Chương 4: Cấu tạo phân tử pps

CHƯƠNG 4
CẤU TẠO PHÂN TỬ
ThS. Nguyen Huu Son
Nội dung
4.1. Lịch sử các thuyết cấu tạo phân tử
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.3. Liên kết ion
4.4. Liên kết cộng hóa trị
4.5. Liên kết kim loại
4.6. Các liên kết yếu
ThS. Nguyen Huu Son
4.1. Lịch sử phát triển các thuyết cấu tạo phân tử
1. Thuyết điện hóa
2. Thuyết cấu tạo hóa học
3. Thuyết tĩnh điện
4. Thuyết điện tử
5. Thuyết MO (Molecular Obitan)
ThS. Nguyen Huu Son
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.1. Độ dài liên kết
Độ dài liên kết của các phân tử HF, HCl, HBr và HI
Liên kết H - F H - Cl H - Br H - I
Độ dài (A
0
) 0,92 1,28 1,42 1,62
Độ dài liên kết là khoảng cách giữa hai hạt nhân nguyên tử
trong liên kết.
Độ mạnh axit: tăng từ HF đến HI
ThS. Nguyen Huu Son
Công thức tính gần đúng độ dài liên kết (khi các nguyên
tử có độ âm điện gần nhau):

d
A-B
= r
A
+ r
B
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.1. Độ dài liên kết
ThS. Nguyen Huu Son
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.2. Góc hóa trị
Góc hóa trị là góc được tạo ra do hai đoạn thẳng tưởng
tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với hạt nhân của hai
nguyên tử liên kết.
ThS. Nguyen Huu Son
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.2. Góc hóa trị
ThS. Nguyen Huu Son
Phân tử Hình dạng Góc liên kết
AX
2
Thẳng 180
o
AX
3
Tam giác 120
o
AX
4
Tứ diện 109.5

o
AX
5
Lục diện 90
o
/ 120
o
AX
6
Bát diện 90
o
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.2. Góc hóa trị
ThS. Nguyen Huu Son
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.3. Năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ liên
kết, nó đặc trưng cho độ bền của liên kết.
Năng lượng liên kết của một số liên kết (Đơn vị: kcal/ mol)
Phân tử E Phân tử E Phân tử E
H – H 104,2 H – F 134,6 F – F 36,6
O = O 119,1 H – Cl 103,2 Cl – Cl 58,0
N N 225,8 H – Br 87,5 Br – Br 46,1
C = O 255,8 H - I 71,4 I – I 36,1
ThS. Nguyen Huu Son
4.2. Những đặc trưng của liên kết
4.2.4. Bậc liên kết
Bậc liên kết là số liên kết tạo thành giữa 2 nguyên tử tương
tác trực tiếp nhau
Thường thì độ dài liên kết tỷ lệ nghịch với bậc liên kết.

Độ mạnh LK
Độ dài LK
ThS. Nguyen Huu Son
4.3. Liên kết ION
4.3.1. Khái Niệm
Liên kết ion là loại liên kết giữa các cation và anion trong
hợp chất. Lực liên kết giữa chúng là lực liên kết tĩnh điện.
Thuyết tĩnh điện - Kossel
Năm 1916 Kossel cho rằng phân tử của hợp chất hoá học
được tạo ra nhờ sự chuyển electron hoá trị từ nguyên tử này
sang nguyên tử khác. Nguyên tử mất electron hoá trị biến
thành ion dương gọi là cation và nguyên tử nhận electron
biến thành ion âm gọi là anion. Các ion ngược dấu hút tĩnh
điện tạo thành phân tử hợp chất ion.
ThS. Nguyen Huu Son
Điều kiện để có liên kết ion
Dc ³ 2
Khi đó nguyên tử có độ âm điện lớn sẽ trở thành ion âm còn
nguyên tử kia trở thành ion dương.
Hai nguyên tử liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện.
4.3. Liên kết ION
4.3.2. Điều kiện hình thành
Cl
Na
Cl
-
Na
+
ThS. Nguyen Huu Son
q Tính không bảo hòa à Tính không bảo

hòa thể hiện ở chổ ion có thể hút các ion
trái dấu với lượng không xác định.
q Không định hướng à Nó có thể hút ion
trái dấu theo bất kỳ hướng nào.
q Tính phân cực à là sự dịch chuyển cám
mây electron đối với hạt nhân của một ion
dưới tác dụng của điện trường một ion
khác.
q Năng lượng liên kết lớn.
4.3. Liên kết ION
4.3.3. Tính chất liên kết ION
ThS. Nguyen Huu Son
Lý thuyết Vanlence Bond (VB)
Lý thuyết Molecular Orbitals (MO)
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
4.4.1. Khái Niệm
Cơ sở lý thuyết hình thành liên kết
ThS. Nguyen Huu Son
Cơ học lượng tử
1927
Heiler -London
E
liên kết
hydro
Kết quả
H
H
Tiến lại gần
Lực tương
tác

-
-
+
+
a
b
e
1
e
2
Cơ sở
tính
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
Sự hình thành liên kết hydro
H
H
Tiến lại gần
r
b
a
r
0
E
E
0
Hình thành liên kết trong hydro với 2e có SPIN ngược nhau
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
4.4.2. Lý thuyết VB

ThS. Nguyen Huu Son
Thuyết Pauling
q Liên kết cộng hóa trị được hình thành từ sự ghép đôi điện
tử có spin ngược nhau.
q Hoá trị của một nguyên tố bằng số e hoá trị độc thân của
nguyên tử
q Sự xen phủ của hai cám mây điện tử tham gia liên kết
càng mạnh thì liên kết càng bền.
q Liên kết được hình thành theo phương để cho có sự xen
phủ của các cám mây điện tử là lớn nhất.
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
Các lọai
xen phủ
đám mây
điện tử
xen phủ AO theo
trục liên kết
xen phủ AO theo
hai trục liên kết
s – s
s – p
x
p
x
- p
x
p
y

– p
y
p
z
- p
z
s
p
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Sự tạo thành liên kết p và s
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
s
p
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Sự tạo thành liên kết p và s
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
Liên kết cộng hóa trị được biểu diễn bằng một gạch nối giữa hai
AO hóa trị của hai nguyên tử.
Với liên kết cho nhận thì gạch nối từ AO của nguyên tử cho
cặp electron hóa trị đến AO trống của nguyên tử còn lại.
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Quy ước ký hiệu liên kết
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Sự lai hóa
Lai hóa là sự tổ hợp n orbital (AO) nguyên tử khác nhau về hình
dạng, kích thước hoặc năng lượng của cùng một nguyên tử thành n

orbital (AO) có cùng hình dáng và năng lượng.
Theo thuyết này thì khi hình thành liên kết hóa học các nguyên tử
không dùng các đám mây điện tử thuần túy như s, p ,d…mà từ
những đám mây đã được trộn lẫn tức là đã được lai hóa.
Các orbitan đã lai hóa này được hình thành do các đám mây
electron xen phủ lẫn nhau trong nội bộ một nguyên tử.
Nội dung lý thuyết lai hóa
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Nội dung lý thuyết lai hóa
Trước khi lai hóa các cám mây cơ bản như s, p, d… khác nhau về hình
dạng, định hướng và năng lượng nhưng sau khi trộn lẫn, xen phủ nhau
thì tạo ra các orbital lai hóa hoàn toàn giống nhau về mặt năng lượng và
hình dạng.
Có bao nhiêu orbital cơ bản tham gia vào quá trình lai hóa thì có bấy
nhiêu orbital lai hóa được hình thành và chúng được phân bố đối xứng
nhau.
Các orbital tham gia lai hóa phải có năng lượng xấp xỉ nhau.
Mức độ xen phủ của các orbital phải đủ lớn.
Điều kiện lai hóa
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
Được hình thành do một orbital s và một orbital p
của cùng nguyên tử xen phủ lẫn nhau tạo ra hai
orbital lai hóa sp phân bố trên một đường thẳng,
đối xứng dưới một góc 180
o
.
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ

Lai hóa sp
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
s
p
phaân töû BeH
2
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Lai hóa sp
4.4.2. Lý thuyết VB
ThS. Nguyen Huu Son
4.4. Liên kết CỘNG HÓA TRỊ
Lai hóa sp
4.4.2. Lý thuyết VB