Cân bằng hóa học – cơ sở giảng dạy
DẠY VÀ HỌC HÓA HỌC:QUY LUẬT, ĐỊNH LƯỢNG
Trần Thành Huế
Giảng viên cao cấp, Phó Giáo sư, Tiến sĩ
Bộ môn Hóa học lí thuyết và Hóa lí, khoa Hóa học, trường ĐHSP Hà Nội
MỞ ĐẦU
Cân bằng hóa học (cbhh) là một nội dung có tầm quan trọng lớn trong giảng dạy, nghiên cứu Hóa học (kể cả Hóa học cơ bản lẫn Hóa học công nghệ và Hóa học ứng dụng nói chung).Trong phạm vi kiến thức Hóa học, cbhh là một trong những kiến thức nền tảng cung cấp quy luật và định lượng cho các lĩnh vực khoa học mô tả như Hóa học Vô cơ (Hóa học nguyên tô), Hóa học Hữu cơ,… Hệ Hóa học, cụ thể là phản ứng Hóa học, là một hệ nhiết động. Do đó, kiến thức cơ sở của cbhh là các kiến thức Toán học, Vật lí học. Nhà Hóa học vận dụng kiến thức cơ sở đó để hiểu các mối quan hệ định tính, định lượng cùng với quy luật tồn tại trong hệ Hóa học. Chỉ có như vậy nhà Hóa học mới giảng dạy, nghiên cứu có kết quả như mong đợi.
Chúng tôi trình bày tài liệu này theo tinh thần khoa học đó cùng với sự chú trọng đúng mức tính sư phạm bằng các dẫn dắt, gợi ý cần thiết trong lí thuyết cùng sự phân tích tóm tắt và có thể có mục Trao đổi về giảng dạy trong một số dạng bài tập. Phần cuối tài liệu có một số bài tập để các bạn đồng nghiệp tham khảo. Hi vọng các bạn sẽ tìm thấy đôi điều bổ ích cho công việc từ tài liệu này.
(Xin được thưa thêm với quý bạn đọc: Cân bằng hóa học là một trong các cân bằng vốn có của thế giới vật chất, của vũ trụ. Thế giới vật chất tồn tại ở trạng thái cân bằng thích hợp. Vì một nguyên cớ nào đó, do thiên nhiên hay con người gây ra, cân bằng này bị xâm phạm hay bị phá vỡ, sớm hay muộn chúng ta đều phải trả giá. Một loạt thực trạng, từ lỗ thủng tầng ôzôn tới sự tan băng trên các cực và nước biển dâng,… là những bằng chứng “biết nói”).
ĐỀ CƯƠNG
- Khái quát về: Hệ nhiệt động. Các hàm trạng thái / thế nhiệt động
I.1. Hệ nhiệt động
- Hệ nhiệt động là gì?
- Trạng thái, quá trình; tham số
- Thuận nghịch, bất thuận nghịch nhiệt động
I.2. Các hàm nhiệt động
- Khái niệm
- Hàm số trạng thái
- Thế nhiệt động
- Các hàm nhiệt động
- Nội năng U(S,V)
- Entanpi H(S,P)
- Năng lượng tự do Hemhon (Hemholtz) F(T,V)
- Năng lượng tự do Gipxơ (Gibbs) G(T,P)
Tiêu chuẩn về cân bằng nhiệt động hoặc quá trình tự hay không tự xảy ra (kể cả phản ứng hóa học).
- Cân bằng hoá học
II.2.1. Phần định tính
- Khái niệm: 1. Nội dung; 2. Nhận xét
- Chuyển dời/dịch cbhh: 1. Nguyên lí Lơ Satơlie; 2. Các yếu tố
II.2.2. Phần định lượng
- Bổ sung một số vấn đề NĐLHH: 1. Thế hoá học; 2. Hệ số hoạt độ
- Tỉ số (hay tỉ lệ) Q: 1. Pha khí; 2. Dung dịch
- Hằng số cbhh: 1. Pha khí; 2. Dung dịch
Bài tập áp dụng
II.2.3. Tính cân bằng hoá học
- Dựa vào pha của các chất trong phản ứng
- cbhh trong pha lỏng (dung dịch hoặc nguyên chất); 2. cbhh có pha khí.
- cbhh có cả pha lỏng với pha khí,…
- Dựa vào đặc điểm hoá học của phản ứng thuận nghịch
Có 4 trường hợp điển hình: 1. Cân bằng axit, bazơ; 2. Cân bằng oxi hoá khử;
- Cân bằng tạo phức; 4. Cân bằng kết tủa, hoà tan kết tủa.
- Dựa vào liên hệ giữa hằng số cbhh với các đại lượng nhiệt động
