Chuyên đề 02 :liên kết hóa học

tài liệu về liên kết hóa họcaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

CHUYấN ĐỀ 03:

LIấN KẾT HểA HỌC

A LIấN KẾT HểA HỌC

Khái niệm phân tử và liên kết hóa học

Phân tử là phần tử nhỏ nhất của chất, mang tính chất đặc tr-ng 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 đ-ợc gọi là liên kết hóa học

Các khuynh h-ớng hình thành liên kết hóa học - 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 h-ớng 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 dụ:

H + Cl : Cl

:

Na Cl Na+ Cl

-(2/8) (2/8/8)

(2/8/1) (2/8/7)

I liên kết ion

1 Sự hỡnh thành ion

Trong nguyờn tử, số proton bằng số electron nờn nguyờn tử trung hũa điện Trong phản ứng húa học, nếu nguyờn tử mất bớt hoặc thu thờm electron, nú sẽ trở thành phần tử mang điện tớch dương hoặc

õm.Nguyờn tử hoặc nhúm nguyờn tử mang điện được gọi là ion

a Ion dương

Cỏc nguyờn tử kim loại dễ nhường 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cựng để trở thành cỏc ion

mang 1, 2, 3 đơn vị điện tớch dương

Ion mang điện tớch dương được gọi là ion dương hay cation

b Ion õm

Cỏc nguyờn tử halogen khỏc và cỏc nguyờn tử phi kim như O, S cú thể thu thờm 1, 2 electron và

trở thành cỏc ion õm

Ion mang điện tớch õm được gọi là ion õm hay anion

c Ion đơn và ion đa nguyờn tử

Ion đơn nguyờn tử là ion được tạo nờn từ một nguyờn tử

Ion đa nguyờn tử là ion được tạo nờn từ nhiều nguyờn tử liờn kết với nhau để thành một nhúm

4

NH ), cỏc ion gốc axit như ion

2 Sự hỡnh thành liờn kết ion

Định nghĩa liên kết ion: liên kết ion là liên kết hoá học đ-ợc tạo thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion

mang điện ng-ợc dấu

Xột mạng tinh thể NaCl:

khi viết cụng thức phõn tử muối natri clorua, để đơn giản người ta chỉ viết NaCl

Tớnh chất của cỏc hợp chất liờn kết ion:

+ Các hợp chất ion càng khó nóng chảy

+ Khó bị hoà tan trong dung môi phân cực hơn

+ Cứng và dễ vỡ

+ Hỡnh thành tinh thể, cú dạng rắn

+ Tinh thể ion thường khụng màu

+ Dẫn điện ở trạng thỏi núng chảy và dung dịch, ở trạng thỏi rắn thường khụng dẫn điện

Tóm lại: Kim loại càng dễ nh-ờng electron, phi kim càng dễ nhận electron, các ion đ-ợc tạo thành hút nhau

càng mạnh thì càng thuận lợi cho sự tạo thành liên kết ion

II Liên kết cộng hóa trị

1 Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

đạt cấu trúc bền của khí hiếm gần kề ( với 8 hoặc 2 electron lớp ngoài cùng)

trị thông th-ờng) hoặc chỉ do một nguyên tử bỏ ra (liờn kết cho nhận hay liờn kết phối trớ)

hết khả năng góp chung, liên kết với các nguyên tử còn lại đ-ợc hình thành bằng cặp electron do một nguyên tử bỏ ra (th-ờng là nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn)

a Sự hỡnh thành phõn tử đơn chất

nhau), nờn cỏc cặp electron chung khụng bị hỳt lệch về phớa nguyờn tử nào Do đú, liờn kết trong cỏc

phõn tử đú khụng bị phõn cực Đú là liờn kết cộng húa trị khụng cực

b Sự hỡnh thành phõn tử hợp chất

Liờn kết cộng húa trị trong đú cặp electron chung bị lệch về phớa một nguyờn tử được gọi là liờn kết cộng húa trị cú cực hay liờn kết cộng húa trị phõn cực

nờn độ phõn cực của hai liờn kết đụi (C=O) triệt tiờu nhau, kết quả là toàn bộ phõn tử khụng bị phõn

cực

2 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 dùng chung chỉ

do một nguyên tử cung cấp – gọi là nguyên tử cho, nguyên tử còn lại là nguyên tử nhận

VD:

N

H H H

H H H

H

+

H H H

H +

N O

O

N O

O hay

Trong cụng thức cấu tạo, người ta biểu diễn cặp electron chung bằng một gạch nối, cặp electron cho

- nhận bằng một mũi tờn cú chiều hướng về phớa nguyờn tử nhận

b) Điều kiện tạo ra liên kết cho nhận:

- Nguyên tử “ cho ” phải có lớp vỏ e đã bão hoà và còn ít nhất một cặp e tự do (ch-a tham gia liên kết) có bán kính nhỏ, độ âm điện t-ơng đối lớn

- Nguyên tử “ nhận ” phải có obitan trống

3 Tớnh chất của cỏc chất cú liờn kết cộng húa trị

Cỏc chất mà phõn tử chỉ cú liờn kết cộng húa trị cú thể là chất rắn như đường, lưu huỳnh, iot, , cú thể là chất lỏng: nước, ancol, hoặc chất khớ như khớ cacbonic, clo, hiđro,

Cỏc chất cú cực như ancol etylic, đường, tan nhiều trong dung mụi cú cực như nước

Phần lớn cỏc chất khụng cực như iot, cỏc chất hữu cơ khụng cực tan trong dung mụi khụng cực như benzen, cacbon tetraclorua,

Núi chung, cỏc chất chỉ cú liờn kết cộng húa trị khụng cực khụng dẫn điện ở mọi trạng thỏi

MỐI QUAN HỆ GIỮA LIấN KẾT ION VÀ LIấN KẾT CỘNG HểA TRỊ

Với liờn kết A – B thỡ để xột về đặc điểm của liờn kết của A – B, người ta dựa vào giỏ trị hiệu độ õm điện của hai nguyờn tố A và B

4 , 0



4 , 0



Liờn kết cộng

húa trị

lớn hơn Cho nhận

cung cấp

cỏc ion

CÁC LOẠI TINH THỂ Tinh thể ion Tinh thể nguyờn tử Tinh thể phõn tử Tinh thể kim loại

Khỏi

niệm

Được hỡnh thành từ những

ion mang điện tớch trỏi dấu,

gồm cac cation và anion ở

nỳt mạng tinh thể

Được hỡnh thành từ cỏc nguyờn tử

Được hỡnh thành từ cỏc phõn tử

Được hỡnh thành từ những ion nguyờn

tử kim loại và cỏc electron tự do

Đặc

tớnh

- Liờn kết cú bản chất tĩnh

điện

- Rất bền

- Khú núng chảy

- Khúi bay giờ

- Lực liờn kết cú bản chất cộng húa trị

- Nhiệt độ núng chảy

và nhiệt độ sụi cao

- Lực liờn kết là lực tương tỏc tĩnh ph.tử

- Kộm bền

- Độ cứng nhỏ

- Nhiệt đụ núng chảy, nhiệt độ soi thấp

- Ánh kim

- Dẫn điện

- Dẫn nhiệt

- Dẻo – dễ dỏt mỏng

III Liên kết kim loại

1 Định nghĩa: Liên kết kim loại là liên kết hoá học hình thành do các electron tự do gắn kết các ion d-ơng

kim loại trong mang tinh thể kim loại hay trong kim loại lỏng

2 ảnh h-ởng 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 độ đặc khít), mật độ electron tự do, điện tích của cation kim loại cũng ảnh h-ởng đến các tính chất vật lý khác của kim loại nh-: độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tỷ khối

IV Liên kết hiđro

1 Khái niệm

- Liên kết hyđro là liên kết hoá học đ-ợc hình thành bằng lực hút tĩnh điện yếu giữa một nguyên tử hyđro linh động với một nguyên tử phi kim có độ âm điện lớn, mang điện tích âm của phân tử khác hoặc trong cùng phân tử

C

O O

O

H

H

VD

O H H

O H

H O

H

H

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 l-ợng liên kết vào khoảng 10-40 kJ/mol, yếu hơn nhiều

so với liên kết cộng hóa trị mà năng l-ợng liên kết vào khoảng và trăm đến vài ngàn kJ/mol, nh-ng lại gây nên những ảnh h-ởng quan trọng lên tính chất vật lí (nh- nhiệt độ sôi và tính tan trong n-ớc) cũng nh- tính chất hóa học (nh- tính axit) của nhiều chất hữu cơ









H



1



Y

3 Điều kiện hình thành liên kết hyđrô

+ X phải có độ âm điện cao, bán kính nguyên tử phải t-ơng đối nhỏ( O, N, F)

+ Y: có ít nhất một cặp e ch-a sử dụng, có 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

R

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









H



1



t-ơng đối gần nhau để khi hình thành liên kết H tạo thành đ-ợc vòng 5-6 cạnh ( th-ờng thì vòng 5 cạnh

bền hơn)

VD H2C CH2

O H

O H

C O OH

O H

;

khăn vì nó tạo ra liên kết H nội phân tử dễ dàng hơn và bền hơn liên kết H liên phân tử

4 ảnh h-ởng của liên kết H

+) ảnh h-ởng 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 n-ớc 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 l-ợng phân tử t-ơng đ-ơng nh-ng

có liên kết hyđro liên phân tử

C O O

O

H

H

(I)

C

O O

H

O H (II) VD

(II) có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn(I)

+) ảnh h-ởng đến độ tan: Xét ảnh h-ởng 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

O - H

C2H5

H- O

C2H5

O - H

C2H5

O - H H

O - H

H

+

- +

• • •