LIÊN kết hóa học (p2) (hóa đại CƯƠNG) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

LIÊN KẾT HÓA HỌC ttThuyết Tương Tác Các Cặp Electron Thuyết Liên Kết Hóa TrịThuyết Vân đạo Phân Tử... Hình dạng phân tử CHT• Tính chất của các chất CHT phụ thuộc vào hình dạng phân tử: –

LIÊN KẾT HÓA HỌC (tt)

Thuyết Tương Tác Các Cặp Electron

Thuyết Liên Kết Hóa TrịThuyết Vân đạo Phân Tử

Hình dạng phân tử CHT

• Tính chất của các chất CHT phụ

thuộc vào hình dạng phân tử:

– Nhiệt độ nóng chảy

– Nhiệt độ sôi

– Khả năng solvat hóa

Công thức Lewis

• Không cho biết hình dạng của

phân tử của các hợp chất CHT.

• Ví dụ:

• Phân tử CCl 4

• Thực nghiệm cho biết các góc

liên kết ClCCl đều bằng 109 o

• Như vậy 4 nguyên tử Cl không

cùng nằm trên mặt phẳng

Phân tử CCl4

Các cách biểu diễn hình dạng

Thuyết tương tác các cặp electron

V alence S hell E lectron P air R epulsion

theory( VSEPR ).

Phương pháp đơn giản nhưng

hiệu quả để xác định hình

dạng phân tử CHT.

Nguyên tắc:

Các cặp electron quanh

nguyên tử sẽ sắp xếp sao

cho sự tương tác là nhỏ nhất.

Áp dụng thuyết

VSEPR

• Vẽ công thức Lewis

• Đếm số vị trí có electron quanh

Các cách sắp

Các cách sắp

120

Số vị trí Cách

xếp

Các dạng phân tử

Phân tử CT Lewis vị trí e – cách xếp góc Liên kết

Các dạng phân tử

CH4 H C H 4 -Tứ diện 109.5

HH

Các dạng phân tử

SF4 5 -Lưỡng tháp Tam giác 90,

120

F S F

FF

Các biến dạng

• Cặp electron không liên kết tương tác mạnh hơn các cặp electron

Các biến dạng

O

H

H 104.5 O

107 O

N

H

H H C

Các biến dạng

C O

Cl Cl

111.4 o

124.3 o

Hình dạng phân tử

Hình dạng phân tử

Hình dạng phân tử

Hình dạng phân tử

Hình dạng phân tử

Moment lưỡng cực của phân tử

Khi hai nguyên tử có độ âm điện

khác nhau, mật độ điện tích âm sẽ cao hơn ở phía nguyên tử có độ âm điện cao hơn Tạo ra moment lưỡng

cực của liên kết (Qui ước chiều

của moment lưỡng cực hướng về

phía nguyên tử âm điện hơn)

Trong phân tử nhiều nguyên tử

Moment lưỡng cực của phân tử là

tổng các moment lưỡng cực của tất cả các liên kết

Moment lưỡng cực của phân tử

Moment lưỡng cực của phân tử

Moment lưỡng cực của

Moment lưỡng cực của

phân tử

Không phân cực

THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ

Valence Bond Theory

Thuyết Liên kết hóa trị

Thuyết Lewis và VSEPR không

giải thích được độ bền của các liên kết cộng hóa trị.

Thuyết Liên kết hóa trị dựa

trên kết quả của cơ học lượng tử để giải thích sự tạo thành

liên kết

Thuyết liên kết

hóa trị

• Liên kết hóa học tạo thành do

sự xen phủ của các orbital của các nguyên tử.

• Các orbital chỉ xen phủ với nhau

Có hai kiểu xen phủ tạo thành hai

loại liên kết:  và 

Liên kết 

Liên kết s (sigma) tạo thành do sự xen phủ đối xứng theo trục của hai orbital

Sự xen phủ của 2 orbital pz trong

phân tử OE2:

Độ bền liên kết

Liên kết càng bền khi mức độ xen

phủ các Orbital càng lớn (mật độ nguyên tử giữa hai hạt nhân là lớn nhất)

1 Mức độ xen phủ phụ thuộc vào:

hình dạng, kích thước, năng lượng

của các orbital, hướng xen phủ và kiểu xen phủ giữa chúng.

2 Các orbital có năng lượng tương

đương nhau sẽ xen phủ tốt

3 Xen phủ theo trục hữu hiệu hơn xen

phủ theo mặt phẳng.

• •

1s 1s

2p

2p

Ví dụ

Xét phân tử H2O :

Góc liên kết dự

Sự tạp chủng

orbital

• Trước khi tạo liên kết, các orbital của

nguyên tử sẽ tổ hợp với nhau tạo ra các orbital tạp chủng

• Số orbital tạp chủng hình thành đúng

bằng số orbital tham gia tổ hợp.

+

sp sp

Tạp chủng sp:BeF2

Be :Kích thích:

Tạp chủng:

Tạp chủng sp

Tạp chủng sp2 : BF3

B :Kích thích:

Tạp chủng sp2

Tạp chủng sp3 CH4

C :Kích thích:

Tạp chủng sp3

Tạp chủng sp3d và

sp3d2

Các dạng tạp chủng

Các dạng tạp chủng

KHIẾM KHUYẾT CỦA

THUYẾT VB

• Sự tồn tại của H 2+

• VB:

– Không thể tồn tại H2+ do mối liên

kết chỉ được thực hiện bằng 1

electron duy nhất

• Thực tế:

– H2+ tồn tại và khá bền vững

– (năng lượng liên kết trong H2+ là 255 kJ/mol)

KHIẾM KHUYẾT CỦA

bị mất đi 1 electron thì mật độ electron

sẽ giảm đi làm cho liên kết trở nên

kém bền hơn

• Thực tế:

– liên kết trong F 2+ (320 kJ/mol) bền hơn

liên kết trong F 2 (155 kJ/mol).

KHIẾM KHUYẾT CỦA

THUYẾT VB

• O 2 thuận từ (tồn tại electron

độc thân trong phân tử O 2 )

• VB:

– Trong phân tử O2 không còn electron độc thân Do đó O2 sẽ có tính nghịch từ (không bị nam châm hút )

• Thực tế

– O2 có tính thuận từ tức là bị nam

châm hút Điều đó chứng tỏ rằng trong phân tử O2 vẫn còn có electron độc thân chưa ghép cặp.

KHIẾM KHUYẾT CỦA

THUYẾT VB

•Không giải thích được hiện

tượng quang phổ của các phân tử cộng hóa trị

THUYẾT VÂN ĐẠO

PHÂN TỬ

M OLECULAR O RBITALS

mở rộng khái niệm

hàm sóng cho hệ phân

tử

Luận điểm

1 Trong phân tử, các electron cũng tồn tại

ở những trạng thái riêng giống như

trong nguyên tử

2 Trạng thái của các electron được biểu

diễn bởi các hàm sóng MO gọi là các orbital phân tử.

3 Các electron trong phân tử cũng chiếm

các orbital phân tử tuân theo các

nguyên lý bền vững, nguyên lý Pauli, quy tắc Hund.

4 Việc xác định các hàm sóng phân tử

(MO) được thực hiện bằng cách giải

phương trình sóng Schrodinger cho hệ

phân tử

Do tác dụng tương hỗ

giữa các hạt nhân và

electron trong hệ phân

tử, việc giải phương trình Schrodinger là rất phức

các giả thuyết

gần đúng

1 Các orbital phân tử được hình thành

từ sự tổ hợp tuyến tính của các

orbital nguyên tử.

2 Các orbital nguyên tử tham gia tổ

hợp phải thoả điều kiện:

• Có năng lượng gần nhau

• Có tính đối xứng giống nhau

3 Chỉ có các orbital hóa trị mới

đóng góp vào sự hình thành orbital phân tử Các orbital nguyên tử ở lớp vỏ bên trong không bị thay đổi.

các giả thuyết

gần đúng

• 4 Tùy theo kiểu tổ hợp mà sẽ tạo

thành các orbital phân tử có tính

đối xứng và năng lượng khác nhau như sau:

– Tổ hợp đối xứng qua trục sẽ tạo thành các orbital phân tử 

– Tổ hợp đối xứng qua mặt phẳng tạo

thành các orbital phân tử 

– Tổ hợp dương tạo thành các orbital phân tử có năng lượng thấp gọi là các orbital liên kết (ký hiệu là , hoặc )

– Tổ hợp âm tạo thành các orbital phân

tử có năng lượng cao gọi là các orbital phản liên kết (ký hiệu là * hoặc * )

Phân tử H2

H2 chứa orbital liên kết s1s và orbital phản liên kết s*1s

Phân tử (X 2 ) với X là nguyên tố chu kỳ 2

Sự tổ hợp của các orbital nguyên tử

thành các orbital phân tử

Sơ đồ orbital phân tử

CÁCH SẮP XẾP ELECTRON

1 Tổng số electron của các orbital phân

tử bằng tổng số electron hóa trị

đóng góp bởi các nguyên tử

2 Các electron sắp xếp vào các orbital

phân tử theo trật tự năng lượng từ thấp đến cao (nguyên lý bền vững)

3 Mỗi orbital phân tử chứa tối đa 2

electron, hai electron này phải có spin ngược nhau (nguyên lý loại trừ Pauli)

4 Khi sắp xếp vào các orbital có năng

lượng bằng nhau các electron sắp sao cho tổng số spin là cực đại (quy tắc Hund)

Bậc liên kết

Độ bền của liên kết trong phân

tử được xác định thông qua giá trị

BẬC LIÊN KẾT

electron trên orbital liên kết –

Tổng số electron trên orbital

phản liên kết)

trong phân tử càng bền

kết không tồn tại

Sự tương tác 2s - 2p

 Khi năng lượng của orbital 2s và 2p

cách xa nhau (các nguyên tố cuối chu kỳ như O, F), sự tương tác giữa 2s và 2p không đáng kể do đó các orbital x ,

và y có năng lượng cao hơn orbital 2p

 Khi năng lượng của orbital 2s và 2p khá gần nhau (các nguyên tố đầu chu kỳ như B, C, N) , sự tương tác giữa 2s và 2p là đáng kể do đó các orbital x , và ycó năng lượng thấp hơn orbital 2p

Sự tương tác 2s - 2p

Với phân tử O2 và F2 orbital s2p có năng

lượng thấp hơn orbital p2p.

Sự tồn tại của H2 +

lieân keát trong F 2 + beàn hôn lieân keát trong F 2

Bài tập áp dụng

Bài 1

• Viết công thức Lewis, dự đoán

trạng thái tạp chủng của nguyên tử trung tâm, xác định hình dạng phân tử của các phân tử sau:

CF4 , NF3 , OF2, BF3, BeH2 , TeF4 , AsF5 , KrF2 , KrF4 , SeF6 , XeOF4 , XeOF2 , XeO4

Bài 2

• Dự đoán trạng thái tạp chủng

của nguyên tử lưu huỳnh trong

các phân tử và ion sau:

SO2 ; SO3 ; SO42- ; S2O32- (có mạch S-O) ; S2O82- (có mạch O-S-O-O-S-O) ;

S-SF4; SF6 ; SF2)

Bài 3

• Phân tử allene có công thức

câu tạo như sau: H2C=C=CH2 Hãy cho biết 4 nguyên tử H có nằm trên cùng một mặt phẳng hay không? Giải thích

Bài 4

vào magarin làm cho magarin có mùi vị

giống như bơ Hãy viết công thức lewis, dự đoán trạng thái tạp chủng của các

nguyên tử cacbon trong hai phân tử này.

• Cho biết 4 nguyên tử C và 2 nguyên tử O trong biacetyl có nằm trên cùng một mặt phẳng hay không? Giải thích.

Bài 5

• Trong số các phân tử và ion sau,

phân tử và ion nào có thể tồn tại? Giải thích

a) H2+ ; H2 ; H2- ; H

22-b) He2 ;He2+ ;He22+

C) Be2 ; Li2 ; B2

Bài 6

• Viết cấu hình electron theo thuyết

MO cho các phân tử và ion sau Tínhtoán các giá trị bậc liên

kết Cho biết chất nào là thuận từ, nghịch từ

a) O2; O2+, O2-, O

22-b) CN, CN-; CN+

c) H2 ; B2 ; F2

d) N2 ; N2+ ; N

2-Bài 7

• Hãy giải thích vì sao năng lượng

ion hóa thứ nhật của phân tử

N2 (1501 KJ/mol) lại lớn hơn năng lượng ion hoá thứ nhất của

nguyên tử N (1402 KJ/mol)

Bài 8

• Phân tử F2 có năng lượng ion

hóa thứ nhất lớn hơn hay nhỏ

hơn năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử F? Giải thích

Bài 9

• Sử dụng thuyết liên kết hóa trị

và thuyết MO để mô tả liên

kết trong ion C22- (có trong phân tử CaC2)

Bài 10

• Mô tả liên kết trong NO; NO-; NO+

bằng thuyết liên kết hóa trị và thuyết MO Dựa vào thuyết MO

hãy dự đoán sự biến đổi về độ biền liên kết, độ dài nối N-O

trong 3 phân tử này