Bài 16. Luyện tập: Liên kết hoá học

Các nguyên tử liên kết với nhau như thế nào?• Do không thể quan sát trực tiếp các liên kết hóa học, ta dựa vào tính chất của các liên kết để xây dựng các mô hình lý thuyết để biểu diễn l

LIÊN KẾT HÓA HỌC

Vì sao nghiên cứu Liên kết hóa học

• Vật chất tạo thành do các nguyên tử liên kết với nhau.

• Hiểu được bản chất liên kết sẽ giúp hiểu được tính chất của các chất

Vì sao các nguyên tử lại liên kết với nhau?

• Để đạt tới trạng thái bền vững của hệ thống

Các nguyên tử liên kết với nhau như thế nào?

• Do không thể quan sát trực tiếp các liên kết hóa học, ta dựa vào tính chất của các liên kết để xây dựng các mô hình (lý thuyết) để biểu diễn liên kết giữa các nguyên tử

• Các lý thuyết được sử dụng nhiều nhất là:

– Thuyết Bát tử của Lewis

– Thuyết tương tác các cặp electron

(VSEPR)

– Thuyết Liên kết Hóa Trị.(VB)

– Thuyết Vân đạo Phân tử (MO)

Phân loại liên kết

hóa học

• Tùy theo bản chất, liên kết hóa học được phân thành 3 loại chính

– Liên kết ion

– Liên kết cộng hóa trị

– Liên kết kim loại.

Bản chất và tính chất của mỗi loại

liên kết trên được giải thích bằng

các thuyết về liên kết hóa học thích hợp.

Liên kết ion

• Liên kết ion được coi là hệ quả của sự tạo thành các ion âm và

dương thông qua việc cho nhận electron giữa các nguyên tử

• Được giải thích khá tốt qua lý thuyết đơn giản của Lewis

Liên kết Cộng

Hóa Trị

• Liên kết cộng hóa trị có bản chất là sự dùng chung electron giữa

các nguyên tử

• Thường được giải thích thông qua thuyết liên kết hóa trị hoặc

thuyết vân đạo phân tử

Liên Kết Kim Loại

• Liên kết kim loại không thể giải thích thấu đáo bằng thuyết Lewis

cũng như thuyết Liên kết hóa trị do đó thường được giải thích bằng thuyết miền năng lượng, thực chất là thuyết vân đạo phân tử áp dụng cho hệ có khoảng 1023 nguyên tử

Các lý thuyết về

Liên Kết Hóa Học

Thuyết Lewis

G.N.Lewis 1875-1946 American Chemist

Luật “Bát tử”

Các nguyên tử có xu

hướng cho, nhận, hay sử

dụng chung electron để đạt

tới cấu hình lớp vỏ ngoài

cùng bền vững có 8

electron

•Liên kết hóa học hình

thành do các nguyên tử

trao đổi hoặc sử dụng

chung các electron hóa trị

•Electron hóa trị là các

electron nằm trong các lớp

vỏ ngoài cùng chưa bão

hòa của các nguyên tử.

Ký hiệu Lewis

Mô tả các electron hóa trị của các nguyên tử.

HĐC - A

Sự hình thành liên kết

Hợp chất ion

Trong các hợp chất ion, các ion dương và âm sắp xếp thành một mạng lưới tinh thể vững chắc (ví dụ : NaCl)

Liên kết ion

Liên kết ion hình thành do sự tương tác tĩnh điện giữa các ion trái dấu

Bán Kính Ion

Năng lượng mạng tinh thể

• Là đại lượng thể hiện độ bền của liên kết ion

• Được định nghĩa là “sự thay đổi entalpy của quá trình tách 1 mol hợp chất ion ra thành các ion riêng lẻ”

Chu trình Born-Haber

Năng lượng mạng tinh thể có thể được tính dựa theo định luật Hess theo

các bước sau

Năng lượng mạng

Sắp xếp các chất sau theo thứ tự năng lượng mạng tăng dần:

Năng lượng mạng của một số hợp chất ion

Liên kết Cộng Hóa Trị

• Trong liên kết ion, một nguyên tử

nhường hẳn electron (tạo ion dương) một nguyên tử nhận hẳn electron (tạo ion âm)

• Khi hai nguyên tử tương tự nhau

hình thành liên kết, không

nguyên tử nào muốn nhường hay nhận hẳn electron.

• Chúng dùng chung cặp electron để

đạt cấu hình bền 8 electron.

• Mỗi cặp electron dùng chung tạo

thành một liên kết.

Công thức Lewis

• Mô tả liên kết trong các hợp chất cộng hóa trị

• Mỗi nguyên tử phải có 8 electron lớp vỏ ngoài cùng (trừ H có 2

Liên kết đơn, liên kết ba

• Số cặp electron dùng chung

Liên kết Cộng Hóa Trị có cực

• Khi cặp electron được phân bố đều giữa hai nguyên tử : liên kết

không phân cực

HCl:

• Khi có sự phân bố không đồng

đều: liên kết cộng hóa trị có

cực

H 2 ,

Cl 2 :

Độ Âm điện

Độ phân cực của liên kết được xác định dựa vào sự khác biệt ĐỘ ÂM ĐIỆN giữa hai nguyên tử tạo liên kết

Thang độ âm điện thông dụng do Pauling đề nghị

1901–94

Nobel Hóa học :

1954Nobel Hòa Bình :

1962

Thang độ âm điện Pauling

Độ phân cực (% ion) của liên kết

% ion = (giá trị đo bằng thực nghiệm của moment lưỡng cực X-Y)/ (giá trị tính toán moment lưỡng cực X + Y + )

% ion của liên kết được Pauling xác định thông qua độ chênh lệch độ âm điện của hai nguyên tố :

Độ chênh lệch độ âm điện

% ion của liên kết

Độ chênh lệch độ âm điện

% ion của liên kết

Độ chênh lệch độ âm điện

% ion của liên kết

õ Công thức Lewis

• Tính tổng số electron hóa trị của các nguyên tử.

– Ion điện tích n- : cộng thêm n electron hóa trị

– Ion điện tích n+ : trừ đi n electron hóa trị

Phân bố các nguyên tử quanh nguyên tử trung tâm (NTTT là nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn, trừ H)

Vẽ các liên kết đơn từ nguyên tử trung tâm

đến các nguyên tử khác.

Hoàn thành ‘bát tử” cho các nguyên tử ngoài Đặt các electron hóa trị còn dư vào nguyên tử trung tâm

Nếu nguyên tử trung tâm chưa đạt “bát tử”, tạo liên kết bội giữa nguyên tử trung tâm với

các nguyên tử ngoài.

HĐC - A

Dạng cộng hưởng

• Công thức Lewis của O3 có hai dạng tương đương nhau:

• Thực nghiệm cho thấy hai liên

kết O-O là tương đương nhau

(cùng có độ dài nối là 0.128

nm

ta phải viết đồng thời 2 công

↔

Các dạng cộng hưởng không tương đương

N2O có 3 dạng cộng hưởng không tương đương:

Để xác định dạng cộng hưởng mô tả chính xác nhất cấu

Điện tích trên

nguyên tử

Điện tích = số electron hóa trị của nguyên tử

- số electron không liên kết

- ½ số electron liên kết

Dạng cộng hưởng thích hợp

1. Có các điện tích nhỏ nhất

2. Không có điện tích cùng dấu trên hai nguyên tử kế cận

3. Điện tích âm nằm trên nguyên tử có độ âm điện cao hơn

Ngoại lệ cuả thuyết

“Bát tử”

Trong nhiều trường hợp, thuyết Bát tử của Lewis không được tuân theo:

• Các phân tử có số lẻ electron hóa trị

• Nguyên tử trung tâm có ít hơn 8 electron

• Nguyên tử trung tâm có nhiều hơn 8 electron hóa trị

Số lẻ electron hóa trị

• Liên kết trong NO phải được giải

thích dựa vào thuyết Vân Đạo

Phân Tử

N • • • = • • • • O

+1 0

0 -1

Thích hợp

Nhieàu hôn 8 electron

• Khi 1 mol liên kết X-Y được hình

thành, năng lượng toả ra là −

D(X-Y).

→

C O • • • • C + O • • • •

• •

Năng lượng liên kết của một số liên kết cộng hóa trị

Liên hệ giữa năng lượng liên kết, độ dài liên kết

Độ dài của một số liên kết

Sử dụng năng lượng liên kết để tính nhiệt phản ứng

∆ H pư = ∑ D(nối đứt) − ∑ D( nối

tạo).

2 O O • • • • = • • • •

O C O • • • • = = • • • • 2 H O H • • • •

Bài tập áp dụng

Viết công thức Lewis của

2/3

2/3 2/3

Bài tập áp dụng

• Xác định bậc liên kết của các liên kết giữa nguyên tử N và nguyên tử O trong ion NO2-

Bài tập áp dụng

Mô tả nào sau đây không chính xác cho bản chất của liên kết

a) MgS, cộng hóa trị có cực

b) IBr, cộng hóa trị có cực

d) NO, cộng hóa trị có cực

e) KF, ion

Bài tập áp dụng

Tính ∆Hpư cho phản ứng sau

C H H

O H +

= [602 + 146] - [346 + 2(358)]

= -314 kJ