Luận văn về chuyên đề liên kết hóa học và công thức phân tử

Đối tượng của hoá học là chất, liên kết giữa các nguyên tử, phân tử, do đó vấn đề về bản chất liên kết của các chất, cấu tạo phân tử… đã được nghiên cứu từ rất lâu. Tuy nhiên, kết quả đạt được vẫn còn rất hạn chế. Từ những luận điểm trên ta thấy rằng việc giảng dạy nội dung liên kết hóa học là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, thực trạng hiện nay GV phổ thông cũng như sinh viên sư phạm nói riêng vẫn còn mơ hồ về các lí thuyết liên kết, về ý nghĩa thực tiễn và vai trò của nó trong việc giảng dạy, do đó một bộ phận không nhỏ GV đứng lớp dạy các bài liên quan đến vấn đề liên kết hoá học vẫn giải thích cho HS một cách chung chung, không hiểu rõ nguồn gốc, bản chất của vấn đề từ đó làm cho HS cảm thấy bài học rời rạc không liên tục thống nhất, không biết học phần này ứng dụng để làm gì… Xuất phát từ những lí do trên, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn chuyên đề “Liên kết hóa học và công thức phân tử” làm chuyên đề giảng dạy.

1.2.2.2 Ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử 6 1.2.2.3 Sự tạo thành liên kết ion của phân tử 2 nguyên tử 7 1.2.2.4 Sự tạo thành liên kết ion trong phân tử nhiều nguyên tử 7

1.2.4 Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết ion 8

1.3.2 Lewis – Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị bằng cặp electron chung 8

1.3.3 Liên kết cộng hóa trị và sự xen phủ obitan – Thuyết VB 10

1.3.3.1 Sự xen phủ các obitan nguyên tử khi hình thành phân tử 11

1.3.3.2 Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba 11 1.3.3.3 Sự lai hóa các obitan nguyên tử 14

1.4.3 So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị 19

1.5.5 Ảnh hưởng của liên kết hiđro lên nhiệt độ sôi và độ tan 22

2.2.1 Nôi dung của thuyết cấu tạo hoá học của hợp chất hữu cơ 29

2.2.3.2 Đồng phân 30

2.2.3.4 Mối quan hệ giữa các đồng phân 34

CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KIẾN THỨC VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CÔNG THỨC PHÂN TỬ VÀO HỌC TẬP VÀ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ

A MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học, hoáhọc cũng đã bước sang một trang mới và đạt được rất nhiều các thành tựu Do đóviệc nhận thức một cách đúng đắn và đầy đủ các thành tựu khoa học hoá học làmột điều rất quan trọng

Đối tượng của hoá học là chất, liên kết giữa các nguyên tử, phân tử, do đóvấn đề về bản chất liên kết của các chất, cấu tạo phân tử… đã được nghiên cứu từrất lâu Tuy nhiên, kết quả đạt được vẫn còn rất hạn chế

Từ những luận điểm trên ta thấy rằng việc giảng dạy nội dung liên kết hóahọc là vô cùng quan trọng Tuy nhiên, thực trạng hiện nay GV phổ thông cũng nhưsinh viên sư phạm nói riêng vẫn còn mơ hồ về các lí thuyết liên kết, về ý nghĩathực tiễn và vai trò của nó trong việc giảng dạy, do đó một bộ phận không nhỏ GVđứng lớp dạy các bài liên quan đến vấn đề liên kết hoá học vẫn giải thích cho HSmột cách chung chung, không hiểu rõ nguồn gốc, bản chất của vấn đề từ đó làmcho HS cảm thấy bài học rời rạc không liên tục thống nhất, không biết học phầnnày ứng dụng để làm gì…

Xuất phát từ những lí do trên, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn chuyên đề

“Liên kết hóa học và công thức phân tử” làm chuyên đề giảng dạy

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Hệ thống một số cơ sở lí thuyết về liên kết hoá học, công thức phân tử của cáchợp chất trong chương trình hoá học phổ thông

- Rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải thích đúng bản chất liên kết hoá học, hìnhhọc, xây dựng công thức phân tử một số chất

- Cung cấp tư liệu cho giáo viên dùng để tham khảo, hỗ trợ việc giảng dạy các bài,các mục có liên quan đến việc giải thích sự hình thành liên kết hóa học và côngthức phân tử của một số chất

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu, hệ thống cơ sở các lí thuyết về liên kết hóa học và công thức phân tử

- Nghiên cứu chương trình SGK hoá học 10,11, tài liệu giáo khoa chuyên hoá học

- Vận dụng hệ thống các lí thuyết liên kết vào việc giảng dạy các bài, mục trongchương trình hoá học ở trường THPT

- Ứng dụng hệ thống các lí thuyết về liên kết hóa học và công thức phân tử giúp

HS giải thích được các tình huống thực tiễn

4 Các phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu các tài liệu lí luận như: Nghiên cứu SGK hoá học 10,

11 và các tài liệu tham khảo

có sự cân bằng giữa hai lực thì liên kết hóa học hình thành

- Liên kết hóa học hình thành tương ứng với các nguyên tử phải sắp xếp lại cấutrúc e các phân lớp ngoài cùng sao cho đạt tổng năng lượng chung của hệ phải hạthấp xuống thì liên kết với bền, nghĩa là khi có sự tạo thành liên kết thì quá trìnhphát nhiệt (∆H < 0)

1.1.2 Bản chất liên kết hóa học

- Liên kết hóa học có bản chất điện vì cơ sở tạo thành liên kết là lực tương tác giữacác hạt mang điện (e tích điện âm – hạt nhân tích điện dương)

- Trong các tương tác hóa học chỉ có các e của những phân lớp ngoài cùng thựchiện liên kết, đó là các e hóa trị nằm trong các AO hóa trị.

- Theo cơ học lượng tử, nghiên cứu liên kết là nghiên cứu sự phân bố mật độ etrong trường hạt nhân của các nguyên tử tạo nên hợp chất

1.1.3 Độ dài liên kết

- Là khoảng cách ngắn nhất nối liền 2 hạt nhân của 2 nguyên tử tham gia liên kết

- Độ dài liên kết thay đổi có quy luật và phụ thuộc vào: bản chất nguyên tử (kíchthước, độ âm điện), kiểu liên kết ( đơn, đôi, ba), năng lượng liên kết (nếu nănglượng liên kết cao thì độ dài liên kết nhỏ)

- Độ dài liên kết giảm khi độ bội liên kết tăng lên

- Đối với liên kết cộng hóa trị thì bậc liên kết được xác định bởi số cặp e tham gialiên kết giữa hai nguyên tử.

- Liên kết đơn có bậc liên kết là 1, liên kết đôi có bậc liên kết bằng 2, liên kết ba cóbậc liên kết bằng 3

Ví dụ:

Etan H3C – CH3 bậc liên kết = 1

1.1.6 Năng lượng liên kết

- Năng lượng liên kết là năng lượng thoáy ra khi tạo thành liên kết (<0) đó và nănglượng phân ly liên kết là năng lượng cần tiêu tốn (>0) để phá hủy liên kết có trong

1 mol phân tử ở trạng thái khí

* Lưu ý: Năng lượng liên kết và năng lượng phân ly của liên kết bằng nhau về độlớn và ngược dấu

VD: EH-H = -EplH2 = -431 kj/mol

- Nhưng đối với phân tử nhiều nguyên tử thì năng lượng liên kết được lấy giá trịtrung bình, nó không trùng với năng lượng tạo thành từng liên kết trong phân tử.VD: CH4, N2O

- Năng lượng liên kết phụ thuộc vào độ dài liên kết, bậc liên kết và độ bền liên kết:Bậc liên kết ↑, năng lượng liên kết ↑, độ bền liên kết ↑, độ dài liên kết ↓

1.1.7 Momen lưỡng cực của liên kết.

- Momen lưỡng cực đặc trưng cho độ phân cực của liên kết và phân cực của phântử

- Momen lưỡng cực là đại lượng vector chiều quy ước từ trọng tâm điện tích dươngqua điện tích âm

1.1.8 Quy tắc Bát tử

Trong các phản ứng hóa học các nguyên tử có khuynh hướng liên kết với cácnguyên tử khác (nhường e, nhận e, góp chung e) để đạt cấu hình bền vững của cáckhí hiếm với 8 eclectron (hoặc He với 2 e) ở lớp ngoài cùng

- Các nguyên tử các nguyên tố nhóm s thường có khuynh hướng nhường electronlớp ngoài cùng để có lớp sát ngoài cùng 8e

- Các nguyên tử của các nguyên tố p là phi kim thường có khuynh hướng nhậnelectron để lơp ngoài cùng của chúng có 8e

- Quy tắc bát tử chỉ có tính gần đúng, có 1 số trường hợp không tuân theo quy tắcbát tử như: NO, BeCl2, BF3, PCl5, SF6… Quy tắc bát tử chỉ là quy tắc kinh nghiệmkhông giúp chúng ta hiểu được bản chất của liên kết cộng hóa trị

- Phạm vi áp dụng: khá đúng với những nguyên tố thuộc chu kì 2

- Liên kết kim loại

- Liên kết Hidro Các loại liên kết yếu

- Lực Van Der Walls

- Các ion ngược dấu hút nhau nên tiến lại gần nhau, nhưng khi đến quá gần nhau

thì sẽ xuất hiện lực đẩy của các lớp vỏ electron, khi lực hút và đẩy cân bằng nhauthì các ion dừng lại và tạo thành phân tử hợp chất ion

1.2.1 Định nghĩa

- Liên kết ion là liên kết hóa học được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ionmang điện

1.2.2 Sự tạo thành ion, cation, anion

1.2.2.1 Ion, Cation, Anion

- Sự tạo thành ion: Nguyên tử luôn trung hòa về điện, nhưng khi nguyên tử nhường

hay nhận thêm electron thì nó trở thành phần tử mang điện gọi là ion

- Sự tạo thành Cation: Khi nguyên tử kim loại nhường đi electron ngoài cùng thìbiến thành ion dương (hay Cation)

+ Các nguyên tử kim loại lớp ngoài cùng có 1,2,3 electron → dễ nhường electron

để tạo ra cation (ion dương) có cấu hình bền vững của khí hiếm

+ Vì vậy trong các phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền của khí hiếmnguyên tử kim loại có khuynh hướng nhường electron cho nguyên tử nguyên tốkhác để trở thành ion dương, gọi là cation

- Sự tạo thành Anion: Khi nguyên tử phi kim nhận thêm electron thì biến thành ion

âm (hay Anion) Các nguyên tử phi kim lớp ngoài cùng có 5,6,7 e có khả năngnhận thêm electron và biến thành anion ( Ion âm) có cấu hình bền vững của khíhiếm

+ Vì vậy trong các phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền của khí hiếmnguyên tử phi kim có khuynh hướng nhận e từ nguyên tử các nguyên tố khác để trởthành ion âm, gọi là anion

1.2.2.2 Ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử.

- Ion đơn nguyên tử: Là các ion tạo nên từ một nguyên tử

VD: Cation: Na+ , Ca2+,

Anion: Cl-, S2-,

- Ion đa nguyên tử: Là những nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm

VD: Cation: NH4+,

Anion: SO42-, OH-,

1.2.2.3 Sự tạo thành liên kết ion của phân tử 2 nguyên tử.

- Xét sự hình thành liên kết ion trong phân tử natri clorua NaCl

- Do đặc điểm cấu tạo nguyên tử và theo quy tắc bát tử, khi các nguyên tử Na và

Cl tiếp xúc với nhau sẽ có sự nhường và nhân electron để trở thành các ion Na+

và Cl−, có cấu hình electron nguyên tử giống cấu hình electron nguyên tử của cáckhí hiếm Ne và Ar Các ion Na+ và Cl- được tạo thành có điện tích trái dấu, hútnhau tạo nên liên kết ion trong phân tử cũng như trong tinh thể NaCl

- Sự hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:

- Hai ion được tạo thành mang điện tích ngược dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện,tạo nên phân tử NaCl

1.2.2.4 Sự tạo thành liên kết ion trong phân tử nhiều nguyên tử

Thí dụ: Phân tử CaCl2

- Tương tự như sự hình thành phân tử NaCl, sự hình thành liên kết ion trong phân

tử CaCl2 có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau:

- Các ion Ca2+ và Cl− tạo thành mang điện tích ngược dấu hút nhau bằng lực húttĩnh điện, tạo nên phân tử CaCl2

1.2.3 Điều kiện hình thành liên kết ion.

- Liên kết được hình thành giữa các nguyên tố có tính chất khác nhau (kim loạiđiển hình và phi kim điển hình)

- Quy ước hiện độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết ≥ 1,7 là liên kết ion (trừ một

số trường hợp)

1.2.4 Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết ion

- Phân tử hợp chất được hình thành từ kim loại điển hình (kim loại nhóm IA, IIA)

và phi kim điển hình (phi kim nhóm VIIA và Oxi)

- Ví dụ: Các phân tử NH4Cl, MgSO4, AgNO3 … đều chứa liên kết ion, là liên kếđược hình thành giữa các cation kim loại hoặc amoni và anion gốc axit

1.3 Liên kết cộng hóa trị

1.3.1 Định nghĩa

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết giữa hai nguyên tử bằng một hoặc nhiều electronchung mà cặp electron chung này là do sự góp chung của hai nguyên tử tham gialiên kết

1.3.2 Lewis – Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị bằng cặp electron chung

- Khi tạo thành liên kết, các nguyên tử tham gia liên kết có 8 electron ở lớp ngoàicùng tương tự nguyên tử khí hiếm

- Các electron không tham gia tạo thành liên kết cộng hoá trị được gọi là cácelectron không liên kết liên kết

- Khi hai nguyên tử liên kết với nhau bằng 1 cặp electron chung ta có liên kết đơn,

2 cặp e chung là liên kết đôi, 3 cặp e là liên kết 3

1.3.2.1 Đối với các đơn chất:

- Ví dụ 1: H2

Nhờ sự góp chung 1 electron nên trong phân tử H2, mỗi nguyên tử H trở nên có 2electron, đạt cấu hình electron của He

- Liên kết cộng hóa trị không phân cực:

+ Định nghĩa: Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết cộng hóa trị mà cặp

e chung phân bố đồng đều giữa 2 nguyên tử tham gia liên kết

+ Lúc đó độ âm điện 0 ≤ ΔX X ≤ 0,4

- Liên kết cộng hóa trị phân cực:

+ Định nghĩa: Liên kết cộng hóa trị phân cực là liên kết cộng hóa trị mà cặp echung bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện cao hơn

1.3.3 Liên kết cộng hóa trị và sự xen phủ obitan – Thuyết VB

- Khuyết điểm của công thức Lewis: không giải thích được bản chất của liên kết(vì sao liên kết tồn tại, các tính chất của liên kết, định hướng trong không gian củaliên kết )

- Bên cạnh đó có thuyết cơ học lượng tử giải thích rõ bản chất của liên kết cộnghóa trị hơn thuyết Lewis là thuyết VB Giả thuyết rằng các electron trong phân tửnằm trong các orbital nguyên tử của các nguyên tử tạo thành phân tử

1.3.3.1 Sự xen phủ các obitan nguyên tử khi hình thành phân tử

- Ví dụ 1: Trong phân tử H2

- Hai nguyên tử H tham gia liên kết: Giữa 2 nguyên tử H xuất hiện lực đẩy giữa 2hạt nhân với nhau và giữa 2 e với nhau, đồng thời còn có lực hút giữa hạt nhân vớielectron

- Khi lực đẩy và lực hút cân bằng, liên kết được hình thành, cặp e chung tập trung

ở 2 vùng xen phủ vì tại đó có electron chịu lực hút mạnh nhất của cả 2 hạt nhân

- Hai electron tham gia góp chung để hình thành liên kết phải có spin đối song

- Ví dụ 2: Trong phân tử Cl2

1.3.3.2 Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba

- Sự xen phủ trục và xen phủ bên

Sự xen phủ trong đó trục của các obiatn tham gia liên kết trùng với đường nối tâmcủa hai nguyên tử liên kết được gọi là sự xen phủ trục Sự xen phủ trục tạo liênkết σ (hình 3.10a)

+ Sự xen phủ bên

Sự xen phủ trong đó trục của các obitan tham gia liên kết song song với nhau và vuông góc với đường nối tâm của hai nguyên tử liên kết được gọi là sự xen phủ bên Sự xen phủ bên tạo liên kết π (hình 3.10b)

+ Liên kết đôi:

Trong phân tử etilen(C2H4), mỗi nguyên tử cacbon có sự lai hóa giữa một

obitan s với hai obitan p theo kiểu lai hóa sp2 Các obitan lai hóa tạo một liên kết σ giữa hai nguyên tử cacbon và hai liên kết σ vơi hai nguyên tử hiđro Mỗi

nguyên tử cacbon còn một obitan pp không tham gia lai hóa sẽ xen phủ bên với nhau tạo liên kết π Liên kết giữa hai nguyên tử cacbon là liên kết đôi gồm một liên kết σ và một liên kết π Các liên kết π kém bền hơn so với liên kết σ (hình 3.11).

Nguyên tử N có 5 electron lớp ngoài cùng, khi hình thành phân tử N2, mỗinguyên tử góp 3 electron độc thân tạo thành ba liên kết Người ta gọi đó là liên

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nitơ:

Mỗi nguyên tử nitơ dùng một obitan 2pz (quy ước lấy trục z làm trục liên kết) đểtạo kiểu liên kết giữa hai nguyên tử theo kiểu xen phủ trục tạo liên kết σ.Hai obitan p còn lại (2px,2py) sẽ xen phủ bên với nhau từng đôi một tạo ra hailiên kết π Mỗi liên kết kí hiệu bằng một gạch nối, công thức cấu tạo của phân tửnitơ có dạng liên kết ba: gồm một liên kết σ và hai liên kết π

N≡N

Công thức cấu tạo của phân tử nitơ

1.3.3.3 Sự lai hóa các obitan nguyên tử

- Để giải thích liên kết trong các phân tử phức tạp hơn, dùng giả thuyết lai hóa cácobital nguyên tử

- Khái niệm: Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp "trộn lẫn" một số obitan trong một nguyên tử để được từng ấy obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian.

- Nguyên nhân của sự lai hóa là các obitan hóa trị ở các phân lớp khác nhau cónăng lượng và hình dạng khác nhau cần phải đồng nhất để tạo được liên kết bềnvới các nguyên tử khác

* Lai hóa giữa obitan 2s và obitan 2p

Khi obitan 2s của nguyên tử cacbon tổ hợp với 1 hoặc nhiều obitan 2p thì

Obitan 2s + 1 Obitan 2p → 2 Obitan lai hóa sp + 2 Obitan 2p còn lại

Obitan 2s + 2 Qbitan 2p → 3 Obitan lai hóa sp2 + 1 Obitan 2p còn lại

Obitan 2s + 3 Obitan 2p → 4 Obitan lai hóa sp3

- Lai hóa sp:

+ Lai hóa sp là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p của

một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 2 obitan lai

hóa sp nằm thẳng hàng với nhau về 2 phía, đối xứng

nhau (hình 3.6) Lai hóa sp được gặp trong phân

tử BeH2 (hình 3.7) và trong các phân tử C2H2, BeCl2,

+ Như thế, sự lai hóa sp là nguyên nhân dẫn đến tính thẳng hàng (góc liên kếtbằng 1800) của các liên kết trong những phân tử nêu trên

-Laihóa sp3:

+ Lai hóa sp3 là sự tổ hợp 1 obitan s với 3 obitan p của một nguyên tử thamgia liên kết tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 định hướng tử tâm đến 4 đỉnh củahình tứ diện đều, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau một góc 109028’(hình 3.9)

+ Lai hóa sp3 được gặp ở các nguyên tử O,N,C nằm trong các phân tử

H2O,NH3,CH4 và ankan

- Chú ý: Các obitan chỉ lai hóa được với nhau khi năng lượng của chúng xấp xỉ

bằng nhau

1.4 Liên kết kim loại

1.4.1 Mạng tinh thể kim loại

- Hầu hết các kim loại ở điều kiện thường đều tồn tại dưới dạng tinh thể (trừ Hg).Trong hóa học, các nguyên tử kim loại được sắp xếp một khít nhất ứng với một sốphối trí cực đại Vì các nguyên tử kim loại được coi là hình cầu nên các sắp xếpnày được coi là cách sắp xếp một quả cầu đặc khít nhất

- Ba kiểu mạng tinh thể của hầu hết kim loại là: lục phương, lập phương tâm diện

và lập phương tâm khối

- Một kim loại có thể có 1 hoặc 2 kiểu cấu trúc tinh thể

Hình 1: Các kiểu mạng tinh thể

- Lục phương: Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm các hình lụcgiác đứng và ba nguyên tử, ion nằm phía trong của hình lục giác VD: Be, Mg, Zn,Cs,…

+ Độ đặc khít của mạng tinh thể lục phương: 74%

- Lập phương tâm diện: Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm cácmặt của hình lập phương

+ VD: Ca, Cu, Al, Ni,…

+ Độ đặc khít của mạng tinh thể lập phương tâm diện: 74%

- Lập phương tâm khối: Các nguyên tử, ion dương kim loại nằm trên các đỉnh và

tâm của hình lập phương VD: Na, K, Fe, Cr…

+ Độ đặc khít của mạng tinh thể lập phương tâm khối: 68%

Hình 2: Kiến trúc tinh thể của các kim loại

1.4.2 Khái niệm liên kết kim loại

- Nguyên nhân hình thành liên kết kim loại: Trong tinh thể kim loại, ion dương và

nguyên tử kim loại ở những nút của mạng tinh thể Do xu hướng của nguyên tửkim loại có xu hướng cho electron, mỗi nguyên tử KL có khoảng 1, 2, 3 electron tự

do Các electron tự do liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử vàchuyển động tự do trong mạng tinh thể mà không tiêu thụ năng lượng Lực hútgiữa các electron tự do này và các ion dương ở các nút mạng tạo nên liên kết kimloại

- Định nghĩa: Liên kết kim loại là liên kết trong tinh thể kim loại được đặc trưng

bởi các eclectron tự do liên kết với các nguyên tử hoặc ion kim loại ở nút mạngtinh thể

- Bản chất của liên kết kim loại là lực hút tĩnh điện ion – electron tự do

- Đây là loại liên kết đặc trưng cho các vật liệu kim loại, quyết định tính chất rấtđặc trưng của các loại vật liệu này: có ánh kim, dẫn nhiệt tốt, dẫn điện tốt, có tínhdẻo…

- Ánh kim: Bề mặt kim loại khi bị ánh sáng chiếu vào, các electron tự do trong tinhthể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được, do đó kim loại có vẻsáng lấp lánh gọi là ánh kim.

- Dẫn nhiệt và điện tốt: Nhờ các điện tử tự do chuyển động định hướng dưới mộthiệu điện thế làm KL có tính dẫn điện

- Sự chuyền động năng của các điện tử tự do và ion dương tạo tính dẫn nhiệt Cụthể, các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn

và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các iondương ở vùng này nên nhiệt độ lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trongkhối kim loại

- Thường các kim loại dẫn điện tốt cũng dẫn nhiệt tốt

- Tính dẻo cao: (Cứng nhất là Cr, mềm nhất là Cs) Các ion dương KL rất dễ dịchchuyển giữa các điện tử tự do dưới tác động cơ học, khi KL biến hình liên kết kimloại vẫn được bảo tồn do vị trí tương quan giữa các ion dương và điện tử tự dokhông thay đổi Khi bị bẻ công các ion dương trượt lên nhau dễ dàng chứ không bịtách rời nhờ các electron tự do chuyển động linh hoạt kết dính chúng

Một số tính chất khác của kim loại như tính cứng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt, nhiệt

độ sôi phụ thuộc vào mật độ electron trong bán kính nguyên tử kim loại, nguyên tửkhối và kiểu mạng tinh thể của kim loại

1.4.3 So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị

Liên kết ion Liên kết kim loạiGiống nhau Đều được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa điện

tích dương và điện tích âm

Khác nhau Phần tử mang điện tích trái

dấu là ion âm và iondương

Phần tử mang điện tíchtrái dấu là ion kim loạitích điện dương và cácelectron tích điện âm

Liên kết cộng hóa trị Liên kết kim loạiGiống nhau có sự đóng góp electron đồng đều giữa các nguyên tử

Khác nhau các cặp electron chung do

hai nguyên tử đóng góp

mọi nguyên tử kim loại đều bỏ chung các electron tự do tạo thành một khối electron chung.

1.5 Liên kết Hidro

1.5.1 Khái niệm

- Liên kết hiđro là tương tác tĩnh điện yếu giữa phần tử hiđro mang điện tích dươngvới phần tử mang điện tích âm (thường là cặp electron tự do của nguyên tố có độ

âm điện lớn như (F, O, N, Cl, S, )

1.5.2 Điều kiện hình thành liên kết hiđro

- Điều kiện đủ: Trong hợp chất phải chứa H

- Điều kiện cần: H phải liên kết trực tiếp với nguyên tố có âm điện lớn và trênnguyên tố có độ âm điện lớn đó phải có cặp e tự do

+ Ký hiệu liên kết hiđro bằng dấu 3 chấm “…”

+ Biểu diễn liên kết hiđro trên một số phân tử:

1.5.3 Phân loại

1.5.3.1 Liên kết hiđro nội phân tử

- Là liên kết hiđro được hình thành giữa hai nhóm nguyên tử trong cùng một phân

tử, dẫn tới vòng khép kín (phức càng cua, phức chelat).

Ví dụ:

1.5.3.2 Liên kết hiđro liên phân tử (ngoại phân tử)

- Là liên kết hiđro được hình thành giữa các phân tử riêng rẽ (giống nhau hoặc khác nhau).

Ví dụ:

(1): Liên kết hiđro nội phân tử

(2), (3), (4): Liên kết hiđro liên phân tử

1.5.4 Đánh giá độ mạnh yếu của liên kết hiđro

- Để đánh giá độ mạnh yếu của liên kết hiđro, ta phải xét lực tương tác tĩnh điệngiữa 2 phần tử mang điện trái dấu

- Nếu lực hút tĩnh điện càng mạnh=> liên kết hydro càng bền

- Liên kết hiđro càng bền khi hiđro càng linh động và phần tử mang điện tích âmcàng linh động

- Nếu lực hút tĩnh điện giữa các phân tử càng yếu=> liên kết hiđro càng yếu

- Chú ý: Liên kết hydro trong axit> trong phenol>trong rượu

1.5.5 Ảnh hưởng của liên kết hiđro lên nhiệt độ sôi và độ tan

1.5.5.1 Ảnh hưởng tới độ sôi

- Liên kết hiđro làm tăng mạnh nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy so với chất cóphân tử khối tương đương mà không có liên kết hiđro hoặc có liên kết hiro nộiphân tử

- Ví dụ: CH3-CH2-OH có nhiệt độ sôi cao hơn CH3-O-CH3 do etanol tạo được liênkết hidro ngoại phân tử

1.5.5.2 Ảnh hưởng tới độ tan

- Sự hình thành liên kết hiđro giữa chất tan và dung môi làm tăng mạnh độ tantrong dung môi đó Nhóm chức có khả năng tạo liên kết hidro với dung môi thì độtan càng lớn và ngược lại gốc hidrocacbon càng lớn độ tan càng nhỏ

- Đối với dung môi là nước, chất nào tạo được liên kết hidro càng mạnh với nướcthường tan tốt trong nước

- Ví dụ: Độ tan của C2H5OH ở 250C là vô hạn thì của C4H7OH chỉ là 7,4g/100 mlnước

- Độ tan của C4H7OH thấp hơn nguyên nhân là do ảnh hưởng bởi gốc hidrocacbon,butanol có gốc hidrocacbon dài hơn của etanol (gốc hidrocacbon kỵ nước)

- Một số chất tan vô hạn trong nước ở 250C: metanol, etanol, benzylamin, HCHO,axit axetic, …

1.6 Lực Van Der Waals

1.6.1 Khái niệm

- Lực Van der Waals là một loại lực phân tử, sinh ra bởi sự phân cực của các phân

tử thành các lưỡng cực điện mà nguyên nhân sâu xa là do sự thăng giáng trongphân bố điện tích trong các điện tử Lực Van der Waals dễ quan sát thấy với cáckhí hiếm

1.6.2 Phân loại

- Lực Van der Waals dễ quan sát thấy với các khí hiếm Nó tham gia vào một sốhiện tượng như mở rộng vạch phổ dưới áp suất (Mở rộng vạch phổ Van derWaals), thay đổi phương trình trạng thái khí lý tưởng thành phương trình Van derWaals Ngoài ra, lực Van der Waals giúp chân của một số loài bò sát có thể bámchắc trên các bề mặt dựng đứng Ứng dụng lực này trên các băng dính, có thể làmtăng khả năng kết dính của băng

1.6.2.1 Lực định hướng:

- Lực phát sinh khi những phân tử có cực lại gần nhau (momen lưỡng cực µ ≠ 0).Các phân tử sẽ định hướng lại để các trọng tâm tích điện ngược dấu hút nhau Cácphân tử sau đó được sắp xếp theo một trật tự xác định Tương tác định hướng phụthuộc vào các phân tử