HOÁ ĐẠI CƯƠNG LIÊN KẾT HOÁ HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ

HUI© 2006General Chemistry:Slide 1 of 48
HÓA ĐẠI CƯƠNG
Chương 4: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử
HUI© 2006General Chemistry:Slide 2 of 48
Nội dung
1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học
2. Liên kết ion
3. Liên kết cộng hóa trị
4. Liên kết kim loại
5. Liên kết hyđro
6. Liên kết Van Der Vaal
7. Bài tập
HUI© 2006General Chemistry:Slide 3 of 48
4.1 Những khái niệm cơ bản về liên kết hoá học
4.1.1 B n ch t c a liên k t.ả ấ ủ ế
–
Theo quan điểm hiện đại các loại liên kết hoá học đều có bản
chất điện vì suy cho cùng là do tương tác của các hạt mang điện
là hạt nhân nguyên tử và electron
–
Trong liên kết hóa học chỉ có electron của các phân lớp ngoài
cùng thực hiện: ns, np, (n-1)d và (n-2)f (chúng được gọi là các
electron hóa trị)
–
Theo CHLT, nghiên cứu liên kết là quá trình nghiên cứu sự
phân bố mật độ electron trong trường hạt nhân của các hạt
nhân của các nguyên tử tạo ra phân tử.
–
Các loại liên kết chủ yếu trong hoá học là liên kết cộng hoá trị
và liên kết ion,ngoài ra còn có các liên kết kim loại, và các liên
kết yếu hơn liên kết cộng hoá trị là liên kết Van der Valls, liên

kết hydro

HUI© 2006General Chemistry:Slide 4 of 48
4.1.2 Một số đặc trưng của liên kết
•
Công th c tính g n úng dài liên k t (khi các nguyên t có âm i n g n b ng nhau): dứ ầ đ độ ế ử độ đ ệ ầ ằ A-B= rA + rB
•
N u âm i n khác nhau nhi u thì: dế độ đ ệ ề A-B = rA + rB- 0,09| χA - χB |
. 1. Độ dài liên kết:
là khoảng cách giữa hai hạt nhân nguyên tử liên kết với nhau.
Ví du Liên kết: H-F H-Cl H-Br H-I
d (A
0
) 0,92 1,28 1,42 1,62
HUI© 2006General Chemistry:Slide 5 of 48
Độ dài liên kết
dài liên k t ph thu c vào: Độ ế ụ ộ
–
Kiểu liên kết, độ dài liên kết giảm khi độ bội liên kết tăng lên.
–
Năng lượng liên kết:nếu năng lượng liên kết cao thì độ dài liên
kết nhỏ
–
Độ dài liên kết phụ thuộc vào trạng thái hoá trị của các nguyên
tố, độ bền hợp chất.
–
Độ dài liên kết có thể xác định chính xác bằng thực
nghiệm.nhờ các phương pháp vật lý hiện đại : nhiễu xạ
rơngen, nhiễu xạ electron, quang phổ phân tử…Còn tính toán
băng lý thuyết thì chỉ cho độ chính xác tương đối

HUI© 2006General Chemistry:Slide 6 of 48
Độ mạnh axit
Độ bền liên kết H-A (kJ/mol)
HUI© 2006General Chemistry:Slide 7 of 48
2 Góc hoá trị
•
Góc hoá tr là góc t o thành b i 2 o n th ng n i h t nhân nguyên t trung tâm v i 2 h t nhân ị ạ ở đ ạ ẳ ố ạ ử ớ ạ
nguyên t liên k t. ử ế
•
Góc hoá tr ph thu c vào b n ch t nguyên t t ng tác, ki u h p ch t, c u hình không gian ị ụ ộ ả ấ ử ươ ể ợ ấ ấ
c a phân t .ủ ử
HUI© 2006General Chemistry:Slide 8 of 48
Góc hoá trị
HUI© 2006General Chemistry:Slide 9 of 48
BCl
BCl
3
3
tam giác
tam giác
NH
NH
3
3
hình chóp
hình chóp
Tứ diện, CH
Tứ diện, CH
4
4

Đường thẳng- CO
2
HUI© 2006General Chemistry:Slide 10 of 48
3. Bậc liên kết
•
B c liên k t là s liên k t t o thành gi a 2 nguyên t t ng tác tr c ti p v i nhauậ ế ố ế ạ ữ ử ươ ự ế ớ
•
i v i liên k t c ng hoá tr thì b c liên k t c xác nh b i s c p e tham gia liên k t Đố ớ ế ộ ị ậ ế đượ đị ở ố ặ ế
gi a hai nguyên tữ ử
•
Liên k t n có b c liên k t là 1, liên k t ôi có b c liên k t b ng 2, liên k t ba có b c liên k t ế đơ ậ ế ế đ ậ ế ằ ế ậ ế
b ng 3ằ
•
i v i các h liên h p, b c liên k t không ph i là s nguyên mà s th p phân Đố ớ ệ ợ ậ ế ả ố ố ậ
Ví d trong benzen b c liên k t C-C là 1,5ụ ậ ế
HUI© 2006General Chemistry:Slide 11 of 48
4. Năng lượng liên kết
•
N ng l ng liênă ượ k t ế là n ng l ng thoát ra khi t o thành liên k t óă ượ ạ ế đ và c ng b ng n ng l ng c n ũ ằ ă ượ ầ
tiêu t n phá h y liên k t có trong 1 mol phân t tr ng thái khíố để ủ ế ử ở ạ
•
L u ý: ư N ng l ng liên k t và n ng l ng phân ly c a liên k t trùng nhau khi phân t ch 2 nguyên t ă ượ ế ă ượ ủ ế ử ỉ ử
ví d Eụ H-H = EplH2 = 431 kj/mol
Nh ng i v i phân t nhi u nguyên t thì n ng l ng liên k t c l y giá tr trung bình, nó ư đố ớ ử ề ử ă ượ ế đượ ấ ị
không trùng v i n ng l ng phân ly t ng liên k t m t trong phân tớ ă ượ ừ ế ộ ử
ví d CHụ 4
HUI© 2006General Chemistry:Slide 12 of 48
•
N ng l ng liên k t ph thu c vào dài liên k t, b i liên k t, b n liên k tă ượ ế ụ ộ độ ế độ ộ ế độ ề ế
HUI© 2006General Chemistry:Slide 13 of 48

5. Momen lưỡng cực của liên kết
H F
H F
δ+
δ−
Để đặc trưng cho độ phân cực của liên kết và phân cực
của phân tử là đại lượng momen lưỡng cực đơn vị : D
Momen lưỡng cực là đại lượng vector chiều quy ước
từ trọng tâm điện tích dương qua điện tích âm
HUI© 2006General Chemistry:Slide 14 of 48
Momen lưỡng cực
HUI© 2006General Chemistry:Slide 15 of 48
4.1.3 Sơ lược về lý thuyết lượng tử về liên kết hoá
học
và cấu tạo phân tử
•
B n ch t hoá h c c a liên k t hoá h c và c u trúc phân t c gi i quy t khá t t trên c s ả ấ ọ ủ ế ọ ấ ử đượ ả ế ố ơ ở
c a CHLTủ
•
Hi n nay ng i ta cho r ng phân t g m m t s gi i h n các h t nhân nguyên t và các ệ ườ ằ ử ồ ộ ố ớ ạ ạ ử
electron t ng tác v i nhau vàươ ớ c phân b xác nh trong không gian, t o thành m t c u trúc đượ ố đị ạ ộ ấ
b n v ngề ữ
Có nhi u thuy t khác nhau gi i thích b n ch t c a liên k t hoá h c, nh ng thuy t c s ề ế để ả ả ấ ủ ế ọ ư ế đượ ử
d ng r ng rãi nh t là thuy t liên k t hoá tr VB và thuy t MO .ụ ộ ấ ế ế ị ế
•
C s c a ph ng pháp là gi i ph ng trình sóng Schrodinger i v i các h phân t g m các ơ ở ủ ươ ả ươ đố ớ ệ ử ồ
h t nhân và các electron chuy n ng trong tr ng các h t nhân óạ ể độ ườ ạ đ
HUI© 2006General Chemistry:Slide 16 of 48
4.2 Liên kết ion
4.2.1 Thuy t t nh i n v liên k t ion c a Kossel ế ĩ đ ệ ề ế ủ (Kossel 1888-1967,ng i c).ườ Đứ

•
N m 1916 Kossel cho r ng phân t c a h p ch t hoá h c c t o ra nh s chuy n electron ă ằ ử ủ ợ ấ ọ đượ ạ ờ ự ể
hoá tr t nguyên t này sang nguyên t khác. Nguyên t m t electron hoá tr bi n thành ion d ng g i là ị ừ ử ử ử ấ ị ế ươ ọ
cation và nguyên t nh n electron bi n thành ion âm g i là anion. ử ậ ế ọ
•
Các ion ng c d u hút nhau nên ti n l i g n nhau, nh ng khi n quá g n nhau thì s xu t ượ ấ ế ạ ầ ư đế ầ ẽ ấ
hi n l c y c a các l p v electron, khi l c hút và y cân b ng nhau thì các ion d ng l i và t o ệ ự đẩ ủ ớ ỏ ự đẩ ằ ừ ạ ạ
thành phân t h p ch t ionử ợ ấ
•
Nh v y liên k t ion là lo i liên k t c t o thành nh l c hút t nh i n gi a các ion trái d uư ậ ế ạ ế đượ ạ ờ ự ĩ đ ệ ữ ấ
HUI© 2006General Chemistry:Slide 17 of 48
Ví dụ
+ -
Na
Cl
HUI© 2006General Chemistry:Slide 18 of 48
(Na)
11P
12N
Na
Na = 2,8,1
Na mềm và
dễ phản ứng,
có 1 electron
lớp ngoài
cùng
HUI© 2006General Chemistry:Slide 19 of 48
(Cl)
18P
17N

Clo= 2,8,7
Clo khí độc có màu vàng
nhạt có 7 electron ở lớp
ngòai cùng
HUI© 2006General Chemistry:Slide 20 of 48
17P
18N
11P
12N
Na Cl
HUI© 2006General Chemistry:Slide 21 of 48
17P
18N
11P
12N
Na
Cl
HUI© 2006General Chemistry:Slide 22 of 48
Cl nhận electron từ Na
17P
18N
11P
12N
Na
Cl
HUI© 2006General Chemistry:Slide 23 of 48
Liên kết ion
17P
18N
11P

12N
Na +
2,8
Cl-
2,8,8
HUI© 2006General Chemistry:Slide 24 of 48
Cả Na và Cl có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng và tạo thành hợp
chất NaCl
17P
18N
11P
12N
Na+
2,8
Cl-
2,8,8
Lực liên kết giữa
Nguyên tử Na và
Cl với nhau
HUI© 2006General Chemistry:Slide 25 of 48
4.2.2 Khả năng tạo thành liên kết ion của các nguyên tố
•
Các nguyên t có n ng l ng ion hoá I càng nh kh n ng t o thành cation càng d , i n hình ố ă ượ ỏ ả ă ạ ễ đ ể
cho kh n ng này là các kim lo i ki m và ki m thả ă ạ ề ề ổ
•
Các nguyên t có ái l c i v i electron càng l n càng d t o thành các anion, i n hình cho các ố ự đố ớ ớ ễ ạ đ ể
nguyên t này là các halogen, oxy, l u hu nh.ố ư ỳ
•
Nh v y liên k t ion d c t o thành gi a nguyên t có tính kim lo i m nh và nguyên t có ư ậ ế ễ đượ ạ ữ ố ạ ạ ố
tính phi kim m nhạ