A- Vấn đề hóa vơ I Số oxi hóa (Số OXID HĨA) Số oxi hóa đại lượng qui ước Tính số oxi hóa giúp ta nhận diện nhanh chất oxi hóa, chất khử, viết phản ứng oxi hóa khử cân phản ứng oxi hóa khử I.1 Định nghĩa Số oxi hóa nguyên tố đại lượng cho biết khả cho nhận điện tử nguyên tử nguyên tố phân tử Nó điện tích xuất nguyên tử nguyên tố với giả thiết tất phân tử hợp chất gồm ion - - nguyên - tử tạo nên Người ta qui ước, liên kết cộng hóa trị phân cực (có cực) coi liên kết ion, với đơi điện tử góp chung bị kéo hẳn phía ngun tố có có độ âm điện lớn Như vậy, số oxi hóa điện tích thật liên kết ion, điện tích qui ước (biểu kiến) liên kết cộng hóa trị phân cực Thí dụ: NaCl oxi hóa) CaO Na+ Cl- ( ion thật sự) ⇒ xNa = +1 ; xCl = -1 Ca2+ O2- (ion thật sự) ⇒ xCa = +2 ; xO = -2 HCl (khí) xCl = -1 H 2O +1 ; xO = -2 (x: số (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; (ion biểu kiến) ⇒ xH = NH3 (Amoniac) (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; xN = - (ion qui ước) CH4 (Metan) (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; xC = -4 (ion qui ước) I.2 Các qui ước (qui tắc) để tính số oxi hóa I.2.1 Trong đơn chất Số oxi hóa ngun tử đơn chất khơng (0) Thí dụ: Na xNa = xH = H2 xN = N2 (Nitơ, Nitrogen) xO = O2 (oxi, oxygen) xO = O3 (ozon) xO = [O] (oxi nguyên tử) [H] (hiđro nguyên tử, hydrogen nguyên tử) xH = xHe = He xCl = Cl2 xFe = Fe I.2.2 Trong hợp chất Tổng đại số số oxi hóa nguyên tử hợp chất khơng (0) Thí dụ: H2SO4 2xH + xS + 4xO = KMnO4 xK + xMn + 4xO = K2Cr2O7 2xK + 2xCr +7xO = C12H22O11 12xC + 22xH + 11xO = HNO3 xH + xN + 3xO = _ Kim loại kiềm [ Liti (Litium, Li), Natri (Natrium, Na), Kali (Kalium, K), Rubiđi (Rubidium, Rb), Xezi (Cesium, Cs), Franxi (Francium, Fr) ] hợp chất ln ln có số oxi hóa +1 Thí dụ: NaCl xNa = +1 KOH xK = +1 Li2O xLi = +1 CH3COONa xNa = +1 K2SO4 xK = +1 Na xNa = K xK = Li xLi = - Kim loại kiềm thổ Canxi (Calcium, Ca), Stronti (Strontium, Sr), Bari (Barium, Ba), Rađi (Radium, Ra) ] Berili (Berilium, Be), Magie (Magnesium, Mg) hợp chất ln ln có số oxi hóa +2 Thí dụ: CaO xCa = +2 BaSO4 xBa = +2 Mg(NO3)2 xMg = +2 Ba(OH)2 xBa = +2 Ca(HCOO)2 xCa = +2 Mg xMg = Ca xCa = Ba xBa = - Hiđro (Hidrogen, H) hợp chất hầu hết có số oxi hóa +1 Nhưng H hiđrua (hidrur) kim loại có số oxi hóa -1 Thí dụ: HNO3 xH = +1 H2SO4 xH = +1 C2H5OH xH = +1 C6H12O6 xH = +1 H2O2 xH = +1 NaH (Natri hiđrua, Hidrur natrium) xH = -1 CaH2 (Canxi hidrua, Hidrur calcium) xH = -1 H2 xH = [H] xH = - Oxi (Oxigen, O) hợp chất hầu hết có số oxi hóa -2 Nhưng O peoxit (peroxid, -O-O-) có số oxi hóa -1 O hợp chất với Flo (Fluor, Thí dụ: OF2) có số oxi hóa HNO3 xO = -2 H2SO4 xO = -2 C6H5NO2 xO = -2 K2Cr2O7 xO = -2 H2O xO = -2 H2O2 (H-O-O-H, Hiđro peoxit, Peroxid hidrogen) xO = - Na2O2 (Na-O-O-Na, Natri peoxit, Peroxid natrium) xO = -1 CaO2 (Canxi peoxit, Peroxid calcium) xO = -1 OF2 (F-O-F, oxi florua, Fluorur oxigen) +2 xO = -2 KMnO4 xO = +2 O2 (Oxi) xO = O3 (ozon) xO = [O] (Oxi nguyên tử) xO = I.2.3 Trong ion Tổng đại số số oxi hóa nguyên tử ion điện tích ion Thí dụ: Na+ xNa = +1 O2 - xO = -2 NH4+ xN + 4xH = +1 Fe3+ xFe = +3 MnO4- xMn + 4xO = -1 MnO42- xMn + 4xO = -2 SO32- xS + 3xO = -2 Ag+ xAg = +1 Cr2O72- 2xCr + 7xO = -2 Cu2+ xCu = +2 Bài tập Tính số oxi hóa ngun tố có gạch chất sau: KMnO4, K2MnO4, MnO2, Mn2+, MnO4-, MnO42-, Mn, MnSO4, MnCl2, HNO3, HNO2, NO3-, NO2, NO2-, N2, NH4+, NH4NO3, N2O, NO, N2O3, N2O5, KNO3, N2O4, (NH4)2SO4, CuO, Cu, Cu2O, Cu2+, CuSO4, CuCl, CuCl2, Cu(OH)2, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS2, FeCO3, Fe3+, FeSO4, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, CaC2, Al4C3, C, CO, CO2 Bài tập 1' Tính số oxi hóa nguyên tố có gạch phân tử ion sau đây: K2Cr2O7, Cr, Cr3+, K2CrO4, Cr2O72-, Cr2(SO4)3, Cr2O3, CrO42-, CrCl3, CrO2-, CrO, Cr2O3, CrO3, Cr(OH)3, Na2Cr2O7, CrBr3, NaCrO2, H2SO4, H2SO3, FeSO4, SO3, SO32-, Na2S2O3, Na2S4O6, S, S8, SO42-, SO2, H2S, SF6, FeS2, FeS, K2S, KHS, H3PO4, P4, P, P2O5, P2O3, PH3, PO43-, AlO2-, KAlO2, HCl, Cl2, Cl-, KClO3, NaClO, ClO- Ghi G1 Hầu hết nguyên tố hóa học bảng hệ thống tuần hồn kim loại, có số phi kim (không kim loại) Sau 11 phi kim thường gặp: H C N O F Si P S Cl Br I Dạng đơn chất 11 phi kim là: F2, Cl2, Br2, I2, O2, S, N2, P, C, Si, H2 G2 Kim loại khơng có số oxi hóa âm Kim loại có số oxi hóa đơn chất, có số oxi hóa dương hợp chất (Bởi kim loại cho điện tử, thể tính khử, khơng nhận điện tử) Nguyên tố có số oxi hóa âm (trong hợp chất) ngun tố phi kim G3 Độ âm điện Độ âm điện nguyên tố đại lượng cho biết khả thu hút điện tử góp chung liên kết cộng hóa trị nguyên tử nguyên tố Độ âm điện lớn thu hút điện tử góp chung nhiều Flo (F, Fluor) có độ âm điện lớn nhất, 4, kim loại kiềm có độ âm điện nhỏ nhất, nhỏ Sau trị số độ âm điện số nguyên tố thường gặp: Nguyên S Ca Na K H O N Cl Br F C tố Độ âm 2,5 2,1 3,5 3,0 2,8 2,7 4,0 2,4 1,04 1,0 0,9 điện G4 Liên kết hai nguyên tử nguyên tố khơng tính số oxi hóa Nói cách khác, số oxi hóa liên kết (Vì độ âm điện hai nguyên tử nguyên tố nhau, nên điện tử góp chung phân phối hai nguyên tử, liên kết cộng hóa trị khơng cực, khơng xuất điện tích, nên số oxi hóa khơng) H-H ClCl O=O N≡N H3CCH3 xH xCl xO = xN = 3xH + =0 =0 0 xC = H2C=CH2 HC≡CH 2xH + xC =0 H2NNH2 2xH xH + xC + xN =0 =0 G5 Cacbon (Carbon, C) hợp chất hữu có hóa trị nhất, C có số oxi hóa: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 Để tính số oxi hóa nguyên tử C phân tử chất hữu ta phải viết cơng thức cấu tạo (CTCT) chất ra, số oxi hóa nguyên tử C tổng số số oxi hóa liên kết quanh nguyên tử C này, số oxi hóa liên kết C với C khơng tính (bằng 0) Số oxi hóa trung bình C trung bình cộng số oxi hóa nguyên tử C có mặt phân tử Số oxi hóa trung bình khơng ngun Có thể tính số oxi hóa trung bình nhanh cách cần vào công thức phân tử (CTPT) Khi cân phản ứng oxi hóa, cần vào số oxi hóa trung bình Thí dụ: Tính số oxi hóa ngun tử cacbon, số oxi hóa trung bình C phân tử hợp chất hữu sau đây: Propan (CH3CH2CH3), Axit axetic (CH3COOH), Acrolein (CH2=CH-CHO), Glucozơ (mạch hở) (HOCH2CHOHCHOHCHOHCHOHCHO) Bài tập Tính số oxi hóa ngun tử C, O, N, Cl phân tử chất hữu sau đây: Bài tập Tính số oxi hóa nguyên tử C, H, N, O phân tử hữu sau: Glixin (Glicin, H2N-CH2-COOH); Axit lactic (Acid lactic, CH3-CHOH-COOH); Axit cloaxetic (Acid cloroacetic, Cl-CH2-COOH); Anilin (C6H5-NH2); Nitrobenzen (C6H5NO2); đietylete (Dietyl eter, C2H5-O-C2H5); Rượu benzylic (C6H5-CH2-OH); Lizin (Lysin, H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CHNH2-COOH); Cloropren (2-Clobuta đien-1,3 CH2=CH-CCl=CH2); Metylamin (CH3-NH2); Axit acrilic (CH2=CH-COOH) Bài tập 2’ Tính số oxi hóa ngun tử C, H, N, O phân tử hữu sau: Benzanđehit (Benzaldehid, C6H5-CHO); Phenol (C6H5-OH); Glixerin (Glicerin, CH2OH-CHOH-CH2OH); p-Cresol (p-CH3-C6H4-OH); Axit fomic (Acid formic, HCOOH); Axit picric (2,4,6-Trinitrophenol); TNT (2,4,6-Trinitrotoluen); Axit glutamic (HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH); Alanin (CH3-CHNH2-COOH); Isopren (CH2=CHCCH3=CH2); Axit ω-aminoenantoic (H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH); Axit ađipic [ Acid adipic, HOOC-(CH2)4-COOH ] Cho biết: Nguyên tố: C Độ âm điện 2,5 H O N Cl 2,1 3,5 3,0 2,8 G.6 Phân biệt khái niệm hóa trị với số oxi hóa Định nghĩa hóa trị: Hóa trị nguyên tố đại lượng cho biết khả kết hợp nguyên tử nguyên tố với nguyên tử khác để tạo thành phân tử chất Người ta chọn nguyên tử hiđro làm đơn vị hóa trị (H có hóa trị 1) Do đó, hóa trị nguyên tố số nguyên tử H (hay số nguyên tử hóa trị tương đương) mà nguyên tử nguyên tố kết hợp để tạo thành phân tử chất Với phân tử AHn A có hóa trị n Thí dụ: HCl ⇒ Cl có hóa trị H2O ⇒ O có hóa trị NH3 ⇒ N có hóa trị CH4 ⇒ C có hóa trị PCl5 ⇒ P có hóa trị SO2 ⇒ S có hóa trị SO3 ⇒ S có hóa trị Mn2O7 ⇒ Mn có hóa trị Như vậy, hóa trị số ngun dương, cịn số oxi hóa điện tích, nên âm dương Khi nói hóa trị âm, hóa trị dương (hóa trị ion), thực chất nói số oxi hóa G.7 H có hóa trị chất; O có hóa trị chất Nhưng H có số oxi hóa +1, 0, -1 O có số oxi hóa -2; -1; 0; +2 G.8 Hóa trị ion Hóa trị ion nguyên tố điện tích xuất nguyên tử nguyên tố diện dạng ion Hóa trị ion cho biết số điện tử mà nguyên tử nguyên tố cho nhận để tạo thành ion tương ứng Như hóa trị ion số oxi hóa hóa trị ion điện tích thật, cịn số oxi hóa điện tích biểu kiến (qui ước) Thí dụ: NaCl Na Cl Na có hóa trị ion +1 (Natri nhận điện tử) Cl có hóa trị ion -1 (Clo nhận điện tử) MgF2 Mg2+ 2F- Mg có hóa trị ion +2 (Mg cho điện tử) F có hóa trị ion -1 (F nhận điện tử) CaO Ca2+ O2 Ca có hóa trị ion +2 (Ca cho electron) O có hóa trị ion -2 (O nhận electron) Al2S3 2Al3+ 3S2- Al có hóa trị ion +3 S có hóa trị ion -2 + - G.9 Cộng hóa trị (Hóa trị cộng hóa trị) Cộng hóa trị nguyên tố số điện tử hóa trị mà nguyên tử nguyên tố đưa góp chung để tạo liên kết cộng hóa trị Cộng hóa trị nguyên tố số liên kết cộng hóa trị xuất phát từ ngun tử cơng thức cấu tạo Cộng hóa trị hóa trị nguyên tố đó, khái niệm hóa trị tổng quát (Cũng giống khái niệm số oxi hóa tổng qt hóa trị ion) Thí dụ: H - Cl H có cộng hóa trị (H đưa điện tử đóng góp để tạo liên kết cộng hóa trị) Cl có cộng hóa trị (Cl đưa điện tử đóng góp để tạo liên kết cộng htrị) H có cộng hóa trị N có cộng hóa trị H có cộng hóa trị C có cộng hóa trị Bài tập Hãy cho biết hóa trị, số oxi hóa nguyên tử phân tử, ion sau đây: Nước (H2O); Hiđropeoxit (Peroxid hidrogen, H2O2); Sắt (II) sunfua (Sulfur sắt (II), FeS); Pirit sắt (FeS2); Canxi cacbua (Carbur calcium, CaC2); Nhôm cacbua (Al4C3); Kali pemanganat (Permanganat kalium, KMnO4); Axit sunfuric (Acid sulfuric, H2SO4); Kali sunfat (K2SO4); Etilen (C2H4); Axetilen (Acetilen, C2H2); Mesitilen (1,3,5Trimetylbenzen); Kali ñicromat (K2Cr2O7); Kali cromat (K2CrO4); Axit picric (2,4,6- Trinitrophenol); Oxi (O2); Ozon (O3, giả sử coi ozon có cấu tạo vịng); NO3-; NH4+; SO42-; Cu2+; MnO42; Fe2+; Fe3+; CrO42-; Cr2O72-; NO2- O2-, O22-; Axit nitrô (HNO2) Bài tập 3' Hãy xác định hóa trị, số oxi hóa, hóa trị ion, cộng hóa trị (nếu có) nguyên tố chất sau đây: Benzen (C6H6); Natri oxit (Na2O); Natri peoxit (Na2O2); Axit photphoric (Acid phosphoric, H3PO4); đồng (II) clorua (Clorur đồng (II)); đồng (I) clorua: Amoniac; Axit nitric; Bari nitrat; Axit hipoclorô (HClO); Axit clorơ (HClO2); Axit cloric (HClO3); Axit pecloric (HClO4); Canxi peoxit (CaO2); Hidro sunfua (Sulfur hidrogen, H2S); Hidro pesunfua (Persulfur hidrogen, H2S2); o - Cresol (o - Metyl phenol); Vinyl clorua (CH2=CH-Cl); Iot (Iod, I2); I-; S2-; S22-; N3-; Vinylaxetilen (CH2=CH-C≡CH)   ... nói hóa trị âm, hóa trị dương (hóa trị ion), thực chất nói số oxi hóa G.7 H có hóa trị chất; O có hóa trị chất Nhưng H có số oxi hóa +1, 0, -1 O có số oxi hóa -2; -1; 0; +2 G.8 Hóa trị ion Hóa. .. có hóa trị H2O ⇒ O có hóa trị NH3 ⇒ N có hóa trị CH4 ⇒ C có hóa trị PCl5 ⇒ P có hóa trị SO2 ⇒ S có hóa trị SO3 ⇒ S có hóa trị Mn2O7 ⇒ Mn có hóa trị Như vậy, hóa trị số ngun dương, cịn số oxi hóa. .. có số oxi hóa -1 Thí dụ: HNO3 xH = +1 H2SO4 xH = +1 C2H5OH xH = +1 C6H12O6 xH = +1 H2O2 xH = +1 NaH (Natri hiđrua, Hidrur natrium) xH = -1 CaH2 (Canxi hidrua, Hidrur calcium) xH = -1 H2 xH =