BÀI GIẢNG HÓA ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 4 LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ(TIẾP THEO)

Trao đổi trực tuyến tại:
www.mientayvn.com/chat_box_hoa.html
Slide 1 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


HĨA ĐẠI CƯƠNG

Chương 4:Liên kết hóa học và cấu tạo pt
(TIẾP THEO)

Slide 2 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


.
4.3.3 Phương pháp orbital phân tử (MO)

Slide 3 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006

MỞ ĐẦU
Thuyết VB có nhiều ưu điểm, nhưng trong nhiều
trường hợp thuyết VB khơng giải thích được bản
chất liên kết được tạo thành hoặc giải thích
khơng đúng đắn tính chất của phân tử
• Khơng giải thích được sự tồn tại của H2+
• Khơng giải thích được tại sao O2 thuận từ
• Khơng giải thích được việc bứt electron ra khỏi
phân tử lại làm bền liên kết .
Chất:
F2
F2+
O2
O2+
ELK(kj/mol) 155
320
494
642
Slide 4 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


1. Luận điểm cơ bản của phương pháp MO
• Trong phân tử, tính độc lập của các ngun tử khơng
cịn tồn tại mà phân tử là một tổ hợp thống nhất bao gồm
các hạt nhân nguyên tử và các e của các nguyên tử tạo
thành phân tử. Hay nói cách khác, phân tử có thể coi là

nguyên tử đa nhân phức tạp
• Phân tử có cấu trúc orbital như ngun tử, nghĩa là trong
phân tử các e được đặc trung bởi orbital phân tử MO
tương ứng với hàm sóng xác định.
• Các MO được tạo thành từ sự tổ hợp tuyến tính (tổ hợp
cộng và trừ) của các AO. Trong AO, các e được đặc
trưng bằng các số lượng tử và tương ứng với các AO có
tên s, p, d, f … thì trong MO e đặc trưng bởi bộ các số
lượng tử và tương ứng với các MO có tên , , , ….
Slide 5 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


• Có bao nhiêu AO tổ hơp lại cho bấy nhiêu MO.
Các AO được sử dụng tổ hợp phải thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Có E gần bằng nhau
+ Có mức độ che phủ đáng kể
+ Có tính đối xứng giống nhau đối với trục nối hai hạt nhân
nguyên tử

• Chỉ các AO có tính đối xứng giống nhau mới có khả năng
xen phủ với nhau tạo thành một MO liên kết hoặc phản liên
kết tuỳ thuộc vào miền của chúng ở vùng xen phủ. Đối với
các AO không có tính đối xứng nhau thì khơng xen phủ (S=0)
khi đó ta có MO khơng liên kết.
Bậc liên kết
Slide 6 of 48

Số electron liên kết
General Chemistry:

Số electron phản liên kết
2
HUI© 2006


2. Thuyết MO đối với phân tử H2+, H2, He2+ và He2
N

e

ci

i

rA

i 1

2 AOs ( A, B)

2 MOs ( +,

N

= N+(

A

=N (

+

A

1
2 1 S AB

Slide 7 of 48

+

B)
B)

N

)

rB

HA RAB HB

MO liên kết
MO phản liên kết
1
2 1 S AB

General Chemistry:

HUI© 2006


Về năng lượng
• Từ phương trình Ĥ = E , nhân 2 vế với rồi tích phân tồn
khơng gian và từ điều kiện chuẩn hố của hàm ta có kết quả
+ E+= α + β,
+ E-= α – β,
( α và β <0)
• Trong đó
α: tích phân coulomb bằng năng lượng của e ở AO 1s và bằng
năng lượng H ở trạng thái cơ bản,
β: tích phân trao đổi là năng lượng tương tác của 2 AO 1sa và
1sb

Slide 8 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Phân tử H2+

MO phản liên kết

MO liên kết

Slide 9 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Sự tổ hợp các orbital nguyên tử
Tổ hợp cộng
MO liên kết

Tổ hợp trừ
MO phản liên kết

Ψ1 = φ1 + φ2
Slide 10 of 48

Ψ2 = φ1 - φ2

General Chemistry:

HUI© 2006


3. Phân tử 2 ngtử đồng hạch A2
Chu kỳ 1: H2+, H2, He2+, He2.
Các ngtố thuộc chu kỳ 1 chỉ có 1 lớp lượng tử 1s do vậy
sự tổ hợp tuyến tính của 2 ngtử cho ta 2 MO 1s và 1s*
Cấu hình electron của ion , phân tử:
H2+ (1e) : ( 1slk)1

H2 (2e) : ( 1slk)2
He2+ (3e): ( 1slk)2( 1s*)1
He2 (4e) : ( 1slk)2 ( 1s*)2

Slide 11 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


MO phân tử H2

Slide 12 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


MO phân tử hiđro

H H
Phản Liên kết

.
H

1s

.H
H

. H1s
Liên kết

H H
General Chemistry:

HUI© 2006


Năng lượng

Bậc LK = (e-LK - e-phản LK )/2
Bậc LK = (1-0)/2 = ½
H2+

Năng lượng

Bậc LK = (2-0)/2 = 1
H2

Bậc LK

= (2-1)/2 = ½

He2+

Bậc LK

= (2-2)/2 = 0
He2

Slide 14 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Tóm lại

MO

H2+

H2

He2+

He2

0,5

1

0,5

0

*
1s
lk
1s

Bậc liên
kết
Slide 15 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Chu kỳ 2:
Mỗi ngtử của ngtố thuộc chu kỳ 2 chứa tối
đa 5 orbital. 1 orbital 1s, 1 orbital 2s và 3
orbital 2p.
Như vậy sự tổ hợp tuyến tính 5 orbital này
tạo nên 10 MO khác nhau gồm:
, *1s, 2s, *2s, 2px, *2px, 2py,
1s
*

2py,

Slide 16 of 48

2pz,

*

2pz

General Chemistry:

HUI© 2006


Slide 17 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Slide 18 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


• Các ngtố đầu chu kỳ (Li, B, C, N) năng
lượng các MO phân tử như sau:
• 1s < 1s < 2s < 2s < 2pz = 2py < 2px <
*2pz = *2py < *2px
• Đối với các nguyên tố cuối chu kì (O, F,
Ne)

• 1s < 1s < 2s < 2s < 2px < 2pz = 2py <
*2pz = *2py < *2px

Slide 19 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Giản đồ năng lượng các phân tử đầu chu kỳ
E

*
2px

*
2py

*
2pz

2p

2p

2px
2pz

2py

*
2s

2s

2s
2s

Slide 20 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Sự phân bố các e hóa trị trên các MO
MO

Li2

B2

C2

N2+

N2

Blk

1

1

2

2,5

3

dlk (A0)

2,67

1,59

1,24

1,12

1,1

Elk (kJ/mol)

105

289

599

828

940

*
2px
*

2pz =

*
2py

2px
2pz

=

2py

2s
2s

Slide 21 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006

Giản đồ năng lượng các phân tử cuối chu kỳ
E

*
2px

*
2py

*
2pz

2p

2pz

2p

2py

2px
*
2s

2s

2s
2s

Slide 22 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Sự phân bố các e hóa trị trên các MO
MO

O2+

O2

O2-

F2

Ne2

Blk

2,5

2

1,5

1

0

dlk (A0)

1,12

1,21

1,26

1,41

-

Elk (kJ/mol)

629

494

328

154

-

*
2px
*

2pz =

2pz

=

*
2py
2py

2px
2s
2s

Slide 23 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006


Ví dụ MO của phân tử O2

Slide 24 of 48

General Chemistry:

HUI© 2006

Phân tử 2 ngtử dị hạch AB

Tương tự như phân tử hai nguyên tử
đồng hạch sự tổ hợp tuyến tính 5 obital
này cũng tạo nên 10 MO khác nhau
gồm
1s,

*

2py,

Slide 25 of 48

*

1s,
*

2s,

*

2s,

2pz,

2py,

2px,

*

2pz,

2px
General Chemistry:

HUI© 2006