PH N HAI
HÓA H C VÔ C Ơ
CH NG VƯƠ
Đ I C NG V KIM LO I ƯƠ
I. PH N LÍ THUY T
1. V TRÍ C A KIM LO I TRONG H TH NG
TU N HOÀN. C U T O C A KIM LO I
1. V trí
- Phân nhóm chính nhóm I (tr H2), II, III(tr Bo),
- Phân nhóm ph nhóm I đ n nhóm VII ế
- H Lantannit và h actinit
- M t ph n các phân nhóm chính, IV, V, VI.
2. C u t o c a nguyên t kim lo i
1. Nguyên t c a h u h t kim lo i đ u ít electron (1, 2 ho c 3e) ph n l p ngoài ế
cùng.
2. Trong cùng chu kỳ nguyên t c a nguyên t kim lo i có bán kính nguyên t l n h n ơ
đi n tích h t nhân nh h n so v i nguyên t l n h n đi n tích h t nhân nh h n so ơ ơ ơ
v i nguyên t c a nguyên t phi kim.
3. C u t o c a đ n ch t kim lo i ơ
- Tinh th kim lo i có c u t o m ng
- M ng tinh th g m ion d ng dao đ ng các nút m ng ươ
- Các electron t do chuy n đ ng.
- có 3 lo i m ng tinh th kim lo i:
M ng l p ph ng tâm kh i ( Kim lo i ki m) ươ
M ng l p ph ng tâm di n ( Al, Pb, Ni và các kim lo i nhóm IB,…) ươ
M ng lăng tr l c giác đ u hay l c ph ng(Be, Mg, Zn, Cd,…) ươ
4. Liên k t kim lo i.ế
Liên k t kim lo i liên k t sinh ra do các electron t do g n v i các ion d ng kimế ế ươ
lo i v i nhau.
2. TÍNH CH T V T LÍ C A KIM LO I
1. Tính ch t v t lí chung
- Tính d o, tính d n đi n, tính d n nhi t có ánh kim
Nh ng tính ch t v tchung c a kim lo i nói trên do các electron t do trong m ng
tinh th kim lo i gây ra.
2. Tính ch t v t lí c a kim lo i
Kim lo i khác nhau thì có: t kh i, nhi t đ nóng ch y, tính c ng khác nhau.
Chú ý: - D nóng ch y nh t là Hg ( - 39 oC) khó nóng ch y nh t là W ( 3410 oC)
- C ng nh t là Crom ( Cr) m m nh t là Kim lo i ki m.
- D dát m ng nh t là Vàng ( Au)
- D n đi n t t nh t là Ag > Cu > Au > Al > Fe….
3. TÍNH CH T HÓA H C CHUNG
C A KIM LO I
1. Đ c đi m v c u t o c a nguyên t kim lo i
- Trong m t chu kì bán kính nguyên t t ng đ i l n và đi n tích h t nhân nh h n so ươ ơ
v i các nguyên t phi kim.
- S electron hóa tr th ng ít (t 1 đ n 3e) so v i phi kim. ườ ế
- L c liên k t gi a h t nhân electron hóa tr t ng đ i y u nên năng l ng đ tách ế ươ ế ượ
các electron hóa tr ra kh i nguyên t nh .
2. Tính ch t hóa h c chung c a kim lo i
Tính ch t đ c tr ng là tính kh ư (d b oxi hóa) .
M - ne Mn+
a. Tác d ng v i phi kim
- V i O2: 4Al + 3O2 2Al2O3
4M + nO2 2M2On
- V i Cl2: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3
2M + nCl2 2MCln
b. Tác d ng v i axit
- Dung d ch HCl, H2SO4 loãng
Kim lo i đ ng tr c hidro kh đ c ion H ướ ượ + thành H2
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2
- Dung d ch HNO3, H2SO4 đ c
H u h t các kim lo i (tr Pt Au) kh đ c N m c oxi hóa +5( ế ượ
5
N
+
) S m c oxi
hóa +6 (
6
S
+
) c a các axit này đ n m c oxi hóa th p h n. ế ơ
Thí d :
+ +
+ +
+ + +
+ + +
5 4
3 3 2 2
6 4
2 4 4 2 2
3 8 3 ( ) 2 4
2 uSO 2
o
loang
t
dac
Cu H N O Cu NO N O H O
Cu H SO C SO H O
Chú ý: HNO3, H2SO4 đ c, ngu i là th đ ng Al, Fe, Cr….
c. Tác d ng v i dung d ch mu i
Kim lo i th kh đ c ion c a kim lo i khác trong dung d ch mu i thành kim lo i ượ
t do.
Ví d : Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Hay Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
Chú ý: Khi cho Kim lo i Ki m vào dung d ch mu i c a kim lo i bazo t ng ng ươ
không tan thì kim lo i ki m s tác d ng v i n c sau đó baz ki m t o thành m i tác d ng ướ ơ
v i dung d ch mu i t o hidroxit không tan và mu i c a kim lo i ki m.
Ví d : cho Na và dung d ch CuSO4
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
2NaOH + CuSO4 Na2SO4 + Cu(OH)2
4. DÃY ĐI N HÓA C A KIM LO I
m t dãy nh ng c p oxi hóa kh đ c s p x p theo chi u tăng tính ch t oxi hóa ượ ế
c a các ion kim lo i và chi u gi m tính ch t kh c a kim lo i.
Tính ch t oxi hóa c a ion kim lo i tăng.
Tính ch t kh c a kim lo i gi m.
Ý nghĩa:
- Cho phép ta d đoán đ c chi u ph n ng gi a hai c p oxi hóa kh . ượ
- Ch t oxi hóa m nh nh t s oxi hóa ch t kh m nh nh t, sinh ra ch t oxi hóa y u ế
h n và ch t kh y u h n.ơ ế ơ
Zn
Ch t
kh
m nh
+
Cu2+
Ch t oxi
hóa
m nh
=
Cu0
Ch t
kh
y uế
+
Zn2+
Ch t oxi
hóa
y uế
Dãy đi n hóa c a kim lo i:
K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Tính oxi hóa c a ion kim lo i tăng d n
K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
Tính kh c a kim lo i gi m d n
5. H P KIM
1. Đ nh nghĩa
H p kim ch t r n thu đ c sau khi nung nóng ch y m t h n h p nhi u kim lo i ượ
khác nhau, ho c h n h p kim lo i và phi kim lo i.
2. C u t o c a h p kim
- Tinh th h n h p: g m nh ng tinh th c a các đ n ch t trong h n h p ban đ u nóng ơ
ch y tan vào nhau.
Ví d : H p kim Ag = Au
- Tinh th h p ch t hóa h c: tinh th c a nh ng h p ch t hóa h c đ c t o ra khi ượ
nung nóng ch y các đ n ch t trong h n h p. ơ
Ví d : H p kim Al - C t o h p ch t Al 4C3, Fe - C t o h p ch t Fe 3C...
Các h p kim th ng c ng, giòn h n các đ n ch t ban đ u, nh ng tính d n nhi t, d n ườ ơ ơ ư
đi n kém các đ n ch t ban đ u. ơ
6. S ĂN MÒN KIM LO I VÀ CH NG ĂN MÒN
KIM LO I
1. S ăn mòn kim lo i
S phá h y kim lo i ho c h p kim do tác d ng hóa h c c a môi tr ng xung quanh ườ
g i là s ăn mòn kim lo i .
M - ne Mn+
a. Ăn mòn hóa hoc
Ăn mòn hóa h c s phá h y kim lo i do kim lo i ph n ng hóa h c v i ch t khí
ho c h i n c nhi t đ cao. ơ ướ
S ăn mòn th ng x y ra nh ng thi t b c a đ t, chi ti t c a đ ng c đ t trong ườ ế ế ơ
ho c thi t b ti p xúc v i h i H ế ế ơ 2O nhi t đ cao.
Ví d : 3Fe + 2H2O
0
t
Fe3O4 + 4H2
+ B n ch t: Là quá trình oxi hóa kh trong đó electron c a kim lo i đ c chuy n tr c ượ
ti p sang môi tr ng tác d ng.ế ườ
b. Ăn mòn đi n hóa
s phá h y kim lo i do kim lo i ti p xúc v i dung d ch ch t đi n li t o nên dòng ế
đi n.
Ví d : Kim lo i ti p xúc v i không khí m ... ế
S ăn mòn c a Gang
Anot: Fe – 2e Fe2+ catot: O2 + H2O + 4e 4OH-
Ion Fe2+ tan vào ch t đi n ly hòa tan O 2. t i đây Fe2+ ti p t c b oxi hóa d i tácế ướ
d ng c a ion OH- t o ra g s t Fe2O3.nH2O.
+ B n ch t c a s ăn mòn đi n hóa :
Là m t quá trình oxi hóa kh x y ra trên b m t đi n c c.
c. Cách ch ng s ăn mòn
- Cách li kim lo i v i môi tr ng ườ .
- Dùng h p kim ch ng g (h p kim inoc)
- Dùng ch t ch ng ăn mòn (ch t kìm hãm) ( dùng kim lo i ho t đ ng hóa h c m nh
h n kim lo i c n b o v )ơ .
7. ĐI U CH KIM LO I
1. Nguyên t c
Kh ion kim lo i thành nguyên t kim lo i : Mn+ + ne M0
2. Ph ng pháp đi u chươ ế
a. Ph ng pháp th y luy nươ
Dùng kim lo i t do tính kh m nh h n đ kh ion kim lo i khác trong dung d ch ơ
mu i.
Ví d : Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
Ph ng pháp này dùng đ đi u ch nh ng kim lo i ho t đ ng y u.ươ ế ế
b. Ph ng pháp nhi t luy nươ
Dùng ch t kh CO, H 2, C, Al... đ kh ion kim lo i trong oxit nhi t đ cao.
Ví d :
Fe2O3 + 3CO =2Fe + 3CO2
Ph ng pháp này dùng đ đi u ch nh ng kim lo i ươ ế đ ng sau Al trong dãy Bekêtôp.
c. Ph ng pháp đi n phânươ
Dùng dòng đi n 1 chi u trên catôt (c c âm) đ kh ion kim lo i trong h p ch t.
Ví d :
- Đi n phân mu i CaCl 2 nóng ch y
Catôt CaCl2 nóng ch y anôt
Ca2+ Cl-
Ca2+ + 2e = Ca 2Cl- - 2e = Cl2
CaCl2 Ca + Cl2
- Đi n phân dung d ch đi u ch m t s kim lo i ho t đ ng trung bình ho t y u. ế ế
Đi n phân
Nóng ch y
CH NG VIƯƠ
KIM LO I CÁC PHÂN NHÓM CHÍNH I, II VÀ NHÔM.
I. PH N LÍ THUY T
A. KIM LO I PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM I
(KIM LO I KI M)
1. V trí, tính ch t v t lí c a kim lo i ki m
a. V trí
Kim lo i ki m nh ng nguyên t thu c phân nhóm chính nhóm I trong b ng HTTH
g m các nguyên t Liti (Li), Natri (Na), Kali (K), Rubiđi (Rb), Xêsi (Cs), Franxi (Fr). Các
nguyên t này đ ng đ u các chu kỳ (tr chu kì I).
b. Tính ch t v t lí c a kim lo i ki m .
+ Nhi t đ nóng ch y, nhi t đ sôi th p
+ Kh i l ng riêng nh . ượ
+ Đ c ng th p.
2. Tính ch t hóa h c c a kim lo i ki m
- Năng l ng c n dùng đ phá v m ng tinh th l p ph ng t ng đ i nh .ượ ươ ươ
- Kim lo i ki m là nh ng nguyên t nhóm S (electron hóa tr là đ y phân l p S).
bán kính nguyên t t ng đ i l n. Nâng l ng c n dùng đ tách electron hóa tr ươ ượ
(năng l ng ion hóa) t ng đ i nh .ượ ươ
Nguyên t kim lo i d nh ng m t electron hóa tr M - 1e ườ M+. Kim lo i ki m
ch t kh m nh nh t trong s các kim lo i.
a. Tác d ng v i phi kim
V i oxi: 4Na + O2 = 2Na2O
4M + O2 = 2M2O
V i Clo: 2Na + Cl2 = 2NaCl
2M + Cl2 = 2MCl
b. Tác d ng v i axit
Natri d kh H + trong dung d ch axit thành H2 t do.
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2
2Na + H2SO4 = Na2SO4 + H2
Ph ng trình ion rút g nươ
2M + 2H+ = 2M+ + H2
c. Tác d ng v i n c ướ
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
2M + 2H2O = 2MOH + H2
d. Tác d ng v i dung d ch mu i
Kim lo i ki m tác d ng v i H 2O trong dung d ch
Ví d :
Natri tác d ng v i dung d ch CuSO 4
+ Na tác d ng v i H 2O trong dung d ch
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4
3. Đi u ch kim lo i ki m ế
Nguyên t c: Kh các ion kim lo i ki m
M+ + 1e = M
Đi n phân mu i halogenua ho c Hiđroxit c a chúng d ng nóng ch y.