Bài giảng Hóa đại cương - Chương 4: Phân nhóm IVA

nvhoa102@yahoo.com Chương 4 1
CHƯƠNG 4 – PHÂN NHÓM IVA
NHẬN XÉT CHUNG
I. ĐƠN CHẤT
II.HỢP CHẤT CÓ
SỐ OXH (-4)
III. HỢP CHẤT CÓ
SỐ OXH (+2), (+4)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 2
- Phân nhóm IVA gồm có: C, Si, Ge, Sn, Pb
- Cấu trúc electron hóa trị: ns2np2
Có khả năng dùng chung 2 e- hay 4e- hóa trị:
 X(+2) và X(+4) : thể hiện tính khử
Hoặc X(-4) : thể hiện tính oxihóa 
- Từ đầu đến cuối nhóm: - Tính oxihóa  tính khử 
- Khuynh hướng tạo (+4), (+2)
C, Si là phi kim – Ge lưỡng kim – Sn, Pb là kim loại
Có khả năng tạo mạch dài X-X, giảm dần từ C Pb
NHẬN XÉT CHUNG
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 3
- Các dạng thù hình của cacbon:
I. ĐƠN CHẤT
Kim cương (a);
Graphit (b); 
Cacbin: (=C=C=)n
Lonsdaleit (c); 
Fullerenne (d-C60, e-C540, f-C70); 
Carbon nanotube (h);
Carbon vô định hình (g) (than 
gỗ, than cốc, muội hóng).
1.Cacbon 0
2000 4000
60.000 120.000
2800
K
atm
C Pt
Cacbin Graphit
  Xuùc taùc: Kim cöông
1000 – 15000C
 -graphite
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 4
- Ở nhiệt độ cao C phản ứng với nhiều chất thể hiện 
tính khử mạnh, tính oxyhóa yếu: 
C + O2 CO2 ; C + 2S CS2
C + ZnO Zn + CO ; C + H2O CO + H2
C + 2H2SO4đặc,nóng CO2 + 2SO2 + 2H2O
C + NaOHđặc Na2CO3 + CO + H2 + 
2C + 4Al Al
4
C
3
1.Cacbon
t0 cao 8000C
t0 cao
10000C 10500C
I. ĐƠN CHẤT
t0sôi
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 5
– Dạng thù hình tinh thể lập phương (sp3) bền: 
 chất rắn có mạng tinh thể giống kim cương
 rất cứng, khó nóng chảy, khó bay hơi
 có màu xám, ánh kim
 có tính bán dẫn. 
- Dạng thù hình vô định hình lục phương (giống grafit) 
kém bền hơn
2. Silic
I. ĐƠN CHẤT
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 6
– Tan trong hỗn hợp HNO3 + HF, dễ tan trong dd kiềm:
4HNO3 + 18HF + 3Si = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O 
Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2
H2 + Si SiH4 + Si2H6 + Si3H6  (hồ quang điện)
2Mg + Si Mg2Si (800-900
0C)
2. Silic
I. ĐƠN CHẤT
- Trơ về mặt hóa học, thể hiện tính khử và oxi hóa:
Si + 2F2 SiF4  (t
0 thường)
Si + O2 SiO2 (600
0
C)
Si + C SiC (20000C)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 7
3. Gecmani, thiếc, chì
I. ĐƠN CHẤT
- Ở nhiệt độ thường, bền trong KK và nước. Ở 
nhiệt độ cao, hoạt động hơn
Ge + O2 GeO2 Sn + O2 SnO2
2Pb + O2 2PbO
- Ge không tác dụng với kiềm, chỉ tác dụng với
axit có tính oxi hóa mạnh (vd HNO3)
Ge + 4HNO3 H2GeO3 + 4NO + 2H2O
- Sn, Pb tác dụng với axit và kiềm như kim loại
Sn + 2NaOH Na
2
SnO
2
+ H
2
- Các oxit, hydroxit đều ít tan, có tính lưỡng tính.
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 8
1. Hợp chất C (-4): Cacbua
- Cacbua cộng hóa trị: hyđrocacbon, SiC, B4C3...
- Cacbua kim loại, gồm:
• Cacbua ion: chất tinh thể, khó nóng chảy, bị nước, 
axit phân hủy: metanit (Be2C, Al4C3); axetylenit –
cacbua KL nhóm I và II (Ag2C2, CaC2); axetylen 
và hydro cacbon khác (YC2, LaC2, Ce2C3 ...)
Be2C + 4H2O 2Be(OH)2 + CH4

CaC2 + 2HCl CaCl2 + C2H2

2LaC2 + 6H2O 2La(OH)3 + C2H2
 + C2H4

II.HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (-4)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 9
1. Hợp chất C (-4): Cacbua
• Cacbua xâm nhập: cacbua nguyên tố d: TiC, W2C, Fe3C, 
VC0,58-1,0  có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt, rất cứng, 
bền nhiệt, bền hóa, khó nóng chảy.
3WC + 9HNO3 + 18HF = 3HWF6 + 3CO2 + 9NO + 12H2O
II.HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (-4)
2. Hợp chất Si (-4): Silixua
- Các silixua có liên kết cộng hóa trị, ion, kim loại.
- Là những chất bán dẫn. Silixua của nguyên tố s, d nhóm I, II 
bị nước và axit thủy phân:
Ca2Si + 4HCl SiH4 + 2CaCl2
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 10
CO
- Có một số tính chất giống N2:
 khí không màu, không mùi, khó hóa lỏng, ít tan 
trong nước, rất bền nhiệt, độc.
 kém hoạt động ở nhiệt độ thường
 ở nhiệt độ cao khả năng khử tăng lên
2CO + 1O2 2CO2 , H
0 = -283 kj/mol
CO + Cl2 COCl2 (chiếu sáng hoặc 500
0C)
Photgen: rất độc
 CO được dùng làm nhiên liệu
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
1. Hợp chất C (+2)
7000C
nổ
t0cao3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 11
 CO có khả năng tạo phức cacbonyl với các kim loại d
Ni + 4CO Ni(CO)4
Cr + 6CO Cr(CO)6
 Dễ bị nhiệt phân giải phóng KL: tinh chế KL
HCN và CN- : Rất độc
- Tan vô hạn trong nước, rượu, ete (Ka HCN = 2.10
-9)
- Có tính khử mạnh và khả năng tạo phức
 Dùng trong tổng hợp hữu cơ, khai thác vàng
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
2Na[Au(CN)2] + Zn 2Au + Na2[Zn(CN)4]
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
t0
p
t0
p
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 12
CO
2
:
-Khí không màu, có vị chua
-Dễ hóa lỏng, hóa rắn (đá khô)
-Không cháy và không duy trì sự cháy
 Chữa cháy, trừ trường hợp cháy KL như Mg, Al, Zn
4Al + 3CO2 2Al2O3 + 3C
2Mg + CO2 2MgO + C
Hiệu ứng nhà kính:
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
2. Hợp chất C (+4)
NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
CaCO3 + CO2 +H2O Ca(HCO3)2
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 13
Hiệu ứng nhà kính
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 14
H2CO3 và muối CO3
2- :
-H2CO3 là axit 2 lần rất yếu:
H2O + CO2 ⇌ H2CO3 ⇌ H
 + HCO3
̅ ⇌ 2H+ + CO3
2–
K1 = 4,5.10
-7 K2 = 5,6.10
-11
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
– muối CO3
2- của KL kiềm (trừ Li2CO3) và muối HCO3
-
của KL kiềm thổ đều tan và thủy phân cho dd kiềm.
- muối CO3
2- đều bị nhiệt phân trừ cacbonat KL kiềm
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 15
H2C2O4 và muối C2O4
2- :
(axit oxalic và muối oxalat)
 H2C2O4: Ka1 = 10
-1,23; Ka2 = 10
-4,19
 Có tính khử mạnh
 sử dụng làm chất gốc trong phân tích
Na2C2O4 + KMnO4 + H2SO4 MnSO4 + K2SO4 + 
Na2SO4 + CO2 + H2O
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 16
3. Hợp chất Si (+4)
Có 3 dạng đa hình chính:
-thạch anh (lục phương, tnc 1713
0C) 
-crixtobalit (lập phương, tbền >1470
oC) 
-triđimit (lục phương, tbền 870–1470
oC)
- Khác nhau về cách sắp xếp các tứ
diện SiO4
- SiO2 dễ chuyển sang trạng thái
thủy tinh.
SiO2 :
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 17
- Bền về mặt hóa học: 
 phản ứng trực tiếp với F2, HF (khí và dung dịch)
SiO
2
+ 2F
2
 SiF
4 
+ 2O 
SiO
2 
+ 4HF(k) SiF
4 
+ 2H
2
O 
 tan trong kiềm hay cacbonat kiềm nóng chảy
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2
H2SiO3 :
- Các axit silixic có công thức chung xSiO2.yH2O.
- Là axit yếu, không tan, khi mất nước silicagen (SiO2 mịn)
Chất hút ẩm
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 18
Muối silicat:
- Na2SiO3 : thủy tinh lỏng ứng dụng nhiều trong thực tế
- Thủy tinh thường dùng là hỗn hợp của Na2SiO3 và CaSiO3
có thành phần : Na2O.CaO.6SiO2
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 19
4. Hợp chất Ge, Sn, Pb (+4)
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
- Có tính lưỡng tính
- Ge Pb: Độ bền giảm dần, tính oxi hóa tăng dần
3PbO2 + 2Cr(OH)3 + 10KOH 2K2CrO4 + 3K2 [Pb(OH)4] + 2H2O
- Pb3O4 (2PbO.PbO2) chất oxi hóa mạnh, tác dụng với axit,
dùng làm sơn chống gỉ, matit chịu nhiệt.
Pb
3
O
4
+ H
2
O
2
+ 3H
2
SO
4
 3PbSO
4
+ 4H
2
O + O
2
Pb
3
O
4
+ 4HNO
3
 2Pb(NO
3
)
2
+ PbO
2
+ 2H
2
O
Pb
3
O
4 
+ 2H
2
SO
4
 2PbSO
4
+ PbO
2
+ 2H
2
O
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 20
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
5. Ứng dụng trong ngành dược
 Germani
- 2-Carboxyethyl Germanium sesquioxide (Ge-
132), các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã chỉ ra rằng
Ge-132 có thể có hiệu quả trong điều trị một số
bệnh như ung thư, viêm khớp và loãng xương.
Ge-132 có khả năng thuyên giảm hoàn
toàn bệnh ung thư phổi. Ge-132 không
có tác dụng phụ đáng kể, không
gây quái thai, không gây đột biến.
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 21
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
5. Ứng dụng trong ngành dược
 Germani
SpiroGermanium: 2-(3-dimetylaminopropyl)-8,8-
diethyl-2-aza-8-germaspiro [4,5] decane 
(spirogermanium) là hợp chất germani hữu cơ có khả 
năng chống ung thư trên phạm vi rộng các dòng tế bào 
ung thư ở người như buồng trứng, cổ tử cung, ung thư 
vú, ung thư tế bào thận và 
những dạng ung thư khác.
nvhoa102@yahoo.com Chương 4 22
Người ta lại lấy 0,75g muối Na2C2O4 có độ tinh 
khiết là 97% cho phản ứng vừa đủ với 50mL dung 
dịch KMnO4 đã được axit hóa bằng H2SO4. 
Tính nồng độ đương lượng của dung dịch KMnO4
đã dùng.
BÀI TẬP