Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Mục Lục
Chƣơng I. NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC ..................... 5
1.1. Những khái niệm ........................................................................................................... 5
1.1.1. Nguyên tố hoá học .............................................................................................. 5
1.1.2. Nguyên tử ........................................................................................................... 5
1.1.3. Phân tử................................................................................................................ 5
1.1.4. Nguyên tử khối – phân tử khối ............................................................................ 5
1.1.5. Khối lƣơng mol nguyên tử - khối lƣợng mol phân tử (kí hiệu M) ........................ 5
1.1.6. Đơn chất - hợp chất - dạng thù hình của một nguyên tố hoá học.......................... 5
1.1.7. Phƣơng trình hoá học .......................................................................................... 6
1.2. Các định luật cơ bản................................................................................................... 6
1.2.1. Định luật thành phần không đổi (Joseph Louis Proust 1801) ............................... 6
1.2.2. Định luật bảo toàn khối lƣợng (Lomonosov 1748) .............................................. 6
1.2.3. Phƣơng trình khí lí tƣởng .................................................................................... 6
1.2.4. Định luật Avôgađrô............................................................................................. 6
1.2.5. Định luật đƣơng lƣợng ........................................................................................ 6
Chƣơng II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ
HOÁ HỌC ............................................................................................................................... 8
2.1. Những cơ sở vật lí nghiên cứu cấu tạo nguyên tử ........................................................... 8
2.1.1. Hạt nhân nguyên tử ................................................................................................. 8
2.1.2. Thuyết lƣợng tử của Planck..................................................................................... 9
2.1.3. Hệ thức tƣơng đối Einstein (1903) .......................................................................... 9
2.1.4. Vỏ nguyên tử: gồm các electron (Kí hiệu e) ............................................................ 9
2.2. Cấu tạo lớp vỏ nguyên tử ............................................................................................... 9
2.2.1. Mô hình nguyên tử Bohr ......................................................................................... 9
2.2.2. Bản chất sóng hạt của electron .............................................................................. 10
2.2.3. Hệ thức bất định Heisenberg (1927) ...................................................................... 10
2.2.4. Hàm sóng và phƣơng trình hàm sóng của electron ................................................ 10
2.3. Nguyên tử nhiều e - Sự phân bố của e trong nguyên tử nhiều e ................................ 14
2.3.1. Khái niệm lớp – phân lớp và ô lƣợng tử ................................................................ 15

5.2.3. Nhiệt dung ............................................................................................................ 44
5.3. Áp dụng nguyên lí I vào các quá trình hoá học, nhiệt hoá học ...................................... 45
5.3.1. Hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hoá học ............................................................. 45
5.3.2. Định luật Hess....................................................................................................... 47
5.3.3. Tính hiệu ứng nhiệt của các quá trình khác ........................................................... 48
5.3.4. Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ. Phƣơng trình Kirchhoff ................ 57
Chƣơng VI. CHIỀU HƢỚNG DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC. NGUYÊN LÍ II
CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC ..................................................................................................... 59
6.1. Mở đầu. ....................................................................................................................... 59
6.2. Entropi......................................................................................................................... 59
6.2.1. Mức độ hỗn độn của hệ và chiều hƣớng diễn biến của các quá trình hoá học ........ 59
6.2.2. Định nghĩa entropi ................................................................................................ 60
6.2.3. Entropi và xác suất nhiệt động .............................................................................. 60
6.2.4. Entripi ở nhiệt độ thấp. Nguyên lí III của nhiệt động học ...................................... 62
6.2.5. Mối liên hệ giữa entropi và hiệu ứng nhiệt của quá trình. ...................................... 64
6.2.6. Tính biến thiên entropi trong một số quá trình cân bằng. ....................................... 64
6.3. Thế đẳng áp – đẳng nhiệt và chiều của phản ứng hoá học ............................................ 67
6.3.1. Thế đẳng áp – đẳng nhiệt ...................................................................................... 67
6.3.2. Các yếu tố entanpi, entropi và chiều của quá trình ................................................. 68
6.3.3. Tính biến thiên đẳng áp của các quá trình ............................................................. 70
6.4. Thế hoá học ................................................................................................................. 71
6.4.1. Khái niệm về hoá thế ............................................................................................ 71
6.4.2. Ý nghĩa của thế hoá học ........................................................................................ 71
Chƣơng VII CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC ............................................................... 72
7.1. Phản ứng thuận nghịch................................................................................................. 72
7.2. Hằng số cân bằng – Phƣơng trình đẳng nhiệt Van't Hoff .............................................. 72
7.2.1. Định luật tác dụng khối lƣợng ............................................................................... 72
7.2.2. Phƣơng trình đẳng nhiệt Van’t Hoff ...................................................................... 73
7.3. Hằng số cân bằng Kp, KC, Kx ........................................................................................ 74
7.4. Các phƣơng pháp xác định hằng số cân bằng hoá học .................................................. 76

9.2. Nồng độ dung dịch. Độ tan .......................................................................................... 88
9.2.1. Nồng độ dung dịch ................................................................................................ 88
9.2.2. Độ tan ................................................................................................................... 88
9.3. Dung dịch chứa chất tan không điện ly không bay hơi ................................................. 90
9.3.1. Áp suất hơi bão hoà của dung dịch ........................................................................ 90
9.3.2. Nhiệt độ sôi của dung dịch .................................................................................... 91
9.3.3. Nhiệt độ đông đặc (hóa rắn, kết tinh) của dung dịch .............................................. 91
9.3.4. Áp suất thẩm thấu của dung dịch ........................................................................... 92
9.4. Dung dịch điện ly ........................................................................................................ 93
9.4.1. Khái niệm về chất điện ly, sự điện ly, cơ chế sự điện ly ........................................ 93
9.4.2. Cân bằng trong dung dịch chất điện ly yếu, độ điện ly, hằng số điện ly ................. 95
9.5. Cân bằng ion của nƣớc trong dung dịch ....................................................................... 97
9.5.1. Sự điện ly và tích số ion của nƣớc ......................................................................... 97
9.5.2. Độ pH và môi trƣờng dung dịch ............................................................................ 97
9.5.3. Lý thuyết về axit – bazơ, sự thuỷ phân của muối ................................................... 98
9.5.4. Cách tính pH của các dung dịch axit, bazơ, muối ................................................ 101
9.6. Cân bằng trong dung dịch chất điện ly ít tan .............................................................. 106
9.6.1. Tích số tan và độ tan của chất điện ly ít tan ......................................................... 106
9.7. Dung dịch keo ........................................................................................................... 107
9.7.1. Những tính chất cơ bản của hệ keo ...................................................................... 107
9.7.2. Cấu tạo của hạt keo ............................................................................................. 108
9.7.3. Điều chế các hệ keo ............................................................................................ 108
9.7.4. Ứng dụng của các hệ keo .................................................................................... 110
Chƣơng X PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HOÁ .................112
10.1. Cặp oxi hoá - khử và pin điện hoá ............................................................................ 112
10.1.1. Cặp oxi hoá - khử .............................................................................................. 112
10.1.2. Pin điện hoá ...................................................................................................... 112
10.1.3. Thế điện cực và thế điện cực chuẩn ................................................................... 112
10.2. Phƣơng trình Nernst ................................................................................................. 115
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

đặc trƣng của chất đó.
1.1.4. Nguyên tử khối – phân tử khối
Nguyên tử khối hay khối lƣợng tƣơng đối của một nguyên tử cho biết khối lƣợng nguyên tử đó
gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lƣợng nguyên tử (đvC hay u ta có1u 

1
m12 )
12 C

Ví dụ: Nguyên tử khối của 1H = 1
Nguyên tử khối của 8O = 8
Phân tử khối hay khối lƣơng phân tử tƣơng đối bằng tổng nguyên tử khối của các nguyên tử tạo
thành phân tử.
1.1.5. Khối lƣơng mol nguyên tử - khối lƣợng mol phân tử (kí hiệu M)
Khối lƣợng mol nguyên tử của một nguyên tố hóa học là khối lƣợng của một mol nguyên tử
của nguyên tố đó (tính bằng đơn vị g)
Ví dụ: MH = 1g
MO = 8 g
Khối lƣợng mol phân tử của một chất là khối lƣợng của một mol phân tử chất đó.
Ví dụ M H SO  98g
2

4

1.1.6. Đơn chất - hợp chất - dạng thù hình của một nguyên tố hoá học
Đơn chất là chất mà phân tử chỉ gồm một hay nhiều nguyên tử của cùng một nguyên tố hoá
học.
Ví dụ: H2, O2, Ne...
Hợp chất là chất mà phân tử của gồm nhiều nguyên tử của các nguyên tố hoá học khác nhau
liên kết tạo thành.

P: Áp suất chất khí (atm)

V: Thể tích chất khí (l)

n: Số mol chất khí

T: Nhiệt độ chất khí (K, T = t0C+ 273)

R: Hằng số khí (R= 22,4/273 = 0,082 l.atm/mol.độ)
1.2.4. Định luật Avôgađrô
"Ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất, những thể tích bằng nhau của các chất khí đều có cùng số
phân tử (nghĩa là có cùng số mol)."
Từ đó ta có trong điều kiện tiêu chuẩn (P = 1atm, to = 0oC), một mol chất khí bất kỳ đều chiếm
một thể tích bằng nhau là 22,4lít.
1.2.5. Định luật đƣơng lƣợng
a. Định luật đƣơng lƣợng của một nguyên tố
Trong phản ứng các nguyên tố kết hợp với nhau theo một tỉ lệ xác định gọi là tỉ lệ kết hợp hay
là đƣơng lƣợng của chúng.
Vậy: Đƣơng lƣợng của một nguyên tố là số phần khối lƣợng của nguyên tố đó có thể tác dụng
hoặc thay thế vừa đủ với 1 phần khối lƣợng hiđro hoặc 8 phần khối lƣợng ôxi.
Đƣơng lƣợng kí hiệu là Đ
Ví dụ: NaCl có ĐNa = 23 và ĐCl = 35,5
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 6


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Đƣơng lƣợng của một nguyên tố thực chất là số phần khối lƣợng của nguyên tố đó ứng với 1
đơn vị hoá trị mà nó tham gia phả ứng


Số ion OH- của một phân tử bazơ tham gia trao đổi trong phản ứng
Tổng số điện tích ion âm hoặc ion dƣơng mà một phân tử muối thàm gia trao đổi.
Trong phản ứng oxi hoá khử
n: Số electron mà chất oxi hoá nhận hay số electron của chất khử cho.
Ví dụ: Trong môi trƣờng axit KMnO4 có phản ứng: MnO4- + 5e + 8H+  Mn2+ + 4H2O có
ĐKMnO4 = M/5
Trong môi trƣờng kiềm có phản ứng: MnO4- +1e  MnO42- có Đ = M/1
Trong môi trƣờng trung tính có phản ứng: MnO4- + 3e + 2H2O  MnO2 + 4OH- có Đ = M/3.
Đƣơng lƣợng gam của một chất là gia trị đƣơng lƣợng của chất đó tính ra gam.
c.

Định luật đƣơng lƣợng.

"Các nguyên tố kết hợp hay thay thế nhau theo các khối lƣợng tỉ lệ thuận với tỉ lệ đƣơng lƣợng
của chúng"
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 7


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
mA/mB = ĐA/ĐB
Trong đó

mA, mB là khối lƣợng của chất A,B phản ứng với nhau
ĐA, ĐB là đƣơng lƣợng của chất A, B

Áp dụng khi trong phản ứng một chất tham gia nhiều quá trình khác nhau.


Một nguyên tố đƣợc gọi là nguyên tố phóng xạ khi hạt nhân của nó tự phân rã do vậy điện tích
hạt nhân sẽ bị thay đổi nên nguyên tử của nguyên tố này sẽ biến thành nguyên tử của nguyên tố
khác.
Ví dụ:

226
88

4
Ra  222
86 Rn  2 He

Radi

Radon Hạt 

b. Năng lƣợng hạt nhân
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 8


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Là năng lƣợng cần thiết để phá đƣợc hạt nhân của một nguyên tử thành các hạt p và n riêng rẽ,
năng lƣợng này là vô cùng lớn.
2.1.2. Thuyết lƣợng tử của Planck
Năm 1900 Planck đã trình bày quan điểm lƣợng tử đầu tiên và cho rằng "Ánh sáng bức xạ điện
tử nói chung gồm những lƣợng tử năng lƣợng phát ra từ nguồn sáng"

E  h  h C

2.1.4. Vỏ nguyên tử: gồm các electron (Kí hiệu e)
me = 9,109.10-28g = 1/1837u hay đvC
qe = - 1,602.10-19C = -1đvđt
2.2. Cấu tạo lớp vỏ nguyên tử
2.2.1. Mô hình nguyên tử Bohr
Năm 1913, Nhà vật lí Đan Mạch Niels Bohr đã đề xuất mô hình nguyên tử có nội dung nhƣ sau:
(1)
Trong nguyên tử, electron quay xung quanh hạt nhân không trên những quỹ đạo bất kì
mà trên quỹ đạo tròn đồng tâm có bán kính xác định (gọi là quỹ đạo dừng hay gọi là quỹ đạo
lƣợng tử)
(2)
Khi chuyển động trên quỹ đạo này, electron không thu hay phát ra năng lƣợng (năng
lƣợng đƣợc bảo toàn). Nhƣ vậy mỗi quỹ đạo dừng tƣơng ứng với một mức năng lƣợng xác
định (ta có năng lƣợng của electron đƣợc lƣợng tử hoá)
(3)
Khi hấp thụ năng lƣợng xác định, electron chuyển từ quỹ đạo có năng lƣợng thấp lên
quỹ đạo có năng lƣợng cao hơn. Ngƣợc lại khi chuyển từ quỹ đạo có năng lƣợng cao sang quỹ
đạo có năng lƣợng thấp nó phát ra một năng lƣợng.
Từ mô hình nguyên tử của Bohr, chúng ta có những kết quả sau:
Tính đƣợc bán kính quỹ đạo bền, tốc độ và năng lƣợng electron chuyển động trong quỹ
đạo đó.

Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 9


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Giải thích đƣợc bản chất vật lí của quang phổ vạch nguyên tử và tính toán đƣợc vị trí
các vạch phổ của nguyên tử hiđro.

h: hằng số Planck
m: là khối lƣợng của hạt

Theo biểu thức này ta thấy vx và x biến thiên nghịch nhau. Nếu x càng bé (x0) nghĩa là
càng xác định chính xác vị trí của hạt thì vx càng lớn (vx), nghĩa là không thể xác định
chính xác giá trị vận tốc của hạt.
2.2.4. Hàm sóng và phƣơng trình hàm sóng của electron
Công thức của De Broglie đã đặt nền móng cho môn cơ học lƣợng tử trong việc mô tả chuyển
động của các vi hạt.
a. Hàm sóng
Trạng thái chuyển động của electron đƣợc mô tả bằng hàm số  (x,y,z,t) là hàm thực hoặc hàm
phức gọi là hàm sóng
Ý nghĩa vật lí của hàm sóng là:
- Ta không thể xác định chính xác electron có mặt ở toạ độ nào nhƣng có thể biết xác suất có
mặt của electron trong không gian nhất định (khoảng không gian trung đó khả năng có mặt của
electron là lớn nhất).
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 10


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
- Vì hàm sóng  (x,y,z,t) có thể là hàm thực hoặc hàm phức nên nó không có ý nghĩa vật lí trực
tiếp mà bình phƣơng môđun của hàm sóng 2 (là hàm thực và luôn dƣơng) mới có ý nghĩa là
mật độ xác suất tìm thấy hạt tại toạ độ tƣơng ứng.
(x,y,z,t)2d cho biết xác suất tìm thấy tại thời điểm t trong nguyên tố thể tích d có tâm là
M(x,y,z)
Hình ảnh của hàm mật độ xác suất e trong không gian gọi là mây điện tử hay còn gọi là obital
Hàm sóng phải thoả mãn các điều kiện sau:
Hàm sóng phải đơn trị (tại mỗi điểm trong không gian ứng với toạ độ (x,y,z) chỉ có một giá trị

8 2 m



  U   E

U: là thế năng của hạt ở toạ độ x,y,z
E: Năng lƣợng toàn phần của hạt trong toàn hệ

  x2  y2  z 2
2

: Toán tử Laplace có

2

2

m: Khối lƣợng của hạt
Trạng thái dừng là trạng thái mà năng lƣợng của hệ không phụ thuộc vào thời gian nghĩa là E
của hệ không đổi theo thời gian.
Khi giải phƣơng trình SchrÖdinger ta thu đƣợc cad hàm  và năng lƣợng của electron. Tuy
nhiên việc giải chính xác phƣơng trình này chỉ đƣợc thực hiện đối với nguyên tử hiđro và ion
dạng nguyên tử hiđro (Nguyên tử hay ion có 1e ở lớp vỏ), còn đối với cad nguyên tử hay ion có
nhiều e chúng ta dùng phƣơng pháp gần đúng.
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 11




Việc giải phƣơng trình này đƣợc thực hiện bằng cách đặt hàm  dƣới dạng tích của hai hàm
bán kính và hàm góc.
(r,,) = R(r).Y(,)
Kết quả phƣơng trình cho thấy hàm  phụ thuộc và 3 số lƣợng tử: Số lƣợng tử chính n, số
lƣợng tử phụ l và số lƣợng tử từ ml. Mỗi bộ ba số lƣợng tử n,l,ml ứng với hàm  gọi là một
obital nguyên tử.
Chú ý: Khi dùng phƣơng pháp gần đúng để giải hàm sóng của nguyên tử nhiều e ta cũng thu
đƣợc bộ 3 số lƣợng tử tƣơng tự.
Nhƣng qua tính toán lí thuyết và các số liệu thực nghiệm cho thấy rằng để mô tả trạng thái của
electron trong nguyên tử một cách đầy đủ cần có thêm một số lƣợng tử thứ tƣ là số lƣợng tử
spin ms.
d. Giá trị và ý nghĩa của bốn số lƣợng tử
Số lượng tử chính (n): vỏ nguyên tử chứa các lớp e. Mỗi lớp e đặt trƣng bằng một giá trị của số
lƣợng tử chính n. số lƣợng tử chính là số nguyên, dƣơng,(n 1)
n
Kí hiệu của lớp e

1
K

2
L

3
M

4
N



Khi đó ta có En = -(13,6/n2) (e.V)
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 12


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Nhƣ vậy số lƣợng tử chính n đặc trƣng cho các mức năng lƣợng hoặc lớp e. Khi e ở trên cùng
một lớp thì có mức năng lƣợng nhƣ nhau. Electron ở lớp nào thì mang tên lớp đó.
Số lượng tử phụ (ml) số lƣợng tử obital hay còn gọi là số lƣợng tử momen góc (l)
l = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...,n-1
Số lƣợng tử phụ đặc trƣng cho trạng thái của e. Trong cùng một lớp e, các obital đƣợc đặc
trƣng bởi cùng một giá trị l, hợp thành một phân lớp obital. Các phân lớp obital đƣợc kí hiệu
nhƣ sau
Số lƣợng tử obital (l)
Phân lớp

0
s

1
p

K
1
1
1s

L

...

Các obital cùng 1 phân lớp có hình dạng giống nhau không tính thuộc lớp nào, nhƣ obital s thì
có hình cầu ...
Số lượng tử từ (ml) ml = -l,..., -1,0, 1, ...+l
Số lƣợng tử từ đặc trƣng cho orbital (AO).
Vậy việc giải phƣơng trình SchrÖdinger, ngƣời ta tìm thấy 3 số lƣợng tử đặc trƣng cho trạng
thái chuyển động của e trong nguyên tử và tìm thấy hàm sóng n,l,ml gọi là orbital nguyên tử
(AO), hàm này phụ thuộc vào 3 số lƣợng tử.
Bộ 3 số lƣợng tử xác định năng lƣợng (n); phân mức năng lƣợng (l) và hƣớng của AO trong
không gian (ml).
Số lượng tử spin (ms) :Ngoài 3 số lƣợng tử trên, khi nghiên cứu cấu trúc tinh tế của phổ nguyên
tử ngƣời ta thấy cần bổ sung một số lƣợng tử nữa là số lƣợng tử spin ms để mô tả chính xác
chuyển động của e trong nguyên tử. Số lƣợng tử này đặc trƣng cho sự tự chuyển động của e
trong nguyên tử.
ms có giá trị -1/2 và +1/2 không phụ thuộc vào 3 số lƣợng tử đã kể trên.
Số lƣợng tử spin đặc trƣng cho độ dao động tự do của e đặc trƣng cho chuyển động nội tại của
e gắn với momen động lƣợng riêng của e.
Trong từ trƣờng ngoài trạng thái ms = + 1/2 có năng lƣợng thấp hơn.
e. Orbital nguyên tử - hình dạng của orbital nguyên tử
Khái niệm : Những hàm n,l,ml nghiệm của phƣơng trình SchrÖdinger mô tả trạng thái khác
nhau của e trong nguyên tử gọi là obital nguyên tử (AO).
Ví dụ: với n =1,l =0, ml = 0 ta có hàm 1,0,0 ứng với AO 1s
Với n = 2, l=1, ml = -1,0,+1 ta có hàm 2,1,-1; 2,1,0; 2,1,+1 ứng với các AO 2py, 2pyz, 2px
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 13


Bài giảng Hoá Đại cƣơng


x

py

x
px

pz

z

z

z

y

y

x

z

y

x

x
dyz


Trang 14


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
nên trong bài toán này ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp gần đúng. Khi giải bài toán này bằng
phƣơng pháp gần đúng ta cũng thu đƣợc bộ 3 số lƣợng tử.
Qua đó ta có cách biểu diễn cấu trúc của lớp vỏ e trong nguyên tử có nhiều e, nghĩa là cách
phân bố các e vào trong lớp và phân lớp của nguyên tử.
Hiệu ứng chắn: Trong nguyên tử nhiều e, mỗi e ngoài việc chịu tác dụng của hạt nhân thì các e
này còn bị tác dụng bởi lực đẩy của các e khác, nghĩa là mỗi e chịu tác dụng của hạt nhân
không phải là Z nữa, mà giảm đi một đại lƣợng  nào đấy;  gọi là hiệu ứng chắn. Ta có:
Enl  

13, 6.Z *2
(eV )
n*2

n* : Số lƣợng tử hiệu dụng; tuỳ thuộc vào số lƣợng tử n mà n* đƣợc xác định các giá trị nhƣ
sau:
n
n*

1
1

2
2

3

Ô lƣợng tử hay obital: Các e có cùng 3 số lƣợng tử n,l,ml có trạng thái chuyển động obital
giống nhau tạo thành 1 AO và đƣợc xếp vào 1 ô lƣợng tử - Mỗi ô lƣợng tử thƣờng đƣợc kí hiệu
bằng 1 ô vuông nhỏ
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 15


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Số ô lƣợng tử trong một phân lớp bằng số các trị số ml ứng với giá trị l đã cho
Ví dụ: phân lớp s có l = 0 nên ml = 0  có 1 ô lƣợng tử
Phân lớp p có l = 1 nên ml = -1; 0; +1  có 3 ô lƣợng tử
2.3.2. Qui luật phân bố e trong nguyên tử nhiều e
Trong nguyên tử mỗi e đặc trƣng bởi tập hợp 4 số lƣợng tủa n,l,ml,ms. Các e phân bố trong các
lớp và phân lớp theo nguyên lí Pauli, nguyên lí vững bền và qui tắc Hund.
a. Nguyên lí Pauli
Trong một nguyên tử (hay phân tử) không thể có hai hay nhiều e mà trạng thái của chúng đƣợc
đặc trƣng bởi cùng tập hợp 4 số lƣợng tử n, l, ml, ms nhƣ nhau.
Theo nguyên lí này thì trong nguyên tử hay phân tử 2 e ít nhất phải có 1 số lƣợng tử khác nhau.
Ví dụ: 2e trong cùng 1 ô lƣợng tử thì có số lƣợng tử spin khác nhau là e này có ms = +1/2 thì e
kia có ms = -1/2
Nhƣ vậy theo nguyên lí Pauli ta có trong mỗi ô lƣợng tử hay obital chỉ có tối đa 2e, trong phân
lớp có tối đa 2(2l+1)e. Do đó trong lớp n có tối đa 2n2e
b. Nguyên lí vững bền
Trong một nguyên tử ở trạng thái cơ bản, các e sẽ xếp vào lớp và phân lớp có mức năng lƣợng
từ thấp đến cao.
Kết quả thực nghiệm về quang phổ phát xạ cho biết, thứ tự tăng dần của mức năng lƣợng của
các phân lớp nhƣ sau:
1s < 2s < 2p
thực hiện theo thứ tự tăng dần của tổng (n+l)"
Qui tắc này đƣợc biểu diễn theo sơ đồ sau:
7s 7p 7d 7f
6s 6p 6d 6f
5s 5p 5d 5f
4s 4p 4d 4f
3s 3p 3d
2s 2p
1s

c. Quy tắc Hund
Trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản, các e trong cùng 1 phân lớp sẽ phân bố sao cho tổng spin
S của chúng là lớn nhất (tổng số e độc thân là cực đại)
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 16


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
S =  ms
Ví dụ: Nguyên tử N (z =7) có cấu hình e: 1s22s22p3
Có thể phân bố e vào ô lƣợng tử theo các cách sau:
(1)

Tổng số spin S = +1/2

(2)

Tổng số spin S = -3/2


Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 17


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Vậy sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các các nguyên tố là do sự biến đổi tuần hoàn cấu hình
e nguyên tử của nguyên tố đó.
2.4.2. Bảng hệ thông tuần hoàn (Bảng hệ thống tuần hoàn dạng dài)
Bảng hệ thống tuần hoàn dạng dài đƣợc xây dựng trên cơ sở sau:
Các nguyên tố đƣợc xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân
Các nguyên tố có cùng số lớp đƣợc xếp thành 1 hàng ngang gọi là chu kì
Các nguyên tố có cùng số e hoá trị đƣợc xếp thành 1 cột gọi là nhóm.
(Xem hình 2.1)
a. Số thứ tự của nguyên tố
Trong Bảng HTTH mỗi nguyên tố đƣợc xếp vào 1 ô có số thứ tự của ô đúng bằng điện tích hạt
nhân của nguyên tử hay số e trong nguyên tử của nguyên tố đó.
b. Cấu tạo của bảng hệ thống tuần hoàn (dạng dài)
(Xem hình 2.1)
Hiện nay bảng hệ thống tuần hoàn gồm 7 chu kì đánh số thứ tự từ 1 đến 7, trong đó:
Chu kì 1 gồm 2 nguyên tố H (z = 1) và He (z =2)
Chu kì 2 gồm 8 nguyên tố từ Li (z = 3) đến Ne (z = 10)
Chu kì 3 gồm 8 nguyên tố từ Na (z = 11) đến Ar (z = 18)
Chu kì 4 gồm 18 nguyên tố từ K (z = 49) đến Kr (z = 36)
Chu kì 5 gồm 18 nguyên tố từ Rb (z = 37) đến Xe (z = 54)
Chu kì 6 gồm 32 nguyên tố từ Cr (z = 55) đến Ne (z = 86) (đặc biệt trong chu kì 6 có 14
nguyên tố xếp phía dƣới sau La (z = 57) gọi là họ Lantan.)
Chu kì 7 gồm các nguyên tố đang xây dựng từ Fr (z = 87) (tƣơng tự trong chu kì 7 có 14
nguyên tố xếp phía dƣới sau Ac (z = 89) gọi là họ Actini.)
Nhóm gồm các nguyên tử có cùng số e hoá trị, số thứ tự của nhóm bằng số e hoá trị mà nguyên

Li
11
Na
19
K
37
Rb
55
Cs
87
Fr

IIA

4
Bo
12
Mg
20
Ca
38
Sr
56
Ba
88
Ra

58
Ce
90

Nd
92
U

VB

23
V
41
Nb
73
Ta

61
Pm
93
Np

VIB VIIB

24
Cr
42
Mo
74
W

25
Mn
43

64
Gd
96
Cm

IB

28
Ni
46
Rd
78
Pt

65
Tb
97
Bk

29
Cu
47
Ag
79
Au

IIB

30
Zn

6
C
14
Si
32
Ge
50
Sn
82
Pb

68
Er
100
Fm

VA

7
N
15
P
33
As
51
Sb
83
Bi

VIA VIIA

102
No

VIIIA
2
He
10
Ne
18
Ar
36
Kr
54
Xe
86
Rn

71
Lu
103
Lr


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
2.5.2. Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của nguyên tố
a. Biến đổi tuần hoàn của cấu hình e của các nguyên tố
Đối với các nguyên tố nhóm A, các e lớp ngoài cùng tăng dần tử 1e ở nhóm IA đến 8e ở nhóm
VIIIA.
Đối với các nguyên tố nhóm B, các e lớp ngoài cùng giống nhau ns 2 (trừ một số trƣờng hợp
ngoại lệ)

2
3
6
7
8
10

Nguyên tố
H
He
Li
C
N
O
Ne

Nguyễn Thị Phƣơng Ly

I1
13,599
24,588
5,392
11,260
14,534
13,618
21,565

I2
54,418
75,641

thành ion âm.
Năng lƣợng giải phóng ra khi nguyên tử trung hoà nhận thêm 1e để trở thành ion gọi là ái lực
electron, ái lực electron thƣờng đƣợc đo bằng eV
Ví dụ F + 1e  F- EF = -3,45 eV
Cho đến nay ngƣời ta chỉ xác định đƣợc ái lực e của một số ít nguyên tố. Trong đó nguyên tố
nhóm VIIA có ái lực electron là lớn nhất, các nguyên tố có ít (1e, 2e, 3e) lớp ngoài cùng có ái
lực electron nhỏ.
Bảng 2.3. Ái lực electron của một số nguyên tố (eV)
Nguyên tố
H
F
Cl
Br
I
O
S

E (eV)
0,747
3,45
3,61
3,36
3,06
1,47
2,07

Nguyên tố
N
P
C

Ví dụ: Trong chu kì 3 ta có hợp chất với oxi là:
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2 P2O5
SO3

Cl2O7

Trong một nhóm số oxi hoá cao nhất của các nguyên tố trong hợp chất với oxi bằng số thứ tự
của nhóm.
Nguyễn Thị Phƣơng Ly

Trang 21


Bài giảng Hoá Đại cƣơng
Tính axit của các hợp chất này từ trên xuống giảm dần, ngƣợc lại tính bazơ tăng dần. (Tƣơng
tự đối với hợp chất hiđroxit)
Ví dụ: Trong nhóm II ta có các hợp chất với oxi nhƣ sau
BeO
Be(OH)2
lƣỡng tính

MgO
Mg(OH)2
Bazơ yếu

CaO
Ca(OH)2

Li
1,0
11
Na
0,9
19
K
0,8
37
Rb
0,8
55
Cs
0,7
87
Fr
0,7

IIA

4
Be
1,5
12
Mg
1,2
20
Ca
1,0
38


59
Pr
1,1
91
Pa
1,5

Nguyễn Thị Phƣơng Ly

IVB

22
Ti
1,5
40
Zr
1,4
72
Hf

VB

23
V
1,6
41
Nb
1,6
73

Fe
1,8
44
Ru
2,2
76
Os
2,2

27
Co
1,8
45
Rh
2,2
77
Ir
2,2

IB

28
Ni
1,8
46
Rd
2,2
78
Pt
2,2

Hg
1,9

5
Bo
2,0
13
Al
1,5
31
Ga
1,6
49
In
1,7
81
Tl
1,8

6
C
2,5
14
Si
1,8
32
Ge
1,8
50
Sn

52
Te
2,1
84
Po
2,0

9
F
4
17
Cl
3,0
35
Br
2,8
53
I
2,5
85
At
2,2

VIIIA
2
He
10
Ne
18
Ar

1,3

63
Eu
95
Am
1,3

64
Gd
1,1
96
Cm
-

65
Tb
1,2
97
Bk
-

66
Dy
98
Cf
-

67
Ho

103
Lr
-


Bài Giảng Hoá Đại cƣơng
Độ âm điện của một nguyên tố là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng hút e của nguyên tử của
nguyên tố đó.
Độ âm điện của nguyên tố càng lớn thì khả năng hút e càng mạnh, tính phi kim của nguyên tố đó
càng mạnh và ngƣợc lại.
Ví dụ trong phân tử HCl, khi nghiên cứu cấu tạo ta thấy trong phân tử này có cặp e gộp chung
của H và Cl nhƣng nguyên tử Cl có độ âm điện lớn hơn nên cặp e này bị lệch về phía Cl, HCl là
một phân tử phân cực H+ ClCó nhiều thang đo độ âm điện khác nhau, nhƣng thang độ âm điện thƣờng đƣợc dùng là thang độ âm
điện của Pauli, trong thanh này F = 4 là độ âm điện cao nhất, H = 2,1 là độ âm điện thấp nhất.
Trong thang độ âm điện của các nguyên tố biến đổi nhƣ sau:
Trong chu kì theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần độ âm điện của các nguyên tố tăng dần.
Trong phân nhóm theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần độ âm điện giảm dần.
Liên hệ giữa độ âm điện và liên kết hoá học, dựa vào hiệu số độ âm điện (  =l -n) ta có thể
biết đƣợc trong phân tử loại liên kết nào chiếm ƣu thế.
Nếu   1,7 thì đám mây e gần nhƣ lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn và liên kết ion
trong phân tử này là chiếm ƣu thế.
Nếu   1,7 thì đám mây e đám mây không lệch nhiều và liên kết cộng hoá trị chiếm ƣu thế
hơn trong phân tử này.
3.1.4. Một số đặc trƣng của liên kết
a. Năng lƣợng liên kết
Năng lƣợng hình thành liên kết (gọi tắt là năng lƣợng liên kết) là năng lƣợng đƣợc giải phóng ra
khi hình thành liên kết đó từ những nguyên tử cô lập ở trạng thái khí. Thƣờng tính bằng KJ/mol
hoặc Cal/mol
Ví dụ: