HÓA ĐẠI CƯƠNG B1 - CHƯƠNG 2 pot

Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
1
CHƯƠNG II
CHƯƠNG II
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ
CẤU TẠO PHÂN TỬ
CẤU TẠO PHÂN TỬ
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
2
NỘI DUNG
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC
LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
LIÊN KẾT ION
LIÊN KẾT KIM LOẠI
LIÊN KẾT GIỮA CÁC PHÂN TỬ
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
3
1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT
HÓA HỌC
Tự đọc để hiểu được về:
- Bản chất liên kết và các loại liên kết hóa học.
- Các đặc trưng liên kết hóa học: độ dài liên kết,
năng lượng liên kết, góc hóa trò.
- Sơ lược về sự phát triển của lý thuyết liên kết
hóa học.
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2

4
2.2. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
2.2.1. Phương pháp liên kết hóa trò (VB).
a- Nội dung cơ bản:
* Khái niệm về liên kết cộng hóa trò (LKCHT):
- LKCHT cơ sở trên cặp e góp chung do các
nguyên tử tương tác đóng góp ( liên kết 2 e – 2 tâm).
- LKCHT được tạo thành do sự che phủ nhau
giữa các AO chứa các e góp chung của các nguyên
tử tham gia tạo liên kết .
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
5
- Độ bền của LKCHT phụ thuộc vào độ che
phủ của các AO: phụ thuộc vào kích thước, hình
dạng của AO, hướng che phủ.
Độ che phủ càng lớn liên kết càng bền và liên
kết được tạo thành khi độ che phủ đạt cực đại.
- LKCHT trong công thức được biểu diễn bằng
2 chấm hay gạch nối.
Ví dụ: liên kết trong phân tử hro:
H : H hay H ⎯ H
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
6
Ví dụ: sự che phủ cặp đôi giữa 2 AO s và 2 AO p.
S
P
P
S

- LKCHT trong công thức được biểu diễn bằng 2
chấm hay gạch nối.
Ví dụ: liên kết trong H
2
: H:H hay H - H
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
7
* Khả năng tạo LKCHT của nguyên tố và tính bão
hòa của LKCHT:
- Cơ chế và khả năng tạo LKCHT của nguyên tố:
• Cơ chế ghép đôi: Liên kết được hình thành do
sự che phủ lẫn nhau giữa 2 AO hóa trò chứa các e
độc thân.
Ví dụ: Sự tạo thành liên kết trong phân tử
hro:
H
.
+ H
.
→ H:H
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
8
Khả năng tạo LKCHT được quyết đònh bởi
số e hóa trò độc thân cuả nguyên tử nguyên tố (hay
bởi số AO hóa trò chứa e hóa trò độc thân). Tuy
nhiên, số e hóa trò độc thân của nguyên tử nguyên
tố có thể thay đổi (tăng hay giảm do sự kích thích).
.

. .
.
+
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
9
Ví dụ: cấu hình e của cacbon ở trạng thái bình
thường (C) và kích thích (C*):
C: 1s
2
2s
2
2p
2
C* : 1s
2
2s
1
2p
3
)p2p2p2(
0
z
1
y
1
x
)p2p2p2(
1
z

1
y
1
x
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
10
Liên kết tạo thành khi mức độ che phủ
của các AO đạt cực đại:
→Các AO phải che phủ nhau theo hướng nhất
đònh.
→Liên kết phải được tạo thành theo hướng
nhất đònh và phân tử tạo thành có cấu hình
không gian nhất đònh.
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
11
Ví dụ: phân tử H
2
Te có cấu hình
dạng góc với góc hóa trò là do
2 liên kết H − Te được tạo thành do sự
che phủ của các AO 1s (của H) với 5p (của
Te) dọc theo các trục tọa độ (hướng che
phủ cực đại).
o
90HTeH =
∧
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2

12
Ví dụ: Sự tạo thành liên kết giữa phân tử NH
3
(chất cho) và ion H
+
(chất nhận):
H
3
N: + H
+
→ [ H
3
N : H ]
+
- Tính bão hòa của LKCHT:
Số LKCHT cực đại của nguyên tố bằng số
AO hóa trò của nó: tính bão hòa của LKCHT.
* Tính đònh hướng của LKCHT và sự lai hóa các
AO:
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
13
- Sự lai hóa các AO:
Trong thực tế có nhiều hợp có
cấu hình không gian phân tử
không thể được giải thích bằng sự
che phủ thông thường của các
AO s ,p , d , f … tạo nên các liên
kết trong những hợp chất đó.
1s

1s
5p
5p
H
H
Te
Ví dụ: các hợp chất H
2
O (dạng góc, ),
NH
3
(dạng tháp tam giác, ),
CH
4
(dạng tứ diện đều, ).
o
5,104HOH =
∧
o
3,107HNH =
∧
,o
28109HCH =
∧
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
14
Để giải thích Pauling và Slater đưa ra
thuyết lai hóa các AO:
Các nguyên tử khi tương tác với nhau

có thể dùng những AO “trộn lẫn” mới được
tạo thành do sự tự che phủ nhau giữa các AO
s, p, d, f … trong nội bộ nguyên tử của mình
(sự lai hóa các AO) để che phủ với các AO
của nguyên tử khác tạo liên kết.
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
15
Sự lai hóa có các đặc điểm sau:
• Orbital lai hóa tạo thành có hình dạng, năng
lượng hoàn toàn giống nhau, nhưng khác với
các AO tham gia lai hóa.
• Số orbital lai hóa tạo thành bằng số AO tham
gia lai hóa và phân bố rất đối xứng trong
không gian.
• Có nhiều kiểu lai hóa khác nhau: sp, sp
2
,
sp
3
, sp
3
d …
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
16
Điều kiện lai hóa bền: các orbital tham gia
lai hóa có: năng lượng gần nhau, mật độ e
lớn, mức độ che phủ lớn.
X

Z
y
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
17
- Xét một số kiểu lai hóa:
• Lai hóa sp :
Một orbital s che phủ với orbital p tạo thành
2 orbital lai hóa sp phân bố đối xứng trên
một đường thẳng, nghóa là dưới một góc
180
o
.
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
18
Ví dụ: phân tử BeH
2
có dạng đường
thẳng với góc hóa trò 180
O
.
Giải thích: nguyên tử Be trung tâm sử
dụng 2 orbital lai hóa sp (được tạo thành từ
sự tự che phủ của 1 orbital 2s với 1 orbital 2p)
che phủ với các orbital 1s của 2 nguyên tử H
tạo thành 2 liên kết Be−H.
Chng 2Baứi giaỷng HOA ẹAẽI CệễNG
12/7/2010 602005 - Chng 2
19

y
X
S
P
X
sp sp
180
o
sp sp
Be
H H
s
s
H Be
H
180
o
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
20
•Lai hóa sp
2
:
Một orbital s che phủ với hai orbital
p và tạo thành 3 orbital lai hóa sp
2
phân
bố đối xứng trên mặt phẳng theo hướng
đến 3 đỉnh của một tam giác đều, nghóa
là dưới những góc 120

o
.
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
21
Ví dụ: phân tử BCl
3
có dạng tam giác đều
với góc hóa trò 120
O
.
Giải thích: nguyên tử B trung tâm sử dụng
3 orbital lai hóa sp
2
(được tạo thành từ sự tự che
phủ của một orbital s với 2 orbital 2p) che phủ
với các orbital 3p của 3 nguyên tử Cl tạo thành
3 liên kết B−Cl.
Chng 2Baứi giaỷng HOA ẹAẽI CệễNG
12/7/2010 602005 - Chng 2
22
s
p
psp
2
sp
2
120
o
Chng 2Baứi giaỷng HOA ẹAẽI CệễNG

12/7/2010 602005 - Chng 2
23
Cl
Cl
Cl
sp
2
sp
2
120
o

3p
3p
3p
B
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
24
• Lai hóa sp
3
:
1 orbital s che phủ với 3 orbital p tạo
thành 4 orbital lai hóa sp
3
phân bố đối xứng
trong không gian theo hướng đến 4 đỉnh của
một tứ diện đều, nghóa là dưới những góc
109
o

28’.
Chương 2Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG
12/7/2010 602005 - Chương 2
25
Ví dụ: phân tử CCl
4
có dạng tứ diện đều
với góc hóa trò 109
O
28
’
.
Giải thích: nguyên tử C trung tâm sử
dụng 4 orbital lai hóa sp
3
(được tạo thành từ
sự tự che phủ giữa orbital 2s với 3 orbital 2p)
che phủ với các orbital 3p của các nguyên tử
Cl tạo thành 4 liên kết C−Cl .