Các khái niệm hóa học cơ bản
1. Nguyên tử
Nguyên tử là hạt nhỏ nhất không thể phân chia về mặt hoá học, tham gia tạo thành
phân tử.
Nguyên tử là một hệ trung hoà điện gồm:
- Hạt nhân tích điện dương ở tâm nguyên tử.
- Các electron mang điện tích dương âm chuyển động xung quanh hạt nhân.
2. Nguyên tố hoá học
Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử có điện tích hạt nhân bằng nhau. Các dạng
nguyên tử của một nguyên tố có khối lượng khác nhau gọi là các đồng vị của nguyên tố
đó.
Ví dụ: Nguyên tố cacbon có 2 đồng vị là và (chỉ số trên là khối lượng nguyên tử, chỉ
số dưới là điện tích hạt nhân).
3. Phân tử
Phân tử là hạt nhỏ nhất của một chất có khả năng tồn tại độc lập và còn mang những
tính chất hoá học cơ bản của chất đó.
4. Đơn chất
Đơn chất là chất tạo thành từ một nguyên tố hoá học. Ví dụ: O
2
, H
2
, Cl
2
,
Một nguyên tố hoá học có thể tạo thành một số dạng đơn chất khác nhau gọi là các
7. Phân tử khối
Phân tử khối (PTK) là khối lượng của một phân tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon
(đ.v.C).
Ví dụ: PTK của H
2
O = 2 + 16 = 18 đ.v.C, của NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 đ.v.C.
Chú ý: Giống như khối lượng nguyên tử, khối lượng phân tử cũng được biểu diễn
bằng kg và bằng tổng khối lượng các nguyên tử tạo thành phân tử.
8. Mol
Mol là lượng chất chứa 6,02.1023 hạt đơn vị (nguyên tử, phân tử, ion, electron, )
- Số 6,02.1023 được gọi là số Avôgađrô và ký hiệu là N (N = 6,02.1023). Như vậy:
1 mol nguyên tử Na chứa N nguyên tử Na.
1 mol phân tử H
2
SO
4
chứa N phân tử H
2
SO
4
1 mol ion OH
-
chứa N ion OH
-
.
Quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được gọi là phản ứng hoá học.
Trong phản ứng hoá học tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối
lượng các chất tạo thành sau phản ứng.
Các dạng phản ứng hoá học cơ bản:
a) Phản ứng phân tích là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất
mới.
Ví dụ:
CaCO
3
= CaO + CO
2
↑
b) Phản ứng kết hợp là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo
thành một chất mới.
Ví dụ.
BaO + H
2
O = Ba(OH)
2
.
c) Phản ứng thế là phản ứng trong đó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng đơn chất
thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.
Ví dụ.
Zn + H
2
SO
4
loãng = ZnSO
4
Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt.
Ví dụ:
CaCO
3
= CaO + CO
2
↑ - 186,19kJ/mol.
Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt
phân thường là phản ứng thu nhiệt.
- Muốn tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng tạo thành các hợp chất từ đơn chất hoặc
phân huỷ một hợp chất thành các đơn chất ta dựa vào năng lượng liên kết.
Ví dụ: Tính năng lượng toả ra trong phản ứng.
H
2
+ Cl
2
= 2HCl.
Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được.
Q = 2E
1k
(HCl) - [E
1k
(H
2
) + E
1k
(Cl
2
)] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ/mol.
+ 9Fe (1)
Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là :
3 . 232 + 8 . 27 = 912g
Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy : 11. Tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học.
a) Định nghĩa: Tốc độ phản ứng là đại lượng biểu thị mức độ nhanh chậm của phản
ứng. Ký hiệu là V
p.ư
.
Trong đó : C
1
là nồng độ đầu của chất tham gia phản ứng (mol/l).
C
2
là nồng độ của chất đó sau t giây phản ứng (mol/l).
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
Phụ thuộc bản chất của các chất phản ứng.
Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia phản ứng. Ví dụ, có phản
ứng.
A + B = AB.
V
p.ư
= k . C
A
. C
) thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng. Nghĩa là trong hệ, phản ứng thuận và phản ứng
nghịch vẫn xảy ra nhưng nồng độ các chất trong hệ thống không thay đổi. Ta nói hệ ở
trạng thái cân bằng động.
Trạng thái cân bằng hoá học này sẽ bị phá vỡ khi thay đổi các điều kiện bên ngoài như
nồng độ, nhiệt độ, áp suất (đối với phản ứng của chất khí).
12. Hiệu suất phản ứng.
Có phản ứng:
A + B = C + D
Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm C hoặc D:
Trong đó:
q
t
là lượng thực tế tạo thành C hoặc D.
q
lt
là lượng tính theo lý thuyết, nghĩa là lượng C hoặc D tính được với giả thiết hiệu
suất 100%.
Chú ý:
Khi tính hiệu suất phản ứng phải tính theo chất sản phẩm nào tạo thành từ chất đầu
thiếu, vì khi kết thúc phản ứng chất đầu đó phản ứng hết.
Có thể tính hiệu suất phản ứng theo chất phản ứng A hoặc B tuỳ thuộc vào chất nào
thiếu.
Cần phân biệt giữa % chất đã tham gia phản ứng và hiệu suất phản ứng.
Ví dụ: Cho 0,5 mol H
2
tác dụng với 0,45 mol Cl
2
+ Nếu nói "hiệu suất phản ứng crackinh", tức chỉ nói phản ứng (1) và (2) vì phản ứng
(3) không phải phản ứng crackinh.
+ Nếu nói "% butan đã tham gia phản ứng", tức là nói đến cả 3 phản ứng.
+ Nếu nói "% butan bị crackinh thành etilen" tức là chỉ nói phản ứng (2).