối trí - Số phối trí - Dung lượng phối trí …………………………. 20 3.1.7. Phối tử đơn càng - Phối tử đa càng …………………………………….. 20 3.1.8. Phức vòng càng - Phức đa nhân ………………………………………... 21 3.1.9. Nội phức ………………………………………………………………... 21 Hoá vô cơ 213
Mục lục 3.1.10. Danh pháp của phức …………………………………………………... 21 3.2. Liên kết trong phức chất ………………………………………………….... 22 3.2.1. Thuyết liên kết hoá trị (VB) ..…………………………………………... 22 3.2.2. Thuyết trường tinh thể …………………………………………………. 25 3.2.3. Thuyết trường phối tử ...………………………………………………... 32 3.3. Tính chất của phức ……………………………………………………….... 34 3.3.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước ……………………………. 34 3.3.2 Tính oxy hoá - khử của phức ……………………………………………. 36 3.3.3. Tính axit-bazơ của phức ………………………………………………... 36 CHƯƠNG 4: HIĐRO - NƯỚC 4.1. Hiđro ………………………………………………………………………. 37 4.2. Hiđrua …………………………………………………………………….... 40 4.3. Nước ………………………………………………………………………. 41 CHƯƠNG 5: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM VII 5.1. Nhóm VIIA (Halogen) …………………………………………………….. 45 5.1.1. Đơn chất ………..………………………………………………………. 45 5.1.2. Hợp chất halogen ……………………………………………………….. 50 5.1.2.1. Hiđro halogenua ….…………………………………………………. 50 5.1.2.2. Hợp chất oxi axit của clo …...……………………………………….. 53 5.2. Nhóm VIIB ………………………………………………………………… 56 5.2.1. Đơn chất ...........…...……………………………………………………. 56 5.2.2. Các hợp chất của mangan ……………………………………………… 58 5.2.2.1. Hợp chất Mn +2 …………………………………………………….. 58 5.2.2.2. Hợp chất Mn +4 …………………………………………… ……….. 59 5.2.2.3. Hợp chất Mn +6 …………………………………………… ……….. 60 5.2.2.4. Hợp chất Mn +7 …………………………………………………….. 60 CHƯƠNG 6: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM VI 6.1. Nhóm VIA …………...………………………………………… …………. 62 6.1.1. Oxi …….………..………………………………………………………. 62 6.1.2. Ozôn ………………………………………………………….....……… 64 6.1.3. Hợp chất của oxi ………….…………………………………………….. 66 6.1.3.1. Oxit …………...….………………………………………… ………. 66 6.1.3.2. Peoxit. Supeoxit. Ozonit …...……………………………………….. 68 6.1.3.3. Hiđro peoxit ………………………………………………… ……… 69 6.1.4. Lưu huỳnh …………………………………………………………...…. 71 6.1.5. Hợp chất của lưu huỳnh ……………………………………………...… 73 6.1.5.1. Đihiđro sunfua ……………………………………………… …..…. 73 6.1.5.2. Sunfus kim loại ……………………………………………… …...… 74 6.1.5.3. Sunfua đioxit- Axit sunfurơ - Muối sunfit ......................................... 76 6.1.5.4. Sunfu trioxit ………………………………………………… ……… 78 6.1.5.5. Axit sunfuric ………………………………………………… ……... 79 6.1.5.6. Muối sunfat và hiđrosunfat ………………………………… ………. 81 Hoá vô cơ 214
Mục lục 6.1.6. Phân nhóm Selen ……………………………………………… ……….. 82 6.2. Nhóm VIB ………….……………………………………………………… 84 6.2.1. Đơn chất ...........…...……………………………………………………. 84 6.2.2. Các hợp chất của crom ……………………………….………………… 86 6.2.2.1. Hợp chất Cr +3 …………………………………..………………….. 86 6.2.2.2. Hợp chất Cr +6 ……………………..……………………………….. 88 CHƯƠNG 7: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM V 7.1. Nhóm VA …………...……………………………………………………... 91 7.1.1. Nitơ …….………..……………………………………..…………….…. 91 7.1.2. Hợp chất của nitơ ………….……………..……………………………... 93 7.1.2.1. Nitrua ………...….…………………………………………………... 93 7.1.2.2. Amoniăc …………………...………………………………………… 93 7.1.2.3. Axit nitrơ ………….………………………………………… ……… 96 7.1.2.4. Muối nitrit …………………………………………………………... 97 7.1.2.5. Axit nitric …………………………………………………… ……… 98 7.1.2.6. Muối nitrat ………………………………………………………….. 100 7.1.3. Phôtpho …………………………………………………………………. 101 7.1.4. Hợp chất của phôtpho ……………………...…………………………… 104 7.1.4.1. Phôtphin …….……………………………………………… ………. 104 7.1.4.2. Phôtpho (III) oxit ……………………………………………........… 105 106 7.1.4.3. Axit phôtphorơ ................. .................................................................. 7.1.4.4. Phôtpho (V) oxit ………….…………………………………........… 107 7.1.4.5. Axit phôtphoric ……………………………………………….......... 109 7.1.4.6. Muối phôtphat ……………………....................…………….......…. 111 7.1.5. Giới thiệu phân nhóm Asen …………………………………….......….. 112 7.1.6. Hợp chất của phân nhóm Asen ………………………………….......…. 113 7.2. Nhóm VIB ………….……………………………………………….......… 119 CHƯƠNG 8: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM IV 8.1. Nhóm VA …………...……………………………………………........…... 120 8.1.1. Cacbon ….………..……………………………………..………........…. 120 8.1.2. Hợp chất của cacbon ……………………..………………………........... 124 8.1.2.1. Cacbua ………...….……………………………..………….........….. 124 8.1.2.2. Cabon oxit ………………...…………………………………........… 126 8.1.2.3. Cacbon đioxit …….………………………….………………........… 127 8.1.2.4. Axit cacbonic …………………………………………….......……... 129 8.1.2.5. Hiđro xianua và xianua …………………………………….......…… 129 8.1.2.6. Cacbon tetrahalogenua ..……………………………………........….. 130 8.1.3. Silic …..……………………………………………………………......... 131 8.1.4. Hợp chất của silic ……………………...…….......………………........… 133 8.1.4.1. Silan .......…….………………………………………………........…. 133 8.1.4.2. Silic tetrahalogenua ..…………………………………………........… 134 8.1.4.3. Silic đioxit ……................. ................................................................. 135 Hoá vô cơ 215
Mục lục 8.1.4.4. Axit silixic ...........………….………………………………….......… 136 8.1.4.5. Silicat ………………………………………………………........…... 136 8.1.4.6. Silixua kim loại ..…………………....................……………........…. 137 8.1.5. Phân nhóm Gecman …………………............…………………........….. 137 8.2. Nhóm VIB ………….……………………………………………………… 144 CHƯƠNG 9: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM III 9.1. Nhóm IIIA …………...….…………………………………………………. 145 9.1.1. Bo ..…….………..………………………………………………………. 146 9.1.2. Hợp chất của bo .………….…………………………………………….. 147 8.1.2.1. Oxit boric ……...….………………………………………… ………. 147 8.1.2.2. Axit boric …………………...……………………………… ……….. 148 8.1.2.3. Borat ………………………………………………………… ……… 149 9.1.3. Nhôm ……………………………………………………………………. 150 9.1.4. Hợp chất của nhôm ……………………………………………………… 152 9.1.4.1. Nhôm oxit …...……………………………………………… ………. 152 9.1.4.2. Nhôm hiđroxit ..……………………………………………………… 153 154 9.1.4.3. Nhôm hiđrua .............................................. ......................................... 9.1.4.4. Muối nhôm(+3) …………………………………………… ………… 155 9.1.5. Phân nhóm Gali ...…………………………………………… ………….. 157 9.2. Nhóm IIIB ………….…………………………………………………….… 158 9.2.1. Đơn chất ………………………………………………………………... 159 9.2.2. Hợp chất M(+3) ...……………..……………………………………...... 160 9.2.3. Khảo sát các nguyên tố Lantanit ..……………………………………… 161 9.2.4. Các hợp chất của Lantanit …………………………….……………...… 162 9.2.5. Khảo sát các nguyên tố Actinoit ..……………………………………… 163 CHƯƠNG 10: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM II 10.1. Nhóm IIA …………...….……………………………………………….…. 165 10.1.1. Đơn chất ..............................................................……………………… 165 10.1.2. Hợp chất của kim loại kiềm thổ ………………………………………… 170 10.1.2.1. Hiđrua ….…...……………………………………………………….. 170 10.1.2.2. Oxit ..………………………………………………………………… 170 171 10.1.2.3. Peoxit ......................................................... ........................................ 10.1.2.4. Hiđroxit …………………………………………………………...… 172 10.1.3. Các hợp chất quan trọng .……………………………………………….. 173 10.1.3.1. Canxi hiđroxit ..……………………………………………………... 173 10.1.3.2. Canxi cacbonat ..…………………………………………………….. 173 10.1.3.3. Canxi sunfat ………………………………………………………… 174 10.1.3.4. Clorua vôi ………..………………………………………… ………. 174 10.1.4. Nước cứng ……………… ………………………………………….. 175 10.2. Nhóm IIB ………….…………………………………………………….… 176 10.2.1. Đơn chất ......................................……………………………………... 176 10.2.2. Các hợp chất ………………….....……………………………………… 179 Hoá vô cơ 216
Mục lục 10.2.5.1. Hợp chất +1 …………………………………………………………. 179 10.2.5.2. Hợp chất +2 ……………………………………………… …………. 181 CHƯƠNG 11: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM I 11.1. Nhóm IA …………...….……………………………………………….…. 184 11.1.1. Đơn chất ................................................................………………….… 184 11.1.2. Hợp chất của kim loại kiềm …………………………………………… 186 11.1.2.1. Oxit. Peoxit ..……………………………………………… ………. 186 11.1.2.2. Hiđroxit ….………………………………………………… ……… 188 191 11.1.2.3. Muối của các kim loại kiềm .................... ......................................... 11.2. Nhóm IB ………….…………………………………………………….… 193 11.2.1. Đơn chất ……….......................................…………………………….. 194 11.2.2. Các hợp chất ..……………….....……………………………………… 198 11.2.2.1. Hợp chất +1 ..……………………………………………… ………. 199 11.2.2.2. Hợp chất +2 ..……………………………………………… ………. 200 11.2.2.3. Hợp chất +3 ..……………………………………………… ………. 201 CHƯƠNG 12: NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM I 12.1. Nhóm VIIIA …………...….…..……………………………………….…. 204 12.1.1. Đặc điểm chung .....................................................………………….… 204 12.1.2. Heli…........................................………………………………………… 204 12.1.3.Neon ....................………………………………………………………. 205 12.1.4. Phân nhóm Kripton ….………………………………………………… 205 12.2. Nhóm VIIIB ………….…..…………………………………………….… 206 12.2.1. Khảo sát chung ….....................................…………………………….. 206 12.2.2. Họ sắt ..……...........………….....……………………………………… 206 12.2.2. Họ platin ............………………………………………………………. 210 Tài liệu tham khảo ................………………………………………………………. 212 ********************** Hoá vô cơ 217
Chương1 – Lịch sử các nguyên tố hoá học CHƯƠNG 1 – LỊCH SỬ CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC 1 .1. N GUYÊN TỐ HOÁ HỌC 1 .1.1. Nguyên tố hoá học Mendeleev: “Nguyên tố hoá học là d ạng các nguyên tử đặc trưng bằng toàn bộ tính chất xác định. N ếu khái niệm hạt ứng với vật đơn giản thì khái niệm về nguyên tử ứng với nguyên tố”. Thuyết nguyên tử: “Nguyên tố hoá học là dạng các nguyên tử có điện tích hạt nhân xác định”. Đơn chất: Do các nguyên tử của cùng một nguyên tố kết hợp với nhau tạo thành. Ví d ụ: Na, K, N2, O3, ... Hợp chất: Do các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau kết hợp với nhau tạo thành. Ví d ụ: CH4, H2O, ... 1 .1.2. Đồng vị - Thù hình * Tính thù hình: Là sự tồn tại của nguyên tố hoá học dưới dạng một số đơn chất. Các đơn chất khác nhau do cùng một nguyên tố tạo thành gọi là các chất thù hình. Nguyên nhân: có thể do số nguyên tử trong cấu tạo khác nhau hoặc có thể do cấu tạo tinh thể của chúng khác nhau. Ví dụ: O2 và O3, P trắng (cấu tạo tứ d iện) và P đỏ (cấu tạo dạng polime) ... Các chất thù hình có tính chất lý, hoá khác nhau. * Đồng vị: Là các nguyên tử có điện tích hạt nhân như nhau nhưng có số nơtron khác nhau. Đồng vị là hiện tượng phổ biến của các nguyên tố, đa số các nguyên tố là hỗn hợp của đồng vị. Nguyên tử lượng của các nguyên tố thường không phải là số nguyên vì đó là nguyên tử lượng trung bình của các đồng vị. Các đồng vị có hoá tính giống nhau, ngoại trừ các đồng vị của H. Ngày nay, người ta đã biết hơn 270 đồng vị bền và hơn 1000 đồng vị phóng x ạ. 1 .1.3. Độ phổ biến các nguyên tố trong tự nhiên Độ phổ biến của các nguyên tố (Clac): là độ chứa tương đối trung bình của m ột nguyên tố hoá học trong vũ trụ mà chúng ta có thể tìm hiểu được. Độ phổ biến đ ược tính bằng % khối lượng hay % tổng số nguyên tử. Độ phổ biến Nguyên tố Đồng vị phổ biến nhất % NT % KL 16 Oxi 58 47,2 O 8 28 Silic 20 27,6 Si 14 27 N hôm 6,6 8,8 Al 13 23 N atri 2,4 2,64 Na 11 56 Sắt 2,0 5,1 Fe 26 40 Canxi 2,0 3,6 Ca 20 2 Hoá vô cơ
Chương1 – Lịch sử các nguyên tố hoá học 24 Magie 2,0 2,1 12 Mg 39 K ali 1,4 2,6 19 K 48 Titan 0,25 0,6 22Ti 31 Photpho 0,05 0,08 15 P 55 Mangan 0,032 0,09 25 Mn Lưu huỳnh 32 0,03 0,05 16 S Độ phổ biến của một số nguyên tố trong vỏ Quả đất 9 nguyên tố chủ yếu của vỏ Quả đất là O, Si, Al, Na, Fe, Ca, Mg, K, Ti chiếm khoảng 94,65% tổng số nguyên tử của tất cả các nguyên tố có trong vỏ Q uả đất. - H , He là 2 nguyên tố phổ biến nhất trong thiên nhiên, vũ trụ chứa khoảng ¾ là H và ¼ là He (theo khối lượng), các nguyên tố còn lại chỉ chiếm khoảng hơn 1%. - Đ ộ phổ biến của các hạt nhân nguyên tử trong thiên nhiên giảm nhanh theo chiều tăng số khối của chúng. - Đ ộ phổ biến tương đối của các hạt nhân nguyên tử có số proton chẵn cao hơn so với các hạt nhân nguyên tử có số proton lẻ. - V ới 1 nguyên tố thì số đồng vị có số nơtron chẵn phổ biến nhất, các đồng vị có số proton và nơtron lẻ ít phổ biến. Tóm lại: Độ phổ biến của các nguyên tố được quyết định bởi xác suất của các phản ứng hạt nhân tạo thành chúng và bởi độ bền tương đối của các đồng vị. 1 .2. TÍNH B ỀN CỦA NGUYÊN TỐ PHÓNG XẠ 1 .2.1. Sự phóng xạ Sự phóng xạ là hiện tượng một số nguyên tố phát ra bức xạ có khả năng x uyên qua các chất, ion hoá không khí, hoá đen kính ảnh, ... N ăm 1896, Becquerel là người đầu tiên phát hiện tính phóng xạ của U rani, đến năm 1898 – Mari và Pierre Curie phats hiện tính phóng xạ của Thori. Sự phóng xạ là sự tự chuyển hoá đồng vị không bền của nguyên tố hoá học này thành đồng vị của nguyên tố hoá học khác kèm theo sự phóng ra các hạt sơ cấp hay hạt nhân (ví dụ hạt ). - Phóng xạ tự nhiên: là sự phóng xạ xảy ra ở các đồng vị thiên nhiên của các nguyên tố. Các đồng vị phóng xạ tự nhiên là những nguyên tố nặng nằm sau Bi trong b ảng hệ thống tuần hoàn như 232Th, 235U, ... - Phóng xạ nhân tạo: năm 1934 – Irène Curie, Frédéric Joliot Curie phát hiện: nếu bắn phá các nguyên tố nhẹ (B, Mg, Al ...) bằng các hạt  sẽ tạo thành các hạt nhân mới không bền (tạo thành các nguyên tử phóng xạ). Sau đó các hạt nhân này phân rã p hát ra pozitron. V í dụ : 13 Al  24 He  15 P  01 n 27 30 3 Hoá vô cơ
Chương1 – Lịch sử các nguyên tố hoá học 30 Đồng vị 15 P là đồng vị được điều chế nhân tạo, đồng vị phóng xạ không b ền phân rã tạo thành hạt nhân bền.  30 30 15 P  14 Si  e Phóng xạ nhân tạo đ ã góp phần điều chế đ ược hàng trăm đồng vị phóng x ạ của các nguyên tố. - Chu kỳ bán rã (chu kỳ bán huỷ) T1/2 : là khoảng thời gian cần để một nửa lượng ban đầu của nguyên tố phóng xạ bị phân rã. T1/2 : là đại lượng đặc trưng cho thời gian sống của các nguyên tử. T1/2 biến đổi trong một khoảng rất rộng, từ phần nghìn giây đến hàng tỉ năm. Ví dụ: T1/2 của Ra là 1620 năm, T1/2 của U là 4,5 tỉ năm. 1 .2.2. Các cách phân huỷ phóng xạ * Phân rã  : hạt nhân phóng ra 1e (hạt  -) chuyển 1n của hạt nhân thành p theo sơ đồ: np+e K hi phân rã  thì điện tích hạt nhân tăng 1 đơn vị, khối lượng không đổi tạo nên 1 đồng vị có số thứ tự lớn hơn số thứ tự của nguyên tố đầu 1 đơn vị. V í dụ : 234 Th  234 Pa  e  90 91 Bi  210 Po  e  210 83 84 * Phân rã pozitron: sự phân rã giải phóng pozitron (hạt +). Pozitron là hạt cơ bản có điện tích +1 và khối lượng của e. Sự phân rã  + chuyển 1p thành 1n: p  n + e+ , làm giảm điện tích hạt nhân 1 đơn vị, khối lượng không đổi. V í dụ : 11 C  11 B  e  6 5 * S ự chiếm giữ e: làm giảm điện tích hạt nhân 1 đơn vị, số khối không p + e-  n đổi : e thường bị chiếm giữ là e ở lớp K gần nhân nhất, các lớp L, M ít bị chiếm giữ e hơn. 40 40 V í dụ : 19 K  e  18 Ar * S ự phân rã  : là sự tách hạt  (nhân He) ra khỏi hạt nhân dẫn đến sự tạo thành đồng vị của nguyên tố có điện tích hạt nhân nhỏ hơn nguyên tố đầu 2 đ ơn vị, số khối giảm 4 đơn vị. Phân rã  đặc trưng đối với những nguyên tố nặng. V í dụ : 234 U  230 Th  24 He 92 90 * Sự tự phân hạch : là sự tự phân rã hạt nhân của các nguyên tố nặng thành 2 (hoặc 3, 4) hạt nhân của những nguyên tố nhẹ. Sự tự phân hạch rất đa dạng, hiện nay đã biết được sự tự phân hạch của 32 đồng vị nguyên tố nặng. 1 .3. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1 .3.1. Cơ chế phản ứng hạt nhân Trong các phản ứng hạt nhân, ngoài sự phân huỷ phóng xạ còn có sự biến đổi nguyên tố. 4 Hoá vô cơ
Chương1 – Lịch sử các nguyên tố hoá học Phản ứng hạt nhân là sự tương tác của hạt nhân với các hạt sơ cấp (n, p, 2 p hoton ) hay với các hạt nhân khác (hạt , dơtron 1 H ). Cơ chế của phản ứng hạt nhân : Một trong những hạt dùng bắn phá bị hạt nhân của nguyên tử được bắn phá (hạt nhân “bia”) chiếm đoạt tạo thành hạt nhân phức hợp trung gian có thời gian sống rất ngắn (10-7 giây), hạt nhân phức hợp này sẽ phóng ra 1 hạt cơ bản hay 1 hạt nhân nhẹ và biến thành đồ ng vị mới. V í dụ : Dùng hạt  bắn hạt nhân của nguyên tử N, chuyển N thành O. H ạt nhân phức hợp trung gian là 1 đ ồng vị của F (phản ứng hạt nhân của Rutheford 1919). 1 .3.2. Các loại phản ứng hạt nhân Đ ể thực hiện phản ứng hạt nhân, các hạt dùng bắn phá phải có năng lượng lớn để thắng được lực đẩy Coulomb của hạt nhân. Trong những năm gần đây, ngành vật lý đ ã dùng những máy gia tốc tạo nên những hạt có năng lượng lớn vài tỉ eV. Các phản ứng hạt nhân có thể thực hiện bởi các hạt , p, dơtron. * Phản ứng của hạt  : 14 4 17 1 hay 14 N (  , p ) 178Th 7 N  2 He  8 O  1 He 7 9 Be  24 He  12 C  01 n hay 49 Be (  , n ) 12 C 4 6 6 Ký hiệu phản ứng hạt nhân: bên trái ghi hạt nhân ban đầu, bên phải ghi hạt nhân thu được, trong ngoặc đơn ghi hạt dùng bắn p há và hạt thu được). * Phản ứng của hạt proton: 21 1 18 4 10 Ne  1 H  9 F  2 He 63 Cu  11H  30 Zn  01 n 63 29 * Phản ứng của dơtron: 24 2 22 4 12 Mg  1 H  11 Na  2 He 41 K  1 H  19 K  11H 2 42 19 * Phản ứng của nơtron: 10 1 7 4 5 B  0 n  3 Li  2 He 59 Co  01 n  27 Co   60 27 * Phản ứng của photon: 63 62 1 29 Cu    29 Li  0 n 27 Al    12 Mg  11H 26 13 1 .4. NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC TR ÊN QUẢ ĐẤT Các kết quả nghiên cứu của ngành vật lý hạt nhân, vật lý thiên văn cho thấy: sự tổng hợp và biến đổi nguyên tố xảy ra trong các giai đo ạn tiến hoá của các ngôi sao. Trong thiên nhiên, phản ứng hạt nhân diễn ra theo 2 cách: - Phản ứng nhiệt hạt nhân giữa các hạt tích điện (hạt nhân với hạt cơ bản) x ảy ra ở nhiệt độ rất cao hay từ trường mạnh. 5 Hoá vô cơ
Chương1 – Lịch sử các nguyên tố hoá học - Phản ứng hạt nhân xảy ra nhờ các nơtron không cần năng lượng cao. Sự phát triển của 1 ngôi sao và các quá trình hạt nhân xảy ra theo các giai đoạn: 1 ngôi sao mới hình thành chủ yếu chứa hiđro, khi xảy ra sự co b ên trong ngôi sao thì nhiệt độ tăng lên rất cao (10 – 20 triệu 0C) lúc này sẽ bắt đầu xuất hiện các phản ứng hạt nhân biến H thành He: 4 11 H  24 He  2    2  . Phản ứng này giải phóng năng lượng khổng lồ: 154 triệu kcal/1gH. Nguồn năng lượng khổng lồ này chủ yếu giữ mặt trời và các ngôi sao ở trạng thái nóng đỏ. H e được tích luỹ dần ở nhân ngôi sao, khi nhiệt độ nhân ngôi sao lớn hơn 150 triệu 0C thì bắt đầu xảy ra các phản ứng nhiệt hạt nhân tạo thành các đồng vị b ền của He, Be, C, O, Ne, ... Những phản ứng có p, n tham gia cũng xảy ra và các nguyên tố trước Bi tạo thành. Sự xuất hiện các nguyên tố nặng nhất như urani, thori, cali, ... xảy ra trong q uá trình bùng nổ của các ngôi sao cực mới. Các vụ nổ này giải phóng một năng lượng khổng lồ, kho ảng 4 tỉ độ với thời gian nổ của ngôi sao cực mới khoảng 10 giây, trong kho ảng thời gian này sinh ra m ột lượng lớn hạt có năng lượng cao, những hạt này đẩy các nơtron ra khỏi hạt nhân tạo nên dòng nơtron m ạnh gây ra p hản ứng hấp thu các nơtron b ởi các hạt nhân và tạo thành các nguyên tố nặng. 1 .5. TỔNG HỢP NHÂN TẠO CÁC NGUYÊN TỐ TRONG PHÒNG THÍ N GHIỆM - 1896 Mendeleev tìm ra định luật tuần hoàn chỉ có 63 nguyên tố tự nhiên. - 1875 – 1925 các nguyên tố đứng trước urani được tìm thấy trong tự nhiên, trừ các nguyên tố có Z bằng 43, 61, 85, 87 chưa tìm đ ược. - Tecnexi (Tc) có Z = 43 là nguyên tố đầu tiên được tổng hợp bằng cách dùng dơtron b ắn phá hạt nhân Mo: 98 2 99 1 42 Mo  1 H  43 Te  0 n Các nguyên tố astatin (At), prometi (Pr), franxi (Fr), ... tiếp tục được tổng hợp sau đó. - Các nguyên tố sau urani thường được tổng hợp bằng phản ứng hạt nhân với sự tham gia của hạt n, , dơtron, ... với năng lượng rất lớn (30 – 40 MeV). K hi bắn phá urani bằng dòng n trong lò phản ứng hạt nhân có thể thu đ ược các nguyên tố sau urani đến fecni (Z = 100). 238 1 239 92 U  0 n  92 U Np  e  239 239 U 92 93 Pu  e  239 239 Np  93 94 V à 239 Np  239 Pu  243 Am  ...  100 Fm 256 93 94 95 Tổng hợp các nguyên tố nặng nhất d ùng các phản ứng có sự tham gia của hạt  và của các ion có nhiều điện tích. V í dụ : 238 U ( 14 N , 6 n ) 246 Es 92 7 99 246 256 Es ( , n ) 101 Md 99 6 Hoá vô cơ
Chương1 – Lịch sử các nguyên tố hoá học - N ăm 1964, một nhóm các nhà bác học đứng đầu là viện sĩ GN. Flerov đã tổng hợp được đồng vị của nguyên tố 104 (Ku). 242 22 260 94 Pu  10 Ne  104 Ku  4 n N ăm 1970, nguyên tố thứ 105 được tổng hợp bởi Flerov. Những công trình tổng hợp các nguyên tố nặng hơn vẫn đ ược tiếp tục. 7 Hoá vô cơ