Buzz
1. Những điều cơ bản về đơn chất
1.1 Đơn chất là gì?
Các chất như khí hiđro, lưu huỳnh và các kim loại như natri, nhôm đều được tạo từ các nguyên tố hóa học tương ứng như H, S, Na, Al, và chúng được gọi là đơn chất. Tên của đơn chất thường trùng với tên của nguyên tố, ngoại trừ một số ít trường hợp. Một số nguyên tố có thể tồn tại dưới nhiều dạng đơn chất khác nhau, ví dụ, cacbon có thể tạo thành than (than chì, than muội, than gỗ...) và kim cương.
Các kim loại như nhôm, đồng, sắt... đều có ánh kim và dẫn điện cũng như nhiệt. Đây là những đặc điểm vật lý chung của các đơn chất kim loại.
Ngược lại, các đơn chất như khí hiđro, lưu huỳnh, than... không có những tính chất này (trừ than chì có khả năng dẫn điện...). Những đơn chất này được gọi là đơn chất phi kim.
Tóm lại, đơn chất là những chất được hình thành từ một nguyên tố hóa học duy nhất.
1.2 Đặc điểm cấu tạo
Cấu tạo của các đơn chất có sự khác biệt giữa các loại. Vì vậy, chúng ta sẽ khám phá chi tiết từng loại để hiểu rõ hơn về cấu tạo của chúng.
- Đơn chất kim loại: đặc trưng bởi các nguyên tử sắp xếp rất chặt chẽ, không có khoảng trống và theo một cấu trúc cụ thể.
- Đơn chất phi kim: các đơn chất phi kim liên kết theo một trật tự xác định, thường là theo cặp. Ví dụ như khí oxi, cấu tạo từ 2 nguyên tử O kết hợp, tương tự như khí hiđro.
1.3 Ví dụ về đơn chất
Một số ví dụ về đơn chất bao gồm:
- Khí oxi, được hình thành từ nguyên tố O
- Kim loại Natri, được tạo thành từ nguyên tố Na
- Kim loại nhôm, từ nguyên tố Al
→ Khí oxi, kim loại Natri và nhôm đều là các đơn chất.
2. Những điều cơ bản về Hợp chất
2.1. Hợp chất là gì?
Nước là hợp chất được hình thành từ hai nguyên tố hóa học là H và O; muối ăn (natri clorua) từ hai nguyên tố Na và Cl; axit sunfuric từ ba nguyên tố H, S và O,... Những chất cấu tạo từ hai nguyên tố trở lên được gọi là hợp chất.
Trong các hợp chất, chúng ta phân chia thành hai loại chính: hợp chất hữu cơ và hợp chất vô cơ.
- Hợp chất vô cơ là các hợp chất không chứa nguyên tử cacbon, ngoại trừ một số trường hợp như khí CO, CO2, axit H2CO3, và các muối cacbonat, hiđrocacbonat, carbide kim loại. Chúng thường được hình thành qua các quá trình địa chất.
- Hợp chất hữu cơ là các hợp chất chứa cacbon (ngoại trừ CO, CO2, muối cacbonat, xianua, cacbua,... không được coi là hợp chất hữu cơ). Ví dụ như khí metan (gồm hai nguyên tố C và H), đường (gồm ba nguyên tố C, H và O)... là các hợp chất hữu cơ.
2.2. Đặc điểm cấu tạo
Trong một hợp chất, các nguyên tử liên kết theo một cấu trúc cụ thể và theo tỷ lệ cố định. Điều này có nghĩa là số lượng nguyên tử trong một phân tử là không đổi. Ví dụ, phân tử nước (H2O) bao gồm 2 nguyên tử hiđro và 1 nguyên tử oxi. Nếu số lượng nguyên tử oxi hoặc hiđro thay đổi, thì chất đó không còn là nước nữa mà trở thành một chất khác.
Trong phân tử nước, góc liên kết là 104,45°, và góc này hầu như không thay đổi, tạo nên đặc điểm cấu tạo đặc trưng của nước, giúp so sánh với các chất khác.
2.3. Ví dụ về hợp chất
Một số ví dụ về hợp chất bao gồm:
- Nước (H2O), được tạo từ hai nguyên tố là H và O.
- Muối ăn (NaCl), cấu thành từ hai nguyên tố là Na và Cl.
- Axit sunfuric (H2SO4), gồm ba nguyên tố là H, S và O.
Hợp chất vô cơ: H2O, KOH, NaCl, HNO3, ...
Hợp chất hữu cơ: CH4 (mêtan), C2H4 (êtilen), ...
3. Phân tử
3.1 Phân tử là gì?
Phân tử là đơn vị cơ bản đại diện cho một chất, được cấu thành từ một nhóm nguyên tử liên kết với nhau, và phản ánh đầy đủ các tính chất hóa học của chất đó.
Chẳng hạn, khí hiđro và khí oxi đều có các phân tử gồm hai nguyên tử cùng loại liên kết với nhau. Nước gồm các phân tử với hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxi, trong khi muối ăn bao gồm các phân tử với tỷ lệ 1:1 giữa Natri và Clo. Các phân tử của một chất thường đồng nhất về thành phần và hình dạng, và tính chất hóa học của chất đó là tổng hợp của các tính chất của từng phân tử. Những phân tử này thể hiện đầy đủ các tính chất hóa học của chất và đại diện cho chất đó.
Đối với đơn chất kim loại, như đồng, nguyên tử đóng vai trò như phân tử, thực hiện chức năng của phân tử trong chất.
3.2 Phân tử khối
Tương tự như nguyên tử khối, phân tử khối là khối lượng của một phân tử tính theo đơn vị cacbon.
Phân tử khối của một chất được tính bằng tổng nguyên tử khối của tất cả các nguyên tử trong phân tử đó. Ví dụ, phân tử khối của khí oxi là: 2 x 16 = 32 đvC, của nước là: 2 x 1 + 16 = 18 đvC, và của muối ăn là: 23 + 35,5 = 58,5 đvC.
4. Trạng thái của chất
Trên thực tế, mỗi mẫu chất bao gồm một số lượng rất lớn các nguyên tử (như trong các đơn chất kim loại) hoặc các phân tử (như trong các hợp chất).
Tùy thuộc vào điều kiện nhiệt độ và áp suất, một chất có thể tồn tại ở ba trạng thái chính: rắn, lỏng và khí (hay hơi). Ví dụ, nước đá, nước lỏng và hơi nước.
Khi chất ở trạng thái rắn, các hạt (nguyên tử hoặc phân tử) được sắp xếp chặt chẽ và chỉ dao động tại chỗ. Trong trạng thái lỏng, các hạt gần nhau hơn và chuyển động trượt qua lại. Còn trong trạng thái khí (hay hơi), các hạt cách xa nhau và chuyển động nhanh và hỗn độn.
5. Một số bài tập liên quan
Ví dụ 1:
a) Kim loại đồng và sắt được cấu thành từ nguyên tố nào? Mô tả cách sắp xếp nguyên tử trong đơn chất kim loại.
b) Khí nitơ và khí clo được tạo thành từ nguyên tố nào?
Biết rằng hai loại khí này đều là đơn chất phi kim, tương tự như khí hiđro và khí oxi. Hãy mô tả cách các nguyên tử liên kết với nhau.
Ví dụ 2: Trong số các chất dưới đây, hãy xác định và giải thích chất nào là đơn chất và chất nào là hợp chất:
a) Khí amoniac được cấu thành từ nguyên tố N và H;
b) Photpho đỏ được tạo thành từ nguyên tố P;
c) Axit clohiđric bao gồm nguyên tố H và Cl;
d) Canxi cacbonat được cấu thành từ các nguyên tố Ca, C và O;
e) Glucozo được tạo thành từ các nguyên tố C, H và O;
f) Kim loại magie được hình thành từ nguyên tố Mg.
Ví dụ 3:
a) Phân tử là gì?
b) Phân tử của hợp chất bao gồm những nguyên tử nào và chúng khác biệt như thế nào so với phân tử của đơn chất? Hãy đưa ra ví dụ minh họa.
Ví dụ 4: Tính phân tử khối cho các chất sau:
a) Khí metan, với phân tử chứa 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử H;
b) Axit nitric, với phân tử bao gồm 1 nguyên tử H, 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O;
c) Thuốc tím (kali pemanganat), với phân tử gồm 1 nguyên tử K, 1 nguyên tử Mn và 4 nguyên tử O.
Ví dụ 5: So sánh khối lượng phân tử của khí oxi với phân tử nước, muối ăn và khí metan, cho biết phân tử oxi nặng hay nhẹ hơn và gấp bao nhiêu lần.
Ví dụ 6: Giải thích sự phân bố phân tử khi chất chuyển trạng thái khác nhau:
a) Tại sao nước lỏng tự động lan ra khi đổ lên khay?
b) Một mililít nước lỏng khi chuyển sang thể hơi lại chiếm khoảng 1300 mililit (ở nhiệt độ thường). Giải thích lý do cho hiện tượng này.
