Bài 7. Hoá trị và công thức hoá học

I. Công thức hoá học

1. Khái niệm

- Công thức hoá học của một chất là cách biểu diễn chất bằng kí hiệu hoá học của nguyên tố kèm theo chỉ số ở chân bên phải kí hiệu hoá học.

Ví dụ 1: Công thức hoá học của oxygen và carbon dioxide lần lượt là O₂ và CO₂.

2. Cách viết công thức hoá học

- Công thức hoá học của đơn chất:

+ Đối với các đơn chất được tạo thành từ nguyên tố kim loại, khí hiếm và một số phi kim thì kí hiệu hoá học của nguyên tố được coi là công thức hoá học.

Ví dụ 2: Đồng là Cu, sắt là Fe, carbon là C,...

+ Một số phi kim có phân tử gồm hai hay ba nguyên tử liên kết với nhau thì thêm chỉ số này ở chân kí hiệu hoá học.

Ví dụ 3: Hydrogen là H₂, oxygen là O₂, ozone là O₃,...

- Công thức hoá học của hợp chất:

+ Bao gồm kí hiệu hoá học của những nguyên tố tạo ra hợp chất kèm theo chỉ số ở chân bên phải kí hiệu hoá học.

Ví dụ 4: methane là CH₄, muối ăn là NaCl.

3. Ý nghĩa của công thức hoá học

- Công thức hoá học cho biết:

+ Các nguyên tố hoá học tạo nên chất.

+ Số nguyên tử hay tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố hoá học có trong phân tử.

+ Khối lượng phân tử của chất.

Ví dụ 5: Công thức hoá học của sulfuric acid là H₂SO₄ cho biết:

• Sulfuric acid được tạo thành từ H, S và O.
• Trong một phân tử sulfuric acid có 2 nguyên tử H, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O.
• Khối lượng phân tử của sulfuric acid là: 2 x 1 amu + 1 x 32 amu + 4 x 16 amu = 98 amu.

- Biết công thức hoá học, tính được phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất.

+ Tính khối lượng mỗi nguyên tố có trong một phân tử hợp chất.

+ Tính khối lượng phân tử.

+ Tính phần trăm khối lượng của nguyên tố theo công thức:

Ví dụ 6: Tính phần trăm khối lượng của Mg trong hợp chất MgO.

Khối lượng của nguyên tố Mg trong MgO là:

m Mg = 1 x 24 amu = 24 amu

Khối lượng phân tử MgO là:

M _MgO = 16 + 24 = 40 amu

Phần trăm về khối lượng của Mg trong hợp chất MgO là:

\(\%m_{Mg}=\dfrac{m_{Mg}}{M_{MgO}}\times100\%=\dfrac{24}{40}\times100\%=60\%\)

 

II. Hoá trị

1. Cách xác định hoá trị

- Quy ước:

+ Nguyên tố H luôn có hoá trị I.

+ Nguyên tố O luôn có hoá trị II.

- Nguyên tử của nguyên tố khác liên kết được với bao nhiêu nguyên tử H thì nguyên tố đó có hoá trị bằng bấy nhiêu.

Ví dụ 7: Trong phân tử H₂S, nguyên tử của nguyên tố S liên kết được với hai nguyên tử H nên có hoá trị II.

Bảng 1: Hoá trị của một số nguyên tố

Tên nguyên tố	Kí hiệu hoá học	Hoá trị	Tên nguyên tố	Kí hiệu hoá học	Hoá trị
Hydrogen	H	I	Magnesium	Mg	II
Lithium	Li	I	Aluminium	Al	III
Beryllium	Be	II	Silicon	Si	IV
Boron	B	III	Phosphorus	P	III, V
Carbon	C	II, IV	Sulfur	S	II, IV, V
Nitrogen	N	II, III, IV,..	Chlorine	Cl	I,...
Oxygen	O	II	Potassium	K	I
Fluorine	F	I	Calcium	Ca	II
Sodium	Na	I

Bảng 2: Hoá trị của một số nhóm nguyên tử

Tên nhóm	Hoá trị
Hydroxide (OH); Nitrate (NO3)	I
Sulfate (SO4), Carbonate (CO3)	II
Phosphate (PO4)	III

 III. Lập công thức hoá học của hợp chất

1. Lập công thức hoá học của hợp chất khi biết hoá trị

Nếu hai nguyên tố A, B có hoá trị tương ứng là a, b thì công thức hoá học của hợp chất tạo thành từ A, B được xác định như sau:

- Đặt công thức hoá học của hợp chất là A_xB_y.

- Áp dụng quy tắc hoá trị, xác định tỉ lệ \(\dfrac{x}{y}=\dfrac{b}{a}\)

- Xác định x, y (x, y thường là những số nguyên nhỏ nhất thoả mãn tỉ lệ trên).

Ví dụ 8: Lập công thức hoá học của hợp chất tạo bởi S hoá trị VI và O.

Đặt công thức của hợp chất là S_xO_y.

Theo quy tắc hoá trị, ta có: x.VI = y.II

Ta có tỉ lệ: \(\dfrac{x}{y}=\dfrac{II}{VI}=\dfrac{1}{3}\), lấy x = 1 và y = 3.

Công thức hoá học của hợp chất là SO₃.

2. Lập công thức hoá học của hợp chất theo phần trăm các nguyên tố

Khi biết phần trăm khối lượng của hai nguyên tố A, B tạo nên hợp chất và khối lượng phân tử của hợp chất đó, xác định công thức hoá học theo các bước sau:

- Đặt công thức hoá học của chất là A_xB_y.

- Tính khối lượng của A, B trong một phân tử chất.

- Tìm x, y.

Ví dụ 9: R là hợp chất của S và O. Khối lượng phân tử của R là 64 amu. Biết phần trăm khối lượng của oxygen trong R là 50%. Hãy xác định công thức hoá học của R.

Đặt công thức hoá học của R là S_xO_y.

Khối lượng của nguyên tố O trong một phân tử R là:

\(\dfrac{64\times50}{100}=32\left(amu\right)\)

Khối lượng của nguyên tố S trong một phân tử R là:

\(64-32=32\left(amu\right)\)

Ta có:

\(16amu\times y=32amu\rightarrow y=2\)

\(32amu\times x=32amu\rightarrow x=1\)

Vậy công thức hoá học của R là SO₂.

1. Công thức hoá học gồm kí hiệu hoá học của một nguyên tố (đơn chất) hay hai, ba,... nguyên tố (hợp chất) và chỉ số ở chân mỗi kí hiệu.

2. Công thức hoá học cho biết: thành phần các nguyên tố hoá học tạo nên chất; số nguyên tử hay tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử; khối lượng phân tử của chất.

3. Nguyên tố H có hoá trị I. Hoá trị của nguyên tố khác được xác định từ hoá trị của H.