Tóm tắt lý thuyết chương 1 – Hóa học 12
Bạn đang xem
20 trang mẫu
của tài liệu “Tóm tắt lý thuyết chương 1 – Hóa học 12”, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 1: ESTE - LIPT A-ESTE. I – KHÁI NIỆM, DANH PHÁP Tổng quát: Ê Khi thay thế nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm OR’ thì được este. CTCT của este đơn chức: RCOOR’ R: gốc hiđrocacbon của axit hoặc H. R’: gốc hiđrocacbon của ancol (R # H) CTCT chung của este no đơn chức: - CnH2n+1COOCmH2m+1 (n ≥ 0, m ≥ 1) - CxH2xO2 (x ≥ 2) Tên gọi: Tên gốc hiđrocacbon của ancol + tên gốc axit. - Tên gốc axit: Xuất phát từ tên của axit tương ứng, thay đuôi ic→at. Thí dụ: CH3COOCH2CH2CH3: propyl axetat HCOOCH3: metyl fomat II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Các este là chất lỏng hoặc chất rắn trong điều kiện thường, hầu như không tan trong nước. - Có nhiệt độ sôi thấp hơn hẳn so với các axit đồng phân hoặc các ancol có cùng khối lượng mol phân tử hoặc có cùng số nguyên tử cacbon. Thí dụ: CH3CH2CH2COOH (M = 88) =163,50C Tan nhiều trong nước CH3[CH2]3CH2OH (M = 88), = 1320C Tan ít trong nước CH3COOC2H5 (M = 88), = 770C Không tan trong nước Nguyên nhân: Do giữa các phân tử este không tạo được liên kết hiđro với nhau và liên kết hiđro giữa các phân tử este với nước rất kém. - Các este thường có mùi đặc trưng: isoamyl axetat có mùi chuối chín, etyl butirat và etyl propionat có mùi dứa; geranyl axetat có mùi hoa hồng III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 1. Thuỷ phân trong môi trường axit * Đặc điểm của phản ứng: Thuận nghịch và xảy ra chậm. 2. Thuỷ phân trong môi trường bazơ (Phản ứng xà phòng hoá) Đặc điểm của phản ứng: Phản ứng chỉ xảy ra 1 chiều. IV. ĐIỀU CHẾ 1. Phương pháp chung: Bằng phản ứng este hoá giữa axit cacboxylic và ancol. 2. Phương pháp riêng: Điều chế este của anol không bền bằng phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol tương ứng. V. ỨNG DỤNG - Dùng làm dung môi để tách, chiết chất hữu cơ (etyl axetat), pha sơn (butyl axetat),... - Một số polime của este được dùng để sản xuất chất dẻo như poli(vinyl axetat), poli (metyl metacrylat),.. hoặc dùng làm keo dán. - Một số este có mùi thơm, không độc, được dùng làm chất tạo hương trong công nghiệp thực phẩm (benzyl fomat, etyl fomat,..), mĩ phẩm (linalyl axetat, geranyl axetat,), B-LIPIT. I – KHÁI NIỆM Lipit là những hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, không hoà tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không cực. Cấu tạo: Phần lớn lipit là các este phức tạp, bao gồm chất béo (triglixerit), sáp, steroit và photpholipit, II – CHẤT BÉO 1. Khái niệm Chất béo là trieste của glixerol với axit béo, gọi chung là triglixerit hay là triaxylglixerol. Các axit béo hay gặp: C17H35COOH hay CH3[CH2]16COOH: axit stearic C17H33COOH hay cis-CH3[CH2]7CH=CH[CH2]7COOH: axit oleic C15H31COOH hay CH3[CH2]14COOH: axit panmitic Ê Axit béo là những axit đơn chức có mạch cacbon dài, không phân nhánh, có thể no hoặc không no. CTCT chung của chất béo: R1, R2, R3 là gốc hiđrocacbon của axit béo, có thể giống hoặc khác nhau. Thí dụ: (C17H35COO)3C3H5: tristearoylglixerol (tristearin) (C17H33COO)3C3H5: trioleoylglixerol (triolein) (C15H31COO)3C3H5: tripanmitoylglixerol (tripanmitin) 2. Tính chất vật lí Ở điều kiện thường: Là chất lỏng hoặc chất rắn. - R1, R2, R3: Chủ yếu là gốc hiđrocacbon no thì chất béo là chất rắn. - R1, R2, R3: Chủ yếu là gốc hiđrocacbon không no thì chất béo là chất lỏng. Không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không cực: benzen, clorofom, Nhẹ hơn nước, không tan trong nước. 3. Tính chất hoá học a. Phản ứng thuỷ phân b. Phản ứng xà phòng hoá c. Phản ứng cộng hiđro của chất béo lỏng 4. Ứng dụng - Thức ăn cho người, là nguồn dinh dưỡng quan trọng và cung cấp phần lớn năng lượng cho cơ thể hoạt động. - Là nguyên liệu để tổng hợp một số chất khác cần thiết cho cơ thể. Bảo đảm sự vận chuyển và hấp thụ được các chất hoà tan được trong chất béo. - Trong công nghiệp, một lượng lớn chất béo dùng để sản xuất xà phòng và glixerol. Sản xuất một số thực phẩm khác như mì sợi, đồ hộp, C-KHÁI NIỆM VỀ XÀ PHÒNG VÀ CHẤT GIẶT RỬA TỔNG HỢP I – XÀ PHÒNG 1. Khái niệm Xà phòng thường dùng là hỗn hợp muối natri hoặc muối kali của axit béo, có thêm một số chất phụ gia. Thành phần chủ yếu của xà phòng thường: Là muối natri của axit panmitic hoặc axit stearic. Ngoài ra trong xà phòng còn có chất độn (làm tăng độ cứng để đúc bánh), chất tẩy màu, chất diệt khuẩn và chất tạo hương, 2. Phương pháp sản xuất Xà phòng còn được sản xuất theo sơ đồ sau: Thí dụ: II – CHẤT GIẶT RỬA TỔNG HỢP 1. Khái niệm Những hợp chất không phải là muối natri của axit cacboxylic nhưng có tính năng giặt rửa như xà phòng được gọi là chất giặt rửa tổng hợp. 2. Phương pháp sản xuất Được tổng hợp từ các chất lấy từ dầu mỏ. 3. TÁC DỤNG TẨY RỬA CỦA XÀ PHÒNG VÀ CHẤT GIẶT RỬA TỔNG HỢP - Muối natri trong xà phòng hay trong chất giặt rửa tổng hợp có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của các chất bẩn bám trên vải, da, do đó vế bẩn được phân tán thành nhiều phần nhỏ hơn và được phân tán vào nước. - Các muối panmitat hay stearat của các kim loại hoá trị II thường khó tan trong nước, do đó không nên dùng xà phòng để giặt rửa trong nước cứng (nước có chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+). Các muối của axit đođexylbenzensunfonic lại tan được trong nước cứng, do đó chất giặt rửa có ưu điểm hơn xà phòng là có thể giặt rửa cả trong nước cứng. Chương 2 : CACBONHIĐRAT A. KHÁI NIỆM VỀ CACBONHIĐRAT Cacbonhiđrat là những hợp chất hữu cơ tạp chức, có chứa nhiều nhóm hyđroxyl (-OH) và có nhóm cacbonyl ( -CO- ) trong phân tử, thường có công thức chung là Cn(H2O)m. B. MONOSACCARIT Monosaccarit là những cacbonhiđrat đơn giản nhất không bị thuỷ phân. Ví dụ : Glucozơ và fructozơ có công thức phân tử C6H12O6. * GLUCOZƠ. I. Tính chất vật lí và trạng thái thiên nhiên: Chất rắn kết tinh, không màu, nóng chảy ở nhiệt độ 146oC và có độ ngọt kém đường mía, có nhiều trong các bộ phận của cây và nhất là trong quả chín. Glucozơ có trong cơ thể người và động vật (chiếm 0,1% trong máu người). II. Cấu trúc phân tử. Glucozơ có công thức phân tử là C6H12O6, tồn tại ở dạng mạch hở và mạch vòng. 1. Dạng mạch hở. Glucozơ có cấu tạo của anđehit đơn chức và ancol 5 chức, có công thức cấu tạo thu gọn là CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O Hoặc viết gọn: CH2OH[CHOH]4CHO 2. Dạng mạch vòng. -Nhóm-OH ë C5 céng vµo nhãm C=O t¹o ra 2 d¹ng vßng 6 c¹nh a vµ b. -Trong dung dịch, hai dạng này chiếm ưu thế hơn và luôn chuyển hoá lẫn nhau theo một cân bằng qua dạng mạch hở. O O H a-Glucozơ Glucozơ b-Glucozơ - Nhóm OH ở vị trí số 1 được gọi là OH hemiaxetal III. Tính chất hoá học. Glucozơ có các tính chất của nhóm anđehit và ancol đa chức. 1. Tính chất của ancol đa chức (poliancol) a. Tác dụng với Cu(OH)2: dd glucozo hoà tan Cu(OH)2 ở t0 thường tạo dd phức có màu xanh 2C6H12O6 + Cu(OH)2®(C6H11O6)2Cu + 2H2O b. Phản ứng tạo este Khi Glucozơ tác dụng với anhidrit axetic có thể tạo ra este chứa 5 gốc axit :C6H7O(OCOCH3)5 2. Tính chất của nhóm anđehit a. Tính khử. - Oxi hóa Glucozơ bằng phức bạc amoniac (AgNO3 trong dung dịch NH3) AgNO3+ 3NH3+H2O®[Ag(NH3)2]OH+ NH4NO3 CH2OH[CHOH]4CHO+2[Ag(NH3)2]OH®CH2OH[CHOH]4COONH4+ 2Ag+3NH3+ H2O. Hoặc : CH2OH[CHOH]4CHO+2AgNO3+3NH3+H2O®CH2OH[CHOH]4COONH4+ 2Ag+2NH4NO3. - Oxi hoá Glucozơ bằng Cu(OH)2/NaOH khi đun nóng CH2OH[CHOH]4CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH2OH[CHOH]4COONa+Cu2O+3H2O. natri gluconat - Glucozo làm mất màu dd nước brom: CH2OH[CHOH]4CHO + Br2 +H2O ® CH2OH[CHOH]4COOH + HBr b. Tính oxihoá CH2OH[CHOH]4CHO+H2CH2OH[CHOH]4CH2OH ( Sobitol ) 3. Tính chất riêng của dạng mạch vòng O O Metyl a-glucozit Khi nhóm -OH ở C1 đã chuyển thành nhóm -OCH3, thì dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa. 4. Phản ứng lên men C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 5. Điều chế và ứng dụng a. Điều chế (C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6 * FRUCTÔZƠ (Đồng phân của GLUCÔZƠ). - Công thức phân tử C6H12O6 - Công thức câu tạo : CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-C-CH2OH || O Hoặc viết gọn: CH2OH[CHOH]3COCH2OH -Trong dd fructozơ có thể tồn tại ở dạng mạch vòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh. -Ở dạng tinh thể: Fructozo ở dạng vòng 5 cạnh a-Fructozơ b-Fructozơ Trong môi trường kiềm có sự chuyển hoá: Glucozơ Fructozơ * Tính chất: - Tương tự glucozo, fructozo tác dụng Cu(OH)2 cho dd phức màu xanh, tác dụng H2 cho poliancol, tham gia p/ư tráng bạc, p/ư khử Cu(OH)2 cho kết tủa đỏ gạch - Khác với glucozo, fructozo không làm mất màu dd nước brom Dùng phản ứng này để phân biệt Glucozo với Fructozo C – ĐISACCARIT Đisaccarit là những cacbonhiđrat khi bị thuỷ phân sinh ra 2 phân tử monosaccarit. Ví dụ : Saccarozơ công thức phân tử C12H22O11 I. Tính chất vật lí, trạng thái thiên nhiên: Chất rắn kết tinh, không màu, tan tốt trong nước, nóng chảy ở nhiệt độ 185oC, có nhiều trong mía, củ cải đường. II. Cấu trúc phân tử. Saccarozơ hợp bởi a- Glucozơ và b- Fructơzơ. III. Tính chất hoá học. Saccarozơ không còn tính khử vì không còn -OH hemixetal tự do nên không thể chuyển sang dạng mạch hở. Vì vậy saccarozơ chỉ còn tính chất của ancol đa chức và đặc biệt có phản ứng thuỷ phân của đisaccarit. 1. Phản ứng của ancol đa chức a. Phản ứng với Cu(OH)2 2C12H22O11+ Cu(OH)2® (C12H21O11)2Cu+ 2H2O b. Phản ứng thuỷ phân C12H22O11+ H2O C6H12O6 + C6H12O6 Glucozơ Fructozơ c. Phản ứng với sữa vôi Ca(OH)2 cho dung dịch trong suốt (canxi saccarat). C12H22O11+ Ca(OH)2 + H2O ® C12H22O11.CaO.2H2O IV. ứng dụng và sản xuất đường saccarozơ 1. ứng dụng . 2. Sản xuất đường saccarozơ. V. Đồng phân của saccarozơ: mantozơ 1. Cấu tạo. - Phân tử mantozơ do 2 gốc Glucozơ liên kết với nhau ở C1 gốc - glucozo này với C4 của gốc - glucozo kia qua nguyờn tử oxi. Liờn kết -C1-O-C4 gọi là l/k -1,4-glicozit - Nhóm -OH hemiaxetal ở gốc Glucozơ thứ hai còn tự do nên trong dung dịch gốc này có thể mở vòng tạo ra nhóm -CHO. 2. Tính chất. a. Thể hiện tính chất của poliol giống saccarozơ, tác dụng với Cu(OH)2 cho phức đồng - mantozơ. b. Có tính khử tương tự Glucozơ. c. Bị thuỷ phân sinh ra 2 phân tử Glucozơ. D. POLISACCARIT Là những cacbonhiđrat phức tạp khi bih thửy phân sinh ra nhiều phân tử monosaccarit. Ví dụ: Tinh bột và xenlulozơ đều có công thức phân tử (C6H10O5)n I - TINH BỘT 1- Tính chất vật lí, trạng thái thiên nhiên. Tinh bọt là chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan trong nước lạnh, tan trong nước nóng tạo dung dịch keo (hồ tinh bột), là hợp chất cao phân tử có trong các loại ngũ cốc, các loại quả củ... 2. Cấu trúc phân tử + Tinh bột là hỗn hợp của 2 loại polisaccarit là amilozơ và amilopectin. Cả 2 đều có công thức (C6H10O5)n là những gốc α-glucozơ. - Cấu trúc phân tử Amilozơ: gốc α-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucozit tạo thành chuỗi dài không phân nhánh, xoắn lại thành hình lò xo. - Cấu trúc phân tử Amilopectin: gốc α-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucozit tạo và liên kết α-1,6-glucozit tạo thành chuỗi phân nhánh. 3. Tính chất hoá học Là một polisaccarit có cấu trúc vòng xoắn, tinh bột biểu hiệu rất yếu tính chất của một poliancol, chỉ biểu hiện rõ tính chất thuỷ phân và phản ứng màu với iot. a. Phản ứng thuỷ phân + Thuỷ phân nhờ xúc tác axit (C6H10O5)n + nH2O n C6H12O6 + Thuỷ phân nhờ enzim b. Phản ứng màu với dung dịch iot: Nhỏ dung dịch iot vào ống ng ... /Ag. Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Kết luận: Tính khử: Cu > Ag Tính oxi hoá: Ag+ > Cu2+ 3. Dãy điện hoá của kim loại 4. Ý nghĩa dãy điện hoá của kim loại Dự đoán chiều của phản ứng oxi hoá – khử theo quy tắc α: Phản ứng giữa hai cặp oxi hoá – khử sẽ xảy ra theo chiều chất oxi hoá mạnh hơn sẽ oxi hoá chất khử mạnh hơn, sinh ra chất oxi hoá yếu hơn và chất khử yếu hơn. Thí dụ: Phản ứng giữa hai cặp Fe2+/Fe và Cu2+/Cu xảy ra theo chiều ion Cu2+ oxi hoá Fe tạo ra ion Fe2+ và Cu. Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Tổng quát: Giả sử có 2 cặp oxi hoá – khử Xx+/X và Yy+/Y (cặp Xx+/X đứng trước cặp Yy+/Y). Phương trình phản ứng: Yy+ + X → Xx+ + Y 5. Pin điện hoá a. Cấu tạo. +Mô tả cấu tạo của pin điện hóa: Là 1 thiết bị gồm: 2 lá kim loại, mỗi lá được nhúng vào 1 dd muối có chứa cation của kim loại đó; 2 dd này được nối với nhau bằng 1 cầu muối (dd điện li trơ: NH4NO3, KNO3) + Suất điện động của pin điện hoá (vd: Zn- Cu) Epin = 1,10 V Đ/v pin điện hóa Zn-Cu ở hình 5.3 ta có : 2. Giải thích * Điện cực Zn (cực âm) là nguồn cung cấp e, Zn bị oxi hoá thành Zn2+ tan vào dung dịch: Zn → Zn2+ + 2e * Điện cực Cu (cực dương) các e đến cực Cu, ở đây các ion Cu2+ bị khử thành kim loại Cu bám trên bề mặt lá đồng. Cu2+ + 2e → Cu * Vai trò của cầu muối : Trung hòa điện tích của 2 dd - Cation NH4+ ( hoặc K+) và Zn2+ di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4 - Ngược lại : các anion NO3– và SO42-di chuyển sang cốc đựng dung dịch ZnSO4. Sự di chuyển của các ion này làm cho các dung dịch muối luôn trung hoà điện. * Phương trình ion rút gọn biểu diễn quá trình oxi hoá-khử xảy ra trên bề mặt các điện cực của pin điện hoá: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ Oxh Kh Kh. yếu Oxh yếu 3. Nhận xét – Có sự biến đổi nồng độ các ion Cu2+ và Zn2+ trong quá trình hoạt động của pin. Cu2+ giảm, Zn2+ tăng – Năng lượng của phản ứng oxi hóa – khử trong pin điện hóa đã sinh ra dòng điện một chiều. – Những yếu tố ảnh hưởng đến suất điện động của pin điện hóa như: * Nhiệt độ. * Nồng độ của ion kim loại. * bản chất của kim loại làm điện cực. - Trong pin điện hóa: * Cực âm ( anot) : xảy ra qt oxi hóa * Cực dương( catot) : xảy ra qt khử 4. Cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn. - Điện cực platin. - Điện cực nhúng vào dd axit H+ 1 M. - Cho dòng khí H2 có p =1 atm liên tục đi qua dd axit để bề mặt Pt hấp phụ khí H2. Trên bề mặt của điện cực hidro xảy ra cân bằng oxi hóa- khử của cặp oxi hoá - khử H+/H2 H2 2H+ + 2e - Người ta chấp nhận một cách quy ước rằng thế điện cực của điện cực hidro chuẩn bằng 0,00V ở mọi nhiệt độ : 5. Thế điện cực chuẩn của kim loại - Thiết lập pin điện hoá gồm: điện cực chuẩn của kim loại ở bên phải, điện cực của hiđro chuẩn ở bên trái vôn kế ® hiệu điện thế lớn nhất giữa hai điện cực chuẩn: Suất điện động của pin - Thế điện cực chuẩn của kim loại cần đo được chấp nhận bằng suất điện động của pin tạo bởi điện cực hidro chuẩn và điện cực chuẩn của kim loại cần đo. Trong pin điện hóa: Nếu điện cực kim loại là cực âm → thì thế điện cực chuẩn của kim loại có giá trị âm, nếu điện cực kim loại là cực dương → thì thế điện cực chuẩn của kim loại có giá trị dương * Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Ag+/Ag : Các phản ứng xảy ra: – Ag là cực dương (catot): Ag+ + e → Ag – Hidro là cực âm (anot) : H2 → 2H+ + 2e Phản ứng xảy ra trong pin: 2Ag+ + H2 → 2Ag + 2H+ -Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại là dãy được sắp xếp theo chiều tăng dần thế điện cực chuẩn của kim loại. 6. Ý nghĩa thế điện cực chuẩn của kim loại - Trong dung môi nước, thế điện cực chuẩn của kim loại càng lớn thì tính oxi hóa của cation Mn+ càng mạnh và tính khử của kim loại M càng yếu. Ngược lại thế điện cực chuẩn của kim loại càng nhỏ thì tính oxi hóa của cation càng yếu và tính khử của kim loại càng mạnh. Học sinh phân tích phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa–khử : Cu2+/Cu (E0 = +0,34V) và Ag+/Ag ( E0 = +0,80V) thấy: – ion Cu2+ có tính oxi hóa yếu hơn ion Ag+. – kim loại Cu có tính khử mạnh hơn Ag. – Cặp oxi hóa–khử Cu2+/Cu có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn của cặp oxi hóa –khử Ag+/Ag. 7. Kết luận: + kim loại của cặp oxi hóa–khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn có khử được cation kim loại của cặp oxi hóa–khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn. ( Hoặc : Cation kim loại trong cặp oxi hóa–khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hóa được kim loại trong cặp có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn.) Hoặc theo quy tắc : Chất oxi hóa mạnh mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn , sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn 2Ag+ + Cu → Cu2+ + 2Ag Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 + Kim loại trong cặp oxi hóa- khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn 0,00 V đẩy được hidro ra khỏi dd axit HCl, H2SO4 loãng. (Hoặc : cation H+ trong cặp 2H+/H2 oxi hóa được kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn ( thế điện cực chuẩn âm) - Suất điện động chuẩn của pin điện hóa (E0pin) bằng thế điện cực chuẩn của cực dương trừ đi thế điện cực chuẩn của cực âm. Suất điện động của pin điện hóa luôn là số dương. Ta có thể xác định được thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa–khử khi biết suất điện động chuẩn của pin điệ hóa (E0pin) và thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa–khử còn lại . Thí dụ: với pin (Ni-Cu) ta có: E- Hợp kim I – KHÁI NIỆM: Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một số kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác. Thí dụ: - Thép là hợp kim của Fe với C và một số nguyên tố khac. - Đuyra là hợp kim của nhôm với đồng, mangan, magie, silic. II – TÍNH CHẤT Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể hợp kim. v Tính chất hoá học: Tương tự tính chất của các đơn chất tham gia vào hợp kim. Thí dụ: Hợp kim Cu-Zn - Tác dụng với dung dịch NaOH: Chỉ có Zn phản ứng Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑ - Tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng: Cả 2 đều phản ứng Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O v Tính chất vật lí, tính chất cơ học: Khác nhiều so với tính chất của các đơn chất. Thí dụ: - Hợp kim không bị ăn mòn: Fe-Cr-Ni (thép inoc), - Hợp kim siêu cứng: W-Co, Co-Cr-W-Fe, - Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn-Pb (thiếc hàn, tnc = 2100C, - Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg. III – ỨNG DỤNG - Những hợp kim nhẹ,bền chịu được nhiệt độ cao và áp suất cao dùng để chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay, ô tô, - Những hợp kim có tính bền hoá học và cơ học cao dùng để chế tạo các thiết bị trong ngành dầu mỏ và công nghiệp hoá chất. - Những hợp kim không gỉ dùng để chế tạo các dụng cụ y tế, dụng cụ làm bếp, - Hợp kim của vàng với Ag, Cu (vàng tây) đẹp và cứng dùng để chế tạo đồ trang sức và trước đây ở một số nước còn dùng để đúc tiền. F- Sự ăn mòn kim loại. I – KHÁI NIỆM: Sự ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh. Hệ quả: Kim loại bị oxi hoá thành ion dương M → Mn+ + ne II – CÁC DẠNG ĂN MÒN 1. Ăn mòn hoá học: Thí dụ: - Thanh sắt trong nhà máy sản xuất khí Cl2 - Các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong ð Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường. 2. Ăn mòn điện hoá a. Khái niệm v Thí nghiệm: (SGK) v Hiện tượng: - Kim điện kế quay ð chứng tỏ có dòng điện chạy qua. - Thanh Zn bị mòn dần. - Bọt khí H2 thoát ra cả ở thanh Cu. v Giải thích: - Điện cực âm (anot); Zn bị ăn mòn theo phản ứng: Zn → Zn2+ + 2e Ion Zn2+ đi vào dung dịch, các electron theo dây dẫn sang điện cực Cu. - Điện cực dương (catot): ion H+ của dung dịch H2SO4 nhận electron biến thành nguyên tử H rồi thành phân tử H2 thoát ra. 2H+ + 2e → H2↑ ð Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi hoá – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương. b. Ăn mòn điện hoá học hợp kim sắt trong không khí ẩm Thí dụ: Sự ăn mòn gang trong không khí ẩm. - Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang luôn có một lớp nước rất mỏng đã hoà tan O2 và khí CO2, tạo thành dung dịch chất điện li. - Gang có thành phần chính là Fe và C cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số các pin nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot. Tại anot: Fe → Fe2+ + 2e Các electron được giải phóng chuyển dịch đến catot. Tại catot: O2 + 2H2O + 4e → 4OH− Ion Fe2+ tan vào dung dịch chất điện li có hoà tan khí O2, Tại đây, ion Fe2+ tiếp tục bị oxi hoá, dưới tác dụng của ion OH− tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe2O3.nH2O. c. Điều kiện xảy ra sự ăm mòn điện hoá học v Các điện cực phải khác nhau về bản chất. Cặp KL – KL; KL – PK; KL – Hợp chất hoá học v Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qu dây dẫn. v Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li. III – CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI 1. Phương pháp bảo vệ bề mặt Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ mặt ngoài những đồ vật bằng kim loại như bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men, Thí dụ: Sắt tây là sắt được tráng thiếc, tôn là sắt được tráng kẽm. Các đồ vật làm bằng sắt được mạ niken hay crom. 2. Phương pháp điện hoá Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hoá và kim loại hoạt động hơn sẽ bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ. Thí dụ: Bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép bằng cách gán vào mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những khối Zn, kết quả là Zn bị nước biển ăn mòn thay cho thép. G- Điều chế kim loại. I – NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Khử ion kim loại thành nguyên tử. Mn+ + ne → M II – PHƯƠNG PHÁP 1. Phương pháp nhiệt luyện v Nguyên tắc: Khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2 hoặc các kim loại hoạt động. v Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại có tính khưt trung bình (Zn, FE, Sn, Pb,) trong công nghiệp. Thí dụ: 2. Phương pháp thuỷ luyện v Nguyên tắc: Dùng những dung dịch thích hợp như: H2SO4, NaOH, NaCN, để hoà tan kim loại hoặc các hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có ở trong quặng. Sau đó khử những ion kim loại này trong dung dịch bằng những kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, Thí dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓ Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓ v Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng để điều chế các kim loại có tính khử yếu. 3. Phương pháp điện phân a. Điện phân hợp chất nóng chảy v Nguyên tắc: Khử các ion kim loại bằng dòng điện bằng cách điện phân nóng chảy hợp chất của kim loại. v Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al. Thí dụ 1: Điện phân Al2O3 nóng chảy để điều chế Al. Thí dụ 2: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg. b. Điện phân dung dịch v Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối của kim loại. v Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình hoặc yếu. Thí dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu. c. Tính lượng chất thu được ở các điện cực Dựa vào công thức Farađây: m = , trong đó: m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (g). A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực. n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. I: Cường độ dòng điện (ampe) t: Thời gian điện phân (giấy) F: Hằng số Farađây (F = 96.500).