Bài tập hóa hóa học đại cương hóa học lý thuyết cơ sở (tái bản lần thứ 3) phần 2

- n sô" lớp electron trù n g với sô" thứ tự chu kỳ.- Nói chung các nguyên tô" có sô" electron ngoài cùng bằng nhau được xếp vào cùng một cột gọi là nhóm.. Sô" electron hóa trị lớp ngoài

- n (sô" lớp electron ) trù n g với sô" thứ tự chu kỳ.

- Nói chung các nguyên tô" có sô" electron ngoài cùng bằng nhau được xếp vào cùng một cột gọi là nhóm (8 nhóm chia thành

8 nhóm A và 8 nhóm B)

- Nhóm A gồm các nguyên tô" thuộc chu kỳ ngắn và dài Sô" electron hóa trị lớp ngoài cùng của nhóm A bằng sô" thứ tự của nhóm

- Nhóm B chỉ gồm các nguyên tô"của chu kỳ dài Nguyên tô" của nhóm IB và IIB có sô" electron ngoài cùng bằng sô thứ tự của nhóm

Sô" thứ tự của nhóm B còn lại bằng sô" electron ngoài cùng cộng electron d kê cận

- Các electron hóa trị quyết định tính chất hóa học của các nguyên tô"

203http://tieulun.hopto.org

2 S ự b iế n th iê n tu ầ n h o à n tín h ch ấ t củ a c á c n g u y ên tô

- Chu kỳ b ắ t đầu bằng một kim loại kiềm và và k êt thúc bằng một k h í trơ (trừ chu kỳ 1)

- P h ía trá i của bản g là các nguyên tố kim loại, ph ía phải là các nguyên tô" ph i kim

- T h ế ion hóa I: M - e -» M+

- Ái lực với electron E: X + e -» X'

- Độ âm điện X được định nghĩa theo M illìken.

x = ụ I+E)

- Sự biến thiên của I; E; X trong bảng tuần hoàn theo sơ đồ

M ột trong các cách xác định độ âm điện theo thang Pauling bằng biểu thức:

Xa - Xb = k V ^ab

A ab = ED(AB) - a /ED(A_A).ED(B- b )

X a - X b - Độ âm điện của nguyên tô" A, B (A - B).

E d (AB) - N ăng lượng p h â n ly của A - B.

ED(A.A); E D(B.B) - N ăng lượng p h ân ly của A-A, B-B

k - hệ sô" tỷ lệ

N ếu đơn vị tín h là C al.m ol'1 th ì k = 0,208

Nếu đơn vị tính là J.moT1 thì k = 0,102

Trong phép tính lấy XH =2,1

B- BÀI TẬ P CÓ LỜI GIẢI

X II 1 a) Trong số các nguyên tô" dưới đây, hãy cho biết những nguyên tô" nào thuộc cùng một chu kỳ hoặc cùng một

nhóm của bảng tu ầ n hoàn

Ti(Z = 22); C1(Z = 17); N(Z = 7); Zn(Z = 30); Li(Z = 3); P(Z =

15);N a(Z = 11)

b) Cho một nguyên tô" X thuộc chu kỳ 4 và ở cùng nhóm với

nguyên tô' Sìlic (Z = 14)

Hãy viết cấu hình electron rồi suy ra sô' thứ tự z của X

BÀI GIẢIa) Trước hết, ta viết câu hình electron của các nguyện tô"

Ta lại biết sô" thứ tự của chu kỳ bằng số lượng tử chính n

Căn cứ vào cấu hìn h electron ta suy ra các nguyên tô" sau ở cùng

Các nguyên tô' cùng m ột nhóm khi sô' electron ở lốp ngoàicùng n h ư n h au Vậy ta có:

Li và Na: thuộc nhóm IA( n - 1) đã bão hòa n s 1

N và P: thuộc nhóm IIIA(n - 1) đã bão hòa n s2n p 3

b) Si: l s 22s22p63s23p2

=> Zx = 32 đó là nguyên tô' Gecmani

X II.2 T ính độ âm điện cho nguyên tử của các nguyên tôhalogen: F; Cl; Br; I Biết:

Ed

(kcal/mol) 104,2 37,5 58 46,1 36,1 135 103,1 87,4 71,1Cho: XH = 2,20

BÀI GIẢI

Áp dụng công thức: XA ~XB = 0,208 7 AAB

AAB - E D(AB) - ^ E D(AA).E D(BB)

T hay các giá trị bằng sô' vào các công thức trê n ta th u được

k ết quả ỏ bản g dưới đây:

b) Hãy so sánh b án kính nguyên tử và bán kính ion cho các trường hdp sau:

+ 0(Z = 8) và ion hóa của nó

+ Mg(Z = 12) và ion hóa của nó

BÀI GIẢIa) K(Z = 19):

b) 80: ( ls 22s22p4) + 2e 0 2~ ( ls 22s22p6)

Nghĩa là oxi nhận thêm sô' electron vào sẽ dẫn tới:

rQ: > r0 Ngược lại đối với Mg (Z = 12)

- Trong tổng sô các h ạ t của ph ân tử th ì sô h ạ t m ang điện

nh iều hơn số h ạ t không m ang điện là 54 h ạt

- Sô'khối của ion M2+ lổn hơn sô' khối của ion X" là 21

- Tổng sô' h ạ t trong ion M2+ nhiều hơn trong ion X" là 27 h ạt1) H ãy viết cấu hình electron của các ion M2+ và X'

2) Xác định sô' th ứ tự, sô' chu kỳ, sô' nhóm (A hoặc B) của M

và X trong bảng tu ầ n hoàn

BÀI GIẢI1) Gọi sô' h ạ t proton, electron, nơtron trong nguyên tử M và

X lần lượt là: p, e, n; p', e', n' Theo đầu bài ta có các phương trình sau:

M2+ : l s 22s22p63s23p63d6 X' : l s 22s22p63s23p6

2) Với cấu h ình electron vừa tìm được cho M2+ và X' ta có thể xác định ngay sô" thứ tự của M chính là: p = z = 26 (ô 26) và X

là p' = z' = 17 (ô 17) Cấu hình electron:

M: l s 22s22p63s23p63d64s2; nguyên tử M thuộc chu kỳ 4,

X: ls 22s22p63s23p5; nguyên tử X thuộc chu kỳ 3 nhóm VII A

XII 5 Tổng sô" các h ạ t của một nguyên tô" X bằng 108:

a) Cho biết nguyên tố X thuộc chu kỳ bao nhiêu trong bảng tuần hoàn

b) Xác định vị trí của X, biết rằng X ở nhóm VA

Biêt nguyên tô" X có z < 82

BÀI GIẢI

a) Theo đầu bài ta viết: s = p + e + n = 2p + n = 108

M ặt khác, theo điều đã chứng minh ở bài tập sô" 1.5 chương

l s 22s22p63s23p63d104s24p5

Từ các cấu hình này ta khẳng định nguyên tô" X thuộc chu

kỳ 4

209http://tieulun.hopto.org

b) M ặt khác ta biết nguyên tô" X ở nhóm VA nên sô" e ngoài cùng là: 5 Vậy cấu h ìn h của nó sẽ là:

l s 22s22p63s23p63d104s24ps Từ đó suy ra z của X là 33

c- BÀI T Ậ P T ự GIẢI

X II.6 a) H ãy cho biết cấu hình electron của một nguyên tô" chuyển tiếp, biết rằ n g nguyên tô' này có 3 electron ở ph ân lớp d

và thuộc chu kỳ 4 của bảng tu ầ n hoàn

b) Nitơ (Z = 7) đã biết cấu hìn h electron và nằm ở chu kỳ 2 của bảng tu ầ n hoàn

Hãy xác định sô" th ứ tự (hạt n h â n Z) và viết cấu hình electron của nguyên tô" A rsen biết rằn g nguyên tô" n à y n ằm cùng nhóm với ni tơ và thuộc chu kỳ 4

Đ áp sô": a) Zx = 23

b) ZAs = 33

X II.7 Người ta n h ậ n th ấy ỏ cấu h ìn h electron của nguyên tô" A có p h â n lớp ngoài cùng là 3p Nguyên tô B cũng có p h â n lớp 3p trong cấu hình của m ình và ỏ ph ân lớp tiếp theo có 2 electron

H ai p h â n lớp 3p của A và B khác n h au m ột electron H ãy xác định sô th ứ tự nguyên tô của A và B và cho biết nguyên tô nào là kim loại Là k h í trơ Hoặc là phi kim

Đáp sô: a) ZA = 17 là nguyên tô phi kim

b) ZB = 20 là nguyên tô" kim loại

X II.8 B iết tông sô h ạ t proton trong 2 h ạ t n h â n của các nguyên t ố x và Y là 32 Hãy xác định số th ứ tự z của X và Y, biết

rằng 2 nguyên tô" này ở cùng một nhóm (A hoặc B) và thuộc 2 chu

kỳ liên tiếp trong bảng tu ầ n hoàn

Đáp sô": a) zx = 12 thuộc chu kỳ 2, nhóm IIA

b) Zy = 20 thuộc chu kỳ 3, nhóm IIA

XII.9 a) Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tô với z

ắ 18 và có 1 electron độc th â n ở trạng thái cơ bản

b) Dựa vào cấu hình »electron của Na(Z = 11), hãy xác định sô" th ứ tự nguyên tử của nguyên tô" X, biết rằng nguyên tô này cùng chu kỳ với Na và cùng nhóm với Inđi (4gln)

Đáp số: a) Có 6 nguyên tốb) zx = 13

XII.10 a) Dựa vào sự biến đổi tu ần hoàn tính chất của các

nguyên tô" trong bảng tu ầ n hoàn hãy đoán nhận sự biên thiên của một sô" tín h chất vật lý quan trọng (I, E, X ) đô"i với họ kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb C s)n s\

b) Căn cứ vào cấu hình electron của khí trơ Ne(Z = 10) hãy lấy 6 ví dụ khác nhau cho các ion có cấu hình giông với cấu hình electron của Ne

Li

ầ

NaĐáp sô": a) K r I

RbCs

X 3I.11 a) G iải thích tạ i sao chì Pb(Z = 82) v à cacbon cùng

thuộc về m ột nhóm trong bảng tu ầ n hoàn m à Pb là kim loại còn

c lại là á kim

b) Trong sô' các nguyên tô' thuộc chu kỳ 4 của bảng tu ần

hoàn (19< z < 36) th ì nguyên tố nào có cấu h ìn h electron ở trạng

th á i cơ b ả n thỏa m ãn điều kiện ứng với 2 electron độc th ân

Đáp sô': b) có 4 nguyên tô' với Z: 22; 28; 32; 34

X II.12 a) G iải thích tạ i sao nguyên tô' kẽm Zn(Z = 30) và

Ca(Z = 20) có cùng cấu hình electron lóp ngoài cùng như nhau

nhưng lại không thuộc cùng một p h ân nhóm

b) H ãy xác địn h sô' th ứ tự z của một nguyên tô' X biêt rằng

nguyên tô' này chiếm 1 ô cùng với chu kỳ của Li(Z = 3) và cùng nhóm với thiếc Sn(Z = 50)

Đ áp sô': a) Zn có p h ân lớp 3d10 là nguyên tô' chuyển tiêp

Ca có p h â n lớp 4s2 thuộc nguyên tố s

b) Zx = 6

X II.13 Cho các nguyên tố với giá trị z sau đây: He(Z = 2); H(Z = 1); Li(Z = 3); 0(Z = 8); F(Z = 9); Na(Z = 11); Rb(Z = 37) Căn

cứ vào quy lu ậ t biến th iê n tu ầ n hoàn của độ âm điện trong bảng

tu ầ n hoàn h ãy gán các giá trị X cho từng nguyên tô' kể trên và

xếp chúng theo chu kỳ và nhóm x: 0,8; 4,0; 0,9; 2,1; 1,0; 3,5; 3,0

biết X f = 4,0

X II.14 1/ Cho các nguyên tố sau đây: Cl; Al; Na; p, căn cứ

vào sự biến th iê n tín h ch ất của các nguyên tô tro n g m ột chu kỳ

và trong 1 nhóm của bảng tu ầ n hoàn

a) H ãy sắp xếp theo thứ tự tăn g d ần của bán k ín h nguyên

tử đối với các nguyên tô' trên

b) Cho biết thứ tự tăng dần về độ ầm điện X của các nguyên tố khảo sá t nói trên.

2/ Căn cứ vào cấu hình electron của Na+ (Z =11) và Ne(Z =10), hãy so sánh bán kính của chúng

Đáp sô) 1) a) r: Na > AI > p > C1

b) ỵ: Na < Al < P < CI 2) rNa* < rNe

X II.15 a) Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản cho các nguyên tố sau: Mg(Z = 12); Ca(Z = 20); Sr(Z = 38); Zn(Z = 30); Cd(Z = 48)

b) Cho các giá trị thê ion hóa thứ nhất (đơn vị kJ/mol) Căn

cứ vào quy lu ậ t biến thiên đại lượng Ij trong bảng tuần hoàn,

hãy gán các giá trị ấy cho các nguyên tô ở câu hỏi a) Ij(kJ/mol): 548; 585; 736; 903

c) Người ta biết rằng Sr(Z = 38) khi m ất 2e sẽ có cấu hình electron bền vững; trong khi đó nguyên tử Fe(Z = 26) lại cho 2 dạng cấu hình electron bển vững khi m ất electron Hãy viêt cấu

hình electron cho 3 trưòng hợp trên và chỉ rõ sô electron độc thân cho từng trường hợp.

Đáp số’: a) Tự viết

b) Tự sắp xếp

c) Số electron độc thân lần lượt là: 0,4 và 5

X II.16 Hai nguyên tô' X và Y tạo th àn h một hợp chất XY2

có đặc điểm:

- Tổng số proton của hợp chất bằng 32 h ạt

- Hiệu số nơtron của X và Y bằng 8 h ạt

213http://tieulun.hopto.org

X, Y đều có sô' proton bằng sô" nơtron trong nguyên tử Hãy xác địn h nguyên tô" X và Y.

X II.18 Một nguyên tô' X có z < 36 Câu h ìn h electron ở

trạ n g th á i cơ b ản của nguyên tô' này có 5 electron độc thân Hãy cho biết đó là nguyên tử hay ion nào Dự đoán tín h ch ất của X

Đ áp sô': N guyên tử Mn

ion F e3+ và Mn2+

X II.19 Có 2 ion X Y 2 vàXY„ Tổng số electron trong 2ion này lần lượt bằng 42 và 50 H ạt n h â n nguyên tử của X và Y

đều có sô' proton và nơtron bằn g nhau

H ãy xác địn h điện tích h ạ t n h â n và sô' khối của X và Y

Đ áp sô:

\X là ] ị s

Ylà ‘ỉ o

Chương XIII

CÂC KHÁI NIỆM CHUNG VẼ LIÊN KỂT.THUYẾT VB

A- TÓM TẮT LÝ THƯYỂT

1 N h ữ n g v ấ n đ ể c h u n g

- P h ân tử được hình thành là do có các liên kết hóa học

- Thuyết Lewis: đôi với các hợp chất phi ion, liên kêt cộng hóa trị được h ìn h th àn h là do một hay nhiều đôi eletron góp chung

- Một sô" dạng liên kết chính

Ví dụ Đặc điểm liên kếtLiên

kết K hông p h ân cực C1 : C1

đôi e' nằm giữa hai nguyên tửcộng

hóa P h â n cực H : C1

đôi e ' lệch về phía nguyên tử có X lớntrị Cho n h ận

(liên k ết phôi trí) HaN - > :H

đôi e' chỉ do một nguyên

tử đơn phương cung cấpLiên 4cết ion N a+ c r

e" chuyển hẳn về một nguyên tử trong ph ân tử tạo th à n h các ion

215http://tieulun.hopto.org

- Liên k ế t cộng hóa tr ị được đặc trư n g bằn g n h iề u đại lượng khác n h au

+ N ăng lượng liên k ế t được tín h dựa trê n đ ịn h lu ậ t Hess của n h iệ t hóa học bằn g các phương ph áp khác N ăn g lượng liên

k ế t càng lớn th ì độ d ài liên k ế t càng nhỏ, p h â n tử càng bền vững

+ G iá tr ị m om en lưỡng cực đặc trư n g cho k h ả n ăn g phân cực của p h â n tử và được xác địn h bằn g biểu thức |i = ê.ỉ

e - điện tích; l - độ d ài liên k ết

a) L ai hóa sp3 (Lai hó a tứ diện)

1AO - s + 3AO - p -> 4AO sp 3

b) Lai hóa sp2 (Lai hóa ta m giác)

1AO - s + 2AO - p -» 3AO sp 2c) Lai hóa sp (Lai hóa th an g )

1AO - s + 1AO - p 2AO sp

Ngoài ra còn có các loại la i hóa k hác n h ư d 2sp 3, sp d

3 T h u y ế t sứ c đ ẩ y c á c cặ p e le c t r o n h ó a tr ị th eo

G ille s p ie (V SEPR)

Đây là th u y ế t g ần đú n g dựa trê n mô h ìn h cặp electron định cư để mô tả dạng h ìn h học của p h ân tử

D ạng chung của p h â n tử: AXnE m

A- N guyên tử tru n g tâ m có các e‘ hóa tr ị tạo liên k ế tX- Các phối tử tạo liên k ế t ơ với A

n - sô' cặp electron tạo th à n h liên k ế t ơ

E - Cặp electron không phân chia,

m - số cặp electron không phân chia

Trong p h ân tử trê n thì nguyên tử tru n g tâm A được bao bọc bởi tổng số các cặp electron hóa trị p = n + m hầu như không tương đương với n h a u sẽ dẫn tới sự đẩy giữa các cặp theo th ứ tự sau:

z+ z

4 N ă n g lư ợ n g tư ơ n g tá c g iữ a c á c io n d ạ n g A B là

u 0 =- Z+Z“e2 n

n - Hệ s ố đẩy Born v ố i 5, 7, 9, 10 ứng V Ớ I câu h m h

electron các k h í trơ He, Ne, Ar, Kr, Xe

r0 - Khoảng cách cân bằng giữa A v à B

k - Hệ số tỷ lệ

5 Đ ộ ( p h ầ n tr ă m ) io n c ủ a liê n k ế t được x á c đ in h

th e o h ê th ứ c

6% h t / nM-//t.100

pt/n; 1%, - Giá tr ị momen lưỡng cực thực nghiệm và lý thuyết

B- BÀI TẬ P CÓ LỜ I GIẢIVII 1 a) H ãy biểu diễn liên k ết cộng hóa trị của các phân tử: H2S; BeCl2; N2 theo sơ đồ Lewis

b) Đối vói p h â n tử c o có điện tích dư trên cacbon và oxi

217http://tieulun.hopto.org

H ãy b iểu diễn sơ đồ tạo liên k ết theo Lew is và chỉ hướng của

h ế t ta p h ả i viết cấu h ìn h electro n của n g u y ên tử các nguyên tô" th a m gia tạo liê n kết

b) Với CO ta có:

: c : :0'; - > \c = ậ

Với cách biểu diễn này c không thỏa m ãn cấu hình bát tử

Vì vậy ở c và o sẽ xuất hiện điện tích dư: - và +

| C ' s O +| hay |b = olc) Đôì với 0 3 ta giả th iết phân tử đóng vòng

Song thực nghiệm chỉ rõ 0 3 không đóng vòng Vậy sơ đồ cấu tạo của O 3 là:

Song thực nghiệm chỉ rõ 0 3 không đóng vòng Vậy sơ đồ câu tạo của 0 3 là:

219http://tieulun.hopto.org

BÀI GIẢIP: l s 22s22p63 s23p 3 K hi h ìn h th à n h liên k ê t th ì AO - 3s

và 3p la i hoá để tạo ra 4AO - sp 3 n h ư sau:

i k

3 s

Sơ đồ h ìn h th à n h liên kết trong PH 3.

4AO - la i h óa của P:

AO của 3H

- N guyên tử tru n g tâm : p

- T rạn g th á i la i hóa: sp 3

- Liên k ết h ìn h th à n h : ơ

S i0 2: M ột cách tương tự ta cũng có th ể biểu diễn sự hình

th àn h liên k ết tro n g p h â n tử này như sau:

Sơ đồ h ìn h th à n h liên k ết trong S i0 2:

Vậy: Nguyên tử tru n g tâm : Si

T rạng th ái lai hoá: spLiên k ết được hình

X III.3 Tính en tan p i của các liên k ết c - H và C-C từ các giá trị A n0 của các p h ả n ứng sau:

=AHi - AH2 -AH3 + AHg +2AH4

= -801,7 + 483 + 393,4 + 2(431,5) + 715 = 1652,7k.m or'

Vậy A H ? = i ^ = 413,2 kJ/m ol

4Một cách tương tự ta có th ể xác định được A H£_c

Theo sơ đồ ta viết:

AH"C + 6AH" H = AH" - 2 AH" - 3 / 2 a h's + 2 a h" + 3AH*

AHcc = -1412.7 + 2(393,4) + 3/2(483) + 2(715) + 3(431,5) - 6(431) AH"C = 345,7 k J.m o T 1

XIII.4 Xác định giá trị momen lưỡng cực (D )^C 1 , 8 n o 2

trong các dẫn x u ất thê 2 lần của nhân benzen sau đây:

Cho Metadiclobenzen (jl = 1,5D);

O rthodinitrobenzen (|I = 6,6D)Paranitrotoluen (jl = 4,4D)Nitrobenzen ( |I = 4,2 D)

và toluen (hướng của ịxCH3 ngược với hướng của nhóm N 0 2)

223http://tieulun.hopto.org

BÀI GIẢI

Theo phương pháp cộng véc tơ ta viết:

P2 = ï i i + ï i | + 2 ^ 2 cose w

Trưòng hợp với phân tử có hai nhóm th ế như nhau (m = ịi2 ), công thức (1) có thể viết như sau:

Ĩ*C1 : Aci =

- Đối vói phân tử paranitrotoluen vói góc 9 = 71 = 180° Cách tính jl sẽ khác với hai trường hợp trên Trong phân tử này còn tồn tại đồng thời hai nhóm th ế đối nhau (9 = 180°) Với các giá trị: ji1 = P no 2 va ?2 = ic i không như nhau.

Theo hình vẽ ta nhận thấy ịi của phân tử toluen và nitrobenzen có hưống ngược nhau nên phép cộng véc tơ có dạng như sau ịi (paranitrotoluen): jlN0 - PCH,

Thay các giá trị tương ứng với biểu thức này, ta có:

4,4 - 3,8 - PCH3

Suy ra: PCH3 = 3,8 - 4,4 = -0,6 Vậy PCH3 = '0,6D

Dấu (-) chứng tỏ hướng của pcHg đi từ CH3 về nguyên tử c của vòng benzen

X III.5 Bằng thực nghiệm người ta đã xác định được giá trị momen lưỡng cực của ph ân tử HọS là 1,09D và của liên kêt s - H

225http://tieulun.hopto.org

b) Độ ion của liên kết s - H trong p h ân tử H 2S được xác địn h theo công thức:

9//Í

2,61.1Q~30ĩ,33.10“1 0.l,6.10~ 19

100 = 12,3%

X III.6 1) Dựa vào lý th u y ết tương tác tĩn h điện, hãy trình bầy những phương ph áp xác định năng lượng tương tác Ư() giữa 2

ion dạng Az+ và Bz‘ ở trạ n g th ái cân bằng với khoảng cách là r0

2) Từ công thức vừa rú t ra, hãy tín h năng lượng nguyên tử hóa cho p h â n tử N aF

Cho: ZNaF = 1.846Ắ ; n = 7; k = 9 l09J.m /C 2;

INa = 5,139eV; Ep = -3,447eV

1) Sự p h ụ thuộc

của năng lượng h ú t và

đẩy của hai ion trá i d ấu

Năng lượng tương tác đạt tới giá trị bền vững khi

= 0 Sau khi thực hiện phép lấy đạo hàm u theo r và

n - là hệ sô đẩy Born được suy ra từ độ chịu nén cua từng loại

tin h th ể tương ứng, n có giá trị 5; 7; 9; 10; 12 tương ứng với

cấu h ìn h electron của khí trơ He, Ne, Ar, Kr, Xe

2) Áp dụng công thức tín h u 0 vừa chứng minh cho phân tử NaF N ăng lượng phân ly ion cho NaF (vối z + = z = 1)

Eị = - U 0 = L 1 -(1’610 9.1010[1 = 1,070.10~18 J

Hay Ej = 6,686 eV

227http://tieulun.hopto.org

Để xác đ ịn h n ăn g lượng nguyên tử hóa ENaF ta lập sơ đồsau:

Theo đ ịn h lu ậ t bảo toàn năn g lượng ta viết:

E i = ® N aF + *N a + ® F

ở đây dấu được quy ước cho các q uá trìn h giải phóng và cung cấp n ăn g lượng n hư sau:

D ấu + là n ăn g lượng được cung cấp

D ấu - là năng lượng được giải phóng

Vậy n ăn g lượng nguyên tử hóa N aF là:

En3f = Ej - INa - Ep hay

= 6 , 6 8 6 - 5,139- (-3,448) = 4,995 eV EỊỵjaF = 5,0eV

Hệ thức rú t ra ở câu 1) là cơ sở của th u y ế t B orn-L ande vổi

sự th ừ a n h ậ n p h â n tử Az+,B z~ là p h ân tử ion lý tưởng song trong thực t ế không có loại p h ân tử như vậy nên k ế t quả thu được chỉ là giá trị gần đúng

X III.7 Dựa và lý th u y ết Lewis và cách tính điện tích hình thức (FC) hãy cho biết công thức cấu tạo nào là hợp lý trong các hợp chất cho dưới đây:

a) H2CO; b) OCN“; c) coị-

b) Đổi với ion OCN~ ta cũng tính tổng số’ electron hoá trị:

1.6(0) + 1.4(C) + 1.5(N) + 1 = 16 Các electron này được xếp vào công thức Lewis giả địnhsau:

Công thức giả định nào được chọn cũng ph ải thông qua giá trị FC Quả vậy:

o 6 — (4 + 2) = 0 6 - ( 2 + 3) = l 6 - ( 6 + l ) = - l

c 4 - ( 0 + 4) = 0 4 - ( 0 + 4) = 0 4 - ( 0 + 4) = 0

N 5 - (4 + 2) = -1 5 - ( 6 + 1) = - 2 5 - (2 + 3) = 0Công thức A và c có cùng giá trị FC như n h a u nhưng côngthức c là hợp lý hơn vì điện tích - 1 trê n nguyên tử 0 có độ âm điện lớn hơn độ âm điện của N cũng có giá trị FC = —1

c) lon c o f - có tổng sô" electron hoá trị là:

1.4(C) + 3.6(0) + 2 = 24

24 electron này được phân bô" chung q u anh các nguyên tư trong ion CO3” sao cho đ ạ t được cấu hình của kh í trơ thì phải có một nối đôi Công thức giả định sẽ là:

X III.8 H ai phân tử NHy và N F3 đểu có cấu trúc tháp tam

231http://tieulun.hopto.org

3AO - sp3 xen p h ủ với 3A 0 - 2p (E) cũng tạo ra 3 liên kết ơ trong p h â n tử N F 3.

Trong cả h a i trư ờng hợp đều có đôi electron tự do trê n AO -

sp3 không th a m gia liên kết T a có th ể biểu diễn điều trìn h bầy trê n đây bằng sơ đồ sau:

b) Từ h ìn h vẽ ta n h ậ n th ấ y hướng củ a véctơ m om en lưỡng cực các liên k ết N -H và của cặp electron không p h â n chia (tự do chưa liên kết) là cùng chiều với n h au Trong khi đó hướng của véctơ momen lưỡng cực của các liên k ết N -F và của cặp electron không p h ân chia lại ngược chiều n h a u do XF > XN • Theo PhéPcộng véctơ ta th u được giá trị momen lưỡng cực của p h â n tử N H 3

lớn hơn đại lượng tương ứng ỏ p h â n tử N F3

X III.9 H ãy xác địn h khoảng cầch giữa h ai nguyên tử iot trong hai đồng p h ân h ìn h học của p h ân tử C 9 H 9 I 9 với giả th iết

h ai đông p h ân này có câu tạo ph ẳn g theo sơ đồ sau:

a) b)Cho ZC.J = 2,10A° ; l c=c = 1,33A°.

BÀI GIẢITheo đầu bài ta lần lượt tính khoảng cách I-I

a) Từ sơ đổ hình học của phân tử dạng a)

BE = FG = / c_c BA = EH = ¿0-1Xét tam giác vuông ADB

-AF = DB = BA.cos60° =

= 2,10.cos60°= 1,05A°.Vậy dx-1 = AH = AF + FG + GH =1,05 + 1,33 + 1,05 = 3,43A°

b) Đôl với cấu dạng hình họckhoảng cách I-I được tín h như sau:

Theo hìn h vẽ bên ta nh ận thấy AK là khoảng cách I-I

Để xác định khoảng cách này ta phải biêt độ dài đoạn AC

và đoạn CK trong tam giác vuông ACK '

d i.i

233http://tieulun.hopto.org

N hư vậy dj_j = ÃK = a/ấC2 - C K2 = ^3.64“ +3,43^ = 5,0 0A°

X III.10 D ùng lý th u y ế t lai hóa hãy mô tả dạng h ìn h học của

Hãy cho biết:

- Sô"cặp electron liên kết và không phân chia

- Kiểu lai hóa

- Dạng tổng q uát AXnEm.

- Cấu trúc không gian

- Giải thích tạ i sao góc hóa trị tăng dần đi từ phân tử OF2

X III.12 Biểu diễn liên kết cộng hóa trị trong các hợp chất

và ion sau đây theo sơ đồ Lewis

S 0 2; SF4; A1C13; H N 0 3; NO^; ( A1C1Ị)

Cho gO; 9F; i 3A1; 7N; igS; ]H; 17CI

Đáp sô": Độc giả tự viết

X III.13 Dựa vào thuyết lai hóa hãy giải thích tại sao phân

tử BF3 lại có câu trúc phẳng, biết B(Z = 5); F(Z = 9)

Đáp sô": Do Bo-(B) ở trạng thái lai hóa sp2

235http://tieulun.hopto.org

X III.1 4 H ãy xác định độ ion của các liên k ết trong các hợp

ch ất sau: HF; HC1, HBr; HI Từ k ết quả th u được cho biết nhận xét cần th iết

b) Xác định giá trị momen lưỡng cực của liên k ế t F - 0 biêt

rằ n g p của p h ân tử F 20 là 0,67D Giả th iế t ả n h hưởng của p của cặp electron không p h ân chia là không đáng kể

Đáp số: a) Lai hóa của O: sp3

b) p F_o = 0,54D

X III.16.D ựa vào quan điểm lai hóa trong thuyết VB hãy cho biết:

a) Trạng th ái lai hóa của nguyên tử Be trong phân tửBeH2

b) Trạng th ái lai hóa của B trong BFß

c) Cũng câu hỏi này cho c trong CH4

của liên k ết lần lượt là: Pc-H = 0,4D; P c= 0 = 2,3D Từ các sô liệu trê n hãy:

a) Cho biết trạ n g thái lai hóa của c và O:

b) Xác định giá trị momen lưõng cực (D) của phân tử nó trên Cho H(Z = 1); C(Z = 6); 0(Z = 8)

Đáp số: a) Lai hóa của c và o là sp2

b) P HCHO = 2,7D

X III 18 P h â n tử H20 có cấu trúc tam giác phẳng hãy:

a) Cho biết trạ n g thái lai hóa của oxi Minh họa băng sơ đô

237http://tieulun.hopto.org

b) T ín h giá trị m omen lưỡng cực (D) của p h â n tử này

N guyên tử cacbon đều ở trạ n g th á i lai hóa sp2 với góc

a = 1 2 0°, h ãy xác đ ịn h giá tr ị m om en lưỡng cực cho b a dạng nêu trê n theo D Giả th iế t ịã C _H - 0; P C„C1= 1,6D

Đáp số': (¡[ = 1,6D; Pn = 2,77D; Pm = 0

X III.20 a) Cho giá trị momen lưỡng cực của NO là 0,153D,

độ dài liên k êt /no - 1,15Â , hãy xác địn h diện tích dư thừ a (5) trê n hai nguyên tử N và o của p h ân tử NO

Cho 1D = 3,33.10‘ 30 c m

e = 4,8.10"10ues CGS = l,6.10~19c

b) Cho biêt cấu trú c hìn h học của ion n itrit NO^ là dạnggóc Độ dài liên k êt NO giả th iế t là như n h au Hãy biểu diễn ion này theo sơ đồ Lewis

Đáp sô': s + = 0,028e 5' = 0,028ea)

b)

N Độc giả tự viết

-o

X III.2 1 a) Dựa vào các quy tắc trong thuyết lai hóa, hãy cho biết trạ n g th ái lai hóa của cacbon trong một hợp chất hữu cơ.

b) Sử dụng k ết quả của câu a) hãy mô tả liên kết được xác lập trong phân tử CH:1-CN

Cho: ]H; 6C; 7N

Đáp số: a) sp3 nếu c chỉ tham ra liên kết đơn

sp2 khi c có liên kết đôi

sp c có liên kêt ba

b) Cho biết hợp chất giữa X và C1

c) Cho biết trạ n g thái lai hóa của X trong hợp chất với Cl Cho C1 (Z= 17); 0 (Z = 8)

Đáp số’: 1) Độc giả tự viết

2) a) z x = 33b) XC13

b) Cho b iết p h â n tử nào chưa ph ân cực Giải th ích và chỉ rõ dạng lai h óa của nguyên tử tru n g tâm

Cho H(Z = 1); Be (Z = 4); C(Z = 6) ; 0(Z = 8); P(Z = 15); S(Z = 16); C1(Z = 17)

X III.24 Cho giá trị momen lưỡng cực của LiH là 5,88D, độ ion của liên k ết Li-H là 77% hãy:

a) Xác địn h điện tích dư ở trê n h ai nguyên tử Li và H

b) T ính độ dài liên k ết l(Ẵ ) của LiH.

c) Giải thích vì sao p h ân tử SCO có p = 0,72D, trong khi đó giá trị này triệ t tiêu ở p h â n tử C 0 2

Đáp số:

ô+ = 0,77 ; 5' = -0,77a) L i - H

b) * l ì - h = 1,59Â c) SCO có cấu trú c h ìn h học không đôi xứng

C 02 có cấu trú c h ìn h học đối xứng

XIII.25 G iá tr ị momen lưỡng cực của p - nitrobenzyl

clorua đo trong dung môi benzen là 3,59D, hãy xác định góc hợp thành giữa liên k ết C-Cl và C-C6H5 trong phân tử nói trên, biết rằng các giá trị ịi thực nghiệm của nitrobenzen và benzylclorua cũng trong dung môi benzen lần lượt là 3,98D và 1,85D

Đáp số :0 = 1 1 5 °4 0'

XIII.26 Khi đốt cháy H2 bằng 02 ngưòi ta được nước H20 một lượng n h iệt giải phóng ra là AH° = -484,88kJ/mol Biêt năng lượng phân ly liên kết H-H và 0 - 0 lần lượt bằng 431,79kJ/mol

và 4,93,24kJ/mol

H ãy xác định năng lượng liên kết 0 -H được hình thành

Đáp sô": AH°0_H) = -460,20kJ/mol

XIII.27 C ăn cứ vào lý thuyết nhiệt hóa học hãy xác định

giá trị năng lượng nguyên tử hóa ứng với công thức cổ điển của Kekulê Từ k ết quả tín h hãy so sánh với giá trị thực nghiệm: (AH°(t/n) = 6312kj/mol) và cho nhận xét

241http://tieulun.hopto.org

X III.2 8 Cho các giá trị thực nghiệm sau đây đổi với các

a) Dựa vào mô hìn h ion h ãy tín h n ă n g lượng liên kêt ion

cho các p h â n tử nêu trên

b) So s á n h các giá trị tín h được vói giá trị thự c nghiệm rồi

Giả th iế t vòng benzen là h ìn h lục lă n g đều, liên k ẹt C-I luôn luôn đi q ua tâ m của vòng benzen