Chương 1: Các khái niệm và định luật cơ bản

Nguyên tử gam. “ Nguyên tử gam là lượng của 1 nguyên tố được tính bằng gam, có giá trị về số bằng khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó.” Ví dụ một nguyên tử gam của Fe bằng 55,847g, một nguyên tử gam của O là 15,9994g, một nguyên tử gam của Cu là 63,546g…29Chemistry 140 Fall 2002 DuttonPhân tử gam và molPhân tử gam. “Phân tử gam là lượng chất được tính ra gam và có giá trị về số bằng khối lượng phân tử của chất đóMol: là lượng chất có số phân tử, nguyên tử, ion, electron hoặc số đơn vị cấu trúc khác đúng bằng số nguyên tử chứa trong 12 gam đồng vị cacbon 12CMol là lượng chất chứa 6,022.1023 tiểu phân cấu trúc của chất 30Chemistry 140 Fall 2002 Dutton*Như vậy: 1 mol chất bất kỳ đều chứa số tiểu phân như nhau (số Avogadro)NA = 6.02214199 x 1023 mol-1 * Khối lượng phân tử H2O bằng 18 đv.C Khối lượng mol phân tử H2O bằng 18g. * Khối lượng phân tử CO2 bằng 44 đv.C  Khối lượng mol phân tử CO2 bằng 44g31Chemistry 140 Fall 2002 DuttonKhối lượng mol (nguyên tử , phân tử và ion)Khối lượng mol nguyên tử: là khối lượng tính bằng gam của 1 mol nguyên tử đó.Khối lượng mol phân tử: là khối lượng tính bằng gam c ủa 1 mol phân tử chất đó.Tương tự: khối lượng mol ion	Cách biểu thị một lượng chất KL m gam qua mol32Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.1.6 Ký hiệu hóa học, công thức,phương trình hóa họcKý hiệu hoá học.Mỗi nguyên tố hóa học được ký hiệu bằng chữ cái đầu hay hai chữ cái trong tên Latinh của nguyên tố đó Mỗi ký hiệu hoá học của nguyên tố đồng thời chỉ 1 nguyên tử của nguyên tố đó.Công thức hóa học dùng biểu thị các chất (phân tử), ví dụ: hiđro (H2)Phương trình hóa học: Dùng để biểu thị các phản ứng hóa học bằng công thức hóa học33Chemistry 140 Fall 2002 DuttonPhân loại phản ứng hóa họcPhản ứng kết hợp: C + O2  CO2Phản ứng phân hủy: CaCO3  CaO + CO2Phản ứng thế: Fe + CuSO4  FeSO4 + CuPhản ứng trao đổi: AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3Phản ứng tỏa nhiệt: 2H2 + O2  2H2O H = - 258,8kJ/molPhản ứng thu nhiệt: N2 + O2  2NO H = + 90,4kJ/molPhản ứng một chiều: 2KClO3  2KCl + 3O2Phản ứng hai chiều: N2 + 3H2 ⇄ 2NH3Phản ứng oxy hóa khử: 2FeCl3 + SnCl2  FeCl2 + SnCl434Chemistry 140 Fall 2002 DuttonPhương trình hóa học 2 NO + 1 O2 → 2 NO22 (14 + 16)g 32 g 2 (14 +32)g 35Chemistry 140 Fall 2002 Dutton 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN36Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.1 Định luật thành phần không đổiĐịnh luật : Một hợp chất dù được điều chế bằng cách nào đi nữa bao giờ cũng có thành phần xác định và không đổi.Ví dụ: H2O dù điều chế bằng cách nào khi phân tích thành phần đều cho tỷ lệ 11,1% : 88,9% hay 1g : 8g. NaCl: có 39,34% Natri và 60,66% Clo(Trừ trường hợp các khuyết tật trong mạng tinh thể thì thành phần có thay đổi)37Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.2 Định luật tỷ lệ bội Định luật : Nếu hai nguyên tố kết hợp với nhau cho một số hợp chất thì ứng với cùng một khối lượng nguyên tố này, các khối lượng nguyên tố kia tỷ lệ với nhau như những số nguyên đơn giản.Ví dụ: Nitơ kết hợp với oxi tạo thành năm oxit có công thức phân tử lần lượt là: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5, nếu ứng với một đơn vị khối lượng nitơ thì khối lượng của oxy trong các oxit đó lần lượt là: 0,57 : 1,14 : 1,71 : 2,28 : 2,85 hay 1 : 2 : 3 : 4 : 538Chemistry 140 Fall 2002 Dutton39Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.3 Định luật bảo toàn khối lượngĐịnh luật Tổng khối lượng các sản phẩm thu được đúng bằng tổng khối lượng các chất ban đầu đã tác dụng.Ví dụ:Chú ý khi phản ứng thu hoặc tỏa nhiệt: Về nguyên tắc do E= mc2 tức là năng lượng cũng có khối lượng, nhưng do tốc độ ánh sáng rất lớn nên m quá nhỏ so với sai số của phép đo nên định luật trên vẫn áp dụng đúng trong thực tế40Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.4 Định luật đương lượngKhái niệm đương lượng. “Đương lượng của một nguyên tố (HAY CỦA HỢP CHẤT) là số phần khối lượng của nguyên tố đó ( HỢP CHẤT ĐÓ) kết hợp (thay thế) vừa đủ với 1,008 phần khối lượng của hyđro hoặc 8 phần khối lượng của oxy Ví dụ đương lượng của hyđro là ĐH=1,008, ĐO=8 Định luật đương lượng: Trong các phản ứng hoá học “các nguyên tố kết hợp với nhau hoặc thay thế nhau theo các khối lượng tỷ lệ với đương lượng của chúng” 41Chemistry 140 Fall 2002 DuttonBiểu thức của định luật đương lượngVí dụKhối lượng chất A là mA gam, phản ứng hết với mB gam chất B.Nếu gọi đương lượng chất A và chất B lần lượt ĐA và ĐB thì theo định luật đương lượng ta có:42Chemistry 140 Fall 2002 DuttonMối quan hệ của đương lượng Gọi đương lượng của nguyên tố A (hoặc hợp chất A) là ĐA, và MA là nguyên tử lượng hoặc phân tử lượng của A .Trong phản ứng trung hòa: nếu n = số nguyên tử H (OH) của 1 phân tử axit (bazơ) thực tế tham gia phản ứngMuối: n = tổng điện tích dương phần kim loại thực tế phản ứngPhản ứng oxi hóa n = số e mà 1 phân tử chất khử cho và ngược lại Khi đó ta có công thức tổng quát sau ĐA = MA/ n43Chemistry 140 Fall 2002 DuttonVí dụ về cách tính đương lượng1) Tính đương lượng của axit H2SO4 trong hai phản ứng sau H2SO4 + NaOH 	NaHSO4 + H2O (1) ĐH2SO4 = 98/1 = 98 H2SO4 + 2NaOH 	Na2SO4 + 2H2O (2) 	 Đ H2SO4 = 98/2 = 492 ) Fe2(SO4)3 + 6NaOH  2Fe(OH)3 + 3Na2SO4ĐFe2(SO4)3 = 400/6 = 66,66 3) 2FeCl3 + SnCl2  2FeCl2 + SnCl444Chemistry 140 Fall 2002 DuttonĐương lượng gamĐương lượng gam: của một đơn chất hay hợp chất là lượng chất đó được tính bằng gam có trị số bằng đương lượng của nó.Mối liên hệ giữa số gam (m) và số đương lượng gam (n’) của một chất có đương lượng Đ theo biểu thức sau: 45Chemistry 140 Fall 2002 DuttonBài tập áp dụng Tính ñöông löôïng töøng axít, bazô trong caùc phaûn öùng:H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 + H2OH3PO4 + 3NaOH  Na3PO4 + 3H2O2HCl + Cu(OH)2  CuCl2 + 2H2OHCl + Cu(OH)2  Cu(OH)Cl + H2O 2. Tính ñöông löôïng caùc chaát gaïch döôùi ñaây:	FeSO4 + BaCl2  BaSO4 + FeCl2	Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2O	CO2 + NaOH  NaHCO3	CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O	Al2O3 + 2NaOH  2NaAlO2 + H2O 	KCr(SO4)2.12H2O + 3KOH  Cr(OH)3 + 2K2SO4 + 12H2O	2FeCl3 + SnCl2  2FeCl2 + SnCl4	2KMnO4+5HNO2+3H2SO4  2MnSO4 + K2SO4 + 5HNO3 + 3H2O 	K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4  Cr2(SO4)3 +3S + K2SO4 + 7H2O46Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.5 Định luật tỷ lệ thể tíchỞ cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, thể tích các chất khí phản ứng với nhau cũng như thể tích các sản phẩm khí tạo thành trong phản ứng tỉ lệ với nhau như những số nguyên đơn giản2V47Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.6 Định luật D. AvogadroTrong cùng điều kiện T & P, 	những thể tích bằng nhau (V1=V2) của chất khí khác nhau đều chứa cùng số phân tử như nhau (N1=N2)+ Ở điều kiện chuẩn (0OCvà 760 mmHg), 1mol khí bất kỳ đều chứa 6.022. 1023 phân tử48Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.2.7 Các định luật chất khí- Định luật A. Boyle-Mariotte: Ở nhiệt độ không đổi, thể tích của một lượng nhất định của các chất khí tỉ lệ nghịch với áp suất Hay nói cách khác: P0Vo = P1V1= … =PV = const	49Chemistry 140 Fall 2002 DuttonĐịnh luật B. Charles-Gay-Lussac Ở áp suất không đổi, thể tích của một lượng nhất định chất khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối	 V = constant x T hay V/T = constant	 V0/T0 = V1/T1 Ở đây Vo, V là thể tích khí đo ở 0oC và t0C; To, T nhiệt độ tuyệt đối của chất khí50Chemistry 140 Fall 2002 Dutton 1.2.8 Phương trình trạng thái khí lý tưởng  Khái niệm về khí lý tưởng: Là khí được coi không có thể tích riêng ( vì có kích thước không đáng kể so với bình ) và không có tương tác ( hút, đẩy) với nhau mà chỉ có va chạm đàn hồi với nhau ( không mất năng lượng) Phương trình trạng thái khí lý tưởngV = nRT/P hay PV = nRT hay PV= (m/M)RTTrong đó - P là áp suất của khí có thể tích là V,khối lượng m, ở nhiệt độ tuyệt đối T; n là số mol khí; R là hằng số khí51Chemistry 140 Fall 2002 DuttonGiá trị của hằng số khí RR=0,082atm.l/mol. độ (Khi đơn vị P là atm, V đo bằng lit)R= 8,314 J/mol. độ ( khi đơn vị P là Pa, V đo bằng m3 )R= 62400ml. mmHg /mol. độ ( khi P đo bằng mmHg và V đo bằng ml)52Chemistry 140 Fall 2002 DuttonBài tập áp dụng	1) Tính P của 0.51 mol O2 trong 15 L tại 303 K?P = nRT/V = 0.51mol x 0.0821Latm/(Kmol) x 303K / 15 L	= 0.84 atm	53Chemistry 140 Fall 2002 DuttonÁp suất riêng của khí-Định luật G. Dalton PT = P1 + P2 + P3 + ….. Áp suất tổng = Tổng áp suất thành phần	x1 = n1/nT = P1/PT or P1 = x1 x PT54Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.3 Các phương pháp xác định khối lượng phân tử và đương lượng55Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.3.1 Phương pháp xác định KLPT  và KLNT56Chemistry 140 Fall 2002 DuttonXác định khối lượng phân tửBằng phương pháp phổ khối lượngPhương pháp sức căng bề mặt (đối với chất lỏng) Trong đó:- là sức căng bề mặt của chất lỏng nghiên cứut- nhiệt độ của chất lỏngV- thể tích riêng của chất lỏngK-là hằng số mà đa số các chất lỏng có giá trị là 2,1257Chemistry 140 Fall 2002 DuttonĐối với chất khíTheo tỉ khối của khí và hơi: MA= MB x dTheo phương trình trạng thái KLT của Clayperon-Mendeleev: M= (m/PV)RT58Chemistry 140 Fall 2002 DuttonXác định khối lượng phân tử chất tan + Phương pháp nghiệm sôi và nghiệm lạnh:Trong đó: k: hằng số nghiệm sôi hay nghiệm lạnh m: lượng chất tan đã dùng đối với 1000g dm ∆t : Độ tăng nhiệt độ sôi hoặc giảm nhiệt độ đông đặc của dd+Phương pháp thẩm thấu m: Khối lượng chất tan đã dùng v: Thể tích dung dịch, R: hằng số khí T: Nhiệt độ tuyệt đối : áp suất thẩm thấu dung dịch 59Chemistry 140 Fall 2002 DuttonXác định khối lượng nguyên tử Phương pháp Dulong – Petit . Đối với kim loại có khối lượng nguyên tử lớn hơn 35 “Nhiệt dung nguyên tử của một đơn chất rắn gần bằng 26J/mol”. A.c = 26J ≈ 6,3 cal Ví dụ nhiệt dung riêng (c) của Fe là 0,463J/g nên khối lượng nguyên tử Fe là: AFe = 26/0,463 = 56,1Dựa trên định luật đồng hìnhXác định khối lượng nguyên tử bằng phương pháp CanizaroXác định khối lượng nguyên tử bằng phương pháp phổ khối lượng60Chemistry 140 Fall 2002 Dutton1.3.2 Phương pháp xác định đương lượngDựa vào định nghĩa đương lượngDựa vào định luật đương lượngDựa vào mối liên hệ giữa Đ, Khối lưọng nguyên tử A và hoá trị n Đ = A/n ( n là hoá trị)Xác định đương lượng của axit, bazơ Đ = M/n ( n là số ion H+ hay OH- thay thế) Xác định đương lượng của muối Đ = M/nz ( n là số ion đã thay thế, z là điện tích ion đã thay thế)Xác định đương lượng của chất oxi hoá và chất khử Đ= M/n61Chemistry 140 Fall 2002 Dutton