Bài Giảng Hóa Vô Cơ - Chương 6

NHÓM VIA 6.1.1. OXI 6.1.1.1. Cấu tạo - Oxi là nguyên tố ở ô thứ 8, thuộc chu kỳ 2, nhóm VIA của bảng hệ thống tuần hoàn. - Nguyên tử oxi có cấu hình electron như sau: 1s22s22p4. Nguyên tử oxi có xu hướng hoàn thành cấu hình 8 electron của khí hiếm bằng cách kết hợp thêm 2 electron tạo thành O2- ( H 0 = 656 kJ/mol) hoặc bằng cách tạo nên 2 liên kết cộng hoá trị (ví dụ: R-O-R) hay một liên kết đôi (ví dụ : O=C=O). ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài Giảng Hóa Vô Cơ - Chương 6 Chương6 – Nguyên tố và các chất nhóm VICHƯƠNG 6 - NGUYÊN TỐ VÀ CÁC CHẤT NHÓM VI6 .1. NHÓM VIA6 .1.1. OXI6 .1.1.1. Cấu tạo - Oxi là nguyên tố ở ô thứ 8, thuộc chu kỳ 2, nhóm VIA của bảng hệthống tuần hoàn. - N guyên tử oxi có cấu hình electron như sau: 1s22s22p4. N guyên tử oxi cóx u hướng ho àn thành cấu hình 8 electron của khí hiếm bằng cách kết hợp thêm 2electron tạo thành O2- ( H 0 = 656 kJ/mol) hoặc bằng cách tạo nên 2 liên kếtcộng hoá trị (ví dụ: R-O -R) hay một liên kết đôi (ví dụ : O=C=O). Oxi đơn chất thường tồn tại ở dạng phân tử gồm 2 nguyên tử O, có cấuhình electron theo phương pháp MO-LCAO như sau:  2 s   *2s   2 pz   2 px =  2 py   *1px =  *21py   *20pz 2 2 2 2 2 2 Trong phân tử oxi có 2 electron độc thân nên phân tử O 2 thuận từ ở trạngthái khí cũng như rắn. Theo phương pháp hoá trị spin, để giải thích tính thuận từ của oxi, ngườita xem liên kết trong phân tử O 2 gồm một liên kết cộng hoá trị có 2 electron(được biễu diễn bằng gạch liền) và 2 liên kết đặc biệt, mỗi liên kết gồm 3electron (biễu diễn bằng 3 chấm rời: 1 electron của nguyên tử này, 2 electroncủa nguyên tử kia). O  O  N ăng lượng liên kết O -O bằng 118 kcal/mol là liên kết bền, ở 2 0000Cp hân tử O2 mới bắt đầu phân huỷ (do độ dài liên kết O -O là 1,21Å và độ bội liênkết bằng 2).6 .1.1.2.Tính chất vật lý - Phân tử oxi có cấu tạo đối xứng, ít bị phân cực hoá, do đó O 2 có nhiệt độnóng chảy là -218,90C và nhiệt độ sôi là -1830C (thấp). - Ở điều kiện thường, O 2 là khí không màu, không mùi và không vị. Ởtrạng thái lỏng, O2 có màu xanh da trời. Ở trạng thái rắn, O2 tạo tinh thể giốngtuyết và cũng có màu xanh da trời. - Ở trạng thái lỏng, một phần các phân tử đ ioxi O2 kết hợp lại thànhnhững phân tử tetraoxi O4. Nhiệt tạo thành của O4 rất bé (0,54kJ/mol). Người tacho rằng: những điện tử độc thân đóng vai trò liên kết trong O4. Trong khíq uyển, phân tử O4 cũng tồn tại dưới d ạng vết. - Khí O 2 tan ít trong nước nhưng tan nhiều hơn trong một số dung môihữu cơ: ở 20 0C hoà tan 31ml O 2/ 1lit H2O, độ tan này giảm khi nhiệt độ tăng. - K hí O2 còn có thể tan trong một số kim loại nóng chảy và độ tan của oxitrong đó cũng giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên. Khi kim loại hoá rắn, khí O2 đãtan trong đó sẽ thoát ra nhanh chóng, nên những kim loại khi để nguội nhanhchónh ngoài không khí thường b ị rỗ ở trên bề mặt.Hoá vô cơ 62 Chương6 – Nguyên tố và các chất nhóm VI6 .1.1.3. Tính chất hoá học - Oxi là phi kim điển hình, có độ âm điện lớn (O= 3,44) nên có hoạt tínhhoá học mạnh, đặc biệt là ở nhiệt đ ộ cao và có xúc tác. Nó có thể tác dụng vớihầu hết các nguyên tố, với flo, trừ Cl2, Br2, I2, khí hiếm và một số kim loại quý. 0 V í dụ: F2 + O 183 O2F2 C F2 + nO0 O nF2 (n=18) = K hả năng phản ứng cao của oxi phân tử được giải thích bằng sự có mặt 2electron ở orbital phân tử *. Tuy nhiên, một số nguyên tố phản ứng m ãnh liệtvới oxi ở nhiệt độ cao lại không phản ứng với o xi ở nhiệt độ thấp và lý do trạngthái khí của oxi và nhất là vì độ bền của phân tử O2. Muốn phản ứng xảy ra, phảinâng nhiệt độ đến những nhiệt độ giới hạn nhất định - nhiệt độ giới hạn đó gọi lànhiệt độ bốc cháy. Ví dụ: nhiệt độ bốc cháy của lưu huỳnh là 250 0C, của thankhoảng 350-6500C (tuỳ loại than). Oxi cũng có thể đốt cháy nhiều hợp chất hữu cơ, hầu hết những phản ứngcháy này phát nhiều nhiệt và sinh ra ngọn lửa sáng. Tất cả những phản ứng của oxi với các chất được gọi là quá trình oxi hoá. * Vai trò sinh học của oxi: Oxi có ý nghĩa hết sức to lớn về mặt sinh học:d uy trì sự sống, sự cháy.6 .1.1.4. Trạng thái thiên nhiên - Đồng vị - O xi là nguyên tố phổ biến nhất trong thiên nhiên: trong không khí chiếm20,93% thể tích; trong nước chiếm 89% khối lượng; trong cát chiếm 53% khốilượng; trong đất sét chiếm 56% khối lượng; trong cơ thể người chiếm 65% khốilượng; trong vỏ Quả đất chiếm 52,3% tổng số nguyên tử. - Oxi có 3 đồng vị bền là: 16 O (A=15,995) chiếm 99,76% 17 O (A=16,992) chiếm 0,04% 18 O (A=17,9994) chiếm 0,2% N goài ra, oxi còn có m ột số đồng vị đã được tổng hợp nhân tạo như: 14O,15 O, 19O đều phóng xạ với chu kỳ bán huỷ rất ngắn, khoảng 10 giây.6 .1.1.5. Điều chế - Ứng dụng * Đ iều chế trong công nghiệp: Oxi cùng với hiđro có thể điều chế bằngcách điện phân nước, nhưng phương pháp phổ biến hơn là ...