Trang 1/229
LỜI NÓI ĐẦU
Chương trình Hoá học đại cương dành cho sinh viên các ngành kĩ thuật có 2 tín
chỉ (30 tiết) gồm cả lí thuyết và thực hành. Để phục vụ cho việc dạy, học học phần
Hoá học đại cương chúng tôi biên soạn tập bài giảng Hoá học đại cương, nội dung
cuốn sách gồm 2 phần:
Phần 1. Lý thuyết hóa học đại cƣơng
Chương 1 : Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học
Chương 2 : Liên kết hoá học và cấu tạo phân tử
Chương 3 : Nhiệt động hoá học
Chương 4 : Tốc độ phản ứng hoá học. Cân bằng hoá học
Chương 5 : Dung dịch
Chương 6 : Điện hoá học
Chương 7 : Đại cương về các chất vô cơ
Phần 2. Thực hành hóa học đại cƣơng
Bài 1. Bài mở đầu
Bài 2. Cân bằng hóa học-Tốc độ phản ứng hóa học
Bài 3. Dung dịch
Bài 4. Điện hóa học
Bài 5. Tính chất một số chất vô cơ
Trong mỗi chương có các bài tập lí thuyết, cuối mỗi chương có bài tập và kèm
theo đáp số.
Tác giả chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã đóng góp ý kiến cho nội
dung tập bài giảng.
Tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp về nội dung, hình thức của tập bài
giảng để lần tái bản sau thêm hoàn thiện hơn.
Trang 2/229
MỤC LỤC
Lời nói đầu .............................................................................................................. 1
PHẦN 1. LÝ THUYẾT HÓA HỌC ĐẠI CƢƠNG
Chƣơng 1. C ấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học
1.1. Thành phần cấu tạo nguyên tử. Kích thước khối lượng nguyên tử. .................. 8
1.1.1. Thành phần cấu tạo nguyên tử. ........................................................... 8
1.1.2. Kích thước, khối lượng nguyên tử. ..................................................... 9
1.2. Cấu tạo nguyên tử.............................................................................................. 9
1.2.1. Cấu tạo nguyên tử theo quan điểm của cơ học cổ điển. ...................... 9
1.2.2. Cấu tạo nguyên tử theo quan điểm của cơ học lượng tử ..................... 11
1.3. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. ............................................. 19
1.3.1. Cấu tạo của bảng hệ thống tuần hoàn. ................................................ 19
1.3.2. Sự biến đổi tuần hoàn trong cấu trúc vỏ electron của nguyên tử của các
nguyên tố. ...................................................................................................... 27
1.3.3. Những tính chất biến đổi tuần hoàn của các nguyên tử. ..................... 29
Câu hỏi và bài tập. .................................................................................................... 33
Chƣơng 2. Liên kết hoá học và cấu tạo phân tử
2.1. Những đặc trưng cơ bản của liên kết hoá học. .................................................. 37
2.1.1. Năng lượng liên kết. ............................................................................ 37
2.1.2. Độ dài liên kết. .................................................................................... 37
2.1.3. Góc liên kết. ........................................................................................ 37
2.1.4. Độ bội liên kết. .................................................................................... 38
2.2. Liên kết ion. ....................................................................................................... 38
2.3. Liên kết cộng hoá trị. ......................................................................................... 39
2.3.1. Liên kết cộng hoá trị theo thuyết kinh điển. ....................................... 39
2.3.2. Liên kết cộng hoá trị theo thuyết VB. ................................................. 40
2.3.3. Thuyết lai hoá . .................................................................................... 44
Trang 3/229
2.3.4. Liên kết cộng hóa trị theo thuyết MO ................................................. 47
2.4. Phân tử không phân cực và phân tử phân cực.. ................................................. 54
2.4.1. Phân tử không phân cực ..................................................................... 54
2.4.2. phân tử phân cực ................................................................................ 54
2.4.3. Mô men lưỡng cực của phân tử ........................................................... 55
2.5. Các liên kết khác. .............................................................................................. 56
2.5.1. Liên kết hiđro. ..................................................................................... 56
2.5.2. Liên kết cho - nhận. ............................................................................. 57
2.5.3. Tương tác VandeVan. ......................................................................... 58
2.6. Liên kết hoá học trong tinh thể. ......................................................................... 59
2.6.1. Khái niệm tinh thể ............................................................................... 59
2.6.2. Phân loại các tinh thể ........................................................................... 60
Câu hỏi và bài tập. ................................................................................................... 61
Chƣơng 3. Nhiệt động hoá học
3.1. Một số khái niệm. .............................................................................................. 66
3.1.1. Khí lí tưởng. ........................................................................................ 66
3.1.2. Hệ và môi trường ................................................................................ 67
3.1.3. Quy ước dấu của năng lượng trao đổi giữa hệ và môi trường. ........... 68
3.1.4. Thông số trạng thái. Hàm trạng thái. ................................................... 68
3.1.5. Trạng thái cân bằng. ............................................................................ 68
3.1.6. Công và nhiệt. ...................................................................................... 69
3.2. Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động học. ............................................................. 69
3.2.1. Nội năng. ............................................................................................. 69
3.2.2. Nội dung nguyên lí I ............................................................................ 70
3.2.3. Nhiệt đẳng tích và nhiệt đẳng áp ......................................................... 70
3.2.4. Nhiệt phản ứng. ................................................................................... 71
3.2.5. Các trạng thái chuẩn. ........................................................................... 72
3.2.6. Định luật Hec và các hệ quả. ............................................................... 72
3.2.7. Sự phụ thuộc của nhiệt phản ứng vào nhiệt độ.. ................................. 73
3.3. Nguyên lí thứ hai của nhiệt động học ................................................................ 74
Trang 4/229
3.3.1. Entropi. ................................................................................................ 74
3.3.2. Nguyên lí thứ hai của nhiệt động học. ................................................ 76
3.3.3. Sự biến thiên entropi trong một số quá trình ...................................... 76
3.4. Nguyên lí thứ ba của nhiệt động học. ................................................................ 78
3.5. Thế đẳng áp- đẳng nhiệt G ................................................................................ 79
3.5.1. Tác động của các yếu tố entanpi H và entropi S lên chiều hướng
diễn biến của các quá trình hóa học. ............................................................. 79
3.5.2. Thế đẳng áp G ..................................................................................... 79
3.5.3. Thế đẳng áp tạo thành chuẩn .............................................................. 80
3.5.4. Chiều hướng của phản ứng hoá học. ................................................... 81
3.5.5. Sự biến thiên thế đẳng áp của phản ứng hoá học. ............................... 82
Câu hỏi và bài tập ..................................................................................................... 83
Chƣơng 4. Tốc độ phản ứng hoá học và cân bằng hoá học
4.1. Tốc độ phản ứng hoá học .................................................................................. 89
4.1.1. Khái niệm phản ứng đồng thể và dị thể .............................................. 89
4.1.2. Tốc độ phản ứng .................................................................................. 89
4.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng ........................................ 90
4.1.4. Phân loại phản ứng hoá học ................................................................ 96
4.1.5. Cơ chế phản ứng.................................................................................. 97
4.2. Cân bằng hoá học .............................................................................................. 98
4.2.1. Một số khái niệm ................................................................................... 98
4.2.2. Cân bằng hoá học .................................................................................. 99
4.2.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học. .................................. 102
Câu hỏi và bài tập ..................................................................................................... 106
Chƣơng 5. Dung dịch
5.1. Một số khái niệm và định nghĩa ........................................................................ 111
5.1.1. Hệ phân tán.......................................................................................... 111
5.1.2. Khái niệm về dung dịch ...................................................................... 112
5.2. Nồng độ dung dịch ............................................................................................ 112
Trang 5/229
5.2.1. Nồng độ phần trăm ........................................................................... 112
5.2.2. Nồng độ mol ..................................................................................... 113
5.2.3. Nồng độ molan ................................................................................. 113
5.2.4. Nồng độ phần mol ............................................................................ 114
5.3. Tính chất của các dung dịch loãng chất tan không điện li và không bay hơi....115
5.3.1. Định luật Raun 1. .............................................................................. 115
5.3.2. Định luật Raun 2 ............................................................................... 116
5.3.3. Áp suất thẩm thấu ............................................................................. 117
5.3.4. Xác định phân tử khối của chất tan .................................................. 119
5.4. Dung dịch chất điện li ....................................................................................... 120
5.4.1. Tính chất bất thường của các dung dịch axit, bazơ và muối ............ 120
5.4.2. Một số định nghĩa và khái niệm ....................................................... 121
5.4.3. Sự điện li của nước. Khái niệm về pH .............................................. 124
5.4.4. Thuyết axit - bazơ ............................................................................. 125
5.4.5. Hằng số điện li axit và hằng số điện li bazơ ..................................... 126
5.4.6. Tính pH của các dung dịch ............................................................... 128
5.4.7. Dung dịch đệm .................................................................................. 129
5.4.8. Sự thuỷ phân của muối ..................................................................... 131
5.4.9. Chất chỉ thị màu axit – bazơ. ............................................................ 133
5.4.10. Cân bằng trong dung dịch của chất điện li ít tan. Tích số tan ........ 134
5.5. Dung dịch keo .................................................................................................... 136
5.5.1. Những tính chất cơ bản của dung dịch keo ...................................... 136
5.5.2. Cấu tạo của hạt keo ........................................................................... 137
5.5.3. Vai trò của các dung dịch keo .......................................................... 138
Câu hỏi và bài tập ..................................................................................................... 139
Chƣơng 6. Điện hoá học
6.1. Phản ứng oxi hoá - khử ...................................................................................... 144
6.1.1. Một số khái niệm .............................................................................. 144
6.1.2. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá - khử ............................... 146
6.2. Nguyên tắc biến hoá năng thành điện năng ....................................................... 148