Nhom IV A

Trường PTTH CHUYêN TRà VINH

HOA HỌC 11
GV: Cô NGUYỄN THỊ HIỀN

Chương VII
PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM IVA
VII.1 NHẬN XÉT CHUNG
Nhóm IVA gồm có: C, Si, Ge, Sn, Pb.
ns2
np2
Nguyên tố nhóm IVA thể hiện số oxi hóa:

-4: CH4, CaC2,…

+2: PbS, SnCl2, CO,…

+4: CO2, SiO2,…
Nhóm IVA có khả năng tạo mạch dài, điển hình nhất là C.

Bán kính của C tương đối nhỏ
Số phối trí tương đối lớn (C tối đa 4 phối trí)
1. Nhận xét chung về cấu tạo nguyên tử
Sự chênh lệch năng lượng giữa AO 2s và AO 2p của nguyên tử C thấp nên 1e của AO 2s sẽ dễ dàng bị kích thích lên AO 2p.
VII.2 CACBON
2.1 Đơn chất
Cacbon có liên kết cộng hóa trị là chủ yếu

Hóa học của Cacbon là hóa học của các chất có:
Số phối trí là 4 (lai hóa sp3, Điển hình là CH4)
Số phối trí là 3 (lai hóa sp2, điển hình là )
Số phối trí là 2 (lai hóa sp, điển hình là CO2 hoặc HCN)

Cacbon khác với các nguyên tố còn lại trong nhóm. Vì thuộc chu kỳ 2 nên không có AO d


Không có khả năng tạo liên kết phụ (dπ-pπ và dπ-dπ)


Ví dụ: Ta xét trường hợp của N(CH3)3 và N(SiH3)3
N(CH3)3 sẽ có cấu tạo tứ diện, và có tính bazơ
Còn một đôi e chưa liên kết
N(SiH3)3 có cấu tạo phẳng và không có tính bazơ
Giữa N và 3 Si có 3 liên kết σ và 1 liên kết không định xứ dπ-pπ
2.Lý tính
Cacbon tồn tại chủ yếu dưới 3 dạng thù hình
+ Kim Cương: sp3

+ Than chì: sp2

+ Cacbin: sp

Tại sao ứng với mỗi dạng tồn tại thì Cacbon lại ở dạng lai hóa khác nhau ?
a. Kim cương
Tinh thể thuộc hệ lập phương.

Cacbon lai hóa sp3





Độ bền cao, sức chịu nén lớn,cách điện, không tương tác hóa học ở điều kiện thường.
b. Than chì
Cấu trúc lớp lục giác

Cacbon lai hóa sp2.






Than chì tương đối mềm, dễ tách thành lớp, hoạt động hóa học hơn kim cương.
Cacbon vô định hình: than gỗ, than muội, than cốc….thực chất là những dạng vi tinh thể của than chì.

Điều chế: đốt nóng hidrocacbua khí ở 10000C trong điều kiện không có không khí.

Than hoạt tính: than vừa mới điều chế chưa hấp phụ các chất.
Vậy làm sao để chuyển than chì (graphit) thành kim cương?





Nung nóng than chì ở nhiệt độ khoảng 18000-38000C và dưới áp suất 60,000 – 120,000 atm khi có các kim loại chuyển tiếp như sắt, niken, crom,... Làm chất xúc tác.

c. Cacbin
Là chất bột màu đen(99%cacbon).


Có cấu trúc tinh thể từ các mạch C thẳng.

( C=C )
n
Tính khử mạnh:
Khi nóng C cháy trong không khí, tạo CO2 , phát nhiều nhiệt:




C khử được các oxyt kim loại ở nhiệt độ cao:






3500C
>10000C
3.Hóa tính
∆H0 = -393 kJ
∆H0 = +172.4 kJ
Cacbon là chất khử mạnh đối với nhiều hợp chất như nước, clorat, nitrat, axit nitric,axit sunfuric

Cacbon tác dụng với hơi lưu huỳnh
∆Ho = +108.8 kJ
b.Tính oxy hóa yếu
Ở nhiệt độ rất cao, C oxy hóa được lưu huỳnh, hydro và nhiều kim loại để tạo cacbua
C + 2H2 CH4
∆Ho = -315.2 kJ
4.Ứng dụng
Kim cương dùng làm đồ trang sức, chế tạo mũi khoan, dao cắt kim loại...

Than chì dùng làm bút chì, điện cực,nồi nung, dầu bôi trơn máy...

Than cốc dùng làm chất khử trong luyện kim
1.ANHYDRIT CACBONIC : CO2
1.1 Cấu tạo phân tử
O C O

Dạng thẳng
Góc liên kết O-C-O ; 180o
Momen lưỡng cực μ = 0
Độ dài liên kết C - O =116,3 pm
Năng lượng liên kết
E(C-O) = 351,1 KJ.mol-1
E(C=O) = 718,9 KJ/mol
π
σ
σ
π
2.2 Hợp chất của Cacbon với Oxi
Giải thích cấu trúc phân tử CO2 theo VB
C (Z=6) 1s22s22p2





Kích thích



Lai hoá




O( thứ 2) 1s22s22p4
O( thứ 1) 1s22s22p4
2s
2s
2p
2p
sp
sp








2s
2s
2p
2p
1.2 Lý tính
CO2 là chất khí (khí cacbonic) không màu, không mùi,không độc, vị hơi chua nặng hơn không khí

Không duy trì sự cháy và sự sống . CO2 kích thích hô hấp nhưng sẽ gây ngạt nếu nồng độ CO2 khá lớn.

Dễ tan trong nước :một phần lớn nằm dưới dạng CO2.nH2O một phần tương tác với nước tạo thành H2CO3

Ở nhiệt độ thường, áp suất 60atm khí CO2 sẽ hoá thành chất lỏng không màu , linh động

Khi được làm lạnh đột ngột, CO2 lỏng sẽ hoá rắn màu trắng, gọi là tuyết cacbonic (“ nước đá khô “)


Ở áp suất 1atm tuyết cacbonic không nóng chảy mà thăng hoa ( t= -78oC)
1.3 Hoá tính
Tính bền với nhiệt
2CO2 2CO + O2

(rH0298 = 566 KJ . mol -1 )
1200oC
Tính oxi hoá yếu
3CO2 + 4Al 2Al2O3 + 3C + 194 kcal
to C
CO2 rất bền (ở 1200oC mới bị phân huỷ thành CO và O2 với tỉ lệ 1,5%
và ở 2000oC với tỉ lệ là 75%)
Ở nhiệt độ cao , những chất khử mạnh có ái lực với oxi mạnh
mới khử được CO2
1.3 Hoá tính
CO2 + H2O H2CO3
CO2 + 2NH3 NH4O–C–NH2
O
NH4 O–C–NH2 H2N–C–NH2 + H2O
O
O
to C
Khi tan trong nước, phần lớn CO2 ở dưới dạng hidrat hóa
và một phần nhỏ tương tác với tạo thành axit cacbonic.
Ở điều kiện thường, khí CO2 khô kết hợp được với NH3 tạo thành amoni cacbamat .
Muối này kém bền, khi đun nóng nóng 1800oC dưới áp suất 200 atm
sẽ mất nước biến thành urê
1.3 Điều chế
Trong phòng thí nghiệm
1000C
Khí CO2 được điều chế bằng cách cho axit clohidric tác dụng với đá vôi

2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 


2NaHCO3 Na2CO3+ H2O +CO2 
Hoặc nhiệt phân muối hidro cacbonat
1.3 Điều chế
Trong công nghiệp
Khí CO2 được sản xuất bằng cách đốt cháy hoàn toàn than cốc trong oxi hay trong không khí.
Khí CO2 cũng là sản phẩm phụ của quá trình nung vôi và quá trình lên men rượu của đường glucozo.
lên men rựơu

CaCO3 CaO + CO2
C6 H12 O6 2 C2H 5OH + 2CO 2
1000oC
1.4 Ứng dụng
Trong công nghiệp một lượng lớn CO2 được dùng để sản xuất sođa, urê, axit salixilic,được dùng để chữa cháy , tạo gas trong nước giải khát.
Nước đá khô được dùng để duy trì nhiệt độ thấp trong các xe lạnh chuyên nhở thực phẩm vì ưu điểm là sạch sẽ, khi bay hơi không để nước lại làm ướt thực phẩm.
Người ta đã thí nghiệm dùng tuyết cacbonic để gây mưa nhân tạo. Khí CO2 có nhiệt dung lớn và ít hấp thụ nơtron nên được dùng làm nguội các lò phản ứng hạt nhân
2. AXIT CACBONIC – Muối Cacbonat
Dung dịch axit cacbonic ở điều kiện thường có pH = 4
a. AXIT CACBONIC
Sản phẩm phản ứng của nước với một lượng khí Cacbon dioxit
Khi hòa tan CO2 vào nước, chỉ 1% CO2 chuyển hóa thành H2CO3
Khi đó có những cân bằng động được thiết lập
Giải thích cơ chế gắn H2O vào phân tử CO2 để tạo thành H2CO3
Trong phân tử CO2, do ảnh hướng của liên kết π trong C = O
Mặt khác độ âm điện của oxi lớn hơn nhiều so với C nên cặp electron chung có xu hướng lệch hẳn về phía oxi thứ hai nên khiến cho C tích điện dương, oxi tích điện âm vì thế nó kéo hẳn 1H trong H2O về phía mình => hình thành nên 2 nhóm OH- => tạo nên phân tử H2CO3
TÍNH CHẤT HÓA HỌC
a. Axit kém bền
Không thể tách được ở nhiệt độ thường, chỉ tồn tại trong dd nước
b.Axit yếu
Giải thích tính axit yếu của H2CO3:
Dựa trên hằng số axit :
ta xác định hằng số axit cho từng nấc ở 25°C
Nấc 1
Nấc 2
Dựa vào công thức cấu tạo của H2CO3:
Nhóm -CO- rút electron, nguyên tử Oxi cũng có độ âm điện lớn
 độ dài liên kết giữa O – H nhỏ hơn, hai nguyên tử H bị kéo hẳn vào phía
hai nguyên tử O  độ linh động giảm và khó tách ra để thực hiện phản ứng
 axit H2CO3 yếu!
b. MUỐI CỦA AXIT CACBONIC
Muối axit ( chứa ion HCO3–)
Muối trung hoà ( chứa ion CO32−)
Cấu hình tam giác đều
Lai hoá sp2
Có chứa liên kết π không định chỗ
Ion HCO3– và ion CO32– đều không màu
Các muối hidrocacbonat và cacbonat của cation không màu
đều không màu
SrCO3
CaCO3
NaHCO3
CuCO3

2AlCl3 + 3Na2CO3  Al2(CO3)3 + 6NaCl

Sau đó: Al2(CO3)3 + 3H2O  2Al(OH)3+ 3CO2
Một số phản ứng khác:
2FeCl3 + Na2CO3 + 3H2O  6NaCl + 2Fe(OH)3 + 3CO2

TiCl4 + 2Na2CO3 + 2H2O 4KCl + Ti(OH)4  + 2CO2

2CuCl2 + 4Na2CO3 + H2O  4NaCl + (CuOH)2CO3 + CO2

TÍNH CHẤT
a.Tính tan
Đa số muối cacbonat không tan trong nước trừ muối của kim loại kiềm
(LiCO3 ít tan) và NH3
Hầu hết muối hidrocacbonat đều tan trong nước (NaHCO3 thể hơi ít tan)
Muối cacbonat của kim loại có hoá trị ba như Al, Fe, Cr và hoá trị bốn như
Ti, Zr, Th không thể tồn tại, chúng bị thuỷ phân trong nước, muối CuCO3
bị thuỷ phân một phần
VD: Phản ứng của AlCl3 và Na2CO3
Khi cho muối cacbonat vào dung dịch chứa các ion như Be2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+
Mg2+, Fe2+, Co2+, Ni2+ thì muối cacbonat bazơ sẽ kết tủa.
b.Tác dụng với axit
M2CO3 tác dụng với dung dịch H2O2 đặc tạo muối peoxicacbonat ( muối của axit
H2CO4 không bền) và hidrocacbonat của kim loại tương ứng.
M2CO3 + 2H2O2  MHCO4 + MO2H + H2O
Ví dụ:
K2CO3 + 2H2O2  KHCO4 + KO2H + H2O
Na2CO3 + 2H2O  NaHCO4 + NaO2H + H2O

Dung dịch đậm đặc của muối cacbonat kim loại kiềm M2CO3 khi đựơc
oxi hoá ở cực dương tạo nên muối M2C2O6 là muối của axit peoxidicacbonat
không bền H2C2O6

c. Sự nhiệt phân
Muối cacbonat của kim loại kiềm bền với nhiệt, khi đun chúng nóng chảy
mà không phân huỷ: Na2CO3 nóng chảy ở 853° và K2CO3 ở 894°.
Những muối cacbonat khác giải phóng khí CO2 khi đun nóng
CaCO3  CaO + CO2
MgCO3  MgO + CO2
Muối hidrocacbonat khi đun nóng dễ chuyển thành cacbonat
NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O
ỨNG DỤNG
Canxi cacbonat (CaCO3) làm chất độn cao su và môt số ngành công nghiệp

Natri cacbonat (Na2CO3) khan, còn gọi là sođa khan, là chất bột màu
trắng, tan nhiều trong nước,được dùng trong công nghiệp thuỷ
tinh, đồ gốm và bột giặt.

Natri hidrocacbonat ( NaHCO3) là chất tinh thể màu trằng,
hơi ít tan trong nước, được dùng trong công nghiệp thực phẩm.

Trong y học, natri hidrocacbonat đựơc dùng làm thuốc giảm đau
dạ dày do thừa axit:
NaHCO3 + HCl  NaCl + CO2 + H2O

Magiê cacbonat (MgCO3), có tính hút ẩm được dùng làm chất bột bôi tay
của các vận động viên thể dục dụng cụ.
Muối cacbonat và hidrocacbon của một kim loại có thể
chuyển hoá lẫn nhau

CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
(sự xâm thực đá vôi của nước mưa)

Ca(HCO3)2  CaCO3 + CO2
( sự tạo thành thạch nhũ trong hang động)

Hay: Ca(HCO3) + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

Điều chế sođa (Na2CO3) bằng phương pháp solvay (phương pháp amoniac)

NaCl + NH3 + CO2 + H2O  NaHCO3 + NH4Cl

NaHCO3  Na2CO3 + 2CO2 + H2O
3. Cacbon oxyt: CO
Cấu tạo phân tử
Lý tính
Monoxit Cacbon là khí không màu, không mùi, dễ cháy, ít tan trong nước, khó hóa lỏng vì nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của CO rất thấp (t0nc = -201,50C,
t0s = -191,50C) ,…
Khi tác dụng với hợp chất của các nguyên tố d kém hoạt động như Paladi clorua PaCl2, CO khử Pd2+ ngay trong dung dịch nước đến Paladi kim loại màu đen.
CO + PdCl2 + H2O  Pd↓+ 2HCl + CO2
Trong những điều kiện thích hợp về nhiệt độ, áp suất và chất xúc tác (Fe, Co, Ni hoặc Ru), CO có thể tạo nên etxăng tổng hợp (qui trình Fisher-Tropsch):
nCO + (2n+1)H2  CnH2n+2 + nH2O
2nCO + (n+1)H2  CnH2n+2 + nCO2
Cacbon oxyt được coi là anhydrit của axit formic.
Dưới áp suất cao, nhiệt độ cao, CO tác dụng với nước tạo ra axit formic, tác dụng với kiềm tạo ra formiat:
CO + H2O  HCOOH
CO + NaOHdd  HCOONa
Khi tạo thành phức cacbonyl thì Ni có trạng thái lai hóa sp3 ứng với 4 ocbital liên kết của Ni trống:

3d8 4s2 4p0
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
4. Cacbon disunfua
Cacbon cũng tạo với Lưu huỳnh một số hợp chất tương tự như những hợp chất của Cacbon tạo với Oxi.
VD: CS, CS2, C3S2 (giống như CO, CO2, C2O3)
Một số hình ảnh của Cacbon disunfua trong mặt phẳng và trong không gian
- Trong khối liên kết:
a. Lý tính
- Ở trạng thái lỏng: cacbonđisunfua gồm những phân tử đơn CS2, có cấu tạo đường thẳng như CO2: S=C=S (độ dài liên kết C-S: 1,56 , năng lượng trung bình của liên kết: 535 kJ/mol.)
Ở điều kiện thường: cacbonđisunfua tinh khiết là chất lỏng không màu, nặng hơn nước, không tan trong, dễ bay hơi, có mùi thơm dễ chịu; trong tự nhiên cacbonđsunfua lẫn tạp chất, có màu vàng, mùi khó chịu.
Rất độc.
Là dung môi hữu cơ tốt (cho brom, iot, lưu huỳnh, photpho, chất béo, sáp, cao su, nhựa,v.v…).
b. Hóa tính
- Đun nóng mạnh trong điều kiện không có không khí: tạo sản phẩm chứa ít lưu huỳnh hơn. (C3S2)
- phản ứng nhận biết: trong không khí, hơi cacbonđisunfua dễ cháy, ngọn lửa có màu lam sáng.
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2
- Ở nhiệt độ thường không phản ứng với nước, ở 1500C, bị thuỷ phân tạo CO2 và H2S
CS2 + 2H2O → CO2 + 2H2S
Giống CO2 dễ chuyển thành CO32-, CS2 cũng dễ kết hợp với ion S2- tạo CS32- (ion tiocacbonat), có cấu tạo tương tự CO32-(muối của tiocacbonat đều tạo kết tủa, trừ muối của kim loại kiềm và amoni)

K2S + CS2 → K2CS3 (kali tiocacbonat)
c. Ứng dụng
Rất độc → dùng làm thuốc trừ sâu, diệt nấm trong nông nghiệp.

Dùng làm dung môi và chất chiết (hoà tan tốt nhiều dung môi hữu cơ).

Dùng vào công nghiệp sợi nhân tạo (sản xuất sợi visco)

Lưu hoá cao su.
d. Điều chế
Trong công nghiệp: CS2 được điều chế bằng cách cho hơi lưu huỳnh đi qua than cốc được đốt nóng đến nhiệt độ 900-10000C trong lò điện:

C + 2S → CS2 , DH0 = 122 kJ

- Thường không được điều chế trong phòng thí nghiệm trung học.
- Ở trạng thái khí, xian hay xianogen gồm những phân tử kép (CN)2 (thường dược gọi đixian). Phân tử xian có cấu tạo đường thẳng.
5. Xian
Một số hình ảnh của xianogen trong mặt phẳng và trong không gian
- Trong khối liên kết:
a. Lý tính
Là khí không màu, mùi xốc, dễ hoá lỏng và hoá rắn, tan trong nước và rất độc.


Xian tinh khiết khá bền với nhiệt, trên 10000C mới phân huỷ theo phản ứng: (CN)2 → 2[CN].
(trong khi đó khí Cl2 phân huỷ ở 8000C → những gốc CN cũng hết sức bền với nhiệt)
b. Hóa tính
- Khi chịu tác dụng lâu của tia tử ngoại hoặc đun nóng đến gần 5000C, xian trùng hợp thành khối rắn, vô định hình, màu đen, không tan trong nước, cấu tạo (CN)n được gọi paraxian (cấu tạo mạch vòng chưa no).
Xian rất hoạt động. Nhiều phản ứng của xian tương tự phản ứng của halogen  xian còn được gọi là halogen giả, về tính chất, xian nằm giữa brom và iot.
Một số phản ứng:
(CN)2 + H2 → 2HCN
(CN)2 + Cl2 → 2CNCl (xianclorua)
- Trong không khí, xian dễ bốc cháy cho ngọn lửa màu hồng viền xanh có nhiệt độ rất cao (xấp xỉ 45000C). Trong đó vùng màu hồng xảy ra phản ứng:
(CN)2 + O2 → 2CO + N2
Vùng màu xanh xảy ra phản ứng cháy của CO:
CO + O2 → CO2.
- Để lâu trong nước, xian bị thuỷ phân dần theo 2 hướng:
(CN)2+ H2O HCN + HCNO
(axit xianhidric) (axit xianic)
(axit này tiếp tục thuỷ phân tạo fomiat amoni và ure)
(CN)2 + 2H2O → H2N-CO-CO-NH2 (oxamiđua)
(oxamiđua tiếp tục thuỷ phân tạo amoni oxalat)
Trong môi trường kiềm:
(CN)2 + 2NaOH → NaCN + NaOCN + H2O
c. Ứng dụng
- Điều chế gốc [CN], từ đó điều chế ra nhiều hợp chất như: Hidroxianua, Xianua, Xianogen iot, Xianogen brom, Xianogen clo, v.v.v…
d. Điều chế
Trong khói thuốc lá có những vết xian. Xian cũng được tạo thành giữa hai điện cực bằng than khi cho nitơ đi qua hồ quang điện.

Đun nóng hỗn hợp gồm muối Hg(CN)2 và HgCl2 ở 4000C:

Hg(CN)2 + HgCl2 → Hg2Cl2 + (CN)2

Trộn dung dịch CuSO4 với dung dịch NaCN:

2CuSO4 + 4NaCN → 2Na2SO4 + 2CuCN + (CN)2
6. Hidroxianua và xianua
a. Hidroxianua

Cấu tạo và đồng phân

Hidroxianua (HCN) là hợp chất cộng hóa trị như HCl. Phân tử có cấu tạo đường thẳng:
H − C ≡ N:

Một dạng phân tử khác đồng phân với nó là hidro izoxianua HNC có cấu tạo:
H − N ≡ C:
Trong hidroxianua bình thường có cả hai dạng đồng phân này ở trạng thái cân bằng với nhau:
H − C ≡ N: ↔ H − N ≡ C:
Ở điều kiện thường, HCN chiếm đến 99,5%, khi đun nóng tỉ lệ HNC tăng lên. Hiện nay vẫn chưa tách được HCN tinh khiết
 Lí tính
Hidroxianua là chất rắn không màu, có mùi khó chịu dễ hóa rắn và rất dễ bay hơi. Ở trạng thái lỏng và trạng thái rắn có hiện tượng trùng hợp của các phân tử HCN nhờ liên kết hidro:
…H − C ≡ N: …H − C ≡ N: …H − C ≡ N: …


Vì vậy HCN có hằng số điên môi lớn, nên là dung môi ion hóa tốt với nhiều chất, HCN tan trong nước, rượu, ete theo bất cứ tỉ lệ nào.

Ở trạng thái khan và trạng thái dung dịch, hidroxianua chỉ bền khi có mặt một lượng nhỏ axit vô cơ làm chất ổn định. Nếu không có nó sẽ trùng hợp lại thành sản phẩm rắn, màu đen và đôi khi có thể gây nổ.

Có thể phát hiện ra khí HCN trong khí quyển nhờ khói thuốc lá, khi có mặt HCN khói thuốc lá sẽ trở nên cay.
Hóa tính
Trong dd nước HCN là một axit yếu, yếu hơn axit cacbonic.Trong dung dịch, có phản ứng thủy phân axit tạo thành fomiat amoni
HCN + 2H2O → HCOONH4

Hidroxianua khi được đốt trong không khí, nó cháy với ngọn lửa màu tím
4HCN + 5O2 → 2H2O + 4CO2 + 2N2

Phản ứng cộng andehyt:
R–CHO + H–CN → R–CH(CN)(OH)
Điều chế
Hidroxianua được điều chế bằng cách đun nóng ở 500oC và dưới áp suất một hỗn hợp gồm CO và NH3 với chất xúc tác là Thori dioxit (ThO2)

CO + NH3 → HCN + H2O

Trong phòng thí nghiệm, HCN có thể điều chế bằng cách nhỏ từng giọt dung dịch NaCN xuống dung dịch H2SO4 nóng và có nồng độ vừa phải:

NaCN + H2SO4 → NaHSO4 + HCN
Độc tính
Hidro xianua là chất hết sức độc, hàm lượng được phép trong không khí là 0,0003 mg/l. Ngoài các đường hô hấp và tiêu hóa, HCN có thể đi vào cơ thể con người bằng cách thấm qua da.

Khi bị nhiễm độc nhẹ, người cảm thấy nhức đầu, nôn mửa, tim đập mạnh. Khi bị nhiễm độc nặng, người mất cảm giác, bị nghẹt thở, có thể đi đến ngừng hô hấp và chết vì tim ngừng đập.

Những trường hợp say hay chết vì ăn sắn (khoai mì) là do trong sắn có một lượng rất nhỏ HCN.
 Cấu tạo và lí tính

Xianua là muối của axit xianhidric, là tên gọi của các hợp chất cực độc có ion CN−. Ion CN− có cấu tạo:

[ :C ≡ N: ]−

Muối xianua cũng như HCN, đều rất độc. Trong các xianua, chỉ xianua kim loại kiềm và kiềm thổ là tan nhiều còn các xianua khác đều ít tan. Riêng Hg(CN)2 tan nhiều trong nước và hầu như không bị ion hóa.
b. Xianua

Hóa tính
Là muối của axit rất yếu, xianua tan bị thủy phân mạnh ở trong dung dịch:
CN− + H2O ↔ HCN + OH−
Vì thế dung dịch có phản ứng kiềm và có mùi của hidroxianua. Những muối NaCN và KCN ở trạng thái rắn, khi để trong không khí cũng có mùi của HCN vì chúng bị phân hủy chậm bởi khí CO2
KCN + CO2 + H2O → HCN + KHCO3
Khi có mặt oxi, ion CN− có thể tác dụng với Vàng kim loại nhờ tạo thành phức chất tan
4Au + 8CN– + 2H2O + O2 → 4[Au(CN)2]− + 4OH−
Trong những muối xianua, chỉ có NaCN và KCN được dùng nhiều vào việc khai thác vàng từ quặng.

Những phản ứng của ion CN− giống nhiều với phản ứng của ion halogen.

Chẳng hạn như tạo nên với ion Ag+ kết tủa ít tan AgCN (giống ion Cl− tạo nên kết tủa ít tan AgCl). Nhờ vào phản ứng này để nhận biết sự có mặt của ion CN−

Ion CN− không có màu nên các muối xianua nói chung không có màu.
Do có số electron bằng số electron của phân tử CO và có cặp electron tự do ở C, ion CN− cũng tạo nên nhiều phức chất bền với kim loại chuyển tiếp.

Vd: những phức chất K2[M(CN)4], trong đó M là Ni, Pd và Pt hóa trị II. Những phức chất.K4[M(CN)6], trong đó M là Mn, Fe, Co hóa trị II.

Nhiều muối xianua kim loại nặng không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch xianua kim loại kiềm tạo thành phức chất.
Mn(CN)2 + 4KCN→K4[Mn(CN)6]
Những phức chất của xianua thường bền hơn phức chất của halogennua.

Muối xianua cũng như HCN đều có tính khử. Khi đun nóng dung dịch, muối xianua bị oxi trong không khí oxi hóa thành xianat:
NaCN + O2 → 2NaCNO

Khi đun sôi, dung dịch xianua kết hợp với S tạo thành tioxianat.
KCN + S → KCNS
Điều chế

Phương pháp thường dùng để điều chế muối xianua là dùng cacbon khử cacbonat khi đun nóng:
Na2CO3 + C + 2NH3 → 2NaCN + 3H2O
Na2CO3 + C + CaCN2 → 2NaCN + CaCO3.

 Độc tính của các muối xianua: điển hình là Kali xianua.
Là một chất kịch độc, gây chết người với liều lượng thấp. Chỉ cần ăn nhầm từ 3 đến 4 mg chất này thì một người khỏe mạnh có thể mất ý thức trong vòng 10 giây đến 1 phút.
Sau khoảng 45 phút thì rơi vào trạng thái hôn mê và có thể tử vong sau khoảng 2 giờ nếu không có các biện pháp điều trị kịp thời.

Cơ chế ngộ độc
Giống như các hợp chất xyanua khác, xyanua kali gây độc bằng cách ngăn chặn sự trao đổi chất của tế bào. Xyanua kali có khả năng tạo liên kết hóa học với các heme trong máu (như hemoglobin) làm cho các tế bào không lấy được ôxy và bị hủy hoại.
Các chất giải độc

Khi bị ngộ độc xyanua kali, cần sơ cứu nạn nhân bằng cách cho thở bằng khí ôxy. Trong các phân xưởng có sử dụng xyanua kali, thường có sẵn bộ cấp cứu trong trường hợp nhiễm độc, bao gồm các chất amyl nitrít, nitrít natri, và thiosunphát natri.

Đường glucô có khả năng làm chậm lại đáng kể quá trình gây độc của xyanua kali, đồng thời bảo vệ các tế bào bằng cách tạo liên kết hóa học với xyanua kali. Tuy nhiên Glucô không có khả năng giải độc.
3.1 ĐƠN CHẤT SILIC
Tính chất lý, hóa học.

Trạng thái tự nhiên và phương pháp điều chế.
VII.3. SILIC
1. Tính chất vật lý, hóa học
Silic tinh khiết ở dạng tinh thể cứng, rất khó nóng chảy, khó bay hơi.
Ở nhiệt độ thường, silic khá trơ về mặt hóa học. Với các đơn chất (trừ Flo), Si chỉ tác dụng ở nhiệt độ cao và thể hiện trước hết là tính khử.

Si + 2F2 → SiF4

Ở 6000C, Si cháy trong oxy và phát ra nhiều nhiệt:

Si + O2 → SiO2 (thạch anh α)
Theo các bạn Iot có tác dụng với Si không?
Ở 8000C cho phản ứng:

Si + 2H2O → SiO2 + 2H2

Ở điều kiện thường, Si bền với các axit và cường thủy, nhưng tan trong hỗn hợp hai axit HF và HNO3:

3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2SiF6 + 4NO + H2O

Tại sao Si tan trong hỗn hợp hai axit HF và HNO3?


Si tác dụng mãnh liệt với dd kiềm giải phóng khí H2:


Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2
2. Trạng thái tự nhiên – Phương pháp điều chế
Si là nguyên tố phổ biến trong lớp vỏ Trái Đất. Ngoài ra, Si còn được gặp ở dạng oxit SiO2, chủ yếu là cát.
Si đơn chất không tồn tại ở trạng thái tự nhiên mà được điều chế bởi sự khử thạch anh SiO2 bởi than cốc hoặc canxi cacbua trong lò điện:

SiO2 + 2C → Si + 2 CO
3SiO2 + 2CaC2 → 3Si + 2CaO + 4CO
Trong phòng thí nghiệm, Si được điều chế bằng cách đốt cháy một hỗn hợp bột magie và cát nghiền mịn:

SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

Cho hỗn hợp thu được lần lược tác dụng với dd HCl và dd HF, MgO và SiO2 dư sẽ tan còn lại Si ở dạng bột. Si thu được còn chứa nhiều hợp chất, cho kết tinh lại trong những kim loại nóng chảy sẽ được Si tinh thể tinh khiết hơn.
Si tinh khiết hóa học được điều chế bằng cách đun hơi kẽm khử silic tetraclorua ở 10000C trong ống thạch anh:

SiCl4 + 2 Zn → Si + 2ZnCl2

Hoặc nhiệt phân monosilan trên 7800C:

SiH4 → Si + 2H2
3.2 HỢP CHẤT CỦA SILIC
Là hợp chất hidro silixua, công thức là SinH2n+2
Ở nhiệt độ phòng, SiH4 và Si2H6 ở thể khí, mùi khó chịu, độc.
Không gặp trong thiên nhiên.
Từ monosilan điều chế được silic tinh khiết.
Liên kết Si – Si (222kJ/mol) và Si – H (318 kJ/mol) yếu hơn C – C (346 kJ/mol) và C – H (411 kJ/mol)

Silan dễ hoạt động hơn về mặt hóa học so với hidro cacbon no.
1.Silan
Silan bị bốc cháy trong không khí:


Silan bị thủy trong môi trường có chứa OH- :


Tính khử mạnh, tác dụng mãnh liệt với halogen


Silan còn có thể tác dụng với HCl (AlCl3 xt)
Điều chế:







Hỗn hợp thu được gồm: 40% SiH4, 30% Si2H6, 15% Si3H8, 10% Si4H10, 5% Si5H12 và Si6H14.
2.Silic monoxit
Ở trạng thái hơi, SiO tồn tại dưới dạng phân tử riêng lẽ Làm lạnh đột ngột => ngưng tụ thành bột mịn màu nâu (SiO)n





SiO dạng rắn thăng hoa ở 17000C
Bị oxi hóa dần trong không khí
Dễ tan trong dung dịch kiềm và dung dịch cacbonat của kim loại kiềm

SiO + 2NaOH => Na2SiO3 + H2

Hơi SiO được tạo khi đun hỗn hợp SiO2 và Si ở 1000 – 13000C trong chân không, hoặc dùng H2 khử SiO2 trên 10000C
3.Silic dioxit
Ba dạng tinh thể của SiO2 thường gặp là thạch anh, tridimit và cristobalit, tồn tại dưới dạng α (bền ở nhiệt độ thấp) và β (bền ở nhiệt độ cao).
Tác dụng với dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối nhưng khó khăn




SiO2 không phản ứng với axit halogenua và halogen, ngoài trừ với HF và F2

Điều chế thủy tinh: đun nóng cát ở 16000C để bẻ gãy liên kết Si – O, sau đó làm lạnh khối nóng chảy này để tái tạo liên kết nhưng không thể trở lại hình dạng như cũ, mà tồn tại dưới dạng vô định hình và trong suốt, thêm oxit kim loại vào để điều chế thủy tinh.

Thủy tinh loại thường là hỗn hợp của natri silicat và canxi silicat, với công thức gần đúng là Na2O.CaO.SiO2
4.Axit Silicxit
H2SiO3
H4SiO4
Axit silicxic có thể tồn tại dưới dạng đơn phân tử tự do H4SiO4 ở trong dung dịch, nhưng những phân tử đỏ dễ ngưng tụ với nhau mất bớt nước tạo thành những hạt lớn hơn của dung dịch keo





Là chất lỏng trong suốt đặc biệt, chỉ tồn tại trong thời gian nhất định. Sau đó hoặc lắng xuống dưới dạng kết tủa không tan (SiO2.nH2O) hoặc đông lại thành khối (gel)
Gel sau khi sấy khô là silicagel, có khả năng hấp phụ lớn





Axit silicxic là axit yếu, yếu hơn axit cacbonic nên điều chế bằng cách cho muối Natri Silicat tác dụng với các dung dịch axit mạnh hơn nó hoặc thủy phân SiH4
Silicat kim loại kiềm được tạo nên khi nấu chảy thạch anh trong OH- hay CO32-.
Silicat trong suốt như thủy tinh, không tan trong nước lạnh nhưng tan trong nước nóng nên được gọi là thủy tinh tan
Khi nồng độ thủy tinh tan càng cao, dung dịch càng nhớt.
Dung dịch đậm đặc của natri silicat (thủy tinh lỏng), được dùng để tẩm vải và gỗ cho vật liệu không cháy, hồ dán thủy tinh, bảo quản trứng.
Silicat thiên nhiên đứng hàng đầu trong các khoáng vật, có đến hàng trăm chất, chiếm phần lớn khối lượng vỏ trái đất

5. Silicat
Phân loại silicat
Orthosilicat: (SiO4) 4-
Silicat mạch đơn:(SiO32-)n
Silic mạch kép:(Si4O116-)n.
Silicat mạch vòng:Si3O96- và Si6O1812-
Silicat lớp:(Si2O5)n
Cơ sở cấu trúc mạng lưới silicat là tứ diện silic-ôxy [SiO4]4-, được gọi là đơn vị cấu trúc.
Ovilin (Mg,Fe)2[SiO4] (orthosilicat)
Berin Be3Al2(SiO3)6
(Silicat vòng)
Augit (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6
(Silicat mạch đơn)
Actinolit Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2
(Silicat mạch kép)
mica biotit
K(Mg, Fe)3AlSi3O10(F, OH)2
(Silicat lớp)
Cám ơn Thầy và các bạn đã theo dõi