Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 5: Nguyên tố không chuyển tiếp - Trần Minh Hương

Nội dung text: Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 5: Nguyên tố không chuyển tiếp - Trần Minh Hương

1. I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP 1. Cấu tạo nguyên tử và đặc điểm liên kết 2. Quy luật biến đổi tính chất a. Trong một phân nhóm b. Trong một chu kỳ
2. Khả năng tạo liên kết cộng hóa trị • Số e HT= số AO HT: lk được tạo thành từ các , Ví dụ C. • Số e HT số AO HT: lk được tạo thành từ các  và các ⇅. Ví dụ: N, O, F: ngtố muộn. • Ở các chu kỳ dưới, AO nd có thể trở thành AO HT → các ngtố cuối chu kỳ vẫn mang đặc tính lk của các ngtố sớm → các ngtố chu kỳ II khác nhiều so với các ngtố chu kỳ dưới.
3. b. Quy luật biến đổi t/c trong 1 c.kỳ • Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần • Độ bền của các số OXH cao nhất giảm dần (do Ens – np → khả năng tham gia liên kết của các electron ns).
4. 1. Hydro • Chỉ có 1e → không bị chắn → lực hút hn – e lớn, mặc dù Z = 1 • H được xếp vào cả nhóm IA và VIIA • H+ – proton → r rất nhỏ → tác dụng phân cực rất lớn → lk giữa H+ và các ngtố khác chỉ có thể là cht phân cực mạnh, không là ion. • Với các ngtố có độ âm điện mạnh (F, O, N) H có khả năng tạo liên kết Hydro. • H có kích thước nhỏ và xu hướng nhường e giống KL nên dễ xâm nhập vào mạng tinh thể của KL tạo thành những hợp chất có lk KL.
5. 2. Các nguyên tố chu kỳ II các ngtố CK II khác rất nhiều so với các CK còn lại vì: – r min,  max → hút e nhiều nhất. – Các ngtố chu kỳ II có tính tuần hoàn chéo Ví dụ: + • 6Li + N2 → 2Li3N 2+ 4Mg + 3N2 → 2Mg3N2 • Độ tan của muối Li giống của muối Mg hơn so với KLK • Al và Be có thế khử gần bằng nhau: Be2+/Be 0 = 1,85V Al3+/Al 0 = 1,66V Về nguyên tắc cả hai KL này đều có thể tác dụng với các axit không có tính oxi hóa. Thực tế phản ứng khá chậm vì trên bề mặt có tạo một lớp oxit tương đối bền.
6. III. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ III VÀ CÁC CHU KỲ TIẾP THEO 1. Khả năng tạo liên kết  và của orbital d 2. Sự tạo thành liên kết của các orbital p 3. Tính tuần hoàn thứ cấp
7. 2. Sự tạo thành lk của các orbital p • Lk p-p chỉ bền khi hình thành giữa các ngtử chu kỳ II: C = C, O = O, N  N, C = O, N = O. • Đối với các ngtố chu kỳ III: C = Si, Si = Si, lk p-p kém bền vì: – Bán kính ngtử lớn → khoảng cách giữa hai hạt nhân xa hơn → khả năng xen phủ p – p kém hơn. – Sự hình thành các lk  khác do sự tham gia của orbital d thuận lợi hơn Ví dụ: ✓ CO2 : monomer: O = C = O, liên kết đôi SiO2 :polimer: gồm các tứ diện dùng chung tất cả các đỉnh, liên kết đơn ✓ Với P có liên kết HC  P (điều chế được năm 1961) là chất khí, cháy ở nhiệt độ thường. HCN – là chất khí, bền.
8. Ví dụ: tính tuần hoàn thứ cấp • Ví dụ: Năng lượng ion hóa I = I1 + I2 + I3 + I4 (eV), bán kính r (Å) và độ âm điện Pauling  (eV) của các nguyên tố nhóm IVA: C Si Ge Sn Pb I (eV) 148 103 105 92 95  (eV) 2,55 1,90 2,01 1,96 2,33 R (Å) 0,77 1,17 1,22 1,40 1,75 • Năng lượng đứt gẫy liên kết (kJ/mol): F Cl Br I Si 580 380 310 230 Ge 452 354 275 218
9. Nguyên nhân của tính tuần hoàn thứ cấp • Sự sắp xếp e vào các phân lớp (n - 1)d và (n - 2)f → ✓ lực hút của hạt nhân đối với e hóa trị  ✓ hiệu ứng chắn  → điện tích hạt nhân hiệu dụng Z’. • Tính đối xứng của các AO d, f ≠ ns nên khi sắp xếp e vào (n - 1)d và (n - 2)f → hiệu ứng xâm nhập và Z   → các e ns lại bị hạt nhân hút mạnh hơn. • Hiệu ứng xâm nhập của các e ns > np > nd. • Hạt nhân hút e 4s2 > 5s2 vì các AO 3d có tính đối xứng khác hẳn với các AO đã có trước đó → tác dụng chắn của 3d đối với 4s không cao. • Đặc biệt, khi e được điền vào 4f và 5d → Z   → các e 6s2 bị hn hút rất chặt, tạo thành cặp e trơ →Độ bền của số OXH (+) max dần từ trên xuống và đặc biệt kém bền ở các nguyên tố p chu kỳ IV và VI.
10. Trong một phân nhóm chính số lớp e → hiệu ứng chắn→ r