Bài giảng môn học Hóa đại cương: Chương 4 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (15.84 MB, 103 trang )
CHƯƠNG 4
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ
CẤU TẠO PHÂN TỬ
CuuDuongThanCong.com
/>
Một số khái niệm cơ bản
Bản chất liên kết: Lực hút giữa các
nguyên tử,có bản chất điện giữa các hạt
nhân tích điện dương và electron tích điện
âm.
Các electron thực hiện liên kết hóa học
chủ yếu là các electron những phân lớp
ngoài cùng: ns, np, (n-1)d, (n-2)f, gọi là
các electron hóa trò.
Độ dài liên kết: Khoảng cách giữa hai hạt
nhân của các nguyên tử tương tác với
nhau. (thường tính bằng A0).
CuuDuongThanCong.com
/>
Góc hóa trò là góc tạo thành bởi hai đoạn thẳng
tưởng tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm
với hạt nhân hai nguyên tử liên kết.
CuuDuongThanCong.com
/>
‟
‟
‟
‟
‟
Linear : Đường thẳng
Trigonal planar: Tam giác phẳng (đều)
Tetrahedral: Tứ diện (đều)
Trigonal pyramicdal: Hai kim tự tháp tam giác (đều)
Octahedral: Bát diện (đều)
Năng lượng liên kết: (kcal hay kJ/mol) là
năng lượng cần tiêu tốn để phá hủy lên
kết.
Độ bội liên kết: Là số mỗi liên kết được
hình thành giữa hai nguyên tử trong liên
kết.
‟ Ví dụ: C ‟ C độ bội 1, C
CuuDuongThanCong.com
C độ bội 3.
/>
Quy tắc Bát bộ (octet - Lewis và Langmuir)
– “Để có một trạng thái electron ổn định giống khí trơ, các
ngun tử có khuynh hướng nhận, cho, hay chia sẻ các
electron để tầng ngồi cùng có thể có hoặc góp phần vào
4 cặp electron (bát bộ).”
Quy tắc bát bộ có những ngoại lệ. Thí dụ như với
hydrogen và helium, số electron tối đa là 2 thay vì
8; với phosphorus (P) số này là 10; với sulfur (S) số
này có thể là 12
Có 3 trường hợp ngoại lệ của quy tắc octet:
‟ Phân tử có các electron độc thân (ClO2, NO, và NO2).
‟ Phân tử có 1 nguyên tử có ít hơn 1 octet (BF3).
‟ Phân tử có 1 nguyên tử có nhiều hơn 1 octet (các nguyên tố
chu kỳ 3).
CuuDuongThanCong.com
/>
CuuDuongThanCong.com
/>
Các loại liên kết hóa học:
‟ Liên kết cộng hóa trò (Covalent bond) là kết quả
của việc chia, ghép electron giữa các nguyên tử,
thường gặp giữa các phi kim.
‟ Liên kết ion (Ionic bond) là kết quả của việc
chuyển electron từ kim loại sang phi kim.
‟ Liên kết kim loại (Metallic bond) lực hút giữa các
nguyên tử kim loại tinh khiết với nhau.
‟ Liên kết hydro (Hydrogen bond) là lực tương tác
đặc biệt (có thể giữa các lưỡng cực-lưỡng cực) tồn
tại giữa một nguyên tố có độ âm điện lớn và hydro.
CuuDuongThanCong.com
/>
LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
Phương pháp Heitler-London (Valence Bond Theory
‟ VB, hay L-H)
‟ Do Walter Heitler và Fritz London đưa ra năm
1927 phát triển trên lý thuyết cấu trúc Lewis. Về
sau Linus Pauling phát triển thêm thuyết cộng
hưởng và lai hóa (1930).
CuuDuongThanCong.com
/>
Còn gọi là phương pháp cặp electron.
‟ Dựa trên cơ sở nghiên cứu sự hình thành phân
tử H2.
+
+
Ha
ra2
rb2
ra1
rb2
-
e1
CuuDuongThanCong.com
Hb
-
e2
/>
Khi ở xa nhau thì
=
a
‟
1.
b
2
(1)
: Hàm số sóng phân tử mô tả sự chuyển
động của hai electron.
‟ a1, b2 Hàm sóng nguyên tử (giữa a và 1, b
và 2)
Khi Ha, Hb lại gần nhau thì ta có thêm lực
hút giữa a e2, b e1, do đó cần bổ sung:
’=
2.
a
b
1
(2)
Hàm sóng gần đúng là tổ hợp của (1)
và (2), dạng:
CuuDuongThanCong.com
/>
‟ H-H = C1 a1. b2 + C2 a2. b1
‟ Giải phương trình sóng Schrodinger, ta có:
C1=C2 , C1= - C2
Có hai hàm sóng đặc trưng cho chuyển động
của hai electron:
1.
2+
2.
1),
=
C
(
S
S
a
b
a
b
1
2
2
1
A = CA( a .
b a .
b )
S: Hàm sóng đối xứng, ứng với trạng thái hai
electron có spin ngược nhau.
A: Hàm sóng bất đối xứng, ứng với trạng thái
hai electron có spin cùng dấu.
CuuDuongThanCong.com
/>
Sửù keỏt hụùp 2 nguyeõn tửỷ H
A
S
CuuDuongThanCong.com
/>
Ý nghóa của hàm sóng
‟ Hàm S: Tương ứng với trường hợp hai
electron của 2 H có spin ngược nhau, đến
gần nhau dẫn đến hút nhau tạo phân tử
Hydro (có liên kết)
‟ Hàm A: Có hai electron spin giống nhau,
tiến gần nhau dẫn đến đẩy nhau, tức không
tạo phân tử Hydro.
CuuDuongThanCong.com
/>
Đường cong thế năng của nguyên tử Hydro
CuuDuongThanCong.com
/>
Một số điểm cơ bản của phương pháp VB về
liên kết cộng hóa trò:
‟ Liên kết cộng hóa trò là liên kết hai electron hai
tâm.
‟ Liên kết cộng hóa trò hình thành do sự che phủ lẫn
nhau giữa các ON hóa trò của các nguyên tử tương
tác.
‟ Liên kết cộng hóa trò càng bền khi độ che phủ của
các ON tương tác càng lớn. Độ che phủ phụ thuộc
kích thước, hình dạng các ON và hướng che phủ
của chúng.
Liên kết cộng hóa trò có tính đònh
hướng, bão hòa và phân cực.
CuuDuongThanCong.com
/>
Biểu diễn liên kết cộng hóa trò theo cấu trúc Lewis
„ Liên kết cộng hóa trò có thể biểu diễn:
Cl
+
Cl
Cl Cl
„ Trong cấu trúc Lewis mỗi cặp electron trong liên kết
được biểu diễn bằng một gạch đơn:
H
H O
Cl
Cl
H
H N H
F
H
H
C H
H
H
Lưu ý: ON s bao giờ cũng có dấu +
ON p có một đầu + một đầu -.
CuuDuongThanCong.com
/>
Các kiểu liên kết cộng hóa trò
Liên kết : Liên kết cộng hóa trò tạo thành do sự
che phủ giữa các ON xảy ra theo trục nối hai hạt
nhân nguyên tử. s ‟ s, s ‟ p, p ‟ p, s ‟ d.
‟ Chú ý: Cùng dấu thì che phủ, khác dấu không che phủ
s-s
s-sp3
p-sp3
sp3 - sp3
Bao gồm cả sự
lai hóa.
CuuDuongThanCong.com
p-p
s-p
s-sp2
s-sp
p-sp2
p-sp
sp2-sp2
sp - sp
kết hợp của s, p, d, và các orbital
/>
CuuDuongThanCong.com
/>
CuuDuongThanCong.com
/>
CuuDuongThanCong.com
/>
Liên kết cộng hóa trò : Khi các ON tương
tác che phủ với nhau về hai bên của trục
nối hai hạt nhân: p ‟ p, p ‟ d, d ‟ d.
CuuDuongThanCong.com
/>
Etylene
Acetylene
CuuDuongThanCong.com
/>
Liên kết cộng hóa trò xuất hiện khi 20N d nằm
trong hai mặt phẳng song song che phủ nhau theo
cả 4 “cánh hoa”.
CuuDuongThanCong.com
/>
Xét ví dụ tạo thành phân tử N2.
‟ Cấu trúc electron nguyên tử 1s22s22p3
‟ Sử dụng 3 electron độc thân ở orbital 2p để
tạo liên kết.
‟ Phân tử có một liên kết , hai liên kết .
CuuDuongThanCong.com
/>
Ví duï: Phaân töû Acetylene
CuuDuongThanCong.com
/>
