Bài giảng Hoá vô cơ 2: Chương 3.3 - TS. Lê Tiến Khoa

Bài giảng Hoá vô cơ 2 - Chương 3.3: Tính chất oxi hóa khử, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cấu trúc giãn đồ electron; Giãn đồ Latimer; Biến thiên khả năng oxi hóa; Ảnh hưởng của pH môi trường; Ảnh hưởng của sự tạo phức;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hoá vô cơ 2: Chương 3.3 - TS. Lê Tiến Khoa CHƯƠNG 3 HÓA HỌC CÁC NGUYÊN TỐ dTÍNH CHẤT OXI HÓA KHỬGV: TS. Lê Tiến Khoa Giãn đồ electronCấu trúc giãn đồ electron Dạng oxi hóa Dạng khử Thứ tự thế tăng dần Quy tắc alpha: Chất oxi hóa ở phía trên bên phải có khả năng oxi hóa chất khử phía dưới bên trái tạo sản phẩm là các chất ở phía ngược lại của giản đồ Giãn đồ electronSử dụng giãn đồ electron Để trả lời các câu hỏi: • Dạng hợp chất xem xét có tồn tại được trong môi trường khí quyển thường trong các điều kiện pH xác định không? • Có tác dụng với acid? • Có tồn tại trong H2O Sử dụng giãn đồ electron: đưa vào các giá trị sau • E0 của các dạng oxi hóa và khử của nguyên tố xem xét • E0 của O2 trong vai trò chất oxi hóa ở các môi trường pH khác nhau • E0H+/H2 ở các môi trường pH khác nhau Giãn đồ electronVí dụ Ti2+, Ti3+ bị O2 oxy hóa trong dung dịch nước 4Ti2+ + O2 + H2O  4TiO2+ + 4H+ Ngược lại, Ti3+ bền trong nước ở khí quyển trơ Ti2+ bị H+ ở pH 0 oxy hóa → không tồn tại được dù khí quyển trơ 2Ti2+ + 2H+  2Ti3+ + H2 TiO2+ bị Zn khử tạo Ti3+ màu tím Dùng để chuẩn độ lượng Ti 2TiO2+ + 4H+ + Zn  2Ti3+ + 2H2O + Zn2+ Giãn đồ LatimerCấu trúc giãn đồ Latimer Sắp xếp giảm dần các số oxh của các trạng thái oxh của 1 nguyên tố Kèm theo giá trí E0 Giãn đồ LatimerNguyên tắc sử dụng Tính giá trị E = Ephải – Etrái Nếu E < 0: trạng thái oxh bền, tồn tại ổn định Nếu E > 0: trạng thái oxh không bền → bị dị phân thành 2 trạng thái oxh bên cạnh Giãn đồ LatimerVí dụ Xét sự tồn tại của MnO42–, MnO2 và Mn3+ trong môi trường acid: MnO42- không bền: 3MnO42– + 2H2O  2MnO4– + MnO2 + 4OH– MnO2 bền: 3MnO2 + 2H2O  MnO42– + 2Mn3+ + 4OH– Mn3+ không bền: 2Mn3+ + 2H2O  2Mn2+ + MnO2 + 4H+ Biến thiên khả năng oxi hóaTrong cùng một chu kỳ Đối với các ngtố có thể đạt số oxh cao nhất: Tính oxh  dần từ trái → phải Ví dụ: Ti(IV) < V(V) < Cr(VI) < Mn(VII) Từ trái sang phải: độ bền số oxh dương cao nhất kém dần • Dễ dàng điều chế ScCl3, TiCl4 • Để đạt số oxh cao nhất của V và Cr → cần đến fluor: VF5, CrF6 • MnF7 và FeF8 thì chưa được biết đến Biến thiên khả năng oxi hóaTrong cùng một phân nhóm Từ trên xuống: độ bền số oxh + cao nhất tăng dần Tính oxh  dần từ trên xuống Biến thiên khả năng oxi hóaĐối với số oxh +2 Từ trái → phải trong CK: độ bền và mức độ phổ biến của số oxh +2  • Ion aquo Ti2+, V2+ và Cr2+ là những chất khử mạnh • Ion Mn2+, Fe2+, Co2+ bền vững trong môi trường không khí (trừ Fe2+ có thể bị oxh bằng O2) • Ni2+ và Cu2+ rất bền vững Ảnh hưởng của pH môi trườngẢnh hưởng của pH Dạng tồn tại, tính oxh ở các số oxh khác nhau phụ thuộc pH môi trường • Môi trường acid: E  • Lưu ý: đây là phạm vi nhiệt động học (không phải động học) Ảnh hưởng của pH môi trườngẢnh hưởng của pH Dạng tồn tại, tính oxh ở các số oxh khác nhau phụ thuộc pH môi trường • Môi trường acid: E  • Lưu ý: đây là phạm vi nhiệt động học (không phải động học) Ảnh hưởng của sự tạo phứcTổng quát Sự tạo phức ảnh hưởng đến tính chất oxy hóa khử của một chấtTạo phức: nồng độ các chất oxh thay đổi → E thay đổi → tính chất oxh thay đổiXét tính oxh khử của cặp Mn(III)/Mn(II) Môi trường acid và trung tính: Mn3+ là chất oxh mạnh E0Mn3+/Mn2+ = +1,51V Khi có mặt ion CN-: dạng oxh và dạng khử đều tạo phức ciano Thế oxh khử thay đổi mạnh E0Mn3+, 6CN–/Mn2+,6CN– = -0,24V Ảnh hưởng của sự tạo phứcXét tính oxh của Fe3+ Thế oxh khử của Fe3+ thay đổi trong các môi trường khác nhau Chất oxh mạnh nhất: [Fe(phen)3]3- Chất khử mạnh nhất: [Fe(CN)6]4- Ảnh hưởng của sự tạo phứcXét trường hợp Co3+ Co3+ không tồn tại trong H2O vì tính oxh mạnh 4Co3+ + 2H2O  4Co2+ + O2 + 4H+ Sự oxy hóa Co2+ lên Co3+ bằng oxygen không khí không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học nếu Co3+ không tạo phức bền Ảnh hưởng của sự tạo phứcXét trường hợp Cu(I) Chiều phản ứng phụ thuộc khả năng tạo phức của ligand với tác chất và sản phẩm Cu + Cu2+  Cu(I) • Ligand CN–, I–, Cl– tạo phức với Cu(I) bền hơn: chiều thuận • Ligand en, ClO4– tạo phức với Cu(II) bền hơn: chiều nghịch ...