Bài giảng hóa học đại cương (đại học thủy lợi)

Đặt vấn đề• Chìa khóa của vấn đề: bản chất của liên kết hóa học • Các lí thuyết về liên kết – Lí thuyết về liên kết ion: Kossel 1916 – Lí thuyết về liên kết cộng hóa trị: Lewis 1902 – Lí

Ch−¬ng 9 Liªn kÕt vμ cÊu tạo ph©n tö

Đặt vấn đề

• Phân tử được tạo ra như

thế nào ?

• Tại sao các nguyên tử

trong phân tử liên kết

với nhau theo những tỷ

Đặt vấn đề

• Chìa khóa của vấn đề: bản chất của liên kết hóa học

• Các lí thuyết về liên kết

– Lí thuyết về liên kết ion: Kossel (1916)

– Lí thuyết về liên kết cộng hóa trị: Lewis (1902)

– Lí thuyết về lực đẩy cặp electron vỏ hóa trị: Ronald.J

Gillespie

Mục tiêu chương 9

Các lí thuyết về liên kết

1 Liên kết ion: bản chất, năng lượng tạo thành hợp chất ion

2 Liên kết cộng hóa trị: bản chất, cấu trúc electron cho phân

tử và ion, cấu trúc cộng hưởng

3 Thuyết lực đẩy cặp electron vỏ hóa trị

Các đặc trưng của phân tử và liên kết

4 Sự phân cực của phân tử

5 Đặc trưng của liên kết: năng lượng, bậc và độ dài liên kết

• Qui tắc bát tử : nguyên tử này

có khuynh hướng liên kết với

nguyên tử khác sao cho cấu

Nhóm1A

ns1

Nhóm 2A

ns2

Nhóm 3A

ns2np1

Các lí thuyết liên kết

thu thêm hay bớt đi một

hay nhiều electron để

đạt cấu hình bền vững

của khí hiếm

Ví dụ

NaCl

Ví dụ: liên kết ion trong hợp chất của kim loại kiềm và

9.3 Liên kết cộng hóa trị và cấu trúc

Lewis

• Luận điểm cơ bản: liên

kết giữa hai nguyên tử

• Cấu trúc dấu chấm của Lewis

* Phân tử H2

* Phân tử F2

Cặp e ghép đôi

• Phương pháp để xây dựng cấu trúc Lewis cho

các phân tử và ion

1 Chọn nguyên tử trung tâm

2 Xác định tổng số electron hóa trị trong phân tử, ion cần vẽ

3 Đặt 1 cặp electron giữa mỗi cặp nguyên tử tạo liên kết để tạo

ra liên kết đơn

4 Đặt các cặp electron chưa liên kết còn lại quanh mỗi nguyên

tử phía ngoài (trừ H) sao cho mỗi nguyên tử được bao quanh bởi 8 electron

5 Nếu nguyên tử trung tâm có ít hơn 8 electron, chuyển một

hoặc một vài cặp electron không liên kết từ các nguyên tử phía ngoài vào vị trí giữa nguyên tử trung tâm và nguyên tử phía ngoài đó để tạo ra liên kết bội

• Ví dụ 1: HCHO

Liên kết đơn

9.4 Cấu trúc cộng hưởng

• Nhận xét : Đặc điểm cấu

trúc của phân tử O3 không

giải thích được theo các

quan điểm của Lewis

• Cấu trúc thay thế được

đưa ra để mô tả O3 được

9.5 Trường hợp ngoại lệ của qui tắc

bát tử

a Các hợp chất mà nguyên tử có ít hơn 8 electron hóa trị

liên kết cho nhận

Nhóm 5A Nhóm 6A Nhóm 7A Nhóm 8A

b Các hợp chất mà nguyên tử có nhiều hơn 8 electron hóa trị

9.6 Hình dạng phân tử

• Thuyết sức đẩy giữa các cặp electron

hóa trị (Valence Shell Electron Pair

Repulsion, VSEPR)

• Ứng dụng: dự đoán hình dạng của các

phân tử, ion AXn(em)

Trong đó:

- A: nguyên tử trung tâm

- X: nguyên tử xung quanh A

a Luận điểm cơ bản của thuyết VSEPR

• Cấu hình các liên kết của nguyên tử trung tâm phụ thuộc vào tổng số cặp electron hóa trị bao quanh nó

• Các electron hóa trị của nguyên tử trung tâm được phân bố sao cho sự đẩy giữa các cặp electron đó là cực tiểu

• Một cặp electron chưa liên kết chiếm một khoảng không gian lớn hơn so với một cặp electron tham gia vào liên kết đơn

Trường hợp AX5

• Nhận xét

- Phân tử AX5 có dạng

lưỡng tháp tam giác

- 2 góc liên kết trong phân

c Ảnh hưởng của cặp electron chưa liên kết lên góc liên kết

• Sức đẩy giữa các cặp electron hóa trị giảm dần:

Cặp electron chưa liên kết – cặp electron chưa liên kết

> cặp electron liên kết – cặp electron chưa liên kết

> cặp electron liên kết – cặp electron liên kết.

• Ví dụ 1:

Tham khảo: một số trường hợp khác

e Nhận xét chung về thuyết VSEPR

• Ưu điểm

Giải thích và dự đoán góc hóa trị của phần lớn các phân tử và ion

có dạng AXn

• Nhược điểm

- Khi xác lập dạng hình học trong thuyết sức đẩy, các tác giả đã

không lưu ý đến kích thước của nguyên tử trung tâm và việc các

cặp electron được đặt trên những obital nào , do đó không giải thích được một số trường hợp như BaX2 (X gồm F, Cl, Br, I).

Tính chất của phân tử

9.7 Độ âm điện

* liên kết cộng hóa trị phân cực

* độ âm điện nguyên tử: qui ước χF = 4,0

9.8 Sự phân cực của phân tử

* Thực nghiệm về tính phân

cực của phân tử: Phân tử

phân cực trong một trường

• Ví dụ:

• Ứng dụng:

• Phân tử có dạng AX3

μ= 0 D

.

• Phân tử có dạng AX3

μ=1,17D μ=1,47D

NH3

Cl2CO

• Phân tử có dạng AX4

9.9 Các đặc trưng của liên kết

b Độ dài liên kết

• Khái niệm: khoảng cách

giữa hạt nhân của 2 nguyên

tử tham gia liên kết

• Ý nghĩa: độ dài liên kết

-∆-• Độ dài liên kết trung bình

– độ dài liên kết đơn C-O:

c Năng lượng liên kết

• Khái niệm: năng lượng cần

E = + 835kJ

• Năng lượng của một sốliên kết đơn và liên kết bội

9.10 Câu chuyện về ADN

Những điểm chính yếu của chương 9

1.Các dạng cơ bản của liên kết hóa học (liên kết ion và liên kết cộng hóa trị) và sự khác nhau giữa chúng

2.Vẽ kí hiệu Lewis cho các nguyên tử

3.Các ý tưởng cơ bản trong liên kết ion và giải thích cách mà các liên kết bị ảnh hưởng bởi kích thước và điện tích ion

4.Hiểu được năng lượng mạng tinh thể

Những điểm chính yếu của chương 9

5 Vẽ được cấu trúc chấm electron Lewis cho các phân

tử và ion loại nhỏ: quy tắc bát tử và các trường hợp ngoại lệ của quy tắc này; cấu trúc cộng hưởng vàbiểu diễn liên kết

6 Sử dụng thuyết lực đẩy cặp electron vỏ hóa trị để

dự đoán hình dạng của các phân tử và ion đơn giản

7 Sử dụng độ âm điện để dự đoán sự phân bố điện

Những điểm chính yếu của chương 9

8 Dự đoán được sự phân cực của phân tử

9 Hiểu được các tính chất của liên kết cộng hóa

trị và sự ảnh hưởng của chúng lên cấu trúc phân tử

Các phương trình ôn tập

10 Phương trình 9.1 và 9.2