Aka

1
1.5.
1.5.
Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử
Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử

Định nghĩa: Năng l ợng liên kết của một liên
kết hóa học là năng l ợng cần thiết để phá vỡ
liên kết đó thành các nguyên tử ở thể khí
1.5.1. Các đặc tr ng của liên kết hóa học
1.5.1. Các đặc tr ng của liên kết hóa học
1) Năng l ợng liên kết (Độ bền liên kết)
1) Năng l ợng liên kết (Độ bền liên kết)
2

N¨ng l îng liªn kÕt bao giê còng d ¬ng ?

N¨ng l îng liªn kÕt cµng lín th× liªn kÕt cµng bÒn ?

VÝ dô:
Liªn
kÕt
E
lk
(kJ/mol)
§é bÒn §K ph©n ly
N≡N
945 RÊt bÒn NhiÖt ®é cao
O=O 498 BÒn NhiÖt ®é
Cl-Cl 243 KÐm bÒn ¸nh s¸ng
O-O 213 KÐm bÒn

§iÒu kiÖn th
êng
N¨ng l îng liªn kÕt (E
lk
hay ∆H)
3
2) Độ dài liên kết
Độ dài liên kết kí hiệu là d, có đơn vị là
Độ dài liên kết kí hiệu là d, có đơn vị là
, c xỏc nh
, c xỏc nh
bng pp ph vi súng, pp nhiu x electron.
bng pp ph vi súng, pp nhiu x electron.
Định nghĩa: Độ dài của một liên kết trong
phân tử là khoảng cách giữa hai hạt nhân
nguyên tử tạo ra liên kết đó khi phân tử ở
trạng tháI năng l ợng thấp nhất.
d
Ví dụ:
Ví dụ:
Liên
kết
d ()
Liên
kết
d ()
Liên
kết
d ()
CH

1,09
C
C
C=C
CC
1,54
1,34
1,20
O
O
O=O
1,48
1,21
HH
0,74
4
3) Góc liên kết
3) Góc liên kết
Định nghĩa:
Định nghĩa:
Góc liên kết là góc tạo bởi hai nửa đ ờng
Góc liên kết là góc tạo bởi hai nửa đ ờng
thẳng xuất phát từ một hạt nhân nguyên tử đi qua hai
thẳng xuất phát từ một hạt nhân nguyên tử đi qua hai
hạt nhân của hai nguyên tử liên kết với nguyên tử
hạt nhân của hai nguyên tử liên kết với nguyên tử
đó.
đó.

H
H
2
2
S
S
CH
CH
4
4
5
4) Phân loại liên kết hoá học theo độ âm điện
Dựa vào sự chênh lệch độ âm điện giữa hai
nguyên tử tham gia liên kết, có thể phân biệt 2 loại
liên kết cơ bản sau:
a) Liên kết ion: Đ ợc hình thành do các nguyên tử xu h ớng
nh ờng đi hoặc thu thêm electron để có lớp vỏ electron của
khí trơ, bền.

Liên kết đ ợc tạo bởi các ion kim loại và các anion của phi
kim. Thực chất nó là lực hút tĩnh điện của các ion.

Điều kiện t ơng đối để tạo thành liên kết ion là hiệu độ âm
điện của chúng >1,77; điều này có đ ợc giữa kim loại
với phi kim
6
VÝ dô: Na + 1/2 Cl
VÝ dô: Na + 1/2 Cl
2
2

= NaCl
= NaCl


Na Cl Cl
Na Cl Cl
–
–
Na
Na
+
+




7
b) Liên kết cộng hóa trị:

Trong phân tử đ ợc hình thành từ các phi kim, liên
kết đ ợc tạo bởi các cặp e dùng chung, nhờ đó mà
mỗi nguyên tử đều có cấu hình e bền vững của khí
trơ. Liên kết đó ng ời ta gọi là liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ: H
2
, Cl
2
, H
2

O, NH
3
là các hợp chất có liên
kết cộng hóa trị

Có hai loại liên kết CHT: liên kết CHT phân cực
(0 0,4) và liên kết CHT không phân cực
(0,4< <1,77)

Ví dụ: H
2
, Cl
2
(không phân cực); H
2
O, NH
3
(phân
cực)
8
1.5.3. Thuyết liên kết cộng hóa trị (Valence Bond Theory)
Ngay sau khi có CHLT (1926), năm 1927 Heiler và
London đã vận dụng CHLT vào giải bài toán phân tử H
2,

th nh công này tạo cơ sở cho việc xây dựng thuyết VB.
Fritz Wolfgang London
(1900-1954)
Walter Heinrich Heiler
(1904-1981)

9
1) Bµi to¸n ph©n tö H
2
cña Heiler vµ London
a) M« h×nh cña hÖ H
2
a
b
e
1
e
2
r
b
2
r
b
1
r
12
r
a
2
r
a
1
R
b) Ph ¬ng tr×nh Schrödinger
( )
1 1 2 2

2 2 2 2 2 2
2 2
1 2
12
ˆ

ˆ
2
a b a b
H E
e e e e e e
H
m R r r r r r
ψ ψ
=
= − ∇ + ∇ + + − − − −
h
10
c) Kết quả giải ph ơng trình Schrửdinger cho hệ H
2
:
Thu đ ợc đồng thời hai kết quả: hàm sóng và năng l ợng
Sự phụ thuộc năng l ợng e trong phân tử H
2
vào khoảng cách hạt nhân
11
* Hàm mô tả liên kết (t ơng ứng với đ ờng cong II): có
cực tiểu năng l ợng (E
min
<2E

H
,bền hơn), ứng với hai e
có spin đối song (ng ợc chiều). Sự giảm năng l ợng đó
bắt nguồn từ sự tăng mật độ xác suất có mặt e ở
khoảng cách hai hạt nhân. Nh vậy liên kết cộng hoá trị
cũng có bản chất tĩnh điện.
12
* Hàm mô tả phản liên kết: năng l ợng của hệ tăng (E>2E
H
,
không bền), ứng với hai e có spin song song (đ ờng cong I).
Nh vậy 2 nguyên tử H liên kết đ ợc trong tr ờng hợp 2e có
spin ng ợc chiều nhau.
* Đ ờng cong III là kết quả thực nghiệm, cho thấy kết quả bài
toán H
2
đạt 60%, đây là thành tựu to lớn của khoa học vào
những năm đầu thế kỷ XX.
13
2) Thuyết liên kết hóa trị (Valence Bond theory)

Từ bài toán phân tử H
2
, Heiler- London đã phát triển cho
các phân tử khác và phát biểu thành thuyết liên kết hoá trị
(thuyết VB)
Nội dung của thuyết VB
Đ ợc thể hiện ở 3 điểm sau:
1. Một cách gần đúng, coi cấu tạo e của nguyên tử
vẫn đ ợc bảo toàn khi hình thành phân tử. Tuy nhiên

khi 2 AO hoá trị của 2 nguyên tử xen phủ nhau tạo
liên kết hoá học thì vùng xen phủ đó là chung cho
cả 2 nguyên tử.
14
2. Mỗi liên kết hoá học giữa hai nguyên tử đ ợc hình
thành do 2 e độc thân của hai nguyên tử có spin định h
ớng ng ợc chiều nhau. .
Khi đó mật độ e ở khoảng không gian giữa hai
hạt nhân tăng lên, năng l ợng của hệ giảm xuống, giữ
hai hạt nhân gần nhau và do đó liên kết đ ợc tạo thành.
15
VÝ dô:
??? Theo thuyÕt VB liªn kÕt cã thÓ h×nh thµnh tõ 1 e
hoÆc 3 e trë lªn hay kh«ng?
Ch¼ng h¹n theo thuyÕt VB sÏ kh«ng tån t¹i H
2
+
16
3. Sù xen phñ cña hai AO tham gia liªn kÕt cµng lín
th× liªn kÕt cµng bÒn. Liªn kÕt ® îc ph©n bè theo ph
¬ng cã kh¶ n¨ng lín vÒ sù xen phñ.
KiÓu xen phñ n o bÒn h¬n?à
4) Các dạng liên kết CHT
+ Liên kết xich ma(

): đ ợc hình thành do sự xen
phủ các AO theo ph ơng của trục liên kết.
Căn cứ vào đặc điểm xen phủ giữa các AO, chia lk
CHT thành 2 loại chủ yếu:
4) C¸c d¹ng liªn kÕt CHT

+ Liªn kÕt xich pi (π): ® îc h×nh thµnh do sù xen phñ cña
c¸c AO theo ph ¬ng vu«ng gãc víi trôc liªn kÕt.
20
4) Thuyết VB về hóa trị các nguyên tố
Theo thuyết VB: mỗi liên kết đ ợc hình thành
do sự ghép đôi 2 e có spin ng ợc dấu của 2 nguyên tử
tham gia liên kết.
Nh vậy, một nguyên tử X có n số e độc thân thì
có khả năng tham gia bao nhiêu liên kết?
tham gia n liên kết và có hoá trị n.
Hoá trị của một nguyên tố đ ợc tính bằng số e độc
thân của nguyên tử thuộc nguyên tố đó.
21
VÝ dô :
22
Khi hình thành liên kết, cấu hình e của các nguyên
tử có sự biến đổi, chuyển nguyên tử ở trạng thái cơ bản
lên trạng thái kích thích, ứng với cấu hình e mới, khi đó
số e độc thân khác đi và hoá trị nguyên tố cũng thay
đổi, vì thế mà có các nguyên tố đa hóa trị.
23
Bài tập: Vận dụng thuyết hoá trị hãy giải thích hoá trị
2 của O; hoá trị 3,5 của P; 2,4,6 của S ?
Hãy giải thích vì sao N không có hoá trị 5, tối
đa là 4?
24
1.5.3. Sù lai hãa c¸c AO vµ h×nh d¹ng ph©n tö
1) XÐt sù h×nh thµnh ph©n tö BeH
2
2 liªn kÕt ph¶i kh¸c nhau: ®é dµi

vµ n¨ng l îng, ®iÒu nµy m©u thuÉn
víi thùc nghiÖm
Thùc nghiÖm cho thÊy 2 lk nµy
gièng hÖt nhau vÒ c¶ d vµ E
25
1.5.3. Sự lai hóa các AO và hình dạng phân tử
Lai hóa AO là gì: Lai hóa là sự tổ hợp tuyến tính
các AO hóa trị thuần khiết có số l ợng tử phụ (l)
khác nhau của cùng một nguyên tử tạo ra các
orbital mới có cùng mức năng l ợng.
ở các tr ờng hợp khác cũng có sự mâu thuẫn nh vậy: CH
4
,
C
2
H
4

Nh vậy khi tạo thành liên kết, các AO có sự biến
đổi, có sự trộn lẫn nhau (sự lai hoá).