Khoá luận tốt nghiệp Câu hỏi về cấu tạo phân tử và liên kết hóa học qua các đề thi cao học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.16 MB, 63 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
---- goCŨI0 3 ----
NGÔ THI HƯƠNG GIANG
CÂU HỎI YỀ CẤU TẠO PHÂN TỬ YÀ LIÊN KẾT
HÓA HỌC QUA CÁC ĐỀ THI CAO HỌC
KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: H óa đại cương
Người hướng dẫn khoa học
ThS. Đ Ă N G TH Ị THU H UYỀN
HÀ N Ộ I-2 0 1 6
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong
khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô ttong tổ Hóa
vô cơ đã tạo điều kiện thuận lọi nhất trong suốt thòi gian em theo học tại
khoa và trong thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo ThS. Đăng
Thị Thu Huyền - người đã trực tiếp hướng dẫn, luôn tận tâm chỉ bảo và
định hướng, giúp đỡ em trong quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp.
Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã luôn động viên em
quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng khóa luận không tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thày cô,
bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Ngô Thị Hương Giang
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................3
1.1. Công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, momen lưỡng cực............ 3
1.1.1. Công thức cấu tạo Lewis........................................................3
1.1.2. Mô hình đẩy giữa các cặp electron vỏ hóa trị (thuyết VSEPR)5
1.1.3. Momen lưỡng cực................................................................. 9
1.2.Thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB)..................................................... 10
1.2.1. Thuyết liên kết hóa trị............................................................10
1.2.2. Thuyết lai hóa..........................................................................11
1.3.Thuyết obitan phân tử (Thuyết MO)...................................................14
1.3.1. Các luận điểm cơ sở............................................................... 14
1.3.2. Áp dụng thuyết MO giải thích liên kết hóa h ọ c .................... 15
1.4. Phức chất..............................................................................................16
1.4.1. Một số vấn đề chung về phức chất........................................ 16
1.4.2. Giải thích hên kết hóa học của phức chất............................. 17
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u . . . .19
2.1. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu...................................................... 19
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................... 19
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................. 19
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................ 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu......................................................................19
2.4. Ý nghĩa của việc nghiên cứu............................................................... 20
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...........................................21
3.1. Bài tập về công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, momen lưỡng
cực............................................................................................................... 2 1
3.2. Bài tập về thuyết VB........................................................................... 34
3.3. Bài tập về thuyết MO.......................................................................... 40
3.4. Bài tập về phức chất............................................................................ 49
KẾT LUẬN................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 57
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hóa học là một trong những môn khoa học có tính ứng dựng thực tiễn
quan trọng bậc nhất. Một vấn đề lý thuyết khá hấp dẫn nhưng cũng không
ít khó khăn của hóa học hiện đại là: cấu tạo phân tử và liên kết hóa học.
Theo thòi gian, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung,
Hóa học nói riêng, vấn đề này dàn được sáng tỏ.
Thông qua sự phát triển của các thuyết về cấu tạo phân tử và liên kết
hóa học, chúng ta thấy được qui luật phát triển của nhận thức từ đơn giản
đến phức tạp, sự xoáy trôn ốc trong sự phát triển các thuyết. Nói cách khác,
học thuyết về liên kết hóa học và cấu tạo phân tử đã ừở thành vấn đề trung
tâm của hóa học ngày nay.
Khi đã tìm hiểu, nghiên cứu sơ bộ lý thuyết về cấu tạo phân tử và liên
kết hóa học hướng đến vận dụng các lý thuyết đó để tìm ra hướng giải,
phân loại bài tập có liên quan ừong các đề thi cao học đã làm rõ ràng hơn,
sâu sắc hơn về các kiến thức nổi bật như:
+ Công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, momen lưỡng cực.
+ Thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB).
+ Thuyết obital phân tử (thuyết MO).
+ Đại cương về phức chất.
Từ những điều trên đây, rõ ràng chúng ta đã thấy được tàm quan
trọng của những kiến thức về liên kết hóa học và cấu tạo phân tử trong hóa
học đại cương. Cũng chính vĩ lẽ đó, chủ đề tìm hiểu các câu hỏi cùng lòi
giải về cấu tạo phân tử và liên kết hóa học trong các đề thi cao học đã thu
hút sự chú ý, lựa chọn và sự say mê tìm tòi của bản thân em. Phần bài tập,
là những đề bài, những bài tập mà em đã thu thập trong các đề thi cao học
1
và đi cùng đề bài là phàn lời giải cụ thể. Những bài tập này, theo em nhận
xét là không phải dễ, nhưng cũng không quá khó nếu tìm hiểu lý thuyết kĩ
càng.
Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và bạn đọc để bổ sung
những khuyết điểm hay sửa chữa những sai sót nhầm lẫn trong quá trình
làm bài.
2 . Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về liên kết hóa học và cấu tạo phân tử một
cách ngắn gọn, đầy đủ và dễ hiểu. Áp dụng các lý thuyết đó để giải các bài
tập có chủ đề liên quan ữong các đề thi cao học. Cụ thể là các bài tập về
phần kiến thức liên quan đến:
+ Công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, momen lưỡng cực.
+ Thuyết liên kết hóa trị thuyết (thuyết VB).
+ Thuyết obital phân tử thuyết (thuyết MO).
+ Phức chất.
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, momen lưỡng cực
1.1.1. Công thức cấu tạo Lewis
Quy ước dùng một dấu chấm (.) để biểu thị một electron, hai dấu
chấm : (hay ..) hoặc một vạch - (hay |,|_) để chỉ một đôi elecừon ừong
nguyên tử hay phân tử. Công thức hóa học có dùng kí hiệu trên được gọi là
công thức cấu tạo Lewis ( gọi tắt là công thức Lewis).
Ví dụ: Các cách viết công thức Lewis cho NH3.
H
NH,(1)
I
H
H— Ỳ - 11
H :N: H
INH,(2)
(3)
(4)
Thông thường, khi viết công thức Lewis cho một hợp chất người ta ít
chú ý đến sự lệch của đôi electron liên kết về phía nguyên tử nào. Trong
các cách viết trên, thực tế thường dùng công thức (3).
Các bước để viầ công thúc Lewỉs
Bước 1: Viết cấu tạo sơ bộ của công thức đó.
Để thực hiện được bước này càn dựa vào hóa trị của các nguyên tử
và giả thiết ban đầu chỉ có liên kết đơn được hình thành. Nếu chưa biết thứ
tự liên kết giữa các nguyên tử, hãy dùng giả thiết để viết thứ tự đó.
Bước 2: Tìm tổng số electron hóa trị của các nguyên tử, quy ước dùng kí
hiệu ni.
Nếu phân tử đó là:
+ lon âm : 1 đơn vị điện tích âm được cộng thêm le vào tổng trên.
+ lon dương : 1 đơn vị điện tích dương trừ đi 1 e từ tổng trên.
Bước 3 : Tìm công thức Lewis (gàn đúng).
3
+ Tìm tổng số electron đã tạo liên kết trong công thức đưa ra ở bước
1, ta kí hiệu là n2. Tìm số electíon còn lại, kí hiệu n3 từ : n3 = n! - n2.
+ Lấy số electron từ n3 để tạo octet cho nguyên tử âm điện nhất
trong công thức sơ bộ. Tổng số electron tạo được kí hiệu là n4.
Bước 4 : Tìm công thức Lewis đúng.
Tìm số e còn lại, kí hiệu n5 = n3 - ĨI4.
+ Nếu n5 = 0 : Tính điện tích hình thức ở mỗi nguyên tử trong công
thức vừa viết ở bước 3 và kết luận.
+ Nếu n5 # 0 : Dùng số electron này tạo octet cho nguyên tử trung
tâm. Tính lại điện tích hình thức và kết luận.
Chú ý :
+ Việc này chỉ được thực hiện khi nguyên tử trung tâm là nguyên tử
của nguyên tố thuộc chu kì 3 trở đi. Sau đó tính lại điện tích hình thức cho
mỗi nguyên tử trong công thức vừa viết và kết luận.
+ Công thức cấu tạo Lewis là đúng khi điện tích hình thức của các
nguyên tử trong phân tử trung hòa bằng 0 và không tồn tại các nguyên tử
mang điện tích hình thức trái dấu trong ion phân tử.
Ví dụ: Viết công thức Lewis cho phân tử C 0 2.
Công thức giả định : o - c - o
riị = 4 + 6.2 = 16e
n2 = 4e
n3 = ni - n2 = 1 2 e
ĨI4 = 1 2 e
n5 = n3 - n4 = 0 .
^
lõ -c -õ l
- Ta có công thức: —
Điện tích hình thức :C = 4 - (0 + 2) = +2
4
o = 6 - (6 + 1 ) = - 1
Chuyển hai cặp electíon không liên kết từ hai nguyên tử o sang
thành cặp electron liên kết với nguyên tử c .
Ta có công thức Lewis cho C 0 2: — ^
— (*)
Tính lại điện tích hình thức :O = 6 - (4 + 2 ) = 0(có 20)
C=4-(0+4)=0
Vậy (*) là công thức Lewis đúng cho C 0 2.
1.1.2. Mô hình đẩy giữa các cặp electron vỏ hóa trị (thuyết VSEPR)
Ở vỏ hóa trị của nguyên tử (trong phân tử liên kết cộng hóa trị) có
đôi elecừon liên kết và đôi elecừon riêng.
Quy ước kí hiệu phân tử là AXnEm. Trong đó:
- A là nguyên tử trung tâm
- X là phối tử, n là số phối tử X có trong phân tử
- E kí hiệu của cặp electron không liên kết, m số cặp electron
không liên kết.
Mỗi cặp electron có tương ứng một mây electron.
Người ta hình dung nguyên tử trung tâm A có hình dạng một quả
cầu. Tâm của quả cầu là hạt nhân nguyên tử A, vỏ quả cầu là lớp electron
ngoài cùng hay lớp electron hóa trị. Mỗi mây electron của một cặp electron
vỏ hóa trị chiếm một khoảng không gian trên mặt cầu đó.
Hình dạng phân tử phụ thuộc chủ yếu vào sự phân bố các cặp
electron hay các mây electron vỏ hóa trị của nguyên tử A.
Nội dung của mô hình VSEPR là: “Các cặp electron vỏ hóa trị được
phân bố cách nhau tới mức xa nhất có thể được để có lực đẩy nhỏ nhất giữa
chúng”.
5
STT
AXnEm
Hình vẽ
Dạng hình học
Góc liên
kết
2
ax3
Phẳng tam giác
3
a x 2e
Chữ V, góc
4
ax4
Tứ diện
5
a x 3e
Tháp tam giác
<
6
D
a x 2E2
Chữ V, góc
(
I
)
6
©
Thẳng
00
ax2
o
1
12 0 °
7
12
AX5E
Tháp vuông
13
a x 4E2
Vuông phẳng
8
1.1.3. Momen lưỡng cực
a. Momen lưỡng cực của phân tử
Phân tử bao gồm các hạt nhân mang điện tích dương (+) và electron
mang điện tích âm (-). Trị số tổng cộng các điện tích dương đó bằng +Q,
điện tích âm bằng Q. Vì phân tử trung hòa điện nên +Q = I Q l.
Hai trọng tâm của hai điện tích đó xác định vectơ r , giả thiết r
hướng từ +Q đến Q.
© -------------- ©
Momen lưỡng cực của phân tử, kí hiệu là JLX , được định nghĩa như
sau:
IM.
A
jL /
=Qr
Như vậy momen lưỡng cực là một đại lượng vectơ, có chiều hướng
r
ĩ
9
từ điện tích dương đên điện tích âm. Trị sô hay độ lớn của JU được biêu thị
theo biểu thức: |1 = Qr
Trong hệ SI, đơn vị của [I là c.m (Culong.mét).
Người ta hay dùng đơn vị Đơbai, kí hiệu là D, 1D = 3,33.10'30 c.m
Nếu phân tử có p = 0, phân tử không phân cực. Ví dụ: H2, C 0 2,
CH4....
Nếu phân tử có p # 0, phân tử đó phân cực. p càng lớn phân tử phân
cực càng nhiều,
b. Momen liên kết.
Đối với phân tử 2 nguyên tử như HC1, HI, momen lưỡng cực của
phân tử cũng chính là momen lưỡng cực của liên kết giữa 2 nguyên tử H C lh a y H -I.
Đối với phân tử 3 nguyên tử trở lên, phải phân biệt momen lưỡng
cực của liên kết với momen lưỡng cực của phân tử.
9
Momen lưỡng cực của liên kết được gọi tắt là momen liên kết.
Xét phân tử 3 nguyên tử ABC. Có 2 liên kết A - B và A
momen liên kết tương ứng là
- c. Hai
. Góc liên kết là a.
Momen lưỡng cực của phân tử là / u có liên hệ với
.
V2
Công thức tính độ lớn:
I p I = N (Hi)2 + (H2)2 + 2. Pi. P2-COS a
1.2.Thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB)
1.2.1. Thuyết liên kết hóa trị
3 luận điểm cơ bản của thuyết VB:
1.
Coi cấu tạo elecữon của nguyên tử vẫn được bảo toàn khi hình thành
phân tử từ nguyên tử. Khi 2 AO hoá ưị của nguyên tử xen phủ nhau tạo
liên kết hoá học thì vùng xen phủ đó là chung cho cả 2 nguyên tử .
2.
Mỗi liên kết hoá học giữa 2 nguyên tử được đảm bảo bởi 2 electron
có spin đối song, trước khi tham gia liên kết mỗi elecừon đó là elecừon độc
thân trong một AO hóa trị của một nguyên tử. Không có sự hình thành liên
kết bởi lelectron hay từ 3 electron trở lên.
3.
Sự xen phủ giữa 2AO có elecừon độc thân của 2 nguyên tử càng
mạnh thì liên kết được tạo ra càng bền. Liên kết hoá học được phân bố theo
phương có khả năng lớn nhất về sự xen phủ của 2 AO.
10
1.2.2. Thuyết lai hóa
Lai hóa là sự tổ hợp tuyến tính các AO hóa trị nguyên chất (hay thuần
khiết) chỉ có số lượng tử 1khác nhau của cùng một nguyên tử tạo ra các AO
mới có cùng năng lượng.
Một số đặc điểm:
- Điều kiện để các AO hóa trị tham gia lai hóa được là phải có năng
lượng gần nhau.
- Số AO lai hóa thu được bằng tổng số các AO tham gia tổ hợp tuyến
tính.
- Các AO lai hóa là các AO suy biến, nghĩa là các AO có cùng năng
lượng.
- Đặc điểm hình học của AO lai hóa là có một đàu (hay một phần) mở
rộng còn đầu kia bị thu hẹp.
Các dạng lai hóa chủ yếu:
11
N ội dung
L ai h ó a sp
Đ ịnh
Lai hóa sp là lai hóa trong đó AO
nghĩa
Đ ặc điểm
A O lai
hóa
L a i h ố a sp 2
L ai h ố a sp J
Lai hóa sp2 là lai hóa trong đó 1 Lai hóa sp3 là lai hóa trong đó
- s tổ họp tuyến tính v ó i 1 A O - p A O - s tổ họp tuyến tính vớ i 2
1AO - s tổ họp tuyến tính vớ i 3
(thường dùng A O - pz) tạo ra 2
A O - p (thường chọn là A O - px, A O - p tạo ra 4 A O lai hóa sp3.
A O lai hóa sp.
AO -
2 A O lai hóa sp nằm ữ ên cùng
3 A O lai hóa sp2 có ba trục cắt 4 trục của 4A O - sp3 cằt nhau ở
Py)
tạo ra 3 A O lai hóa sp2.
m ột đường thẳng (thường là trục nhau ở tâm (hạt nhân nguyên tử), tâm (hạt nhân nguyên tử), từng
z) nên lai hóa sp còn được gọi là ba đinh hướng ra ba phía tạo
đôi tạo với nhau góc 1 0 9 ° 2 9 ,
lai hóa thẳng.
bốn đỉnh hướng ra bốn đỉnh của
thành 3 đỉnh của m ột tam giác
đều nên lai hóa sp2 còn được gọi tứ diện đều. D o đó lai hóa sp3
là lai hóa tam giác.
12
được g ọi là lai hóa tứ diện.
te,
Hình vẽ
i
'•'ĩ
,
di,
te3
©
<3>
©
00
o
G óc lai
120°
109°29
hóa
B iểu
1 ,
V i = ^ ( s + pz)
thức
A O lai
^ = ^ ( ỉ - x - y + z);
y / ^ J l ñ s +J ÍT iy .
^
(s - p .)
ự 2 = J U Ĩs -J Ũ ẽ y +J ĨĨ2 x
^2= i( í- ^ + V - z )
y/2 = J U Ĩ s - J \ ĩ f > y - - J Ĩ Ĩ 2 x
hóa
Y ĩ = ^ ( s + x + y + z)\
Yi = ^(s +x - y - z ) .
13
1.3.Thuyết obitan phân tử (Thuyết MO)
1.3.1. Các luận điểm cơ sở
Ba luận điểm cơ bản của thuyết MO
1. Phân tử gồm một số có hạn các hạt nhân nguyên tử và các
electron chuyển động không ngừng liên kết với nhau thành một thể thống
nhất, ừong đó các electron được phân bố trên các obitan chung của toàn
phân tử - là các obitan phân tử, các MO.
2. Một cách gần đúng, các MO được xây dựng như sau: MO chung
của toàn phân tử là tổ họp tuyến tính các MO chỉ chứa 1electron - gọi tắt là
MO lelecừon, được lấy gần đúng như sau: khi lelecừon chuyển động gần
hạt nhân hơn so vói các hạt nhân khác của phân tử thì AO của electron đó
được coi là MO 1electron của elecừon này. Như vậy MO chung của toàn
phân tử là tổ hợp tuyến tính các obitan nguyên tử, AO. Nội dung đó được
diễn đạt bằng biểu thức: \|/ = Ễ(\(p.
Trong đó: V|/ là MO của phân tử
(Ị) là AO thứ i.
Ci là hệ số tổ họp hàm sóng, cho biết tỉ lệ đóng góp của
AO thứ i vào MO, Ci được gọi là trọng số thống kê.
về nguyên tắc, số AO tham gia tổ họp càng nhiều thì sự gần đúng
càng tốt. Tuy nhiên, nếu số lượng AO nhiều sẽ gây khó khăn cho việc tính.
Vì vậy thực tế người ta giói hạn số lượng AO, nên ta viết : \|/ = Ề c (D. • số
lượng MO thu được bằng tổng số AO tham gia tổ hợp. Trong sự tổ họp đó,
nguyên lí xen phủ cực đại được tuân thủ. Đó là nội dung của sự gần đúng
obitan phân tử là tổ họp tuyến tính các obitan nguyên tử, thường được viết
tắt là sự gần đúng MO - LCAO. Sự gàn đúng này được áp dụng rộng rãi
trong Hóa học lượng tử.
14
3.
Các MO của 1 phân tử được xếp theo thứ tự năng lượng từ thấp
lên cao thành giản đồ năng lượng các MO, MO ứng với năng lượng thấp
được gọi là MO liên kết, MO ứng với năng lượng cao được gọi là MO phản
liên kết, số lượng 2 loại MO này bằng nhau. Các electron được điền vào
MO trên cơ sở của nguyên lí năng lượng cực tiểu, nguyên lí Pauli và quy
tắc Hund, kết quả ta có cấu hình electron của phân tử.
1.3.2. Áp dụng thuyết MO giải thích liên kết hóa học trong một sổ hệ
a. Hệ các phân tử đồng hạch (A2)
Nguyên tắc chung: Các AO tổ hợp tuyến tính tạo ra các MO. Cụ thể:
2 AO - ls tạo ra 2 MO: ơis và ơ*
2 AO - 2s tạo ra 2 MO: Ơ2s và Ơ2s
2 AO - 2pz tao ra 2 MO:
Các MO được xếp theo thứ tự năng lượng tăng dàn thành giản đồ năng
lượng. Ta có 2 loại giản đồ.
Giản đồ I: ơis < ơis < Ơ2s < Ơ2s < ơz < 7IX= Tiy < TI* = TI* < ơ*
(AO - s và AO - p không có sự tương tác với nhau).
Giản đồ II: Ơis < ơ^s < Ơ2s < Ơ2s < 7IX= Tty < Ơz < II* = Uy < ơ*
(AO - s và AO - p có sự tương tác vói nhau).
15
<5;
Giản đồ I
Gồm các nguyên tố từ (O —>Ne)
Giản đồ n
Gồm các nguyên tố từ (Li —>N)
b. Hệ các phân tử dị hạch (AB): xét tương tự hệ A2
- về nguyên tắc cách xây dựng giống như phân tử dạng A2.
- Trong phân tử AB, các AO có tính đối xứng khác nhau nên phần
xen phủ tạo thành MO là khác nhau. Chỉ có các AO có cùng tính đối xứng
mới tham gia tạo liên kết.
- Trong 2 nguyên tử A và B thì nguyên tử nào có độ âm điện lớn hon
sẽ có mức năng lượng bền hơn và được biểu diễn thấp hơn.
1.4. Phức chất
1.4.1. Một số vấn đề chung về phức chất
Một số khái niệm:
* Phức chất là tập hợp các nguyên tử gồm: nguyên tử hay ion được gọi
là hạt trung tâm và các phân tử, ion liên kết hóa học với hạt trung tâm đó.
16
Ví dụ: Fe(CO)s hay K2[CuC14]
* Nguyên tử hay cation mà phân tử, ion khác liên kết với nó để tạo
ra phân tử phức chất được gọi là hạt trung tâm.
* Phân tử hay anion liên kết hóa học trực tiếp với hạt trung tâm được
gọi là phối tử. Phối tử là phân tử như H20 , NH3..., hay anion như X' ( X là
halogen), OH', CN', ...
- Số phối trí:
Số lượng phối tử liên kết hóa học trực tiếp với hạt trung tâm được gọi là
số phối trí của hạt trung tâm đó.
Ví dụ: với Fe(CO)5 thì Fe có số phối trí bằng 5.
- Cầu nội, cầu ngoại.
Phần của phân tử phức chất gồm hạt trung tâm và các phối tử được gọi
là cầu nội phối trí, gọi tắt là cầu nội.
Cầu nội được đặt ừong móc vuông [...]. Phần còn lại của phân tử phức
đó, là cầu ngoại.
1.4.2. Giải thích liên kết hóa học của phức chất
a. Theo Pauling
Liên kết hóa học trong phức chất được thực hiện do sự xen phủ giữa
AO có đôi electron riêng của phối tử với AO lai hóa chưa bị chiếm có định
hướng không gian thích họp của hạt trung tâm.
Thực chất liên kết hóa học giữa phối tử và hạt tạo phức là liên kết cho
nhận hay liên kết phối trí. Phối tử cho cặp electron riêng (chưa liên kết), hạt
tạo phức có AO trống (thường là AO lai hóa).
Lai hóa sp như [Ag(NH3)2]+, sp2 như [Hgl3]\ sp3 như [Cd(CN)4]2', lai
hóa
dsp2 như [Ni(CN)4]2', lai hóa sp3d2 như [Ni(NH3)]2+, d2sp3 như
[FefCNJd4-...
17
b.Theo thuyết trường tinh thể
Liên kết hóa học trong phức chất được đảm bảo bởi lực tương tác tĩnh
điện giữa hạt trung tâm với phối tử.
Trong trường (tĩnh điện) của phối tử, các mức năng lượng AO - d bị
tách.
Hiệu số hai mức năng lượng eg với t2g được gọi là năng lượng tách hay
thông số cường độ trường, được kí hiệu là : Ao
A0 = E(eg) - E (t2g) = 10 Dq.
Dq là đơn vị đo cường độ trường tinh thể : Dq > 0.
E
/ - Ị - 0 0 — Ịc„
/
/
I
3
' -À
I 5
-------------------
-OCCCQ-
\
2
5&
1
\
ì
'~*“ O 0 O —
!
^
Hình: Sự tách mức năng lượng d trong trường phối tử bát diện.
Trong trường hợp chung, trường phối tử không phải là trường bát
diện đều, ta chỉ kí hiệu năng lượng tách là : A. Giá trị A càng lớn trường
càng mạnh hay phối tử tạo ra trường đó là phối tử càng mạnh.
18
C H Ư Ơ N G 2: Đ Ố I T Ư Ợ N G V À P H Ư Ơ N G P H Á P N G H IÊ N c ứ u
2.1. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu về các phàn: công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR,
momen lưỡng cực, thuyết liên kết hóa tri VB, thuyết obitan phân tử MO,
phức chất.
Từ các kiến thức tìm hiểu được , áp dụng vào các câu hỏi và tìm ra lòi
giải, khái quát hóa cho các câu hỏi có liên quan về các phần kiến thức đó
ừong các đề thi cao học .
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đổi tượng nghiên cứu
- Công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, momen lưỡng cực.
- Thuyết liên kết hóa trị VB.
- Thuyết obitan phân tử MO.
- Phức chất.
Phần được nghiên cứu trong đề tài là: các câu hỏi và lòi giải có
liên quan về phàn kiến thức nêu trên trong các đề thi cao học.
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu trong giới hạn tài liệu thu thập được. Đe tài nghiên cứu sơ
bộ lý thuyết về các phần kiến thức.
Áp dụng lý thuyết để tìm ra lòi giải cho các dạng b à i, các câu hỏi có
trong các đề thi cao học có liên quan về các phàn kiến thức lý thuyết đó.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng ừong đề tài:
Nghiên cứu các tài liệu tham khảo là các đề thi tuyển sinh sau đại học
qua các năm, nghiên cứu tài liệu tham khảo trên sách báo, internet, trên cơ
19
sở đó phân loại, chia dạng, tìm ra hướng giải cho các phàn câu hỏi được
nghiên cứu trong các đề thi liên quan đến đề tài.
2.4. Ý nghĩa của việc nghiên cứu
Việc tìm ra các câu hỏi và lời giải cho các câu hỏi ừong đề tài rất có
ý nghĩa đối với các kiến thức liên quan trong Hóa học đại cưomg, giúp ta
phân loại, chia dạng và biết được các bước tìm ra lòi giải cho các câu hỏi
đó.
20
C H Ư Ơ N G 3: K Ế T Q U Ả V À T H Ả O L U Ậ N
3.1. Bài tập về công thức cấu tạo Lewis, thuyết VSEPR, mômen lưỡng
cực
Dạng 1: Viết CT cấu tạo Lewis cho các phân tử
Một số đề thi có bài tập liên quan đến việc viết công thức cấu tạo
Lewis như :
Bài 1: Hãy trình bày chi tiết việc viết công thức cấu tạo Lewis của
phân tử CO3
(Đ H SPH N -N ăm 2009)
Bài 2: Hãy trình bày chi tiết việc viết công thức cấu tạo Lewis của
phân tử CH4 .
(Đ H SPH N - Năm 2008)
Bài 3: Hãy trình bày chi tiết việc viết công thức cấu tạo Lewis của
phân tử SO3.
(Đ H SPH N -N ăm 2000)
Bài 4: Hãy trình bày chi tiết việc viết công thức cấu tạo Lewis của
phân tử NH3.
(Đ H SPH N -N ăm 2001)
Trong các đề thi cao học vào trường Đại học Sư phạm Hà Nội và
Đại học Quốc gia Hà Nội những năm gần đây, chúng tôi đã thống kê có 13
đề thi yêu cầu viết công thức cấu tạo Lewis liên quan đến các phân tử:
cs2,
SO3, NH3, CO2, SO2, SF6, SF4, A sC15, IF5, H30 +, CO32 , NO3, PO4". Chúng
tôi đã viết công thức Lewis của các phân tử đó, sắp xếp các phân tử từ dễ
đến khó, từ đom giản đến phức tạp, các phân tử trung hòa sau đó đến ion
phân tử thành bảng sau.
21
