Nguyên tố hóa học – Bài 3 – Trang 20 – SGK Hóa Học 8. Cách viết 2 C, 5 O, 3 Ca lần lượt chỉ ý gì ?
3. a) Cách viết 2 C, 5 O, 3 Ca lần lượt chỉ ý gì ? b) Hãy dùng chữ số và kí hiệu hóa học để diễn đạt ý các ý sau : ba nguyên tử nitơ, bảy nguyên tử canxi, bốn nguyên tử natri. Hướng dẫn. a. Các cách viết 2 C, 5 O, 3 Ca lần lượt cho ta biết có hai nguyên tử cacbon, 5 nguyên tử oxi và 3 nguyên tử canxi. Quảng cáob) +Ba nguyên tử nitơ : 3 N +Bảy nguyên tử canxi : 7 Ca +Bốn nguyên tử natri : 4 Na.
I. SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ 1. Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa các nguyên tử giống nhau. Sự hình thành đơn chất a) Sự hình thành phân tử hiđro $(H_{2})$ - Nguyên tử $H \,(Z=1): 1{s^1}$, hai nguyên tử $H$ liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử $H$ góp $1e$ tạo thành 1 cặp $e$ chung trong phân tử $H_2$. $\Longrightarrow$ Trong phân tử $H_2$, mỗi nguyên tử $H$ có $2e$, giống cấu hình electron bền vững của khí hiếm heli $He: 1{s^2}$. - Sự hình thành phân tử $H_2$: $H^{\bullet} \,+\, {}_{\bullet}H$ $\longrightarrow \, H : H$ $\longrightarrow \, H - H$ $\longrightarrow \, H_{2}$ $\Longrightarrow$ Quy ước: - Mỗi chấm $(.)$ bên kí hiệu nguyên tố biểu diễn 1 electron ở lớp ngoài cùng. - Kí hiệu $H : H$ được gọi là công thức electron, thay 2 chấm $(:)$ bằng 1 gạch $(-)$, ta có $H - H$ gọi là công thức cấu tạo. - Giữa 2 nguyên tử hiđro có 1 cặp electron liên kết biểu thị bằng $(-)$, đó là liên kết đơn. b) Sự hình thành phân tử nitơ $(N_{2})$ - Cấu hình electron của nitơ $N\,(Z=7): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^3}$, có $5e$ ở lớp ngoài cùng. Trong phân tử $N_2$, để đạt được cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm gần nhất neon $Ne \,(Z=10): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^6}$, mỗi nguyên tử nitơ phải góp chung $3e$. $:N \,\vdots \,\,\,+\,\,\, \vdots \,N:$ $\longrightarrow$ Công thức electron: $\,\,:N\,\vdots \,\vdots \,N:$ $\longrightarrow$ Công thức cấu tạo: $\,N\,\equiv \,N$ $\Longrightarrow$ Hai nguyên tử $N$ liên kết với nhau bằng 3 cặp electron liên kết biểu thị bằng 3 gạch $(\equiv)$, đó là liên kết ba. Liên kết ba bền hơn liên kết đôi. c) Khái niệm liên kết cộng hóa trị - Định nghĩa: Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. - Mỗi cặp electron chung tạo nên 1 liên kết cộng hóa trị, nên ta có liên kết đơn (trong phân tử $H_2$), liên kết ba (trong phân tử $N_2$). - Liên kết trong các phân tử $H_2$, $N_2$ tạo nên từ 2 nguyên tử của cùng 1 nguyên tố (có độ âm điện như nhau), do đó liên kết trong các phân tử đó không phân cực. Đó là liên kết cộng hóa trị không cực. 2. Sự hình thành phân tử hợp chất a) Sự hình thành phân tử $HCl$ - Mỗi nguyên tử $H$ và $Cl$ góp $1e$ tạo thành 1 cặp electron chung $\longrightarrow$ tạo thành 1 liên kết cộng hóa trị. $H^{\bullet} \,\,\,+\,\,\,{}_\bullet \mathop {Cl}\limits_{..}^{..}:$ $\longrightarrow$ Công thức electron: $\,\,H\,\,\, :\mathop {Cl}\limits_{..}^{..}:$ $\longrightarrow$ Công thức cấu tạo: $\,H-Cl$ $\Longrightarrow$ Kết luận: - Trong công thức electron của phân tử có cực, người ta đặt cặp electron chung lệch về phía kí hiệu của nguyên tử có độ âm điện lớn hơn $(H\,\,\,:Cl)$. - Liên kết cộng hóa trị trong đó cặp eletron chung bị lệch về phía 1 nguyên tử (có độ âm điện lớn hơn) gọi là liên kết cộng hóa trị có cực hay liên kết cộng hóa trị phân cực. b) Sự hình thành phân tử khí cacbon đioxit $(CO_{2})$ (có cấu tạo thẳng) $C\,(Z=6): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^2}\,\,\,\,\,\, (2, 4)$ $O\,(Z=8): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^4}\,\,\,\,\,\, (2, 6)$ Ta có: $\mathop {O}\limits_{..}^{..}: \,\,\,+\,\,\, :C: \,\,\,+\,\,\, : \mathop {O}\limits_{..}^{..}$ $\longrightarrow$ Công thức electron: $\,\,: \mathop {O}\limits_{}^{..}: \,:\,\,\,C\,\,\,:\, : \mathop {O}\limits_{}^{..}:$ $\longrightarrow$ Công thức cấu tạo: $\,O=C=O$ $\Longrightarrow$ Kết luận: Theo công thức electron, mỗi nguyên tử $C$ hay $O$ đều có $8e$ ở lớp ngoài cùng đạt cấu hình của khí hiếm nên phân tử $CO_{2}$ bền vững. 3. Tính chất của các chất có liên kết cộng hóa trị - Trạng thái: các chất mà phân tử chỉ có liên kết cộng hóa trị có thể là: + Các chất rắn: đường, lưu huỳnh, iot… + Các chất lỏng: nước, rượu, xăng, dầu… + Các chất khí: khí cacbonic, khí clo, khí hiđro… - Tính tan: + Các chất có cực như rượu etylic, đường… tan nhiều trong dung môi có cực như nước. + Phần lớn các chất không cực như lưu huỳnh, iot, các chất hữu cơ không cực tan trong dung môi không cực như benzen, cacbon tetraclorua… - Nói chung, các chất có liên kết cộng hóa trị không cực không dẫn điện ở mọi trạng thái. II. ĐỘ ÂM ĐIỆN VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC 1. Quan hệ giữa liên kết cộng hóa trị không cực, liên kết cộng hóa trị có cực và liên kết ion - Trong phân tử, nếu cặp electron chung ở giữa 2 nguyên tử, ta có liên kết cộng hóa trị không cực. - Nếu cặp electron chung lệch về 1 nguyên tử (có giá trị độ âm điện lớn hơn) thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực. - Nếu cặp electron chung chuyển hẳn về 1 nguyên tử, ta sẽ có liên kết ion. 2. Hiệu độ âm điện và liên kết hóa học
a) Trong $NaCl$: $\Delta \chi = 3,16 - 0,93 = 2,23 > 1,7$ $\longrightarrow$ Liên kết giữa $Na$ và $Cl$ là liên kết ion. b) Trong phân tử $HCl$: $\Delta \chi = 3,16 - 2,2 = 0,96$ $\longrightarrow \,0,4 \leq \Delta \chi < 1,7$ $\longrightarrow$ Liên kết giữa $H$ và $Cl$ là liên kết cộng hóa trị có cực. c) Trong phân tử $H_2$: $\Delta \chi = 2,20 - 2,20 = 0,0$ $\longrightarrow \,0 \leq \Delta \chi < 0,4$ $\longrightarrow$ Liên kết giữa $H$ và $H$ là liên kết cộng hóa trị không cực. Page 2 SureLRN
I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử Nitơ ở ô thứ 7, nhóm VA, chu kì 2 của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử của nitơ là 1s22s22p3. Ba electron ở phân lớp 2p có thể tạo được ba liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác. Phân tử nitơ gồm hai nguyên tử, giữa chúng hình thành một liên kết ba: $N \equiv N$. II. Tính chất vật lí Ở điều kiện thường, nitơ là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196 oC. Khí nitơ tan rất ít trong nước. Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp. III. Tính chất hóa học Liên kết ba trong phân tử nitơ rất bền. Ở nhiệt độ cao nitơ có thể tác dụng được với nhiều chất. Trong các hợp chất cộng hóa trị của nitơ với những nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn (như hiđro, kimloại,...), nguyên tố nitơ có số oxi hóa - 3. Còn trong các hợp chất cộng hóa trị của nitơ với những nguyên tố có độ âm điện lớn hơn (oxi, flo), nguyên tố nitơ có số oxi hóa từ +1 đến +5. Khi tham gia phản ứng oxi hóa - khử, số oxi hóa của nitơ có thể giảm hoặc tăng, do đó nó thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử. Tuy nhiên, tính oxi hóa vẫn là tính chất chủ yếu của nitơ. 1. Tính oxi hóa a. Tác dụng với kim loại Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng được với một số kim loại hoạt động như Ca, Mg, Al,... tạo thành nitrua kim loại. b. Tác dụng với hiđro Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hiđro, tạo ra khí amoniac. Trong những phản ứng nêu trên, số oxi hóa của nguyên tố nitơ giảm từ 0 đến -3, nitơ thể hiện tính oxi hóa. 2. Tính khử Ở nhiệt độ khoảng 3000oC (hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện), nitơ kết hợp trực tiếp với oxi, tạo ra khí nitơ monooxit NO. Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp ngay với oxi của không khí, tạo ra khí nitơ đioxit NO2 màu nâu đỏ. Ngoài các oxit trên, còn có các oxit khác của nitơ như N2O, N2O3, N2O5, chúng không điều chế được bằng tác dụng trực tiếp giữa nitơ và oxi. IV. Ứng dụng Nguyên tố nitơ là một trong những thành phần dinh dưỡng chính của thực vật. Trong công nghiệp, phần lớn lượng nitơ sản xuất ra được dùng để tổng hợp khí amoniac, từ đó sản xuất ra axit nitric, phân đạm, ... Nhiều ngành công nghiệp như luyện kim, thực phẩm, điện tử, ... sử dụng nitơ làm môi trường trơ. Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác. V. Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do (chiếm 78,16% thể tích của không khí) và dạng hợp chất. Nitơ thiên nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: ${}_7^{14}N$ (99,63%) và ${}_7^{15}N$ (0,37%). Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều trong khoáng chất natri nitrat NaNO3, với tên gọi là diêm tiêu natri. VI. Điều chế 1. Trong công nghiệp Nitơ được sản xuất bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Sau khi đã loại bỏ CO2 và hơi nước, không khí được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ rất thấp. Nâng nhiệt độ không khí lỏng đến -196 oC thì nitơ sôi và được lấy ra, còn lại là oxi lỏng, vì oxi lỏng có nhiệt độ sôi cao hơn (-183 oC). Khí nitơ được vận chuyển trong các bình thép, nén dưới áp suất 150 atm. 2. Trong phòng thí nghiệm Một lượng nhỏ nitơ tinh khiết được điều chế bằng cách đun nóng nhẹ dung dịch bão hoà muối amoni nitrit: $N{H_4}N{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}{\text{ }}{{\text{N}}_2} \uparrow {\text{ }} + {\text{ }}2{H_2}O$ Muối này kém bền, có thể được thay thế bằng dung dịch bão hoà của amoni clorua và natri nitrit: $N{H_4}Cl{\text{ }} + {\text{ }}NaN{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}{N_2} \uparrow {\text{ }} + {\text{ }}NaCl{\text{ }} + {\text{ }}2{H_2}O$ |
