Bài 4: Sự lai hóa các Obitan nguyên tử

GV : Nguyễn Thị Kim Phượng
GV : Nguyễn Thị Kim Phượng


I. Khái niệm về sự lai hóa
I. Khái niệm về sự lai hóa



Để hiểu được khái niệm về sự lai hóa các obitan, ta xét
Để hiểu được khái niệm về sự lai hóa các obitan, ta xét
liên kết trong phân tử CH
liên kết trong phân tử CH
4
4
. Công thức cấu tạo :
. Công thức cấu tạo :
H
H


H – C – H
H – C – H
H
H

Cấu hình electron nguyên tử C (ở trạng thái kích thích)
Cấu hình electron nguyên tử C (ở trạng thái kích thích)
:

:
2s
1
1s
2
   
2p
3


I. Khái niệm về sự lai hóa
I. Khái niệm về sự lai hóa

Trong phân tử CH
Trong phân tử CH
4
4
có 4 liên kết C-H tạo thành bởi 4
có 4 liên kết C-H tạo thành bởi 4
obitan hóa trị (mỗi obitan có một electron độc thân)
obitan hóa trị (mỗi obitan có một electron độc thân)
của nguyên tử C (một obitan 2s và 3 obitan 2p) xen
của nguyên tử C (một obitan 2s và 3 obitan 2p) xen
phủ với 4 obitan 1s của 4 nguyên tử H. Như vậy, đáng
phủ với 4 obitan 1s của 4 nguyên tử H. Như vậy, đáng
lẽ trong phân tử CH
lẽ trong phân tử CH
4
4
phải có 2 loại liên kết khác nhau

phải có 2 loại liên kết khác nhau
là : 1 liên kết s-s và liên 3 liên kết p-s. Tuy nhiên thực
là : 1 liên kết s-s và liên 3 liên kết p-s. Tuy nhiên thực
nghiệm cho biết 4 liên kết C-H trong phân tử CH
nghiệm cho biết 4 liên kết C-H trong phân tử CH
4
4


giống hệt nhau có góc liên kết là 109
giống hệt nhau có góc liên kết là 109
0
0
28’.
28’.

Để giải thích trường hợp sau đây và các trường hợp
Để giải thích trường hợp sau đây và các trường hợp
tương tự, các nhà hóa học Mỹ Slây- tơ (J. Slater) và
tương tự, các nhà hóa học Mỹ Slây- tơ (J. Slater) và
Pau-linh đã đề ra thuyết lai hóa.
Pau-linh đã đề ra thuyết lai hóa.





Theo thuyết này, khi nguyên tử C tham gia liên kết với 4
Theo thuyết này, khi nguyên tử C tham gia liên kết với 4
nguyên tử H tạo thành phân tử CH

nguyên tử H tạo thành phân tử CH
4
4
thì obitan 2s đã tổ hợp
thì obitan 2s đã tổ hợp
“trộn lẫn” với ba obitan 2p tạo thành bốn obitan mới
“trộn lẫn” với ba obitan 2p tạo thành bốn obitan mới
giống hệt nhau, gọi là bốn obitan lai hóa sp
giống hệt nhau, gọi là bốn obitan lai hóa sp
3
3
. Bốn obitan
. Bốn obitan
lai hóa sp
lai hóa sp
3
3
xen phủ với bốn obitan 1s của bốn nguyên tử H
xen phủ với bốn obitan 1s của bốn nguyên tử H
tạo thành bốn liên kết C-H giống hệt nhau.
tạo thành bốn liên kết C-H giống hệt nhau.

Như vậy
Như vậy
:
:
Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp “trộn
Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp “trộn
lẫn” một số obitan trong một nguyên tử để được từng ấy
lẫn” một số obitan trong một nguyên tử để được từng ấy

obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau
obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau
trong không gian.
trong không gian.

Nguyên nhân của sự lai hóa là các obitan hóa trị ở các
Nguyên nhân của sự lai hóa là các obitan hóa trị ở các
phân lớp khác nhau có năng lượng và hình dạng khác
phân lớp khác nhau có năng lượng và hình dạng khác
nhau cần phải đồng nhất để tạo dược liên kết bền với các
nhau cần phải đồng nhất để tạo dược liên kết bền với các
nguyên tử khác.
nguyên tử khác.
I. Khái niệm về sự lai hóa
I. Khái niệm về sự lai hóa


II. Các kiểu lai hóa thường gặp
II. Các kiểu lai hóa thường gặp


1)
1)
Lai hóa sp
Lai hóa sp

Lai hóa sp là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p của
Lai hóa sp là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p của
một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 2 obitan
một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 2 obitan

lai hóa sp nằm thẳng hàng với nhau hướng về 2 phía,
lai hóa sp nằm thẳng hàng với nhau hướng về 2 phía,
đối xứng với nhau. Lai hóa sp được gặp trong phân
đối xứng với nhau. Lai hóa sp được gặp trong phân
tử BeH
tử BeH
2
2
và trong các phân tử C
và trong các phân tử C
2
2
H
H
2
2
, BeCl
, BeCl
2
2
,…
,…

Như thế, sự lai hóa sp là nguyên nhân dẫn đến tính
Như thế, sự lai hóa sp là nguyên nhân dẫn đến tính
thẳng hàng (gốc liên kết bằng 180
thẳng hàng (gốc liên kết bằng 180
0
0
) của các liên kết

) của các liên kết
trong những phân tử nêu trên.
trong những phân tử nêu trên.