CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG GIÁO VIÊN CHUYÊN THPT PHẦN LIÊN KẾT HÓA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T NHIấN

chuyên đề BI DNG GIO VIấN CHUYấN THPT

liờn kt hoá học

Hè, tháng 8 năm 2009


Chơng I: Lí thuyết liên kết hóa học
I. 1. Khái niệm phân tử và liên kết hóa học
Phân tử là phần tử nhỏ nhất của chất, mang tính chất đặc trng cho chất, có thể phân chia
thành các hạt nhỏ hơn trong các phản ứng hoá học và có thể tồn tại độc lập.
Sự kết hợp giữa các nguyên tử để đạt tới trạng thái bền vững hơn đợc gọi là liên kết hóa
học.
I.2. Các khuynh hớng hình thành liên kết hóa học:
I.2.1. Các khuynh hớng hình thành liên kết - Qui tắc bát tử (Octet)
Nội dung của qui tắc bát tử: Khi tham gia vào liên kết hóa học các nguyên tử có khuynh
hớng dùng chung electron hoặc trao đổi để đạt đến cấu trúc bền của khí hiếm bên cạnh với 8
hoặc 2 electron lớp ngoài cùng.
Ví dô:
..
..

H . + . Cl :
..
..
Na . + . Cl :
..
(2/8/1)

(2/8/7)

H : Cl :
..

Na+
Cl(2/8) (2/8/8)

H-Cl

NaCl

I.2.2. Một số đại lợng đặc trng cho liên kết hóa học
I.2.4.1. Độ dài liên kết (d): Là khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai
nguyên tử liên kết trực tiếp với nhau.
0
Ví dụ: Trong phân tử nớc, dO-H = 0,94 A .
Độ dài liên kết giữa hai nguyên tử A-B có thể tính gần đúng bằng
tổng bán kính của hai nguyên tử A và B

O
104028'

H

0

0,94 A

H

Giữa 2 nguyên tử cho trớc, độ dài liên kết giảm khi bậc liên kết tăng
VD:
Liên kết
CC
C=C
CC
E [kcal/mol]
83
143
194
0
D (A )
1,54
1,34
1,2
I.2.4.2. Góc liên kết: Là góc tạo bởi hai nửa đờng thẳng xuất phát từ một hạt nhân nguyên tử và đi
qua hạt nhân của hai nguyên tử liên kết trực tiếp với nguyên tử đó. Ví dụ: Trong phân tử nớc
HOH = 104028
Góc liên kết phụ thuộc vào:
+Trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm
+ Độ âm điện của nguyên tử trung tâm A và phối tử X: nguyên tử trung tâm A có độ âm
điện lớn sẽ kéo mây của đôi electron liên kết về phía nó nhiều hơn, hai đám mây của hai liên kết
mà lớn lại ở gần nhau gây ra lực tơng tác đẩy làm cho độ lớn góc liên kết tăng lên. Nếu phối tử X
có độ âm điện lớn sẽ gây tác dụng ngợc lại.
I.2.4.3. Năng lợng liên kết
Năng lợng liên kết A-B là năng lợng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn liên kết A-B (thờng
đợc qui về 1 mol liên kÕt - kJ/mol hc kcal/mol).
EH-H = 103 kcal/mol : H2 → 2H ∆ H = 103 kcal/mol

2


Năng lợng liên kết (năng lợng phân li liên kết), về trị tuyệt đối, chính bằng năng lợng hình
thành liên kết nhng ngợc dấu. Tổng năng lợng các liên kết trong phân tử bằng năng lợng phân li
của phân tử đó.
Năng lợng liên kết giữa 2 nguyên tử tăng cùng bậc liên kết ( đơn < đôi < ba)
II. liên kết ion
Định nghĩa liên kết ion: liên kết ion là liên kết hoá học đợc tạo thành do lực hút tĩnh điện giữa các
ion mang điện ngợc dấu.
ã Bản chất của lực liên kết ion: là lực hút tĩnh điện.
Độ lớn của lực liên kết ion (F) phụ thuộc vào trị số điện tích của cation (q 1) và anion (q2)
và bán kính ion của chúng lần lợt là r1 vµ r2.
q .q
F ~ 1 2 2 ( r = r1 + r2 )
r
Khi lực liên kết ion càng lớn thì liên kết ion càng bền, năng lợng mạng lới ion càng lớn và
liên kết ion khó bị phân li, mạng lới ion càng khó bị phá vỡ, các hợp chất ion càng khó nóng chảy,
khó bị hoà tan trong dung môi phân cực hơn.
II.3. Các yếu tố ảnh hởng đến sự tạo thành liên kết ion.
- Năng lợng ion hoá. - ái lực với electron
- Năng lợng mạng lới.
II.3.1. Năng lợng ion hoá.
a) Khái niệm: Năng lợng ion hoá là năng lợng cần thiết để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở
trạng thái cơ bản (trạng thái không kích thích) tạo ra cation ở trạng thái khí.
M
+ I1 → M+ + 1e
M+
+ I2 → M2+ + 1e
2+

M
+ I3 → M3+ + 1e
......
M(n - 1)+ + In → Mn+ + 1e
Các giá trị I1, I2, I3,, In là năng lợng ion hoá thứ nhất, thứ 2, thứ 3, và thø n.
b) Qui luËt: + I1 < I2 < I3 << In
+ Những nguyên tử có năng lợng ion hoá càng nhỏ càng dễ biến thành ion dơng.
II.3.2. ái lực với electron.
a) Khái niệm: ái lực đối với electron là năng lợng tỏa ra (hay thu vào) khi một nguyên tử kết hợp
với electron để trở thành ion âm.
X + 1e X - + A1 ( A1: là ái lực đối với electron thứ nhất.)
b) Qui luật: ái lực đối với electron của một nguyên tố càng lớn thì nguyên tố đó càng dễ chuyển
thành ion âm.
II.3.3. Năng lợng mạng lới.
a) Khái niệm: Năng lợng mạng lới là năng lợng toả ra khi các ion kết hợp với nhau để tạo thành
mạng lới tinh thể.
b) Qui luật: Năng lợng mạng lới càng lớn thì hợp chất ion đợc tạo nên càng bền.
Tóm lại: Kim loại càng dễ nhờng electron, phi kim càng dễ nhận electron, các ion đợc tạo
thành hút nhau càng mạnh thì càng thuận lợi cho sự tạo thành liên kết ion.
III. Liên kết cộng hóa trị
III.1. Lí thuyết phi cơ học lợng tử ( Thuyết electron hóa trị Lewis - Langmuir)
III.1.1. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị.
ã Khi hình thành liên kết cộng hóa trị, các nguyên tử có khuynh hớng dùng chung các cặp
electron để đạt cấu trúc bền của khí hiếm gần kề ( với 8 hoặc 2 electron lớp ngoài cùng).
3


ã Các cặp electron dùng chung có thể do sự gãp chung cđa hai nguyªn tư tham gia liªn kÕt
(céng hóa trị thông thờng) hoặc chỉ do một nguyên tử bỏ ra (cộng hóa trị phối trí).
ã Số electron góp chung cđa mét nguyªn tư thêng b»ng 8 - n (n: số thứ tự của nhóm nguyên

tố). Khi hết khả năng góp chung, liên kết với các nguyên tử còn lại đợc hình thành bằng cặp
electron do một nguyên tử bỏ ra (thờng là nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn).
Ví dụ: Công thức phân tử
Công thức electron
Công thức cấu tạo
..
H2O
H.. ..
:O: H
H-O-H
..
SO2
:O:: S:..
.. O:
O= SO
III.2. Lí thuyết cơ học lợng tử
III.2.1. Thuyết VB (Valent Bond - Liên kết hóa trị)
III.2.1.1. Các luận điểm cơ sở của thuyết VB
ã Một cách gần đúng, coi cấu tạo e của nguyên tử vẫn đợc bảo toàn khi hình thành phân tử
từ nguyên tử, nghĩa là trong phân tử vÉn cã sù chun ®éng cđa e trong AO. Tuy nhiên khi 2 AO
hóa trị của hai nguyên tử xen phủ nhau tạo liên kết hóa học thì vùng xen phủ đó là chung cho hai
nguyên tử.
ã Mỗi một liên kết hóa học giữa hai nguyên tử đợc đảm bảo bởi 2 e có spin đối song mà
trong trờng hợp chung, trớc khi tham gia liên kết, mỗi e đó là e độc thân trong 1 AO hóa trị của
một nguyên tử. Mỗi liên kết hóa học đợc tạo thành đó là một liên kết 2 tâm (2 nguyên tử). Liên
kết đó không thể hình thành từ 1 e (thiếu e) hoặc từ 3e trở lên (tính bÃo hòa của liên kết cộng hóa
trị).
ã Sự xen phủ giữa 2 AO có 2e của 2 nguyên tử càng mạnh thì liên kết đợc tạo ra càng bền
(nguyên lý xen phủ cực đại). Liên kết hóa học đợc phân bố theo phơng có khả năng lớn về sự xen
phủ 2 AO (thuyết hóa trị định hớng).

III.2.1.2. Thuyết VB về sự hình thành liên kết cộng hóa trị
Liên kết giữa hai nguyên tử càng bền nếu mức độ xen phủ của các obitan càng lớn, nh vậy
sự xen phủ của các obitan tuân theo nguyên lí xen phủ cực đại: liên kết đợc phân bố theo phơng
nào mà mức độ xen phủ các obitan liên kết có giá trị cực đại
2 2 6 2 5
VÝ dô: 1H 1s1
17Cl 1s 2s 2p 3s 3p
H2

H:H

H–H

HCl

H :Cl

H – Cl

Cl2

Cl : Cl

Cl – Cl

HH

H
Cl

Cl
Cl

III.2.1.3. ThuyÕt VB về vấn đề hóa trị của nguyên tử trong hợp chất cộng hóa trị
ã Cộng hóa trị của một nguyên tử (hóa trị nguyên tử) bằng số liên kết mà nguyên tử đó có
thể tạo đợc với các nguyên tử khác.
Ví dụ: Trong CO2 (O= C =O) nguyên tử C và O lần lợt có hóa trị bằng 4 và 2
ã Theo thuyết VB, để tạo đợc một liên kết cộng hóa trị, nguyên tử đà sử dụng một e ®éc
th©n cđa chóng. Nh vËy, cã thĨ nãi r»ng céng hóa trị của một nguyên tử bằng số e độc thân của
nguyên tử đà dùng để tham gia liên kết.
ã Cũng theo thuyết VB, khi tham gia liên kết các nguyên tử có thể bị kích thích. Sự kích
thích này có ảnh hởng đến cấu hình e của nguyên tử, các e cặp đôi có thể tách ra và chiếm cø c¸c
4


AO cßn trèng trong cïng mét líp. Nh vËy sè e độc thân của nguyên tử có thể thay đổi và cộng
hóa trị của nguyên tử có thể có giá trị khác nhau trong những hợp chất khác nhau (Bảng 2).
VD1: Cộng hóa trị của S trong H2S là 2 ; SO2 lµ 4 ; H2SO4 lµ 6
VD2: Céng hãa trị của Clo trong HClO là 1; HClO2 là 3 ; HClO3 là 5; HClO4 là 7
Bảng 2: Số e độc thân có thể có của các nguyên tố thuộc phân nhóm chính
Nhóm
IIA

IIIA

Cấu hình electron hóa trị

Số e- độc thân
2

ns2
X*
ns2 np1

1, 3

X*
IVA

2, 4

ns2 np2
X*

VA
Tõ chu k× 3

3, 5

ns2 np3
X*

VIA

ns2 np4

Tõ chu k× 3

2,4, 6

X*
X**

VIIA

ns2 np5

Tõ chu k× 3

1, 3, 5, 7

X*
X**
X***

III.2.1.5. Bậc liên kết
Bậc liên kết là số liên kết cộng hóa trị (số cặp electron chung) giữa hai nguyên tử.
a) Liên kết bậc một (liên kết đơn): chỉ có một liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử . VD: H-H ;
H- Cl …
b) Liªn kÕt bËc 2 (liên kết đôi): có 2 liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử
VD: O= C =O
c) Liên kết bËc ba (liªn kÕt ba): cã 3 liªn kÕt céng hóa trị giữa 2 nguyên tử
VD: N N ; H- C C - H ,
Các liên kết đôi và liên kết ba còn đợc gọi chung là liên kÕt béi.
Khi sè electron chung cµng lín, lùc hót tÜnh điện giữa electron với hạt nhân của hai
nguyên tử càng mạnh, độ bền liên kết tăng còn khoảng cách giữa hai tâm nguyên tử giảm. Do vậy
khi bậc liên kết càng lớn thì năng lợng liên kết càng lớn và độ dài liên kết càng nhỏ.
VD:
Liên kết:
C-C

C=C
CC
E (kcal/mol):
83
143
194

5


0

dC-C ( A ) :

1,54

1,34

1,2

III.2.1.6. Liªn kÕt xichma (σ ) và liên kết pi ( ).
a) Liên kết xichma () : là loại liên kết cộng hóa trị đợc hình thành bằng phơng pháp xen phủ
đồng trục các obitan nguyên tư, vïng xen phđ n»m trªn trơc liªn kÕt.
Liªn kÕt có các loại s-s , s-p , p-p , …

p

p

p

s

s s

Liªn kÕt σ thêng bỊn, do cã vïng xen phủ lớn và các nguyên tử có thể quay tự do xung
quanh trục liên kết mà không phá vỡ liên kết này.
b) Liên kết : Là loại liên kết cộng hóa trị đợc hình thành bằng phơng pháp xen phủ song song
trục các obitan nguyên tử, vùng xen phủ n»m ë hai phÝa so víi trơc liªn kÕt.
Liªn kÕt có các loại p-p , p-d ,
Liên kết π kÐm bỊn do cã vïng xen phđ nhá vµ các nguyên tử không thể quay tự do xung
quanh trục liên kết mà không phá vỡ liên kết này.
z

z

z

z

y

y

x

p-p

p-d

y
x

Liên kết đơn luôn là liên kết , liên kết đôi gồm 1 liên kết và 1 liên kết , liên kết ba
gồm 1 liên kết và 2 liên kết .
III.2.1.7. Liên kết cộng hoá trị cho-nhận (liên kết phối trí).
a) Định nghĩa: Liên kết cộng hoá trị cho - nhận là liên kết cộng hoá trị trong đó cặp electron dïng
chung chØ do mét nguyªn tư cung cÊp – gọi là nguyên tử cho, nguyên tử còn lại là nguyên tử
nhận.
VD:
H
H

+

H
N

+

H+

H

H

N

H

H

hay

H

H

+
N

H

H
O

O
hay

N

N
O

O

b) Điều kiện tạo ra liên kết cho nhận:
- Nguyên tử cho phải có lớp vỏ e đà bÃo hoà và còn ít nhất một cặp e tự do (ch a tham gia liên
kết) có bán kính nhỏ, độ âm điện tơng đối lớn.
- Nguyên tử nhận phải có obitan trống.

III.2.1.8. Sự lai hóa các obitan nguyªn tư.
6


• ThuyÕt lai hãa cho r»ng mét sè AO cã mức năng lợng gần bằng nhau khi tham gia liên kết
có xu hớng tổ hợp với nhau để tạo ra các AO lai hóa có năng lợng thấp hơn, liên kết hình thành
bởi sự xen phủ các AO lai hóa sẽ bền vững hơn.
ã Số obitan lai hóa tạo thành bằng số obitan nguyên tử tham gia lai hóa và các obitan lai hóa
tạo ra có năng lợng tơng đơng. (b¶ng 2)
B¶ng 3: Một số đặc điểm phân tử
KÝ
hiƯu

p
s
p
s

sp
sp

sp

Sù lai hóa

2

sp3d

sp3d2

1800

sp

sp

d
p
s
d
p
s

3

Tam
giác

109028

2

Đờng
thẳng

1200

sp

p
s

3

Phân bố không gian của các obitan lai hóa

Tứ diện

Lỡng
tháp đáy
tam giác

3

sp d

Bát diện

sp3d2

ã Ngời ta cũng dự đoán kiểu lai hãa cđa nguyªn tư trªn lý thut: sè obitan lai hoá bằng
tổng số liên kết mà nguyên tử tạo ra và số cặp electron tự do của nguyên tử (H). Giá trị của n
tính đợc bằng 2, 3, 4, 5, 6 tơng ứng với các trạng thái lai hãa sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2.
VÝ dô: H-O-H , HO = 2+2 = 4 → O lai hãa sp3
O=S →O , HS = 2+1 = 3 → S lai hãa sp2 ; O=C=O , HC = 2+0 = 2 → C lai hóa sp
ã Dới đây là một số ví dụ về sự hình thành phân tử trên cơ sở kết hợp thuyết VB và thuyết lai
hóa các obitan nguyên tö :
CH4 (C lai hãa sp3)
CH2 = CH2 (C lai hãa sp2)

CH ≡ CH (C lai hãa sp)
........................

H

H

........................
........................

H

H
H

H
H

H
........................

III.1.2.11. Mét sè tính chất của phân tử
1- Mô hình sự đẩy giữa các đôi electron vỏ hóa trị

7

H

H
........................

........................


- Qui ớc: Trong phân tử có công thức AXnEm thì A là nguyên tử trung tâm, X là phối tư, n lµ
chØ sè cho biÕt sè phèi tư, E là đôi e riêng, m là chỉ số cho biết số đôi e riêng
- Mỗi mây electron chiếm một khoảng không gian nhất định. Hình dạng của phân tử phụ
thuộc vào khoảng không gian chiếm bởi các mây electron vỏ hóa trị của A hay hình dạng phân tử
phụ thuộc vào sự phân bố các đôi electron hay các mây electron ở vỏ hóa trị của nguyên tử trung
tâm A
- Nội dung mô hình sự đẩy các đôi electron vỏ hóa trị: Các đôi (hay cặp electron trong vỏ
hóa trị đợc phân bố cách nhau tới mức xa nhất có thể đợc (hay các đôi electron trong vỏ hóa trị
đẩy nhau ra xa tới mức có thể đợc) để lực đẩy giữa chúng ở mức thấp nhất
- Đôi electron riêng chỉ chịu lực hút của hạt nhân nguyên tử trung tâmA. Còn đôi e liên kết
chịu tác dụng hút của cả hai hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết là A và X. Do đó đôi electron
riêng của mây electron chiếm khoảng không gian rộng hơn khoảng không gian chiếm bởi mây
electron của đôi electron liên kết
2- Hình dạng một số phân tử
1. Trờng hợp AXn (n = 2 6)
Nguyên tử trung tâm A có từ 2 đến 6 cặp electron liên kết tạo với phối tử X, A không có
đôi electron riêng
+ Khi n = 2 : hai đôi e liên kết đợc phân bố trên đờng thẳng phân tử có dạng đờng
thẳng, góc liên kết 1800
VD: BeH2 :
H - Be - H
+ Khi n = 3: ba đôi electron này đợc phân bố trên mặt phẳng hớng về 3 đỉnh của tam giác
đều phân tử có hình tam giác đều, góc liên kết 1200
VD: BF3, AlCl3,....
F
|
Be

F

F

+ Khi n= 4: 4 đôi electron hớng về 4 đỉnh của tứ diện đều, A ở tâm phân tử có hình tứ
diện đều, góc liên kết bằng 109,50
VD: CH4; NH4+
+ Khi n = 5: 5 đôi electron đợc phân bố trên 5 đỉnh của lỡng tháp tam giác
Phân tử hình lỡng tháp tam giác
Có 3 đôi electron nằm trên mặt phẳng tam giác đều, tâm của tam giác là hạt nhân của A.
Ba đôi e này tạo 3 liên kết ngang, góc liên kết 1200
Còn lại 2 đôi e nằm trên đờng thẳng vuông góc với tam giác tại tâm A tạo 2 liên kết trục.
Độ dài liên kết ngang < liên kết trục vì đôi e trên liên kết trục chịu tơng tác đẩy của 3 đôi
e ngang, góc tơng tác 900 lực đẩy lớn độ dài liên kết lớn, còn đôi e trên liên kết ngang chịu
tơng tác đẩy của 2 đôi e trục, 2 đôi e ngang còn lại nhng tơng tác đẩy của 2 đôi e ngang là yếu vì
góc tơng tác là lớn 1200 lực đẩy yếu hơn độ dài liên kết nhỏ hơn. VD: PCl5
+ Khi n = 6: cả 6 đôi e đợc phân bố trên bát diện đều. Các góc liên kết nh nhau (900)nên
độ dài liên kết nh nhau vì lực đẩy tơng hỗ của các đôi e là nh nhau phân tử hình bát diện đều
VD: SF6
2) Trờng hợp AXnEm: ngoài phối tử nguyên tử trung tâm A có đôi e riêng
Cần lu ý đến sự không tơng đơng giữa đôi e liên kết với đôi e riêng này
+ AX2E: Đôi e riêng có mây e chiếm khoảng không gian rộng hơn đôi electron liên kết nên 3
nguyên tử X A X không còn nằm trên cùng 1 đờng thẳng nh trong AX2, phân tử có góc: góc
XAX < 1200
..
8


A
X

X
+ AX3E: Phân tử hình tháp tam giác, góc liên kết < góc của tứ diện đều (109,50)
VD: NH3; các amin
+ AX2E2: Có 2 đôi e riêng nên khác với AX 4 và AX3E mà phân tử có góc, do tơng tác đẩy của 2
đôi e riêng góc liên kết < 109,50. VD: H2O
+ AXE3: Phân tử thẳng. VD: các HX
+ AX4E, AX3E2, AX2E3: xét từ trờng hợp AX5
Mây e ngang tạo với mây e trục góc 90 0, giữa các mây e ngang tạo với nhau góc 120 0 nên nếu có
đôi e riêng thì đôi e riêng này sẽ phân bố trên mặt phẳng tam giác vì khi đó lực đẩy tơng hỗ giữa
đôi e riêng với các đôi e liên kết là nhỏ nhất
Vậy ta có thể có các dạng hình của các trờng hợp trên nh sau
- AX4E: hình cái bập bênh, do sự đẩy của đôi e riêng mạnh nên góc của liên kết trục và liên
kết ngang < 900, góc liên kết ngang với liên kết ngang < 1200
VD: SF4,
- AX3E2: 2 đôi electron riêng nằm trên mặt phẳng tam giác phân tử hình chữ T, góc liên
kết của liên kết ngang và liên kết trục < 900
VD: ClF3, HClO2
- AX2E3: 3 đôi e riêng đều phân bố trên 1 mặt phẳng, 2 đôi e liên kết nằm trên trục vuông
góc với mặt phẳng phân tử có dạng đờng thẳng
VD: ClF2, HOCl
+ AX5E, AX4E2, .....: xuất phát từ hình dạng của phân tử AX6
- AX5E: 4 đôi e liên kết phân bố trong mặt phẳng hình vuông, 1 đôi e trên trục, đôi e không
liên kết nằm trên trục còn lại. Do đôi e không liên kết chiếm khoảng không gian lớn nên
góc liên kết giữa liên kết trục với liên kết ngang < 90 0, độ dài liên kết trục < độ dài liên
kết ngang ( liên kết trục bị đẩy yếu hơn so với liên kết ngang)
VD: BrF5
- AX4E2: để lực đẩy là nhỏ nhất thì 2 đôi e riêng phải phân bố sao cho góc đẩy là lớn nhất
hai đôi e riêng nằm trên trục vuông góc với mặt phẳng chứa 4 đôi e liên kết còn lại
phân tử vuông phẳng
VD: XeF4

Bảng dới đây là một số mô hình cấu trúc hình học của phân tử
Đờng
Chữ V Tam giác Tháp tam
Tứ
Lỡng tháp
Vuông
Tháp
Bát
thẳng
phẳng
giác
diện
đáy tam giác phẳng
vuông
diện

* Mỗi loại lai hóa có khả năng tạo ra một hay một số cấu trúc nào đó:
ã Lai hóa sp: Tạo cấu trúc đờng thẳng (nh trong các phân tử BeH2, ZnCl2, CO2, C2H2, ).
H

C

C

H

ã Lai hóa sp : Tạo cấu trúc chữ V( nh trong các phân tử SO2, O3, ), tam giác phẳng (nh
trong các phân tử và ion: BF3, SO3, HNO3, C2H4, NO3-, CO32- …).
2

O
S
O

H O
O

N+
O-

9


ã Lai hóa sp3: Tạo cấu trúc chữ V (nh trong các phân tử H2O, H2S, ), tháp tam giác (nh
NH3, H3O+, ) và tứ diện (nh trong các phân tử và ion: CH4, CCl4, NH4+, PO43-, SO42-, ClO4-, ).
H

H

C

N

O
H

H

H

H

H

H

H

ã Lai hóa sp3d: Tạo cấu trúc thẳng (nh XeF2), chữ T (nh ClF3), lỡng tháp tam giác (nh trong
phân tử PCl5,).
Cl
Cl
F

Xe

F

F

Cl

F

P

Cl

Cl
F

Cl

ã Lai hóa sp d : Tạo cấu trúc vuông phẳng (nh trong phân tử XeF4, ), tháp vuông (nh trong
phân tử BrF5 ) và cấu trúc bát diện (nh: SF6, AlF63-, SiF62-)
3 2

F

F

S

Br
F

F

F

F

F

F

Xe
F

F

F

F

F

F
F

b) Sự phân cực của phân tử
ã Lỡng cực điện: Lỡng cực điện là một hệ gồm hai điện tích +q và -q
cách nhau một khoảng cách l. Lỡng cực điện đặc trng bằng đại lợng momen lỡng cực à với định nghĩa momen lỡng cực à bằng tích của điện tích q và cách
tay đòn l.
à = l.q

-q
l
+q
lỡng cực điện

Trong hệ SI momen lỡng cực à đợc tính bằng Cm (coulomb.met). Với phân tử do momen
lỡng cực có giá trị nhỏ nên ngời ta thờng tính theo D (Debye) víi qui íc :
1
1D =
.10-29 Cm
3
• Lìng cực liên kết: mỗi liên kết ion hoặc liên kết cộng hóa trị phân cực là một lỡng cực
điện và có một momen lỡng cực xác định đợc gọi là momen lỡng cực liên kết. Liên kết phân cực
càng mạnh thì momen lỡng cực càng lớn.

Ví dụ:
HF
HCl
HBr
HI
Liên kết H
F H
Cl H
Br H
I
à (D)
1,83
1,08
0,82
0,44
ã Lỡng cực phân tử: Trong việc khảo sát lỡng cực phân tử, ngời ta thừa nhận thuộc tính cộng
tính của momen lỡng cực liên kết và coi momen lỡng cực của phân tử là tổng vectơ các momen lỡng cực liên kết.
Ví dụ:
Với phân tử CO2 :
O=C=O
à=0
Với phân tử H2O : à 0 (à = 1,84D)
ã Việc khảo sát momen lỡng cực phân tử là một thông số cần thiết cho việc nghiên cứu tính
chất của liên kết (khi à càng lớn, tính ion của liên kết càng mạnh), cấu trúc hình học của phân tư
cịng nh c¸c tÝnh chÊt vËt lÝ, hãa häc cđa mét chÊt.
10


c) Từ tính của phân tử
ã Chất thuận từ: Chất thuận từ là những chất bị hút bởi nam châm. Về mặt cấu tạo, phân tử

của các chất này có e cha ghép đôi ( e độc thân).
Ví dụ: NO2 là một chất thuận từ do trong cấu tạo còn một e độc thân trên nguyên tử N :
O = N O
ã Chất nghịch từ: Chất nghịch từ là những chất bị đẩy bởi nam châm. Về mặt cấu tạo, phân
tử của chất này không có e độc thân.
IV. Liên kết kim loại
IV.1. Định nghĩa: Liên kết kim loại là liên kết hoá học hình thành do các electron tự do gắn kết
các ion dơng kim loại trong mang tinh thể kim loại hay trong kim loại lỏng.
ã Bản chất của lực liên kết kim loại là lực hút tĩnh điện giữa các electron tự do và các ion (+)
kim lo¹i.
IV.2 . Mét sè kiĨu m¹ng tinh thĨ kim lo¹i.
IV.2.1. Mạng lập phơng đơn giản:
- Đỉnh khối lập phơng là các nguyên tử kim loại hay ion dơng kim
loại; Số phối trí = 6.
IV.2.2. Mạng lập phơng tâm khối:
- Đỉnh và tâm khối hộp lập phơng là nguyên tử hay ion dơng kim
loại; Số phối trí = 8.
IV.2.3. Mạng lập phơng tâm diện
- Đỉnh và tâm các mặt của khối hộp lập phơng là các nguyên tử
hoặc ion dơng kim loại; Số phối trí = 12.
IV.2. 4. Mạng sáu phơng đặc khít (mạng lục phơng):
- Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô mạng cơ sở. Mỗi ô mạng cơ sở là
một khối hộp hình thoi. Các đỉnh và tâm khối hộp hình thoi là nguyên tử
hay ion kim loại;
- Số phối trí = 12.

IV.3. ảnh hởng của liên kết kim loại đến tính chất vật lý của kim loại
Do cấu trúc đặc biệt của mạng tinh thể kim loại mà các kim loại rắn có những tính chất
vật lý chung: tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, tính dẻo, ánh kim. Các tính chất vật lý chung đó đều do
electron tự do trong kim loại gây ra.

Ngoài ra đặc điểm của liên kết kim loại: Mật độ nguyên tử (hay ®é ®Ỉc khÝt), mËt ®é
electron tù do, ®iƯn tÝch cđa cation kim loại cũng ảnh hởng đến các tính chất vật lý khác của kim
loại nh: độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tỷ khối.
IV.4. Độ đặc khít của mạng tinh thể, khối lợng riêng của kim loại.
IV.4.1. Độ đặc khít của mạng tinh thể
a) Mạng tinh thể lập phơng tâm khối
11


a
a 2
= 4r

a 3
Số quả cầu trong một ô cơ së : 1 + 8. 1/8 = 2
4
2. π .r 3
Tổng thể tích quả cầu
3 =
=
Thể tích của một ô cơ sở
a3

4
3 3
2. .(a
)
3
4 = 68%
a3

b) Mạng tinh thể lập phơng tâm diện

a
a
a 2 = 4.r
Số quả cầu trong một ô cơ sở : 6. 1/2 + 8. 1/8 = 4
4
4
2 3
4. .r 3
Tổng thể tích quả cầu
4. .(a
)
3 =
3
4 = 74%
=
Thể tích của một ô cơ sở
a3
a3
c) Mạng tinh thể lục phơng chặt khít
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4. 1/6 + 4. 1/12 + 1 = 2
4
4
a
2. π .r 3
2. π .( )3
Tæng thể tích quả cầu
3

3
2
= 74%
=
=
3 2a. 6
3
Thể tích của một ô cơ sở
a.a
.
a 2
2
2
a

2a 6
b=
3
a
Ô cơ sở

a

a

a
a = 2.r

IV.4.2. Khối lợng riêng của kim loại
a) Công thức tính khối lợng riêng của kim loại

12

a

a 6
3
a 3
2


3.M .P
(*)
4π r 3 .N A
M : Khèi lỵng kim loại (g) ; NA: Số Avogađro
P : Độ đặc khít (mạng lập phơng tâm khối P = 68%; mạng lập phơng tâm diện, lục phơng
chặt khít P = 74%)
r : Bán kính nguyên tử (cm)
b) áp dụng:
Ví dụ 1: Tính khối lợng riêng của tinh thể Ni, biết Ni kết tinh theo mạng tinh thể lập ph0
ơng tâm mặt và bán kính của Ni là 1,24 A .

D=

0
4r 4.1, 24
=
= 3,507( A) ; P = 0,74
2
2
Khối lợng riêng của Ni:

3.58, 7.0, 74
=9,04 (g/cm3)
4.3,14.(1, 24.10−8 )3 .6, 02.1023

a=

a
a
a 2 = 4.r

VÝ dụ 2: Xác định khối lợng riêng của Na, Mg, K
Kim loại
Na
Nguyên tử khối (đv.C)
22,99
0
Bán kính nguyên tử ( A )
1,89
Mạng tinh thể
Lptk
Độ đặc khít
0,68
Khối lợng riêng lý thuyết (g/cm3)
0,919
Khối lợng riêng thực nghiệm (g/cm3)
0,97

Mg
24,31
1,6

Lpck
0,74
1,742
1,74

Al
26,98
1,43
Lptm
0,74
2,708
2,7

V. Liên kết hiđro
V.1. Khái niệm
- Liên kết hyđro là liên kết hoá học đợc hình thành bằng lực hút tĩnh điện yếu giữa một nguyên tử
hyđro linh động với một nguyên tử phi kim có ®é ©m ®iƯn lín, mang ®iƯn tÝch ©m cđa ph©n tử
khác hoặc trong cùng phân tử.

VD
H

H
O
H

O

H O

O

C
H

H

H
O

O
H

V.2. Bản chất của lực liên kết hyđro.
- Bản chất của lực liên kết hyđro là lực hút tĩnh điện.
- Liên kết hiđro thuộc loại liên kết yếu, có năng lợng liên kết vào khoảng 10-40 kJ/mol, yếu hơn
nhiều so với liên kết cộng hóa trị mà năng lợng liên kết vào khoảng và trăm đến vài ngàn kJ/mol,
nhng lại gây nên những ảnh hëng quan träng lªn tÝnh chÊt vËt lÝ (nh nhiƯt độ sôi và tính tan trong
nớc) cũng nh tính chất hóa học (nh tính axit) của nhiều chất hữu cơ.

13




+

XH

... :

1

Y

V.3. Điều kiện hình thành liên kết hyđrô.
+ X phải có độ âm điện cao, bán kính nguyên tử phải tơng đối nhỏ( O, N, F)
+ Y: có Ýt nhÊt mét cỈp e cha sư dơng, cã r nhỏ (O, N, F)
- Có 2 loại liên kết H
+ Liên kết H giữa các phân tử ( liên kết H liên phân tử)
VD:
R



O
ããã



+

-

H

R

ããã O

-

H

+

ããã

Có thể có loại liên kết H liên phân tử tạo thành vòng khép kín (dạng đime) rất bền rất khó
tách nhau ra ngay cả khi bay hơi
+ Liên kết H nội phân tử: Xuất hiện trong phân tử có cả



+

XH

và :


1

và chúng

Y

phải ở tơng đối gần nhau để khi hình thành liên kết H tạo thành đợc vòng 5-6 cạnh ( thờng
thì vòng 5 cạnh bền hơn)

VD

H2C

OH

CH2

O
H

C

;

O

O

H

O H

ã

Trong phân tử có liên kết H nội phân tử: ngoài ra còn có liên kết H liên phân tử nhng vô
cùng khó khăn vì nó tạo ra liên kết H nội phân tử dễ dàng hơn và bền hơn liên kết H liên
phân tử
b) ảnh hởng của liên kết H

+) ảnh hởng đến độ sôi, nhiệt độ nóng chảy
- Liên kết hyđro liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, sức căng bề mặt và khả
năng hoà tan vào nớc của chất.
- Các chất có liên kết hyđro nội phân tử sẽ giảm khả năng tạo liên kết hyđro liên phân tử, làm
giảm nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khả năng hoá lỏng so với hợp chất có khối lợng phân tử tơng đơng nhng có liên kết hyđro liên phân tử.
O
H O
O
H O
VD
C
C
H
O
O
H
(II)

(I)
(II) có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn(I).
+) ảnh hởng đến độ tan: Xét ảnh hởng của liên kết H giữa phân tử và dung môi
- Nếu có liên kết H giữa phân tử hợp chất và dung môi thì độ tan lớn
- Những chất có khả năng tạo liên kết H nội phân tử dễ tan trong dung môi không phân cực, khó
tan trong dung môi phân cực hơn so với những chất có liên kết H liên phân tử
14


VD: Do có liên kết hyđro nên H 2O, NH3, HF có nhiệt độ sôi cao hơn các hợp chất có khối lợng
phân tử tơng đơng(hoặc lớn hơn) nhng không có liên kết hyđro nh H2S, HBr, HI... Liên kết hyđro
của C2H5OH với H2O làm cho rợu etylic tan vô h¹n trong níc.

... O - H ... O - H ...O - H ...
... H- O ... H C2H5
H ... O - H
C2 H 5
C2H5
+) ảnh hởng đến độ bền của đồng phân
VD: Hiện tợng đồng phân tautome:

CH
CH3 C
C – CH3
||
||
O - H ... O

CH3 – C – CH2 C CH3
||
||
O
O

+) ảnh hởng đến tính axit bazơ
- Ngoài ra liên kết hyđro còn ảnh hởng đến khả năng cho và nhận proton(H +), tức ảnh hởng đến
tính axit-bazơ của chất.
VD: HF tạo liên kết hyđro mạnh trong dung dịch nên tính axit của HF giảm mạnh so với
các axit HCl, HBr, HI.
VI. liên kết Vanđecvan (Liên kết phân tử)
VI.1. Định nghĩa:
Liên kết Vanđecvan là liên kết hoá học đợc hình thành bằng lực hút tĩnh điện rất yếu giữa

các phân tử phân cực thờng trực hay phân cực tạm thời.
Lực liên kết Vanđecvan hình thành giữa tập hợp của các chất rắn, lỏng, khí.
VI.2. Các yếu tố ảnh hởng tới lực liên kết Vanđecvan.
Độ lớn của lực liên kết Vanđecvan phụ thuộc vào các yếu tố sau: (Ký hiệu F là lực liên kết
vanđecvan):
- Độ phân cực của phân tử càng tăng thì F tăng.
- Khoảng cách giữa các phân tử càng giảm thì F càng tăng.
- Khối lợng phân tử càng tăng thì F càng tăng.
VI.2.1. Tơng tác Vanđecvan gồm :
- Tơng tác lỡng cực : là tơng tác tĩnh điện giữa các phân tử phân cực. Tơng tác lỡng lực
tăng khi độ phân cực của phân tử tăng.
- Tơng tác cảm ứng : Khả năng làm phân cực hoá lẫn nhau của các phân tử. Các hợp chất
có chứa liên kết linh động, chứa các cặp electron hoá trị tự do, các hợp chất thơm là những chất
dễ bị phân cực hoá, nên tơng tác cảm ứng giữa chúng khá mạnh.
- Tơng tác khuyếch tán : Tơng tác này phụ thuộc vào kích thớc phân tử và lực hút giữa
các phân tử. Các phân tử có kích thớc càng nhỏ, càng có tính đối xứng cao và có cấu trúc tơng
đồng nhau thì càng dễ khuyếch tán vào nhau (dễ tan vào nhau nếu có mặt chất lỏng).
VI.2.2. ảnh hởng của lực hút Vanđecvan đến tính chất vật lý của các chất :
- Tơng tự ảnh hởng của liên kết hyđro nhng yếu hơn : Tơng tác Vanđecvan càng mạnh thì chất có
nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi càng cao, càng dễ hoá lỏng, tan vào nhau đáng kể.
Ví dụ : SO2 có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao hơn CO2, do :
MSO2 = 64 > MCO2 = 44
Ph©n tư SO2 phân cực, phân tử CO2 không phân cực

15


2

S

O

O

δ −2δ + −
δ

O=C=O
µ= 0

δ µ− 0δ −
>

Do vËy lùc liên kết Vanđecvan giữa các phân tử SO2 lớn hơn giữa các phân tử CO2 làm cho
nhiệt độ sôi của SO2 cao hơn CO2.
Chơng II:
bài tập Về liên kết hóa học
I. Cấu tạo phân tử và liên kết hóa học:
Bài 1. HÃy cho biết kiểu lai hoá của các nguyên tố và loại liên kết (, ) trong các hợp chÊt sau:
Cl – CH2– CH = O ; CH2= CH – C ≡ N ; CH2= C = O
Bµi 2. Axit 3-aminobenzoic có cấu tạo nh hình vẽ bên. HÃy xác định hoá trị và số oxihoá của tất
cả các nguyên tố và trạng thái lai hoá của các nguyên tử trung tâm trong công thức đà cho và
giải thích.
Bài 3. Cho phân tử: ClF3 hÃy: - Viết công thức cấu tạo; Cho biết kiểu lai hoá trong phân tử; Mô tả
hình dạng phân tử. Cho: à (độ phân cực) của phân tử là O,55 D ; góc liên kết FClF = 870 . Giải
thích
Bài 4. Độ phân ly nhiệt (tính theo %) ở 1000 K của các halogen:
F2
Cl2

Br2
I2
%
4,3
0,035
0,23
2,8
HÃy nêu quy luật chung của sự biến thiên độ phân ly nhiệt, giải thích sự bất thờng về độ phân ly
nhiệt từ F2 đến Cl2
Bài 5. Cho các trị số góc liên kết trong phân tử PX 3: 100,30; 97,80; 101,50; 1020 và các góc liên kết
Ã
IPI; FPF ; Ã
ClPCl ; Ã
BrPBr . HÃy gán trị số cho mỗi góc liên kết và giải thích.
Ã
Ã
Bài 6. a) Tại sao trong các phân tử H2O,NH3 các góc liên kết HOH (104,290) và HNH (1070) lại
0
nhỏ hơn góc tứ diện (109 ,28) ?
Ã
Ã
b) Xét 2 phân tử H2O và H2S tại sao góc HSH (92015) lại nhỏ hơn HOH (104029)
Ã
Ã
c) Xét 2 phân tử H2O và F2O tại sao góc FOF (103015) lại nhỏ hơn HOH (104029)
Bài 7. Cho các phân tử: Cl2O ; O3 ; SO2 ; NO2 ; CO2 và các trị số góc liên kết: 1200 ; 1110 ; 1320 ;
116,50 ; 1800. HÃy ghi giá trị góc liên kết trên cho phù hợp với các phân tử tơng ứng và giải
thích (ngắn gọn)
Bài 8. Một trong ba chất hữu cơ sau: ortho-diclobenzen ; meta-diclobenzen ; para-điclobenzen có
momen lỡng cực bằng 1,53 D. HÃy chỉ rõ đó là chất nào? có giải thích, biết rằng

mônôclobenzen có momen lỡng cực là 1,53D).
Bài 9. Có 5 chất hữu cơ với các giá trị mômen lỡng cực tơng ứng nh sau:
Chất hữu cơ
A
B
C
D
E
0,0
1,89
1,97
1,71
2,13
à (D)
BiÕt A, B, C, D, E thuéc trong c¸c chÊt sau:
cis - CHCl = CHCl ; cis - CH3– CH = CH – Cl ; trans - CHCl = CHCl;
trans - CH3–CH = CH–Cl vµ trans - CH3– CH = CH COOH .
HÃy chỉ rõ A,B,C,D,E là những chất nào? giải thích.
Bài 10. Giải thích tại sao : ở nhiệt độ thờng, lu huỳnh có tính trơ về hóa học nhng khi đun nóng
thì độ hoạt động hóa học tăng ?
Bài 11. Trong phân tử HCHO có 2 góc liên kết là 1160 và 1220. HÃy cho biết đó là góc nào? Giải
thích.
16


Bài 12: Cho 3 phân tử SCl2, F2O, Cl2O với các trị số góc đo đợc bằng 1110, 1030, 1050. Hỏi đó là
những góc nào? Giải thích.
Bài 13. Giải thích tại sao CCl4 là hợp chất trơ, không bị thuỷ phân trong H2O, còn SiCl4 lại bị thuỷ
phân rất mạnh trong H2O. Viết phơng trình phản ứng.
Bài 14. Mô tả cấu trúc các phân tử N(CH3)3 và N(SiH3)3. So sánh góc liên kết CNC với SiNSi. So

sánh tính bazơ giữa 2 hợp chất trên.
Bài 15. Hợp chất A có tổng số electron trong phân tử = 100. A đợc tạo thành từ 2 phi kim thuộc
các chu kì nhỏ và thuộc 2 nhóm khác nhau. Xác định công thức phân tử của A, biết rằng tổng số
nguyên tử các nguyên tố trong A là 6. Mô tả cấu tạo phân tử A (hình dạng, kiểu liên kết).
Xác định trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm hình dạng phân tử
Bài 16. Vì sao nớc đá lại nhẹ hơn nớc lỏng?
Hớng dẫn : Xác định về mạng tinh thể của nớc đá đợc hình thành nh thế nào, loại liên kết trong
tinh thể nớc đá so với nớc lỏng từ đó so sánh thể tích của cùng một lợng nớc đá khối lợng riêng
Bài 17. Momen lỡng cực cđa liªn kÕt C− Cl b»ng 1,6D. Triclo- benzen C6H3Cl3 cã momen lìng
cùc = 0. H·y chØ râ cÊu t¹o của đồng phân này? Nêu cấu tạo của đồng phân C6H3Cl3 có momen
lỡng cực lớn nhất và tính momen đó.
Bài 18. Axit Flohydric là một axit yếu nhất trong các axit HX nhng lại tạo đợc muối axit còn các
axit khác thì không có khả năng này ?
Bài19. Bo và Nhôm là hai nguyên tố kề nhau ở phân nhóm IIIA. tại sao có phân tử Al2Cl6 nhng
không có phân tư B2Cl6 ?
Bµi 20. Cã 3 hidrocacbon: C2H6 ; C2H4 ; C2H2 . Ngời ta ghi đợc các số liệu sau:
- Về góc hoá trị (góc liên kết) : 1200 ; 1800 ; 1090 .
- Về độ dài liên kết: 1,05 Å ; 1,07 Å ; 1,09 Å ; 1,200 ; 1,340 ; 1,540 .
- Độ âm điện cđa nguyªn tư cacbon : 2,5 ; 2,69 ; 2,75 .
HÃy điền các giá trị phù hợp với từng hidrocacbon theo bảng sau:
Hidrocacbon

Kiểu
lai hoá

Góc hoá
trị

Độ âm điện của
nguyên tử cacbon

Độ dài liên
0
kết C-C ( A )

Độ dài liên kết
0
C-H ( A )

CH3-CH3
CH2 = CH2
CHCH
Hớng dẫn : Trạng thái lai hoá càng nhỏ Độ âm điện càng lớn Độ dài liên kết càng nhỏ
Bài 21. Viết cấu trúc Lewis của NO2 và nêu dạng hình học của nó. Dự đoán dạng hình học của
ion NO2- và ion NO2+. So sánh hình dạng của 2 ion với NO2.
Bài 22. Năng lợng liên kết của BF3 = 646 kJ/mol còn của NF 3 chỉ = 280 kJ/mol. Giải thích sự
khác biệt về năng lợng liên kết này.
Bài 23. Điểm sôi của NF3 = 1290C còn của NH3 = 330C. Amoniac tác dụng nh một bazơ Lewis
còn NF3 thì không. Momen lỡng cùc cđa NH3= 1,46D lín h¬n nhiỊu so víi momen lỡng cực
của NF3 = 0,24D mặc dù độ âm điện của F lớn hơn nhiều so với H. HÃy giải thích.
Bài 24. Tại sao có các phân tử BF3, BCl3, BBr3 nhng không có phân tử BH3?
Bài 25. Nhôm clorua khi hoà tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ không quá cao
thì tồn tại ở dạng đime (Al 2Cl6). ở nhiệt độ cao (7000C) đime bị phân li thành monome
(AlCl3). Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monome; Cho biết kiểu lai hoá của
nguyên tử nhôm, kiểu liên kết trong mỗi phân tử ; Mô tả cấu trúc hình học của các phân tử đó.

17


Bài 26. Phân tử HF và phân tử H 2O có momen lỡng cực, phân tử khối gần bằng nhau (HF =1,91

D, H2O = 1,84 D, MHF = 20, M H2 O = 18); nhng nhiệt độ nóng chảy của hiđroflorua là 83 0C
thấp hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của nớc đá là 00C, hÃy giải thích vì sao?
Bài 27: Khi nghiên cứu cấu trúc của PCl5(r), PBr5(r) ở trạng thái tinh thể bằng tia X ngời ta thấy:
a) PCl5 gồm các ion [PCl4]+; [PCl6] phân bè trong tinh thĨ.
b) PBr5 gåm c¸c ion [PBr4]+; Br– .
HÃy cho biết cấu trúc không gian của các phần tử và giải thích tại sao có sự khác nhau trên?
Bài 29. Dùng cấu trúc của ion SO32 để giải thích khả năng phản ứng:
2Na2SO3 + O2 2Na2SO4. và Na2SO3 + S → Na2S2O3.
Bµi 30. Khuynh híng dime hãa AlX3 và MCl3 thay đổi thế nào khi chuyển từ F đến I và khi
chuyển từ Al đến In.
Bài 31. HÃy vẽ rõ ràng dạng hình học của 3 anion [NiCl4]2-,[PtCl6]2-,[PdCl4]2-và cấu trúc của phân
tử Pd(NH3)2Cl2. Ghi đúng kí hiệu lập thể và giải thích.
Bài 32. Bằng thực nghiệm ngời ta đà xác định đợc giá trị momen lỡng cực của phân tử H2S là
1,09D và của liên kết S H là 2,61.1030 C.m. HÃy xác định:
Ã
a) Góc liên kết HSH .
b) Độ ion của liên kết S H , biết rằng độ dài liên kết S H là 1,33 . Cho 1D = 3,33. 10
30
C.m. Giả sử à của cặp electron không chia của S là không đáng kể.
r
uuu uuuu
r
Bài 33. Xác định momen lỡng cực (D) àCl và à NO2 trong các dẫn xuất thế 2 lần của nhân benzen
u
r
u
r
sau:
1,2 dinitrobenzen ( à = 6,6 D); 1,3 – diclobenzen ( µ = 1,5 D); para
u

r
u
r
nitrôToluen ( à = 4,4 D); nitrobenzen ( à = 4,2 D).
II.1..4.1. Liên kết ion
Bài 34. Mô tả sự chuyển dịch electron từ nguyên tử liti sang nguyên tử flo để tạo thành hợp chất
litiflorua theo ba cách:
a) Theo cấu hình electron.
b) Theo sơ đồ obitan (các ô lợng tử)
c) Theo kí hiệu Liuyt.
Bài 35:. Mô tả sự tạo thành ion Na+ và O2- từ các nguyên tử theo sơ đồ obitan và kí hiệu Liuyt.
Xác định công thức của hợp chất ?
Bài 3: Mô tả kiểu liên kết trong các hợp chất CaO, CaCl2, Ca(OH)2, NaClO3, Na2SO3.
Bài 36 a) Năng lợng tạo thành mạng lới ion (gọi tắt là năng lợng mạng lới, kí hiệu Hml ) là gì ?
- Năng lợng phân li mạng lới ion là gì ?
- Quan hệ giữa hai đại lợng trên ?
b) Những yếu tố nào ảnh hởng đến Hml ?
c) Hml ảnh hởng đến những tính chất nào của các tinh thể ion ?
Bài 37:. 1)Dự đoán xem hợp chất nào sau đây có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, hòa tan trong n ớc
nhiều hơn ? Vì sao ?
a) NaCl vµ RbCl
b) CsCl vµ NaCl
c) NaI hay LiF d) CsI hay CsBr
2) Đự đoán xem nhiệt độ nóng chảy của chất nào sau đây cao hơn:
a) MgO và BaO
b) NaCl và MgCl2
III.1.4.2. Liên kết cộng hóa trị
Bài 38. Viết công thức electron (theo sơ đồ Liuyt) của các phân tử và ion sau:
a) Amoniac NH3
b) Fomanđehit H2CO

c) Ion hipoclorit Ocld) Ion nitroni NO2+
- Dựa vào quy tắc nào để viết những công thức đó ?
18


Bài 39. Viết công thức của các phân tử và ion sau theo sơ đồ Liuyt:
a) Cl2, N2
b) H2S, SO2, SO3, H2O, CO, HCN
c) NH4+, NO+
d) NO2-, NO3-, CO32-, SO32-, PO43-, SO42-, ClO2-, ClO3-, ClO4Bài 40.Xét liên kết cacbon-oxi trong fomalđehit H2CO và trong cacbon monoxit CO.
- Trong phân tử nào liên kết cacbon-oxi ngắn hơn ?
- Trong phân tử nào liên kết cacbon-oxi bền hơn ? Vì sao ?
Bài 41. So sánh liên kết nitơ - nitrơ trong hiđrazin H2NNH2 và trong khí cời N2O.
- Trong phân tử nào liên kết nitơ - nitơ ngắn hơn ?
- Trong phân tử nào liên kết nitơ - nitơ bền hơn ? Vì sao ?
HD: Liên kết nitơ-nitơ trong hiđrazin là liên kết đơn, còn liên kết nitơ-nitơ trong khí cời N2O là
liên kết ba nên liên kết nitơ-nitơ trong phân tử hiđrazin ngắn hơn và kém bền hơn trong liên kết
nitơ-nitơ N2O.
Bài 42. a) So sánh liên kết và liên kết .
b) Tại sao năng lợng liên kết đôi C = C (614 kJ/mol) không lớp gấp đôi năng lợng liên kết đơn C
C (347 kJ/mol) và tại sao năng lợng liên kết ba C C lại không lớn gấp ba ?
Bài 43. Dựa vào công thức Liuyt và năng lợng liên kết, hÃy :
a) Tính nhiệt của phản ứng đốt cháy metan (CH4) ?
b) Tính nhiệt của phản ứng clo hóa metan tạo thành CHCl3 ?
Bài 44. Dựa vào năng lợng liên kết, hÃy tính nhiệt của các phản ứng sau:
a) N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k)
b) C2H4 (k) + HBr (k) → C2H5Br (k)
Bµi 45. B»ng c¸ch dïng mét lng photon víi bíc sãng xác định, các nhà bác học có thể phân li
khi hiđro iođua (HI) thành các nguyên tử. Khi HI bị phân li, các nguyên tử H chuyển động nhanh
hơn còn các nguyên tử I tơng đối nặng nên chuyển động chậm hơn.

a) Hỏi bớc sóng dài nhất là bao nhiêu (tính theo nm) để có thể phân li đợc một ph©n tư HI ?
b) NÕu dïng mét photon cã bíc sóng là 254 nm thì năng lợng d (tính theo J) là bao nhiêu so với
năng lợng cần thiết để phân li ?
c) Nếu nguyên tử H nhận toàn bộ năng lợng d đó nh là động năng thì tốc độ của nó là bao nhiêu
(theo m/s).
Cho biết:
- Năng lợng phân li H-I là 295 kJ/mol
- Khối lợng của nguyên tử H là 1,66.10-27 kg.
Bài 46. Các nhà hóa học dùng laze phát ra ánh sáng có năng lợng xác định để phá vỡ liên kết hóa
học.
a) Hỏi một photon phải có năng lợng tối thiểu và tần số là bao nhiêu để phân li một phân tử Cl2 ?
b) Ngời ta cho rằng giai đoạn đầu tiên trong quá trình phá hủy tầng ozon trên tầng bình lu do chất
clorofloro cacbon (CCl2F2) công nghiệp gây ra là sự phân li liên kết C-Cl bởi ánh sáng.
Hỏi một photon phải có bớc sóng dài nhất là bao nhiêu mới có thể gây ra sự phân li đó ?
Cho biết:
- Năng lợng phân li Cl Cl là 243kJ/mol.
- Năng lợng phân li C Cl là 339 kJ/mol.
H

H
N
H

;

N

O

N

N

H

Bài 47. a) Có thể tồn tại các phân tử sau đây hay không ? Giải thích ?
SF6, Cl7F, ClF3
b) Giải thích vì sao trong dÃy các hợp chất HF, HCl, HBr, HI nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy
của HF cao hơn HCl và tăng dần theo thứ tự HCl, HBr, HI.
III.1.5. Dạng hình học của phân tử :
Bài 48. a) Góc liên kết là gì ?
19


b) Trong phân tử nớc H2O, độ dài liên kết O-H bằng 0,96.10-10m và góc HOH bằng 104,50. Tính
khoảng cách giữa hai nguyên tử H (theo nm) ?
Bài 49. a) Căn cứ vào nguyên tắc nào để xác định dạng hình học của các phân tử và ion đơn giản.
b) Trên thực tế thờng gặp những dạng nào ?
c) Dự đoán dạng hình học của một số phân tử và ion sau:
- BeCl2, CO2, CS2, HCN, C2H2.
- NH3, PH3, H3O+, PF3.
2- BF3, CH2O, NO3 , CO3 .
- H2O, SO2, SCl2, OF2
- CH4, NH4+, SO42-, PO43-.
d) H·y nªu mét sè bíc cần tiến hành để xác định dạng hình học của các phân tử trên.
e) Nhận xét về mối liên hệ giữa số nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm và dạng hình
học của các phân tử nếu trong phần c.
Bài 50. Trong phân tử amoniac NH3, độ dài liên kết l của các liên kết N - H bằng 100 pm. Góc
liên kết HNH bằng 1070. Tính khoảng cách giữa hai nguyên tử hiđro (theo pm).
Bài 51. a) Dùng thuyết obitan lai hóa, hÃy giải thích liên kết hóa học trong H2S, BeH2 và SO2.

b) HÃy cho biết dạng h×nh häc cđa NH4+, PCl5, NH3, SF6 b»ng h×nh vÏ. Xác
định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm.
Bài 52. HÃy cho biết dạng hình học phân tử của SO 2 và CO2. Từ đó so sánh nhiệt độ sôi và độ hòa
tan trong nớc của chúng.
Bài 53. So sánh và giải thích:
a) Góc ONO trong các phân tử NO2; KNO2; NO2Cl
b) Góc FBF, HNH, FNF trong các phân tử BF3; NH3; NF3.
Bài 54. Clotriflorua (ClF3) là tác nhân flo hóa rất mạnh đợc dùng để tách urani ra khỏi các sản
phẩm khác có trong thanh nhiên liệu hạt nhân đà qua sử dụng.
a) Viết cấu trúc chấm Liuyt của ClF3.
b) Dựa trên thuyết liên kết hóa trị hÃy vẽ các dạng hình học phân tử có thể có của ClF3.
c) Mô tả rõ dạng hình học phân tử tồn tại trong thực tế của ClF 3, giải thích vì sao nó tồn tại ở dạng
này.
d) Tính dẫn điện cđa ClF3 láng chØ h¬i thÊp h¬n níc. TÝnh chÊt này đợc giải thích là do sự tự ion
hóa của ClF3 để tạo ion ClF2+ và ClF4-. Vẽ và mô tả cấu trúc phù hợp tơng ứng của hai ion này.
III.1.5.2. Sự lai hóa các obitan
Bài 55. a) Thế nào là sự lai hóa các obitan nguyên tử ?
b) Có mấy kiểu lai hóa ?
Bài 56. Trong trờng hợp nào thì xảy ra sự lai hóa sp, sp 2, sp3 ? Khi mét nguyªn tư lai hãa theo
kiĨu sp, sp2, sp3 còn bao nhiêu obitan p thuần tuý (tức là không lai hóa) trong nguyên tử ? Có
thể tạo thành bao nhiêu liên kết ?
Bài 57. Mô tả sự tạo thành các phân tử sau theo thuyết lai hóa:
BeF2, HCN, BCl3, H2CO, SiCl4, NH3, H2O, SCl2
Bài 58. Có những kiểu lai hóa nào xảy ra trong phân tử axit axetic CH3COOH ?
Bµi 59. a) Dïng thuyÕt obitan lai hãa, hÃy giải thích liên kết hóa học trong H2S, BeH2 và SO2.
Bài 60 Vẽ công thức Liúyt của phân tử O3, biết góc liên kết khoảng 119 0C và độ dài các liên kết
nh nhau. Hỏi nguyên tử oxi trung tâm thuộc loại lai hóa gì ?
Bài 61. a) Mô tả dạng hình học phân tử, trạng thái lai hóa của nguyên tử nguyên tố trung tâm
trong các phân tử: IF5, XeF4, Be(CH3)2.
b) So sánh độ lớn góc liên kết của các phân tử sau đây. Giải thích. PI3, PCl5, PBr3, PF3.

Bài 62. Ngày nay, ngời ta đà cô lập đợc một số hợp chất của các nguyên tố khí hiếm nh Kripton
và Xenon.
a) Dùng thuyết liên kết hóa trị, dự đoán hình học phân tử có thể có của XeF2 và XeF4.
b) Số oxi hóa của Xe trong mỗi hợp chất trên là bao nhiêu ? Ta dự đoán chóng ph¶n øng nh mét
chÊt oxi hãa hay chÊt khư ?
20


Bài 63. Dựa vào lí thuyết lai hóa các obitan, hÃy giải thích sự tạo thành các ion và phân tử:
[Co(NH3)6]3+ , [MnCl4]2- , [Pt(NH3)2Cl2].
III.1.6. Sự phân cực liên kết. Phân tử phân cực và không phân cực
Bài 64. Bộ âm điện của C trong C2H6, C2H4, C2H2 tơng ứng bằng 2,48; 2,75; 3,29.
HÃy sắp xếp ba chất trên theo thứ tự giảm dần độ phân cực của liên kết C-H; lấy ví dụ phản ứng
hoá học để minh họa và dùng các số liệu trên để giải thích sự sắp xếp đó.
Bài 65. Trong mỗi cặp liên kết nêu sau đây, hÃy nêu rõ liên kết nào phân cực hơn và dùng mũi tên
để chỉ chiều của sự phân cực (từ dơng sang âm) ở mỗi liên kết.
a) C – O vµ C – N b) P – O vµ P – S c) P – H vµ P – N d) B – H vµ B – I
HD: Dựa vào hiệu độ âm điện của các nguyên tử tạo thành liên kết. Hiệu độ âm điện càng lớn thì
độ phân cực của liên kết càng lớn.
Trong liên kết A B ; giả sử A >B thì = A - B ; càng lớn thì liên kết A B càng phân
cực, theo chiều AB
Bài 66. Phân tử sau đây là acrolein, một chất đầu để điều chế một số chất plastic.
H
H

H

H

C

C

C

..

O
..

a) Trong phân tử, những liên kết nào phân cực ? Những liên kết nào không phân cực ?
b) Liên kết nào phân cực nhất trong phân tử ?
Bài 67. Cho các phân tử sau:
a) CO2
b) H2O
c) NH3
d) NF3
- Phân tử nào có liên kết phân cực nhất ?
- Phân tử nào phân cực ? Không phân cực ? Vì sao ?
Bài 68. Phân tử nào sau đây phân cực ? Không phân cực ? Vì sao ?
a) BF3
b) HBF3
c) CH4
d) CH3Cl
e) CH2Cl2
f) CHCl3
g) CCl4
Bài 6. Chất đicloroetilen (công thức phân tử là C2H2Cl2) có ba đồng phân kí hiệu là X, Y, Z.
- Chất X không phân cực, còn chất Z phân cực.
- Chất X và chất Z kết hợp với hiđro cho cùng sản phẩm.

C2H2Cl2 (X hoặc Z) + H2 ClCH2 CH2Cl
a) Viết công thức cấu tạo của X, Y, Z.
b) Chất Y có momen lỡng cực không ?
Bài 69. Đinitơ điflo, là phân tử vô cơ bền có nối đôi N = N. Chất này tồn tại d ới hai dạng đồng
phân là cis và trans.
a) Dự đoán góc liên kết trong phân tử của hai dạng đồng phân trên ?
b) Dự đoán xem dạng nào phân cực ? Không phân cực ?
Bài 70. Clo triflorua là một trong những chất hoạt động nhất ngời ta đà biết. Nó phản ứng mÃnh
liệt với nhiều chất đợc coi là trơ và đợc dùng chế tạo bom cháy trong chiến tranh thế giới thứ II.
Nó đợc điều chế bằng cách đun nóng Cl2 và F2 trong thùng kín.
a) Viết phơng trình phản ứng thể hiện phản ứng điều chế ClF3 từ Cl2 và F2.
b) Nếu trộn 0,71g Cl2 với 1,00g F2 thì thu đợc tối đa bao nhiêu gam ClF3
c) Viết công thøc Liuyt cđa ph©n tư ClF3.
d) BiÕt r»ng ph©n tư ClF3 phân cực, dự kiến hình dạng của phân tử ?
Bài 71. Giữa cis đicloroetilen và trans đicloroetilen, chất nào có nhiệt độ sôi lớn hơn? Vì sao ?
H

H
C

Cl

H

C

Cl
C

Cl

Cl

21

C
H


dạng cis (à 0)

dạng trans (à = 0)

Bài 72. Các chất nào sau đây có liên kết hiđro ?
a) C2H6
b) CH3OH
c) CH3 – CO – NH2
NÕu chÊt nµo cã liên kết hiđro, vẽ liên kết hiđro giữa hai phân tử.
Bài 73. Có những lực tác dụng nào giữa các phân tử trong mỗi trờng hợp sau và sắp xếp các tơng
tác đó theo chiều mạnh dần.
a) CH4 CH4 (lỏng)
b) H2O CH3OH
c) LiCl H2O
Bài 74. Các chất sau đây chất nào có nhiệt độ sôi lớn hơn:
a) CH3NH2 vµ CH3F
b) PH3 vµ NH3
c) LiCl vµ HCl
Bµi 75. Sắp xếp các chất sau đây theo chiều tăng nhiệt độ sôi :
H2S, H2O, CH4, H2, KBr
Bài 76. Cho các sè liƯu cđa NH3 vµ NF3 nh sau:

NH3
NF3
Momen lìng cùc

1,46D

0,24D

NhiƯt độ sôi

-330C

-1290C

Giải thích sự khác nhau về momen lỡng cực và nhiệt độ sôi của hai phân tử trên.
III.1.7. Tinh thể kim loại
Bài 77. Đồng (Cu) kết tinh có dạng tinh thể lập phơng tâm diện.
0
a) Tính cạnh lập phơng a( A ) của mạng tinh thể và khoảng cách ngắn nhất giữa hai tâm của hai
0

nguyên tử đồng trong mạng, biết rằng nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28 A .
b) Tính khối lợng riêng d của Cu theo g/cm3. (Cho Cu = 64).
Bài 78. Phân tử CuCl kết tinh dới dạng lập phơng tâm diện. HÃy biểu diễn mạng cơ sở của CuCl.
a) Tính số ion Cu+ và Cl - rồi suy ra số phân tử CuCl chứa trong mạng tinh thể
cơ sở.
b) Xác định bán kính ion Cu+.
0
Cho: d(CuCl) = 4,136 g/cm3 ; rCl = 1,84 A ; Cu = 63,5 ; Cl = 35,5
Bµi 79. Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn tại ở dạng Fe với cấu trúc lập phơng tâm khối, từ

1185K đến 1667K ở dạng Fe với cấu trúc lập phơng tâm diện. ở 293K sắt có khối lợng riêng d
= 7,874g/cm3.
a) HÃy tính bán kính của nguyên tử Fe.
b) Tính khối lợng riêng của sắt ở 1250K (bỏ qua ảnh hởng không đáng kể do sự dÃn nở nhiệt).
Thép là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó một số khoảng trống giữa các nguyên tử sắt bị chiếm
bởi nguyên tử cacbon. Trong lò luyện thép (lò thổi) sắt dễ nóng chảy khi chứa 4,3% cacbon về
khối lợng. Nếu đợc làm lạnh nhanh thì các nguyên tử cacbon vẫn đợc phân tán trong mạng lới
lập phơng nội tâm, hợp kim đợc gọi là martensite cứng và dòn. Kích thớc của tế bào sơ đẳng của
Fe không đổi.
c) HÃy tính số nguyên tử trung bình của C trong mỗi tế bào sơ đẳng của Fe với hàm lợng của C
là 4,3%.
d) HÃy tính khối lợng riêng của martensite. (cho Fe = 55,847; C = 12,011; sè N = 6,022. 1023 )
Bài 80. a) HÃy vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc của một tế bào sơ đẳng của kim c¬ng.

22


0

b) BiÕt h»ng sè m¹ng a = 3,5 A . HÃy tính khoảng cách giữa một nguyên tử C và một nguyên tử C
láng giềng gần nhất. Mỗi nguyên tử C nh vậy đợc bao quanh bởi mấy nguyên tử ở khoảng cách
đó?
c) HÃy tính số nguyên tử C trong một tế bào sơ đẳng và khối lợng riêng của kim cơng.
Bài 81. Tinh thể NaCl có cấu trúc lập phơng tâm mặt của các ion Na+, còn các ion Cl- chiếm các
lỗ trống tám mặt trong ô mạng cơ sở của các ion Na +, nghĩa là có 1 ion Cl- chiếm tâm của hình
0
lập phơng. Biết cạnh a của ô mạng cơ sở là 5,58 A . Khối lợng mol của Na và Cl lần lợt là 22,99
g/mol; 35,45 g/mol.
Tính :
a) Bán kính của ion Na+.

b) Khối lợng riêng của NaCl (tinh thể).
III.1.9. Bài tập tổng hợp
Bài 82 ¸p dơng thut lai hãa gi¶i thÝch kÕt qu¶ thùc nghiệm xác định đợc BeH2, CO2 đều là phân
tử thẳng.
Bài 83.
1) Nhôm clorua khi hòa tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ không quá cao thì
tồn tại ở dạng đime (Al2Cl6). ở nhiệt độ cao (7000C) đime bị phân li thành monome (AlCl3). Viết
công thức cấu tạo Liuyt của phân tử đime và monome; cho biết kiểu lai hóa của nguyên tử
nhôm, kiểu liên kết trong mỗi phân tử; Mô tả hình học của các phân tử đó.
2) Phân tử HF và phân tử H2O có momen lỡng cực, phân tử khối gần bằng nhau (HF : 1,91D ,
20®v.C ; H2O: 1,84D , 18®v.C); nhng nhiệt độ nóng chảy của hiđroflorua là -83 0C thấp hơn
nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của nớc đá là 00C, hÃy giải thích vì sao ?
Bài 84.
1) Trong số các phân tử và ion: CH2Br2, F-, CH2O, Ca2+, H3As, (C2H5)2O. Phân tử và ion nào có thể
tạo liên kết hiđro với phân tử nớc ? HÃy giải thích và viết sơ đồ mô tả sự hình thành liên kết đó.
2) a) 238U tự phân rà liên tục thành một đồng vị bền của chì. Tổng cộng có 8 hạt đợc phóng ra
trong quá trình đó. HÃy giải thích và viết phơng trình phản ứng chung của quá trình này.
b) Uran có cấu hình electron [Rn]5f 36d17s2. Nguyên tố này có bao nhiêu electron độc thân ? Có
thể có mức oxi hóa cao nhất là bao nhiêu ?
3) Trong nguyên tố hoặc ion dơng tơng ứng có từ 2 electron trở lên, electron chuyển động trong
trờng lực đợc tạo ra từ hạt nhân nguyên tử và các electron khác. Do đó mỗi trạng thái của một
cấu hình electron có một trị số năng lợng. Với nguyên tử Bo (số đơn vị điện tích hạt nhân Z = 5)
ở trạng thái cơ bản có số liệu nh sau:
Cấu hình electron
Năng lợng (eV)
Cấu hình electron
Năng lợng (eV)
1
2
2

1s
-340,000
1s 2s
-660,025
1s2
-600,848
1s22s22p1
-669,800
1s22s1
-637,874
Trong đó: eV là đơn vị năng lợng; dấu - biểu thị năng lợng tính đợc khi electron còn chịu lực
hút hạt nhân.
a) HÃy trình bày chi tiết về kết quả tính các trị số năng lợng ion hóa có thể có của nguyên tử Bo
theo eV khi dùng dữ kiện cho trong bảng trên.
b) HÃy nêu nội dung và giải thích qui luật liên hệ giữa các năng lợng ion hóa đó
4) Năng lợng liên kết của N N bằng 163 kJ/mol, cña N ≡ N b»ng 945 kJ/mol. Tõ 4 nguyên tử
N có thể tạo ra một phân tử N 4 tứ diện đều hoặc 2 phân tử N 2 thông thờng. Trờng hợp nào thuận
lợi hơn ? HÃy gi¶i thÝch.

23