Đang tải bài học…

AP Chemistry

tính chất hóa học

chemical properties

Tính chất hóa học là đặc trưng cho khả năng biến đổi một chất thành chất khác thông qua phản ứng hóa học.

Tính chất hóa học là những đặc trưng của một chất thể hiện qua khả năng biến đổi chất đó thành những chất khác. Khác với tính chất vật lý — vốn có thể quan sát mà không làm thay đổi bản chất của mẫu — tính chất hóa học chỉ bộc lộ khi chất tham gia vào một phản ứng hóa học (chemical reaction). Vì vậy, để nhận biết một tính chất hóa học, ta phải tiến hành hoặc ít nhất hình dung một quá trình biến đổi hóa học.

Khi một chất phản ứng với chất khác, các liên kết cũ bị phá vỡ và liên kết mới được hình thành, tạo ra sản phẩm có thành phần và cấu trúc khác biệt hoàn toàn. Chẳng hạn, sắt để lâu trong không khí ẩm sẽ bị oxi hóa thành gỉ sắt — đó là biểu hiện của tính chất hóa học, cụ thể là khả năng phản ứng với oxi. Ngược lại, việc đun nóng chảy một thanh sắt thành dạng lỏng chỉ là biến đổi vật lý, vì bản chất của sắt không hề thay đổi. Nhờ đó, ta phân biệt được đâu là biến đổi hóa học (chemical change), đâu là biến đổi vật lý.

Trong chương trình AP Chemistry, việc nhận diện tính chất hóa học đóng vai trò nền tảng để phân loại phản ứng và dự đoán chiều hướng của quá trình biến đổi chất. Mỗi nguyên tố hay hợp chất đều mang một tập hợp tính chất hóa học đặc trưng, giúp nhà hóa học nhận diện chúng và thiết kế các phương trình phản ứng phù hợp. Do đó, hiểu rõ tính chất hóa học của một chất chính là bước đầu tiên để nắm bắt toàn bộ hành vi của chất đó trong mọi quá trình biến đổi.

Trực giác: Như khi vắt chanh vào bột nở, bọt khí sủi lên cho thấy axit trong chanh đã phản ứng tạo ra chất mới — đó là lúc tính chất hóa học bộc lộ.

Khái niệm này sinh ra từ đâu

thế kỷ 18–19Antoine LavoisierJohann Wolfgang DöbereinerDmitri MendeleevClemens-Alexander Winkler

Hay hiểu sai

Cùng nhóm dọc mới có tính chất hóa học giống nhau, không phải cùng chu kì.

Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và độ tan là tính chất vật lý, không phải tính chất hóa học.

Giải thích khác biệt nhiệt độ sôi bằng độ bền liên kết cộng hóa trị là sai.

"Tính chất tương tự" không có nghĩa là "giống hệt nhau".

Mẹo phòng thi

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một câu hỏi trắc nghiệm cho bốn nhóm hợp chất sau và yêu cầu thí sinh dựa vào vị trí của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn để trả lời: (A) NaCl, KCl, RbCl; (B) NaCl, MgCl₂, AlCl₃; (C) CH₄, NH₃, H₂O; (D) LiF, BeO, BN. Mọi hợp chất đều ở trạng thái rắn hoặc khí ở điều kiện thường và đều chứa nguyên tố thuộc chu kì 2 hoặc chu kì 3.

aNhóm nào chứa các hợp chất có nhiều khả năng thể hiện tính chất hóa học giống nhau nhất? Giải thích dựa trên cấu hình electron hóa trị.
bVì sao nhóm (B) không phải đáp án, dù cả ba hợp chất đều là muối chloride của kim loại chu kì 3?
cDự đoán công thức hợp chất giữa caesium và chlorine, đồng thời dự đoán một tính chất hóa học mà hợp chất đó chia sẻ với ba chất ở nhóm (A).

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyPhản ứng hóa học · bài “Biến đổi vật lý và hóa học” — khoá AP Chemistry

Dẫn tớiphân tích định tính (sắp có)

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

tính chất vật lí (physical properties)physical properties

Khác nhau ở đâuTính chất hóa học mô tả khả năng biến đổi thành chất khác qua phản ứng hóa học. Tính chất vật lí mô tả đặc điểm quan sát được mà chất không chuyển thành chất khác.

Hay nhầm khiKhi đề hỏi một đặc điểm quan sát được mà chất vẫn giữ nguyên bản chất, đó là tính chất vật lí chứ không phải tính chất hóa học.

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 61, 83, 86.

Ý niệm phân loại vật chất theo cách chúng phản ứng được định hình dần qua thế kỷ 18–19, từ Antoine Lavoisier chia các nguyên tố thành kim loại và phi kim (1789), qua Johann Wolfgang Döbereiner nhận ra các nhóm ba nguyên tố giống nhau, đến bảng tuần hoàn của Dmitri Mendeleev năm 1869.

Khi số nguyên tố được cô lập ngày một nhiều, các nhà hóa học đứng trước một đống dữ liệu rời rạc và cần một trục để sắp xếp chúng. Năm 1789, Lavoisier thử chia các nguyên tố thành kim loại và phi kim — một cách phân loại dựa trên hành vi hóa học chứ không chỉ vẻ ngoài. Bốn mươi năm sau, Döbereiner nhận thấy nhiều nguyên tố giống nhau cả về tính chất vật lý lẫn tính chất hóa học và xếp chúng thành từng bộ ba theo khối lượng nguyên tử tăng dần. Đến năm 1869, Mendeleev dựng nên khung của bảng tuần hoàn hiện đại, chừa sẵn ô trống và dám tiên đoán tính chất của những nguyên tố chưa ai tìm ra.

Vì sao mang đúng cái tên này? Cái tên nghe có vẻ thừa — tính chất nào của một chất mà chẳng là "hóa học"? Nhưng chữ "hóa học" ở đây mang nghĩa hẹp và rất cụ thể: đó là những đặc điểm chỉ bộc lộ khi chất biến thành chất khác, tức là khi xảy ra một biến đổi hóa học. Tính dễ cháy (flammability), khả năng phản ứng (reactivity), tính ăn mòn (corrosiveness) hay tính phóng xạ (radioactivity) đều không thể quan sát nếu chất cứ nằm yên; muốn biết một mẩu giấy có cháy được không thì phải đốt nó, và sau đó nó không còn là giấy nữa. Ngược lại, màu sắc, khối lượng riêng hay nhiệt độ nóng chảy được xếp vào tính chất vật lý (physical properties) vì đo xong thì chất vẫn nguyên vẹn danh tính. Sự phân đôi này chính là lý do tên gọi tồn tại: nó không mô tả bản thân chất, mà mô tả loại phép thử buộc phải phá hủy chất mới đọc ra được kết quả. Sức mạnh của khái niệm thể hiện rõ nhất ở chỗ Mendeleev đoán trước tính chất của "eka-silicon" — nguyên tố mà mãi năm 1886 Winkler mới tìm ra và đặt tên là germani.

Phải viết ra cụm "cùng số electron hóa trị" thì lập luận mới được tính điểm.

Gạch chân chữ "physical" hoặc "chemical" trong đề trước khi đặt bút.

Khi đề cho cấu trúc Lewis, hãy dùng nó làm bằng chứng chứ đừng chỉ vẽ lại.

Tần suất trong đề AP ChemistryThường xuyên

Bước 1: Tính chất hóa học của một chất được quyết định bởi cách các electron hóa trị (valence electrons) của nó tham gia vào việc tạo và phá vỡ liên kết. Do đó, muốn so sánh tính chất hóa học giữa các hợp chất, ta phải so sánh cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố cấu thành chứ không so sánh khối lượng hay trạng thái vật lí của chúng. Na, K và Rb đều nằm ở nhóm IA, đều có cấu hình hóa trị dạng

ns^1

, nên đều mất đúng một electron để đạt cấu hình bền.

2Bước 2: Vì cả ba kim loại đều tạo ion

\text{M}^+

, chúng kết hợp với

\text{Cl}^-

theo cùng tỉ lệ 1:1, cho ra cùng một kiểu công thức MCl. Nhờ đó NaCl, KCl và RbCl cùng là chất rắn ion, cùng tan trong nước để cho ion tự do theo phương trình

\text{MCl}(s) \rightarrow \text{M}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq)

, và cùng phản ứng với

\text{AgNO}_3

tạo kết tủa

\text{AgCl}

. Đây chính là biểu hiện điển hình của tính chất hóa học giống nhau, nên đáp án là (A).

3Bước 3: Ở nhóm (B), Na, Mg và Al tuy cùng chu kì 3 nhưng lần lượt thuộc ba nhóm khác nhau nên có số electron hóa trị khác nhau, dẫn đến ba điện tích ion khác nhau và ba kiểu công thức khác nhau. Hệ quả là bản chất liên kết cũng chuyển dần: NaCl là muối ion điển hình, còn

\text{AlCl}_3

mang nhiều tính cộng hóa trị, thủy phân trong nước cho dung dịch có tính acid. Vì vậy, đi ngang một chu kì thì tính chất hóa học biến đổi mạnh, còn đi dọc một nhóm thì tính chất được bảo toàn.

4Bước 4: Caesium nằm ngay dưới rubidium trong nhóm IA nên cũng có cấu hình

6s^1

và cũng tạo ion

\text{Cs}^+

. Do đó công thức hợp chất với chlorine là CsCl, và ta dự đoán CsCl cũng tan tốt trong nước, cho dung dịch dẫn điện, đồng thời tạo kết tủa trắng khi gặp ion

\text{Ag}^+

Đáp án là (A) NaCl, KCl, RbCl: ba hợp chất này được tạo từ ba kim loại cùng nhóm IA, cùng cấu hình $ns^1$ , nên có cùng kiểu công thức và cùng kiểu phản ứng trong dung dịch. Nhóm (B) bị loại vì ba kim loại thuộc ba nhóm khác nhau, còn CsCl được dự đoán mang tính chất hóa học tương tự nhóm (A) vì Cs cũng thuộc nhóm IA.

2Ví dụ 2/2

Một học sinh khảo sát tính chất của hai hợp chất chứa carbon là methane (

\text{CH}_4

) và methanol (

\text{CH}_3\text{OH}

), rồi ghi lại bốn quan sát sau. (i) Methanol sôi ở

65\ ^\circ\text{C}

, trong khi methane sôi ở

-164\ ^\circ\text{C}

. (ii) Methanol tan vô hạn trong nước. (iii) Khi châm lửa trong không khí dư, methanol cháy cho ngọn lửa xanh, sản phẩm là

\text{CO}_2

và

\text{H}_2\text{O}

. (iv) Methanol tác dụng với natri kim loại, sủi bọt khí

\text{H}_2

. Cho khối lượng mol:

M(\text{CH}_3\text{OH}) = 32{,}04

g/mol và

M(\text{CO}_2) = 44{,}01

g/mol.

aPhân loại từng quan sát (i)–(iv) là tính chất vật lí hay tính chất hóa học, kèm lí do.
bViết phương trình phản ứng cháy hoàn toàn của methanol và tính khối lượng $\text{CO}_2$ sinh ra khi đốt cháy hết 0,500 g methanol trong oxygen dư.
cGiải thích vì sao methane và methanol khác nhau rõ rệt về nhiệt độ sôi nhưng lại giống nhau ở một tính chất hóa học quan trọng.

1Bước 1: Tiêu chí phân loại rất gọn: nếu quan sát được mà chất vẫn giữ nguyên thành phần thì đó là tính chất vật lí (physical property); nếu chỉ quan sát được khi chất biến thành chất mới thì đó là tính chất hóa học. Quan sát (i) và (ii) chỉ liên quan đến sự chuyển thể và sự hòa tan, tức methanol vẫn là methanol sau khi sôi hay sau khi tan, nên cả hai đều là tính chất vật lí. Ngược lại, ở (iii) methanol biến mất và xuất hiện

\text{CO}_2

cùng

\text{H}_2\text{O}

, còn ở (iv) sản phẩm khí

\text{H}_2

là chất hoàn toàn mới, nên (iii) và (iv) là tính chất hóa học.

2Bước 2: Phản ứng cháy hoàn toàn (complete combustion) của một hợp chất chỉ chứa C, H, O luôn cho

\text{CO}_2

và

\text{H}_2\text{O}

. Cân bằng theo thứ tự C, H rồi O ta được

2\,\text{CH}_3\text{OH} + 3\,\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}

Phương trình cho biết cứ 2 mol methanol thì sinh 2 mol

\text{CO}_2

, tức tỉ lệ mol giữa methanol và

\text{CO}_2

đúng bằng 1:1.

3Bước 3: Đổi khối lượng methanol sang số mol:

n = \frac{0{,}500}{32{,}04} = 1{,}56 \times 10^{-2}\ \text{mol}

Vì tỉ lệ mol là 1:1 nên số mol

\text{CO}_2

cũng bằng

1{,}56 \times 10^{-2}

mol, và khối lượng của nó là

m = (1{,}56 \times 10^{-2})(44{,}01) = 0{,}687\ \text{g}

Kết quả lớn hơn khối lượng methanol ban đầu là hợp lí, vì mỗi nguyên tử carbon đã gắn thêm hai nguyên tử oxygen lấy từ không khí.

4Bước 4: Nhiệt độ sôi là tính chất vật lí, phụ thuộc vào lực hút giữa các phân tử chứ không phụ thuộc vào liên kết bên trong phân tử. Methanol có nhóm

-\text{OH}

nên các phân tử của nó tạo được liên kết hydrogen (hydrogen bonding) với nhau, còn methane chỉ có lực London yếu; vì vậy chênh lệch nhiệt độ sôi lên tới hơn 200 độ. Tuy nhiên, cả hai đều có khung C–H giàu năng lượng, nên cả hai đều cháy trong oxygen dư cho

\text{CO}_2

và

\text{H}_2\text{O}

— một tính chất hóa học chung.

Hai quan sát (i) và (ii) là tính chất vật lí vì methanol không đổi thành chất khác, còn (iii) và (iv) là tính chất hóa học vì có chất mới sinh ra. Đốt cháy hoàn toàn 0,500 g methanol theo phương trình $2\,\text{CH}_3\text{OH} + 3\,\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}$ tạo ra 0,687 g $\text{CO}_2$ . Sự khác biệt về nhiệt độ sôi bắt nguồn từ lực liên phân tử, trong khi sự giống nhau về khả năng cháy bắt nguồn từ cấu trúc liên kết bên trong phân tử — đúng ranh giới giữa tính chất vật lí và tính chất hóa học.

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.