Hóa Đại Cương Vô Cơ: Sách Đào Tạo Dược Sĩ Đại Học T22

Khám phá nội dung sách Hóa đại cương vô cơ dành cho đào tạo dược sĩ đại học, cung cấp kiến thức cơ bản và ứng dụng trong ngành dược.

• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Hóa Đại Cương Vô Cơ: Hướng Dẫn Đào Tạo Dược Sĩ Đại Học
• Loại tài liệu: Hướng Dẫn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN LẮNG OXY HÓA KHỬ. KHÁI QUÁT VỀ PIN HIỆN HÓA
• 1.1. Khái niệm chung

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hóa Đại Cương Vô Cơ cho Dược Sĩ

Hóa học vô cơ là một lĩnh vực quan trọng trong chương trình đào tạo dược sĩ đại học. Nó cung cấp kiến thức cơ bản về các hợp chất vô cơ, phản ứng hóa học và ứng dụng của chúng trong ngành dược. Việc hiểu rõ về hóa học vô cơ giúp dược sĩ có thể áp dụng kiến thức này vào việc phát triển thuốc và điều trị bệnh.

1.1. Hóa học vô cơ và vai trò trong dược học

Hóa học vô cơ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển thuốc. Các hợp chất vô cơ thường được sử dụng trong điều trị và chẩn đoán bệnh.

1.2. Các lĩnh vực nghiên cứu trong hóa học vô cơ

Nghiên cứu hóa học vô cơ bao gồm nhiều lĩnh vực như hóa học phân tích, hóa học vật liệu và hóa học môi trường, tất cả đều có ứng dụng trong dược học.

II. Thách thức trong việc đào tạo Dược Sĩ về Hóa Đại Cương Vô Cơ

Đào tạo dược sĩ về hóa học vô cơ gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự phức tạp của các phản ứng hóa học và tính chất của các hợp chất vô cơ. Điều này đòi hỏi sinh viên phải có nền tảng vững chắc và khả năng tư duy phản biện.

2.1. Khó khăn trong việc hiểu các phản ứng hóa học

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc nắm bắt các phản ứng hóa học phức tạp, điều này ảnh hưởng đến khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

2.2. Thiếu tài liệu và nguồn học liệu

Tài liệu học tập về hóa học vô cơ còn hạn chế, gây khó khăn cho sinh viên trong việc tự học và nghiên cứu.

III. Phương pháp giảng dạy Hóa Đại Cương Vô Cơ hiệu quả

Để nâng cao hiệu quả giảng dạy hóa học vô cơ, cần áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại. Việc sử dụng công nghệ thông tin và các mô hình thực nghiệm sẽ giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận kiến thức.

3.1. Sử dụng công nghệ trong giảng dạy

Công nghệ thông tin có thể được sử dụng để tạo ra các bài giảng tương tác, giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức.

3.2. Thực hành và thí nghiệm trong giảng dạy

Thực hành và thí nghiệm là phần không thể thiếu trong việc giảng dạy hóa học vô cơ, giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Hóa Đại Cương Vô Cơ trong Dược

Hóa học vô cơ có nhiều ứng dụng trong ngành dược, từ việc phát triển thuốc đến nghiên cứu các hợp chất mới. Các dược sĩ cần nắm vững kiến thức này để có thể áp dụng vào công việc hàng ngày.

4.1. Phát triển thuốc mới từ hợp chất vô cơ

Nhiều loại thuốc hiện nay được phát triển từ các hợp chất vô cơ, giúp điều trị hiệu quả nhiều loại bệnh.

4.2. Nghiên cứu và ứng dụng trong điều trị bệnh

Hóa học vô cơ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu các phương pháp điều trị mới, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị.

V. Kết luận về Hóa Đại Cương Vô Cơ trong Đào Tạo Dược Sĩ

Hóa học vô cơ là một phần không thể thiếu trong chương trình đào tạo dược sĩ. Việc nắm vững kiến thức này sẽ giúp dược sĩ có thể phát triển nghề nghiệp và đóng góp vào sự phát triển của ngành y tế.

5.1. Tương lai của Hóa học vô cơ trong ngành dược

Hóa học vô cơ sẽ tiếp tục phát triển và có nhiều ứng dụng mới trong ngành dược, mở ra nhiều cơ hội cho các dược sĩ.

5.2. Đề xuất cải tiến chương trình đào tạo

Cần có những cải tiến trong chương trình đào tạo để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành dược, đặc biệt là trong lĩnh vực hóa học vô cơ.

Nội dung chính

Hóa Đại Cương Vô Cơ: Hướng Dẫn Đào Tạo Dược Sĩ Đại Học

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hóa Đại Cương Vô Cơ: Hướng Dẫn Đào Tạo Dược Sĩ Đại Học là tài liệu giảng dạy thuộc khối kiến thức khoa học cơ bản và cơ sở ngành trong chương trình đào tạo Dược sĩ trình độ đại học. Trong cấu trúc đào tạo ngành Dược, học phần đóng vai trò cung cấp nền tảng lý thuyết hóa học đại cương, các quy luật chuyển hóa vật chất, nhiệt động học và tính chất hóa học của các nguyên tố vô cơ. Những kiến thức này trực tiếp hỗ trợ việc tiếp thu các học phần chuyên ngành tiếp theo như Hóa phân tích, Hóa sinh học, Hóa dược, Bào chế học và Dược lý học.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo các chuẩn đầu ra:

• Phân tích và dự đoán chiều hướng của các phản ứng hóa học thông qua các đại lượng nhiệt động học và thế điện cực chuẩn ($E^\circ$).
• Thiết lập và vận dụng phương trình Nernst để tính toán điện thế trong các điều kiện nồng độ không chuẩn.
• Cân bằng các phản ứng oxy hóa - khử phức tạp bằng phương pháp nửa phản ứng (ion - electron) trong các môi trường acid, base và trung tính.
• Giải thích cơ chế hoạt động của các hệ thống điện hóa học bao gồm pin Galvanic, pin nồng độ, acquy, pin nhiên liệu và quá trình điện phân theo định luật Faraday.
• Liên hệ và giải thích các hiện tượng hóa sinh ở cấp độ tế bào, như sự hình thành thế điện hóa màng tế bào, gradient nồng độ ion và chuỗi vận chuyển electron (CVCE) tổng hợp ATP tại màng trong ty thể.
• Phân loại và giải thích tính chất hóa học của các nguyên tố vô cơ dựa trên cấu hình electron nguyên tử ở trạng thái cơ bản.

Cấu trúc giáo trình được phân chia theo trình tự logic chặt chẽ: phần đầu xây dựng các nguyên lý hóa học đại cương (nhiệt động học, phản ứng oxy hóa - khử, dòng điện và điện hóa sinh học), phần tiếp theo triển khai chi tiết tính chất của các nhóm nguyên tố vô cơ ($s, p, d, f$) trong Bảng tuần hoàn. Điểm đặc trưng của tài liệu là định hướng chuyên biệt cho khối ngành Dược học: mọi nguyên lý hóa lý đều được gắn kết với các ứng dụng kiểm nghiệm, công nghệ điện hóa y dược và cơ chế chuyển hóa sinh học phân tử.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

flowchart TD
    subgraph Part1["PHẦN I: HÓA ĐẠI CƯƠNG & ĐIỆN HÓA"]
        A["Nhiệt động học & Cân bằng hóa học<br/>(ΔG, K, Q)"] --> B["Phản ứng Oxy hóa - Khử<br/>(Cặp Ox/Kh liên hợp, Nửa phản ứng)"]
        B --> C["Hệ thống Điện hóa học<br/>(Pin Galvanic, Pin nồng độ, Acquy, Điện phân)"]
        C --> D["Mô hình Hóa sinh phân tử<br/>(Thế màng tế bào thần kinh, Chuỗi CVCE ty thể tạo ATP)"]
    end
    subgraph Part2["PHẦN II: HÓA HỌC VÔ CƠ"]
        E["Cấu hình Electron nguyên tử<br/>(Trạng thái cơ bản, Quy tắc bão hòa/bán bão hòa)"] --> F["Phân loại & Quy luật Tuần hoàn<br/>(Nguyên tố s, p, d, f)"]
        F --> G["Tính chất hóa học & Hợp chất Dược dụng<br/>(Nhóm IA, IIA, VIIA, Kim loại chuyển tiếp)"]
    end
    Part1 --> Part2

Các chương và chủ đề chính

Nội dung văn bản thể hiện rõ trục phát triển kiến thức qua các chương chuyên đề:

1. Chương 6: Nhiệt động học hóa học (Phần tham chiếu nền tảng):

   • Thiết lập các đại lượng trạng thái: biến thiên năng lượng tự do Gibbs ($\Delta G$, $\Delta G^\circ$), hằng số cân bằng hóa học ($K$), và thương số phản ứng ($Q$).
   • Mối quan hệ giữa năng lượng tự do và xu hướng tự diễn biến của phản ứng hóa học thông qua hệ thức $\Delta G^\circ = -RT \ln K$.

2. Chương 10: Phản ứng oxy hóa - khử và dòng điện:

   • Khái niệm cơ sở: Định nghĩa chất oxy hóa (nhận electron, giảm số oxy hóa), chất khử (cho electron, tăng số oxy hóa), quá trình oxy hóa, quá trình khử và cặp oxy hóa - khử liên hợp ($Ox/Kh$) tương đồng với thuyết acid - base của Brønsted - Lowry.
   • Quy tắc xác định số oxy hóa: Xác định điện tích hình thức của các nguyên tố trong đơn chất, hợp chất và ion đa nguyên tử; nhận diện số oxy hóa giả hoặc phân số (ví dụ: Lưu huỳnh trong $\text{S}_2\text{O}_8^{2-}$ và $\text{Na}_2\text{S}_4\text{O}_6$).
   • Phương pháp cân bằng: Quy trình 6 bước của phương pháp số oxy hóa và quy trình cân bằng ion - electron (phương pháp nửa phản ứng) trong môi trường acid (bổ sung $\text{H}^+/\text{H}_2\text{O}$) và môi trường base (trung hòa $\text{H}^+$ bằng $\text{OH}^-$).
   • Hệ thống pin Galvanic: Cấu tạo pin Kẽm - Đồng ($\text{Zn}-\text{Cu}$), cơ chế điện cực anod (cực âm, xảy ra sự oxy hóa), catod (cực dương, xảy ra sự khử), vai trò cầu muối ($\text{Na}^+, \text{SO}_4^{2-}$), và ứng dụng điện cực trơ ($\text{Pt}$, Graphit).
   • Thế điện cực chuẩn và phương trình Nernst: Sử dụng điện cực hydro chuẩn ($E^\circ_{\text{H}^+/\text{H}_2} = 0,00\text{ V}$) làm mốc đối chiếu để lập Bảng thế điện cực chuẩn ($E^\circ$). Xây dựng công thức Nernst ở $25^\circ\text{C}$: $$E = E^\circ - \frac{0,0592}{n}\lg Q$$
   • Pin nồng độ và điện thế sinh học: Cơ chế hoạt động của pin nồng độ ($E^\circ_{\text{pin}} = 0$), ứng dụng đo $\text{pH}$ dung dịch bằng điện cực màng thủy tinh phối hợp điện cực calomen, điện thế màng tế bào thần kinh qua bơm ion $\text{Na}^+/\text{K}^+$.
   • Nguồn điện hóa học và ăn mòn kim loại: Phân loại acquy sơ cấp (pin Leclanché, pin kiềm, pin bạc, pin thủy ngân), acquy chuyển hóa (acquy chì - acid 12V, acquy $\text{Ni}-\text{Cd}$), pin nhiên liệu ($\text{H}_2/\text{O}_2$), và cơ chế ăn mòn điện hóa của sắt cùng biện pháp bảo vệ bằng kim loại hy sinh ($\text{Zn}, \text{Mg}$).
   • Pin điện phân và định luật Faraday: Cơ chế điện phân muối nóng chảy ($\text{CaCl}_2, \text{NaBr} + \text{MgCl}_2$) và dung dịch nước; hiện tượng quá thế (overpotential $0,4 - 0,6\text{ V}$) giải thích sự giải phóng $\text{Cl}_2$ thay vì $\text{O}_2$ trong dung dịch $\text{NaCl}$; định luật Faraday tính toán lượng chất giải phóng ở điện cực: $$q = I \cdot t = n \cdot F$$
   • Hóa sinh năng lượng: Cơ chế chuỗi vận chuyển electron (CVCE) tại màng trong ty thể thông qua các protein chứa sắt ($\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}^{3+}$) và chất mang $\text{NADH}$ ($\Delta G^\circ{}' = -220\text{ kJ/mol}$), dẫn động quá trình bơm proton $\text{H}^+$ tạo gradient điện thế màng để tổng hợp $\text{ATP}$ ($\Delta G^\circ{}' = +30,5\text{ kJ/mol}$).

3. Phần II: Hóa học vô cơ - Chương 11: Phân loại và tính chất chung của các nguyên tố:

   • Cơ sở lý thuyết lượng tử về trật tự điền electron vào các phân lớp orbital nguyên tử ($s, p, d, f$).
   • Viết cấu hình electron nguyên tử đầy đủ và rút gọn dạng khí hiếm ([Ne], [Ar]...).
   • Khái niệm và tính bền vững của cấu hình electron bão hòa ($s^2, p^6, d^{10}, f^{14}$) và nửa bão hòa ($s^1, p^3, d^5, f^7$) trong việc giải thích tính chất hóa học của các nguyên tố.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập các mối liên hệ định lượng giữa ba nhánh lý thuyết:

Lĩnh vực lý thuyết	Nguyên lý / Mô hình cốt lõi	Hệ thức định lượng chính
Nhiệt động hóa học	Biến thiên năng lượng Gibbs và công điện cực đại	$\Delta G = A_{\max} = -nFE_{\text{pin}}$
Cân bằng điện hóa	Thế điện cực, hằng số cân bằng và thương số phản ứng	$\Delta G^\circ = -nFE^\circ_{\text{pin}} = -RT \ln K \rightarrow E^\circ_{\text{pin}} = \frac{0,0592}{n}\lg K$
Điện hóa không chuẩn	Ảnh hưởng của nồng độ và áp suất riêng phần	$E_{\text{pin}} = E^\circ_{\text{pin}} - \frac{0,0592}{n}\lg Q$
Định lượng điện phân	Tương quan điện lượng và đương lượng hóa học	$m = \frac{A \cdot I \cdot t}{n \cdot F}$ với $F \approx 96485\text{ C/mol e}$
Cấu tạo vô cơ	Quy luật phân bố orbital và tính bền cấu hình	Nguyên lý vững bền, bão hòa ($d^{10}$) và bán bão hòa ($d^5$)

Kỹ năng phát triển

Người học được rèn luyện ba nhóm kỹ năng học thuật và thực nghiệm:

• Kỹ năng kỹ thuật: Cân bằng phương trình ion - electron trong các hệ dung dịch phức tạp; lập sơ đồ pin chuẩn theo quy ước quốc tế; tính toán sức điện động, hằng số cân bằng $K$, tích số tan $T$ và thế khử của các hệ tạo phức.
• Kỹ năng phân tích: Đánh giá ảnh hưởng của môi trường ($\text{pH}$, chất tạo phức, chất kết tủa) đến thế oxy hóa - khử; phân tích cơ chế quá thế trong quá trình điện phân công nghiệp và phòng thí nghiệm.
• Kỹ năng ứng dụng y dược: Giải thích hoạt động của các vi điện cực đo nồng độ ion ($0,1 - 0,5\ \mu\text{m}$), điện cực chọn lọc ion ($\text{F}^-, \text{NO}_3^-, \text{K}^+$), và cơ chế chuyển hóa năng lượng sinh học trong ty thể.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp tiếp cận diễn dịch kết hợp quy nạp, dẫn xuất từ các định luật nhiệt động học tổng quát đến các biểu thức điện hóa chuyên biệt.

[Nguyên lý Nhiệt động học (ΔG, K)] 
        ↓ 
[Phương trình Nernst & Pin điện hóa] 
        ↓ 
[Ứng dụng Định lượng & Phân tích Điện hóa (pH, Điện phân)] 
        ↓ 
[Mô hình Sinh học Phân tử (Màng tế bào, ATP)]

Cấu trúc bài tập và bài toán minh họa

Tài liệu cung cấp chuỗi bài tập mẫu có lời giải chi tiết và phân loại theo từng cấp độ tư duy:

• Dạng 1: Cân bằng phản ứng oxy hóa - khử: Xử lý các phản ứng trong môi trường acid như $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + \text{I}^- \rightarrow \text{Cr}^{3+} + \text{I}_2$ và trong môi trường kiềm như $\text{NaMnO}_4 + \text{Na}_2\text{C}_2\text{O}_4 + \text{NaOH} \rightarrow \text{MnO}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3$.
• Dạng 2: Tính toán sức điện động và hằng số cân bằng: Tính thế pin từ các bán phản ứng và suy ra hằng số $K$, ví dụ phản ứng đẩy kim loại $\text{Pb} + 2\text{Ag}^+ \rightarrow \text{Pb}^{2+} + 2\text{Ag}$.
• Dạng 3: Thiết lập phương trình Nernst cho hệ dị thể: Tính thế của điện cực kim loại - muối khó tan như $\text{Ag}/\text{AgCl}/\text{Cl}^-$ hoặc hệ tạo phức $\text{Ag}(\text{S}_2\text{O}_3)_2^{3-}$.
• Dạng 4: Bài toán định lượng điện phân: Tính thời gian và điện lượng cần thiết để thu hồi khối lượng đơn chất tại điện cực ($\text{Cl}_2, \text{Cu}, \text{Ca}$) dựa trên dòng điện $I$ và hằng số Faraday.

Phương pháp kiểm tra và đánh giá

Quy trình đánh giá kết quả học tập bám sát chuẩn đầu ra thông qua:

1. Đánh giá thường xuyên: Kiểm tra kỹ năng viết cấu hình electron, cân bằng nhanh phương trình phản ứng ion, và giải thích hiện tượng ăn mòn kim loại.
2. Đánh giá định kỳ: Giải các bài toán tổng hợp liên quan đến pin nồng độ, tính $\text{pH}$ từ sức điện động, và phân tích các quá trình điện phân có xét đến hiện tượng quá thế.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các tiến bộ khoa học và xu hướng tích hợp liên môn hiện đại:

• Tích hợp Hóa học với Hóa sinh học phân tử: Giáo trình không giới hạn điện hóa học trong phạm vi kỹ thuật kim loại mà mở rộng sang giải thích các quá trình sống. Điển hình là việc mô hình hóa chuỗi hô hấp tế bào tại màng trong ty thể như một hệ thống pin Galvanic nhiều bước, giải thích cơ chế chuyển hóa năng lượng tự do từ phản ứng oxy hóa $\text{NADH}$ thành thế điện động proton để dẫn động enzyme tổng hợp $\text{ATP}$.
• Cơ chế điện thế màng tế bào: Trình bày nguyên lý hình thành điện thế nghỉ và sóng hưng phấn của màng sợi thần kinh dựa trên mô hình pin nồng độ của hai ion $\text{Na}^+$ và $\text{K}^+$.
• Công nghệ phân tích điện hóa hiện đại: Cập nhật nguyên lý chế tạo các cảm biến sinh học, vi điện cực kích thước siêu nhỏ ($0,1 - 0,5\ \mu\text{m}$), và điện cực màng chọn lọc phục vụ phân tích y học đối với các ion $\text{NH}_4^+, \text{HCO}_3^-, \text{F}^-, \text{Br}^-, \text{NO}_3^-, \text{K}^+$.
• Xu hướng nguồn năng lượng sạch: Phân tích hiệu suất năng lượng của pin nhiên liệu ($\sim 75%$) so với động cơ đốt trong ($\sim 25%$), cùng cơ chế chuyển hóa của các nhiên liệu hydro, hydrazin ($\text{N}_2\text{H}_4$) và metan ($\text{CH}_4$).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Tài liệu được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục đại học:

• Sinh viên đại học ngành Dược: Tài liệu giảng dạy bắt buộc trong giai đoạn năm thứ nhất (học kỳ 1 hoặc học kỳ 2), trang bị kiến thức nền tảng trước khi học các môn Hóa phân tích, Hóa dược và Hóa sinh.
• Sinh viên các ngành Khoa học sức khỏe liên quan: Tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành Xét nghiệm y học, Công nghệ sinh học y dược, Hóa học và Y học dự phòng.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức Hóa học trung học phổ thông, toán học cơ bản (phép tính vi tích phân đơn giản, hàm số logarit thập phân $\lg$ và logarit tự nhiên $\ln$), cùng kiến thức Vật lý đại cương về điện tích, điện thế và dòng điện.
• Giảng viên bộ môn: Sử dụng làm căn cứ xây dựng đề cương chi tiết môn học, biên soạn giáo án lý thuyết, thiết kế bài tập kiểm tra và chuẩn hóa ngân hàng câu hỏi thi kết thúc học phần.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho sinh viên theo học chương trình đào tạo Dược sĩ trình độ đại học, đồng thời phù hợp làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành Công nghệ Hóa học, Xét nghiệm Y học và Công nghệ Sinh học.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần có kiến thức cơ bản về Hóa học vô cơ và đại cương ở bậc phổ thông, khả năng biến đổi đại số với các hàm logarit ($\lg, \ln$), cùng các khái niệm vật lý về điện tích ($C$), dòng điện ($A$) và năng lượng tự do.

3. Điểm khác biệt giữa giáo trình này và các sách Hóa đại cương thuần túy là gì?

Giáo trình tập trung làm rõ mối liên hệ giữa các quy luật hóa lý vô cơ với các hệ thống sinh học và ứng dụng y dược, ví dụ như mô hình hóa chuỗi hô hấp tế bào bằng pin điện hóa, giải thích điện thế màng sinh chất và phân tích nguyên lý của các điện cực chỉ thị dùng trong kiểm nghiệm thuốc.

4. Làm thế nào để học và tự học giáo trình đạt hiệu quả cao?

Người học nên kết hợp việc đọc lý thuyết với việc tự giải các bài tập mẫu theo từng bước; rèn luyện kỹ năng phân tích nửa phản ứng điện cực trước khi tính toán sức điện động và năng lượng Gibbs; đồng thời vẽ sơ đồ tư duy để hệ thống hóa cấu hình electron của các phân nhóm nguyên tố.

5. Có tài liệu bổ trợ nào nên tham khảo song song?

Nên kết hợp tham khảo các sổ tay số liệu hóa lý chuẩn (Bảng thế điện cực chuẩn, hằng số phân ly acid - base, tích số tan), Dược điển Việt Nam (các chuyên luận phân tích vô cơ và đo $\text{pH}$), cùng giáo trình Hóa sinh học và Hóa phân tích để đối chiếu ứng dụng thực tế.

---

Kết luận

Giáo trình Hóa Đại Cương Vô Cơ: Hướng Dẫn Đào Tạo Dược Sĩ Đại Học cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh từ các quy luật nhiệt động học, cơ chế điện hóa học đến tính chất định kỳ của các nguyên tố vô cơ. Lộ trình tiếp cận từ nguyên lý nền tảng đến ứng dụng sinh học phân tử giúp chuẩn hóa năng lực tư duy khoa học cho người học, tạo cơ sở lý thuyết vững chắc phục vụ công tác đào tạo Dược sĩ đại học và nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực khoa học dược phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chticing 10 PHAN AG OXY HOA KFICi VA DONG HIEN MVC TIED 1. Tim du'dc men tru'ang (khocing pH) cho mot phcin zing oxy hod khet nha can being phu'Ung trinh theo phuzing phdp phdn 2. Trinh bay each xdc dinh cac the-dien cu'c chudn E; y nghia va van dung crux E. Thanh lap phudng trinh Nernst, va van dung phu'o'ng trinh do de xdc dinh chie'u hu'dng va md'c di) dal phdn ring oxy hod 4.

Gidi thich cd the hoat crOng dia pin ndng di) (di ang dung do pH va gidi thich dien the mang to bao); ceia acquy; va aid srrt an mon him loci. Xcic dinh va tinh dude lacing sdn pham trong pin dien phitn. Hieu du'o'c su' hinh theinh the dien hod va nang lu'o'ng lien ket trong te-bao 1. PHAN LANG OXY HOA KIIU'.

KHAI QUAT VE PIN HIEN HOA 1. Khai niem chung Phan Ung oxy hod khit la phan ttng có su chuy6'n dich electron gifia cac chat phan ling, do do lam bie-n do7i s6 oxy hod cua cac nguyen to. Chat oxy hod (phan tit , nguyen tit, ion), vie't tat: chdt Ox, la chgt nhan electron va giam s6 oxy hod, no la chg bi Chat khU' (phan tit, nguyen tit, ion), viet tat: chgt Kh, la chgt cho electron va tang s6 oxy hod, no la chdt bi oxy hod. Theo do suy ra: su' khei la su nhan electron.

Su' oxy hod la sit cho di electron. Rdt can de khong nhdm ran cac thuat ch"dt oxy- hod., sit oxy hod, chat khit, su Vi du, trong dung dich nude xay ra phan Fe(r) + CuNaq) FeNaq) + Cu(r) (10-1) 191 Ion Cu' nhan electron (tit Fe) la chat ox, .s6 oxy hod dia no giarn tit +2 clgn 0, no bi khit va goi la sit khii ion Cu' (bai Fe). Sat cho electron nen la chat kh, so oxy hod cUa no tang tit 0 den +2, no bi oxy hod va goi la su oxy hod sat (bai ion Cu'). - Co the chia phan fing (10-1) thanh 2 nfia phan itng de) thay ro hdn ch'dt nhan electron va chat cho electron: Cu" + 2e Cu Fe Fe' + 2e Quy luat can bang cac nita phan itng gioeng nhu doi voi cac phan itng khac, nghia là s6 nguyen tit cua moi nguyen to va dien tich cua moi vg pinking trinh phai nhu nhau.

Mac du cac nita phan itng duoc tach rieng, nhting std mat electron va nhan electron xay ra d6ng thai. So- electron mat bdi chdt bi oxy hoci luon tWing so- electron nkin du'oc bdi chdt bi khei. Phan itng oxy hod khit (vigt tat: phan itng ox-kh) c6 the nhin nhan tucing tit nhtt phan ling acid-base theo khai niem cUa. Bronsted-Lowry, bai vi ca 2 loci phan itng de'u lien quan dgn slat van chuygn mot hay nhie'u lieu phan mang dien tit chat cho den chat nhan: electron trong phan itng ox- kh va proton trong phan ling trung hoa.

Khi mot acid cho di 1 proton, no tra thanh 1 base lien hOp va c6 kha nang nhan 1 proton. Toeing tit, khi mot chat Kh cho electron, no tra thanh mat chat Ox va co the nhan electron ma hinh thfic co the goi la chat Ox lien hop. Tit d6, cac nits phan fing khi vigt d6c lap cling goi la cac cap oxy hoci khi' lien hop, chioc ky hieu va quy tiOc vigt: cap Ox/Kh. Vi du: O phan Ung (10-1) c6 2 cap Ox/Kh la Cu2 +/Cu va Fe/Fe.

Phan itng Ox-Kh la tong dm 2 /lila phan itng, Wong fing vOi 2 cap Ox/Kh vigt day Oxl + nle Kh i Kh2 Ox2 + n2e Va vi so electron cad. chdt Kh cho phai bang so- electron cila chat Ox nhan, nen phuong trinh tong quat cilia phan ling Ox-Kh c6 the vigt: n20x1 + n1Kh2 n2Kh1 + n10x2 (10-2) Vg mat hod hoc, to ngdm dinh can bang a phuong trinh (10-2) nghieng ve ben phai, vi the chat 0)c1 nhan electron tot lion (chat Ox manh hcin) so \Ted Ox2, va chat Kh2 cho electron tot bon (chat Kh manh hcin) so voi Khi.0) - S6 oxy hod (con goi IA mite oxy hod, trang thdi oxy hod) IA din tich hinh thfic cua nguyen to trong don chat, ion hay hop chat khi quy uric cac cap electron dung chungl8ch hoAn than ve nguyen to c6 dO am din lon hon.0 cUa nguyen to c6 gid tri dai so khdc hod tri.0 c6 the là s6 am, s6 &tong hoac bang khong. Trdi lai, hod tri tinh theo s6 electron tham gia lien ke't nen chi c6 gia tri during.0 dm mot nguyen to duoc xdc ctinh the() nhfing quy vac' sau: Quy tcic chung: 1/ Nguyen to trong don chat (Na, Cu, 02, N2, S); ,S. 2/ Nguy8n to trong ion don nguy8n tit: S.0 dia cac nguyen to trong phan tit = 0, con trong ion nhi6u nguyen tit = din tich ion.

Quy tat cu the'cho cac nguyen tit hoac nh6m nguyen to trong Bang tuan hoan: 1/ Nhom IA: S.0 = +1 trong tat ca cac hop chat.0 = +2 trong tat ca cac hdp chat.0 = +1 trong cac hdp chat vdi phi kim S.0 = -1 trong cac hop chat V6i kim loaf va Bor 4/ Fluor: S.0 = -1 trong moi hdp chat 5/ Oxy: S.0 = -1 trong cac hop chat peroxyd S.0 = -2 trong tat ca cac hop chat khdc (tru vdi fluor) 6/ Nhom VIIA: S.0 = -1 trong cac hop chat vdi kim loaf, vol plii kim (trit vdi oxy) va vdi cac halogen khdc phia du6i.0 diking cao nhat cita cac nguy8n to trong cac nh6m chinhA bang s6 this to cua nhom (trit 0 va F).0 dm thap nhat cua cac phi kim va mot s6 a kim bang s6 thi tit cita nhom frit 8. Vi du: ktu huSm.0 during cao nhgt là +6 (vi nguyen to S o nhom VI A) nhu trong hop chAl SF6 va c6 S.0 am thap nhat = 6 - 8= -2 nhu trong FeS. 3/ V6 nguyen vac, de xdc dinh so oxy hod can phai bie't cau tao phan tit vA. 'dO arh, di0 cua cac nguyen to.

Di) am din c6 th8) suy ra gan thing tit vi tri cua 193 nguyen to trong Bang tun hoan. C6n n6u kh8ng biet r5 cgu tao phan tit thi S.0 xdc dinh &toe tit cac nguyen tae da neu co the la S. Chang haa,,dat S.0 ciia lUu huynh la x, tim duoc S.0 cua no trong 52082- qua pinking trinh: (x. Day la s6 oxy hod gia, vi lttu huYnh o nhom VIA, S.0 cao nhat cua no chi la +6 plul hop voi cong thlic eau tao: -o \ -0\ ,0- 0 \ 0/ - 0 \ / 0- s, , s, „ hoac O' 0 0 z% 0 00 0 Hon ncia, con gap so oxy hod gia va le, nhti S trong Na2S406 cO S.0 that hay gia deu có gia tri nhU nhau trong can bang phuong trinh cua phan itng Ox-Kh.

Can bang phan itng oxy hoa khif Co nhieu phuong phap de can bang phan itng Ox-Kh, nhung thitang dtiOc sit dung la phuong phap s6 oxy hod, va quan trong hdn la phtiong phap nfia phan fing. Phu'o'ng phcip so oxy hod Duoc thuc hien theo cac bit& sau: 1/ Viet cac chat dal' (chat phan Ung) va cac sari pham. Vi du: HC103 + P -> HC1 + H3PO4 (di nhien chat dAu da biet, nhung san pham là gi thi phai dita vao cac phep phan tich hod hoc hoac can cit vao quy luat bien dOi cua cac nguyen to va hop chat).0 cua cac nguyen to trade va sau pilau ling. O vi du tren, tim thay: HC15+03 + P° ---> HC11- + H3P5+04 3/ Tim so electron ma 1 phan tit chat khii cho va s6 electron ma 1 phan tit chat oxy hoa nhan, tit do lap phuong trinh trao &di electron de tim he s6 chinh cua chat khit va chat oxy hod.

Ti6p vi du tren, thanh lap: 61P° - 5e ---> P5+ *15+ + 6e —÷ C11- Chu cac he s6 chinh phai có mot boi s6 chung nhO What bieu thi tang s6 electron ma -chat khif cho bang tong so electron ma chat oxy hod nhan. 194 4/ Oat he s6 chinh phis hdp vao cac chdt khit va chgt oxy hod ban ddu, kiem tra s6 nguyen tit ciia nguyen to d 2 ve pinking trinh de can bang chting nhung chua can chi]. Y den s6 nguyen tii H va 0 (nefu 2 nguyen 16 nay khong truc tiep là chgt khit hay chgt oxy hod). Tiep theo vi du tren, thu duoc: 5HC103 + 6 P = 51,-1C1 + 6 H3PO4 5/ Kiem tra s6 nguyen ti H 6 2 ve de tim s6 phan tit int& tham gia hoac tao thanh.

Vdi vi du dang xet, can 9 phan tit H2 O tham gia phan ling. Vay: 5HC103 + 6P + 9H20 = 5HC1 + 6H3PO4 6/ Kiem tra lai s6 nguyen tit 0 d 2 v6 va tin rang thuc chgt phuong trinh da duoc can bang. Vdi 6 buoc tien hanh nhu tren, moi phan ling oxy hod khit viet diidi clang pinking trinh phan tii deu có the &toe can bang. Tuy nhien, nhieutrliang hop khOng can thiic hien du cac buoc va khi da quen thi chi can nlidm tinh tren mot phtiong trinh phan ling.

Phtto'ng phcip nita phdn zing - Pinking phap can bang nay quan trong va có nhieu loi ich, bai vi: + Noi chung, khong yeu cdu viec xac dinh S.0 ciia moi nguyen to. + Tdch qud trinh Ox-Kh thanh 2 niia phan ling se phan dnh ban chdt thuc xay rad 2 dien cue trong pin dien hoa (gioi. thieu 6 muc sau) + Lam chO viec can bang cac phan ling Ox-Kh de dang hdn khi chung xay ra trong moi truang acid hay base, dieu thuang gap trong cac pin. - Cac bade tien hanh.

Noi chung, to bat ddu vdi "130 khung phan ling ion", trong do chi viet dang Ox va dang Kh, chua can chit Sr H2O, H+ hay 0H-- 1/ Chia 13O khung phan iing thanh 2 rata phan ling (nita nao la Kh, rata a nao la Ox se ro rang cac buck tiep theo). 2/ Can bang cac nguyen tit va dien tich trong moi nita phan ling (electron cluoc them vao ben trdi cua niia phan ling Kh va vao ben phai cua nita phan ling Ox). 3/ Nhan moi niia phan ling vdi mot s6 nguyen, neu can thiet, d6 s6 electron nhan 6 niia phan iing Kh bang s6 electron cho d.niia phan itng Ox. 4/ COng cac nita phan ling da can bang de thu dtioc phan ling tong (chd ghi kern ca trang thai chdt).

a 5/ Kiem tra lai s6 nguyen tii va dien tich phan iing tong. 195 - Can bang phan ling Ox-Kh trong moi trtiong acid: H2 0, 1-1+ va electron se duoc sii dung trong qua trinh can bang. Vi du, c6 phan ring vdi 136 khung la: Cr2072-(aq) + 1-(aq) -> Cr3+(aq) + I2(r) 1/ Tach thanh 2 niia phan ling: Cr2072- Cr' I- --> 12 2/ Can bang nguyen tii va dien tich trong moi niia phan ling.