Hóa học đại cương

Tài liệu “Hóa học đại cương” được biên soạn với mục đích dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho giảng viên, sinh viên,nghiên cứu sinh đang nghiên cứu và giảng dạy bộ môn hóa ở các trường đại học.Đây còn là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn đang nghiên cứu và học tập trong ngành hóa học.

0 MAU OWEN HOA HOC

MỤC LỤC

Tài giỏi tMiu

Bai 1 CKUTAO NGUYEN TU

1 Thanh phi eu wo cb ngayon

2 Nhitog mẫu nguyên tử ổ đển

3 Những liền để eo bản của cơ bọc lượng tử

-4 Khối niệm sỹ bản về cĩ bc lượng t,

5 Nguyên tử hylra và những ion giấng hym —

6, Nguyên tử nhiều eleerm

T-NỆ hếng tuần hồn tác nguyễn lế ho h

Cấu hồi sơ Bài tập

"Bãi 3, LIÊN KẾT HỐ HỌC VÃ CẤU TAO PHAN TU

1.Mộc sốđạilượng cổ liên quan đến liền kế

- Những thayế nh điền về ên kế

8, Thuyết lên kế: hơi tị VB

- S lạ Boê các AO trong liên Kế

8 Thuyết mhidal phân MO

tấn cực của phân tù ~ Mounea lưỡng cực của phân tử

-% Ảnh hưng của nồng độ ến tốc độ phân ủng —

., Phương trình động bọc của các phân ing dea pi

4 Ảnh huồng của nhiệt độ đến tốc độ phần từng

5- Ảnh hung của xắc ắc đếp tếc độ phân tg

8 Cũn bằng hoÄ học

17 Che pin ứng thúc tạp =

8 Dong hoe phn ng nie the enayee ”,

9 Xe dish co chế của phân ủng

Cấu hồi ả Bài tộp

.Bài & DAT CUONG Vi DUNG DICH

1 Dinh nga vi phan ani dung dich

2 Ng fb ng dich

43, Apuft thẩm thể của đụng dịh

-4 Nhiệt độsõi và nhiệt độ đông cña dung địch —,

B.Áp suấi thẩm thấu, nhiệt đ , sid neta dn i est

ha Aa Bi tập

Bai 6, DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LÝ

+ Ếp với de và dụ Mạn va đẹờ há đn

2 And va Base

3 ự điện y của s44, bay yếu nhiều nấc

<4 Ê điện ly cba amin acid

5.pH của đưng dịch muất

8 Dung dịch đệm

T Dong dịch chất điện ly mạnh tan =Tch cế tan,

8 Su dimly eda phi chất trong dung địch ~ Hig a chúng bến

âền tụt tngdang‹tà ương hp in ha

hc i tô ài lập

‘Bai 7, DUNG DICH REO

1.Di cương về ung địch ko

3-Tính chất động học của đung dịch ke

(Cu a a Bài tap

‘Rat 8, DIRN HOA HOC

1, Phin dng oxy hadi

2 Pin hay nguyén t6Ganvanie

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình Hoá học dùng cho sinh viên nâm thứ nhất hệ đào tạo bie sĩ đa khoa của Trường Đại học Y Hà Nội được biên soạn theo khung chương trinh đào

ạo bắc sĩ đa khoa ban hành thao quyết định số 12/2001/QĐ — BGD & ĐT ngày 26 tháng 4 năm 2001 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đã được thông qua tại Hội đồng Chuyên môn Thẩm định SGK và TH.DH chuyên ngành BSĐK (Bộ Y tổ)

Gido trinh được in thành 2 tập: HOÁ ĐẠI CƯƠNG

HOÁ VÕ CƠ VÀ HỮU CƠ Với thải lượng 90 tiết lý thuyết, trong giáo trình này chúng tôi chỉ trình bày

"những kiến thức cơ bản và cần thiết để sinh viên có thể theo học tig những môn học cơ sở của Y học có liên quan đến hoá hợc như: Hoá sinh, Duge ly hoe, Ve sinh và Mãi trường,

“Phần được in chữ nghiêng nhỏ là phần mỡ rộng thêm để tham khảo,

“Cuối mỗi bài có các câu hỗi bự lương giá giúp sinh viên vận dụng và nấm chắc được lý thuyết,

“Sách do một số cần bộ gi an với sự phân công nh snu; Phân Đại cương 0ä Võ ed: PGS TSKH Phan An

_Phần Hữu cơ: ‘TS Nguyễn Sĩ Đắc và D§, Lê Hữu Trí

“Thự hỷ của ban biển soạn: ThŠ, Nguyễn Thị Nguyệt

Chúng tải mong nhận được ÿ kiển đóng góp của các bạn đồng nghiệp và sinh viên để lần tải bản sách sẽ hoàn thiện hơn,

“hay mặt nhóm biên soạn PGS.TSKH, PHAN AN

Bail

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

MƯ ĐẦU

*, hối niệm nguyên ĐỂ thsogd' (khơng thê phân chìa) đã được các nhà tiết

"học cổ Hy Lạp đưa ra cách đây bơn hai ngần nâm,

+ Nam1807 Dalton, trên c sồ các định huật eơ bản của hố học, đã đưa ra giả thuyết nguyễn tử, thừa nhận nguyên tử là hạt nhỏ nhất cấu tạo nên các chất,

“khơng thể chín nhơ hơn bằng phương pháp hộ học,

+ Nam 1811 Avogadro, trên cơ sở giả thuyết nguyên tử của Daltan đã đưa za giả thuyết phân tử, thừa nhận phân tử được tạo thành từ các nguyễn tử, là hạt nhỗ

"hất của một chất, mang đây đủ tính chất của chất đĩ

*_ Năm 1861 thuyết nguyên tử, phần tử chính thức được thửa nhận trong hãi

nghị hố bạc thế giới họp tại Thuy St,

+ Chỉ đến cuối thể kỹ XIX và đầu thể kỷ XX với những thành tựu của vặt lý, các thành phẫn cấu tạo nên nguyên tử lần lượt được phát hiện

1 THANH PHAN CAU TAO CUA NGUYEN TO

‘VE mật vật lý, nguyên tử khơng phải là hạt nhỏ nhất mà cĩ cấu tạo phửa tợp,

“sâm ít nhất là hạt nhân và các electroh Trong hạt nhân nguyên tử cĩ hai hat co ban: proton va netron.

~ Khi lượng ca #s TỰ, khổ lượng p

— Điện tích của e là điện tích nhã nhất và được lấy làm đơn vị điện tính, ta nối slectron mang lấy điện tích Am (-e) côn proton mang 1đy điện tích đương (te)

~ Nếu trong hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố nào đố cô Z proton thi điện tích hạt nhân là +Ze và nguyên tử đó phải có Z electron, vi nguyén tử trung hoà điện,

~ Trong bảng tuần hoàn, số thứ tự của các nguyên tố cũng là số chỉ điện tích

"hạt nhân hay số proton trung hạt nhân nguyên từ của nguyên tố đó

8 NHỮNG MẪU NGUYÊN TỬ CỔ DIEN

2.1 Mdu Rutherford (Rozafo ~ Anh) 1911

‘Ti thi nghiệm bắn các hạt qua một là vàng mỏng, Rutherford da đưa ra mẫu nguyên tử hành tỉnh (hình 1 1)

—Nguyên tử gốm một ÑfBtthnugtdn Win quay xung quanh giểng như các hành tỉnh quay xung quanh mặt rồi

— Hạt nhãn mang điện tích dưỡng, có kích thước rất nhỏ eo vải kích thước clin

"nguyên tử nhưng lại tập trung hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử

‘Miu Rutherford đã giất thích được kết quả Khí nghiệm trên và cho phép hình dung mot cách đơn giản cấu tạo nguyên tử Tuy nhiên không giải thích được sự tổn tại củn nguyên tử và hiện Lượng quang phổ vạch của nguyên tử

Hình 11 Sơ đố tị nghiệm cũa Rutherford vi mẫu nguyễn tử hành tính

3#, Mẫu Bohr (Bo ~ Đan Mạch) 1818

Tựa trên thuyết lượng Lử của Planek (PIAng) Bahr đã đưa ra hai định để:

— Trong nguyên tit electron chi ¢6 thé quay trên những quỹ đạo xá định gợi

là các quỹ đạo lượng tử, mỗi quỹ đạo đng với một mite năng lượng xác định

Quỹ đạo lượng từ phải thoả mãn điểu kiện sau:

h

hy héing 86 Planch 6,62 10 erg

sm: hổi lượng electron tốc đồ chuyển động của eledtron +r bán bính quỹ đạn

"số nguyên từ 1, 8, 3 được gọi lã số lượng tứ"

“Ích moy gọi là memen động lượng,

— Khi quay trên những quỹ đạo lượng tử eleetron không phát hay thu năng lượng, Nó chi phát hay thu năng lượng khi chuyển tử một quỹ đạo nay sang một quỹ đạo khác,

Lyman Balmer Passer

ñ 4m me"

giã trị tuyệt đổi của điện tích electron

“Eleeiron chuyển địng được trên quỹ đạo nhờ sự cân bằng giữa lực ly tôm oô lực hút culong:

hay murat

“Kâi hợp uới điều kiện quỹ đạo Bohr (1.1) ta được biểu thức tnh r„ (1.8)

"Nấu thay các gi trị của hằng số (Hệ đơn vi CGS):

À=8/83.107eex m~9/110%g e= 4/8101 dot

ào phương trinh (L3) ta được:

re 00,69 10% em = nt 0,684 (1 A = 10cm)

as)

They giá trị của r từ (L3) ta được (L3)

Nếu thay các giá trị của hằng số vào (13) ta được:

"Từ các công thức (1.2) và (1.8) ta thấy số n làm gián doạn (như người ta nổi n

đã lượng tử hoá) bán kính quỹ đạo electron va ning lượng của electron trong nguyên tử Vì vậy n được gọi là số lượng tử

"Thuyết Bohr đã cho phép giải thích cấu tạo quang phổ vạch của nguyễn tử hydro và tính được bản kính của nguyên ti hydro ở trang thai eo bản

Tiassve he

12

inh thường nguyên tử ð trạng thải cỗ năng lượng thấp nhất (trung (hi có

bản) Khả bị kích thích các eleetran chuyển tử trạng thải eơ bẵn (quỹ đạo gắn nhân nhất) sang trang thai có năng lượng cao (quỹ đạo xa nhân hơn) Trạng thái kích thích là trạng thái không bến nên ngay lập tic electron lei srủ về trang thki

eø bắn (có thế qus một số trạng thải trung gian) Mỗi bước nhảy phất ra một

ưng Lữ Lương ứng với một vạch trên quang phổ của nguyên tử

"Tuy nhiên thuyết Bahr không giải thích được quan ph cũa các nguyên tả

phúc tạp cũng như sự tách vạch quang phổ dưới tie dung cia tt trường Điều đó cho thấy rằng đối với những hạt hay hệ hạt vi mô như eleetron, nguyên tử thì không thể áp dụng những định luật của eơ hoe of didn Che bệ này cô những đặc tính khác vật hệ vĩ m6 và phải được nghiên cứu bằng eơ học lượng tử

4 NHUNG TIEN DE CUA CO HOC LƯỢNG TỬ

1.1 Thuyét hong tir Planck (Pling - Die) 1900

„ — Ảnh sing hay boc an n6i chúng không phải l liên tục mã gồm những lượng 'nhỏriễng bit sợ là những lượng từ

— Mỗi lượng tử tang một năng lượng tính bằng biểu thúc:

aa)

33 Thuyết sóng - hạt cễ

“Thuyết sông vể ánh sãng được Maswell (Macxuen} đưa ra năm 1865 đã giải

*hích được hiên tượng nhiễu xạ, giao thoa của ánh sẵng nhưng không giải thích được hiệu ứng quang điện

“Theo thuyết lượng tử thì ánh sáng gồm những lượng tử năng lượng 1v phát

‘di tir nguén sáng Mật khác theo hệ thức tưởng đối Enstein (Anhxtanh) E = m? thì

"một vật thể bất kỷ nếu máng nâng lương E sẽ có khối lượng m = Š Như vậy ảnh

sáng cô tính chất hạt Ngày nay người ta thừa nhận bản chất súng - hạt của ảnh s»&ng Từ hệ thúc Einstein và thuyết lượng tử ta có:

a

‘Moi hat vat chat chuyển động đếu liên kết với một sóng gọi là sống vẬt chất

"hay sóng liên kết, cõ bước sóng 2 tính theo hệ thúc:

"

sm: Aidt Legmgecita hat

i ốê độ chuyển động của hot

‘Nam 1997 Davisson và Germer đã làm thực nghiệm cho thấy hiện tượng nhiễu

xạ chùm electron Như vậy bản chất sóng của electron eBng được thira nhập

Năm 1934 người ta đã xác định được khối lượng của electron nghĩa là thừa nhận electron có bắn chất hạt

Vi đục

“Eleetron khổi lượng 9,1.10 *g chuyển động ôi uận tốc = 10” em ls ẽ có một sông liên

‘hdl wit 4 tính theo biểu thức (L8)

6.62107 3.10 tớ Nhu vty: electron vite 66 bản chất sống uừa có bản chất hạt

"Đối với những vật thể vĩ mô, m cổ giá trị rất lôn so vải hằng số h nên À có giá

khi sống này là tô cùng nhỗ í ấy thự cô thể bồ qua

3.2 Nguyễn lý bất định Heisenberg (Haixenbee - Đức) 1927

"Đối vôi hạt vi mô không thể xác định chính xác đồng thời cả tốc độ và vị trí

mí khối lượng họt

“Theo bẽ thức này thì việc xác định toa độ cảng chính xác bao nhiều thì xác định tếc độ căng kếm chính xác bấy nhiều,

Vi dạ:

[Nei lấy đụ bất dành của pháp đo rị tí celran trong nguyễn t A là 1" cm (nguyễn

‘hed dung kính cũ 10m) thì đ bất định trong pháp đo tế độ s là:

“

= 6.68.10 O° Fp 9.110"

"Rghla là gặp một rai số xếp sĩ bằng tốc cia ảnh sẵng

ag 10cm is

4 KHAINIEM CO BAN Véi Co HỌC LƯỢNG TỪ,

4.1 Him sing

Trang th của một hệ v1 mô sẽ hoàn on được ác định nếu hit quỹ đạn và

tốc độ chuyển động của nô Trang khi đó đối với những hệ vi mô, do bản chất sóng ~

ạt và nguyên ý bất định, khải niệm qu đạo không cồn ý nghĩa nữa

Trong eơ học lượng tử mỗi trạng thái cña một bạt hay hệ hạt vì mô được mô

t bằng một hàm xác định gợi là hàm sống hay hàm trạng thái (c, , z] (đe là:

'pdxi) của các hiến số x, y, z trong toạ độ Deeard hay y (r, 0, g) của các biển số r, 9,

@ trong toạ độ cầu

Bắn thần hàm sông w không có ý nghĩa vật lỹ gi nhưng Ÿ lại có ÿ nghĩa vật

ý rất quan trong

~ y biểu thị một độ xác suất tìm thấy hạt t

Xhông gian

vv" dy bidu thị xác suất tìm thấy hạt tại một thể tích nguyễn tế dv

ing voi ý nghĩa vật 1ụqùagyiphàmđấp2rgypbàiqhoi mãn một rỡ điều kiện

hư: đơn trị, liên tục, giới nội và phải được chuẩn hoá

‘Ham w phải đơn trị nghĩa lã chỉ sô mật giá trị tại một điểển xác định, cũng chính là nó _=dc định mặt cách đơn giả xác suất từm thấy hạt tại một điểm nhất dink,

Tâm phải in ục và già nội ngha là nó phi un dân đh 0 ti ti dẫn đu cing

iim y phi diye chudn hod Vd mat todn hoe du htm nay dupe thé Ait 2 Phuong teh:

Lf ede = res nghta tx

điểm nhất định trong

“uất tim thay hast trang toàn hỗ không gian là 1

“Hàm sóng nhận được khi giải phương trình sóng

4.2 Phương trình sáng

“Cơ sở của có học lượng tử là phương trình sông đo nhà bắc học Ao Schrodinger (Grodings) đưa ra năm 1996 Đó là phương trình mỗ tả trạng thải chuyển động cla hạt vĩ mô trong không gia

hương trình eố đạng như sau:

a Fe esi otn tants

‘Dei vai mot bai tod cụ thé, thay U hằng biểu thức tính thé nang cia hạt và iải phương trình ta nhận được các nghiệm Vụ, Wụ, Vạ , đặc trưng cho các trạng thải khác nhau của hạt vi mõ và các giá trị năng lượng ứng vôi mỗi trạng thải đó,

5 NGUYÊN TỬ HYDRO VA NHUNG ION GIONG HYDRO

Nguyên tử hydro là nguyễn tử đơn giỗn nhất N6 chỉ gỗm một electron chuyển động trong trường thế của hạt nhãn mang điệu tích #1 Các hụt He", Li”* cng là những hệ gắn giống nguyên tit hydro, chỉ có một electran Vì vậy phương

‘inh Schrodinger cho cdc trudng hợp này có thé giai được chính >ác Những kết cquả thu được tử việc giải bài toán đấi vối nguyên tử hydro là cơ sỡ cho hệ thống lý' thuyết vềcấu tạo nguyễn tửï-fyrtryextitzrpTzsmn

5.1 Phương trình Sehrodinger đối với nguyên tử bydro

"Nguyễn tử hydro gốm bạt nhân mang điện tích + e và một eleetron mang điện

tích ~e Do tương tắc tinh din vi proton electron cO mgt th nang U =~ ee Te

đô phường trình Sebrodinger cho bài toán nguyên tử hy cổ dane:

sy+ et G+ yao 040)

+r hoảng cách từ eleceron đến hụt nhân

.Đới oi trường hợp Hie tà L" biểu thú thể nấnự sẽ là:

~##[r “là điện tíh nhân

`Vi trường thế có đối xứng cầu nên để thuận Liên cho việc tỉnh toận người ta sử tụng taạ độ cầu, Khi đó hàm là bầm của cáo biển số , B, ø

Git phương trình (1 10) người ta được cáo hầm V íx, , g), từ để tìm được y*

tr, 6, g) biểu thị xác suất tìm thấy eleetron tại những điểm khắc nhau trong

"không gian nguyễn tử, năng lượng toàn phần lứ, mômen động lượng M, hình chiếu của mômen động lượng M, cũa electron tương ng với các hàm đó Trong biểu thức tính các đại lượng này xuất hiện những con số nguyên n Ì, m tướng ứng được gợi là các sổ lượng Lữ

l6

5.2 Orbital nguyên tử, Mây electron

Phuong trình Schrodinger e6 v8 số nghiệm Đó là những ham y (r, 0, g), được

oi 1d cic orbital nguyễn tử (atomic orbilal) viết tất là AO, Như vậy:

Orbital nguyễn tử là những hàm sông mỡ ta cic trang théi eda electron trong nguyễn tử

Mỗi bàm sông là tích của hai phần: Rụ 0) gọi là phẩn bản kinh và phụ thuộc Vào khoăng cách r; Yi, (0, @) gọt là phần góc phụ thuộc các gốc 0, ø

~ Mật độ xác suất có mật electron giảm dẫn từ hạt nhân ra ngoài

=O khoăng cách sa bạt nhân y7 có giế trị nhỗ nhưng không bằng 0 (Đường biểu diễn không cắt trục hoành mà chỉ tiệm cận vi trục may),

"Một cách hình ảnh người ta cũng cô thế biểu diễn sự phân bổ mật độ sắc suất tim thấy elsetran trong nguyên tử bằng những dấu chấm Mật độ của các chấm s

”

lổn ä gắn nhân và thưa dan khí càng xa nhân Khi d6 orbital nguyên tử giống nhữ một đám mây electron, Dé dé hinh dung người ta thường coi:

May eleetron là uũng không gian xung quanh hạt nhãn trong đó tập rung phần lên xác suốt có mặt eleetron (khoảng 90~ 95% xác suất),

‘Nhu vay mây eleetron có thể coi là hình ãnh không gian của orbitul nguyên ti

— Lxác định momen động lượng của electron trong biểu thức:

Phânlớp s I=0 m=0 chỉ có một cách định hướng

Phânlộp p I=1 m=-l,0,+1 e63cách định hướng tương ứng:

Bọ Bạ Py Phin lip d l=2 m=-1,~8,0,#1,#?e65 cách định hướng tướng ứng:

Nhu vậy trạng thải cũa mỗi eleetton trong nguyễn từ được đặc trưng bởi bốn

cố lượng bũ t, , m, m.ạ„„, được gọi là ocbiLal toàn phẩn

Yom ide gọi là orbital không gian,

5A Hinh dang va difu ctia cée orbital (cae may electron)

Nine di bidt hàm sống mô tả trạng thải của một elsctron có dang:

ain (8 8, 9) = Fas 0) Yn, 9) RU) 10 phdn tain Rinh, quyếi định kích thước của ÀO

`Y(, g) là phần góc, quyết định kinh dạng của AO,

`Nếu biểu diễn sự phụ thuộc của phần gốc của hâm sóng vào các gức 0, khi r không đổi, ( được trọn như thể nào để bể mặt giái hen thư được bae chùm một không gian trong đó xác suất cỗ mật eloctron chiếm 90 ~ 9589) thĩ các bể mặt giồi

"hạn này cho ka hình đạng của cắc orbital hay cdc mby electron (hin 1.4)

Mặt kh vi orbital 18 mbt hầm w (xy, 1) hay ( 8,9) mà các biển số là các tog độ không gian, nên tuỷ theo các trị của biển mà hầm có thể có giá trị đương

hy âm, Người ta thường ghỉ đấu + hoặc — trên mật giới hạn biểu diễn hình dạng sắc orbital

Orhilal s có dạng hình cầu

Các orbital p, pụ p, có hình số 8 nối hưởng theo 3 trụ lo độ, , 0

Các orbital đọ, d,,, dj, déu 66 dang hình hoa thị (4 cảnh) hướng theo đường phân giác củn các góc tướng ting Zxay, yor, ⁄zox

.Orhital dạ, „ có dạng hoa thị nhưng hướng theo 3 trục ox và øy

kinh t4 Hình dạng và sự sắp xếp trong không gian của một số orblal nguyên tử

8 NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON

6.1, M6 hinh vé các hạt độc lập hay m6 hinh dang hydro

Khác Với nguyên tit hydro, trong nguyên tử nhigu electron ngoài những tương: tắc giữa các eleetron và hạt nhãn tôn có những tương tắc giữa các electron vôi

"nhau Trang trường hợp này phương trình Schrodinger chứa quả nhiều biến số nền 'không giải được chính xác Vì vậy người ta phải cit dung mot phương pháp giải gắn tđũng đựa trên một mô hình gắn đứng thích hợp gợi Tà mô hônh về các hạt c lập Trong nguyên từ nhiêu eleetron, mỗi sieeton chuyển động đặc lập wat ede electron thác trong một Irường trung bính có đốt xửng cấu tạo bồi hạt nhưặn tà cức

‘electron khác

“rên cứ sở đô người ta xét riêng tứng electron, được gọi là trạng thấi đến leetron, Như vậy, bài toán N aleeron đã chuyển thành N bai toén don electron giếng như trường hợp aguyén tit hydro, Nghia TA cic orbital trang nguyên tử nihiéu electron cling được độc trưng bằng các số lượng tử n, 1, m, m, và cô hinh ang tương tự như d nguyén từ 1, chỉ khác về kích thước và năng lượng

$;# Quy luật phãn hố các eleetron trong nguyên từ

6.2.1 Nguyên lý ngăn cấm Paalì (Poolì-Thaa SH Số eleetron tối đa ở mỗi tp Trong nguyễn từ không thế cô hai cleztron giống nhan cổ bấn số amg tie Tiểu nay cũng cô nghĩa là trong một nguyễn tử nếu hai electron được mô tả bing him sống w,u„ cổ các số lượng tử n, Ì, m giổng nhau th chúng phải có spim khác nhau, số ưgbg tử thủ tư phải khắc nhau,

-Yi số lượng tử spin chỉ có hai giã trị nên theo nguyễn lý Pauli điều đó công có nghĩa là trong mỗi ÀO chỉ có thể cổ tối đa bai eleetron Tứ đó ta có thể tính được

cŠ elaetzgn tấi đa trong mỗiiÑgtfÿlfntfobtfbiizfrefisem mỗi lớp

“Ứng với một giá trị của n cô n giá trị của Ì

Ứng với một giá trị của Ì có (3l + 1) giá trị cũa m

VN mụ chỉ hai giá tị 2 vh~ 2 nền phân mũ chỉ cò nhiều nhất BỘ + 1)

slectron về tổng số leetron cản một mứt (hay lp) sẽ là:

Phân mức * 1=0) eð 1 AO (6), tối đa có 2 electron

Phin mic =p 1) cô 8 AÓ (hy Py pd Wi da 00 6 electron

Phân mức ft (=8) sô7AQ, tối đa cô 14 electron

O mite n=2 cb Belectron (2e 4 phan mite s + 6e 8 phiin mie p)

lÔ mức 3 c018electron (2eð,.s + 6e Ä p+ 10e ổ đ)

Bante =4 cœ632eletron(2eðs+6ede+ 10eldd+l4eðf

62.2, Nguyễn lý uững bến Céiu hinh electron eiia nguyễn tử

“Trong nguyên từ các electron chiểm lẫn lượt các orbital có nắng lượng từ thấp

"Dây năng lượng này tuần theo một quy tắc sau đây goi la quy the Kleskouxky:

~ Mũe nâng lượng của AO tăng din theo tri 6 (n+)

Dựa vào nguyên lý Pauli và nguyên lý vững bến người ta có thể biểu diễn

"nguyên tử của một nguyên tổ bằng cấu hinh electron,

"Để cổ cấu hình letron cũa một nguyên tổ, trước bết ta điển dẫn các electom

ào bậc thang năng lượng của các AO Sau đó sắp xếp lại theo từng lớp AO

B

Chủ ý: có một số ngoại lệ:

! (trang thái vội bảo hoà) bến hơn cấu hình 34 4a?

Cc nguyên td Ag (2 = 47) và Âu (s = 79) cũng có cấu hình tương tự Cụ

Cấu hình 34" 4g! (trạng thái vội nữa bão hoà) bến hơn cẩu hình 3d! 4s”

"Nguyên tố Mo (z = 48) có cu hình tưng tự Ce

6.2.3 Quy tde Hund (Hi - Đức) Cấu hình siectron dạng lượng t

“Ngoài cách biểu điễn các AO dưởi dạng công thức như trên, người ta còn biểu diễn mỗi AO bằng một ð vuông gọi là 6 lượng tử Các AO của cũng một phân mức

được biểu diễn bằng những ö vuông iền nhau VI dụ:

‘Nhu vy d trang thai co bản C có hai electron de thin edn ö trạng thái kích thích (được kỹ hiệu là C*) C* e6 bin electron déc thin Chinh các elsetron độc thân này là các eleetron hos tri

7, HỆ THỐNG TUẦN HOAN CAC NGUYEN TO HOA HOC

“7.1 Định luật tuần hoàn Mendeleev (Mendéléep Nga) 1869

chất rũa các nguyên tố, thành phần và tính chất eta ee bup chất tạo nên từ cúc nguyên tế đó biến thiên tuẫn hoàn theo chiều ting của khối lượng

"nguyên tử

“Ngày nay định luật tuần hoàn được phát biểu chính xác hơn bằng cách thay

‘cum tit khéi Ivgng nguyên tit bing cum tử điện tích hạt nhân

“Trên eơ sở định luật tuần hoàn, Mendelesy sắp xếp một cách có hệ théng cic

"nguyên tổ thành một bằng gấm những hàng vã cột gọi là bảng tuần hoàn (BTH)

ắc nguyên tế hoá học,

7.2 BTH các nguyên tổ hoá học

7.2.1 Nguyễn tắc sắp xếp tác nguyên tổ trong BTH,

— Các nguyễn tế được sắp xếp theo thứ tự tăng dẫn của điện tích hạt nhân, Sở điện tích hạt nhân trăng với số thử Lự của nguyên tổ

Các nguyên t có tínlVRDINPISMBYBRMSEETMEĐHuọc xếp trong cùng một cột

"Mỗi hãng (hẳng đài) được gi là mật dhụ kỳ Mỗi chu kỷ được bắt đấu bằng một kim loại kiểm, (rữ chu kỹ 1, bắt đầu bằng hydro) và được kết thúc bằng một khi hiểm

7.88 Cấu trúc eda BTH

'BTH gồm 7 chu ký:

Chu ky a eb2nguyén~

Chu kỷ 8 và 3, mỗi chủ kỳ: có 8 nguyễn tố

Chủ kỹ 4 và 5, mỗi chư kỷ' có 18 nguyên tế

Chủ kỹ 6 có 38 nguyên tổ

Chủ kỳ 7 6 24 nguyên tổ (chưa hoàn thành)

—~ 14 nguyên tố đứng sau lantan thuộc chu kỹ 6 gọi là cắc}antan,

~ 14 nguyễn tố đứng sau actini thuộc chư kỹ 7 gọi là các actiit

Cae lantanit và actinit xếp ra ngoài băng thành hai hàng, mỗi hàng 14 nguyên tố

— TYữ cắc nguyên tổ được xếp ra ngoài bằng, mỗi chu kỳ dài (trữ chủ kỳ 7) có

18 nguyên tổ xếp thành 1B cột

z

— Các nguyên tổ thuộc cc cột 1, 2 vi ede e6t tit 19 diy 18 tạo thành 8 nhóm cđánh sổ từ IA đến VITIA được gọi là các nhóm chính hay các nhóm A

— 10 cột côn lại tạo thành 8 nhóm phụ (nhám B) đánh số theo thứ tự TIIB VIIE

và sau đồ là IB va ITB, Mỗi ct tạo thành một nhóm, riêng nhóm VIITR gầm 8 cột

1 CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC — |" [MA |") | 4 |

"

tu lo hye |e 8 Íc jk |o |e |v

ling [|= |v |e ove] vue fos fos | 4 „

ie ao far [ae [as [me [as [a Jar Jom [av | |v |e ie |e

JK |ea |se [m |V Jer |Ma [re |ca |M [cu j2n Ga joe Lg

a a fs fw far fe fo |e fo fe fo fw fo feo a fe [sr y_|ze |y [Wo fre [mu mh |pe Jag [ce |n |n Me

mm min fos | fos |m re fren fo or Jez leo les bu [tage {ra |w [ae fos fr |e lav [ic | |m Rn

BANG 1.3, CAU HINH ELECTRON cila MOT S6 NGUYÊN TỔ

"8 Cấu hình eleetron của các nguyên tố trong BTH,

Chư Ky 1: Gm 2 nguyên tố, cô một lớp cleztroa, các slectron lẫn lượt diển

‘vio Ts, Ngudt ta got ee nguyén t8 này là nguyên tổ ø,

Chic hy 2: Gém & nguyen 6, 6b bai lớp electron, Lip trong có cẩu hình electron ciia He Hai nguyên tố đầu lã các nguyên L z (24) Các nguyên tố tiếp theo, sổ qlsetron được điển vào hai phân lòp 3s và 3p, trong đồ phân lớp 0s dã bản hoà, củn phân lốp 2p có số electron ting din tit 2p" én Zp" Các nguyên tổ này

Chu Kj 4: Gin 18 nguyen 1, c6 bốn lấp sleetron Các lớp trong cô su hình loctron ata Ấz Hai nguyên tố đầu là các nguyên tổ « (13) Mười nguyên tổ tiếp theo, che electron được điển vào hai phân lớp 8Ÿ và 4a, trong đồ phần lấp 4e đã

‘bao hoà, côn phân An deb sf electron tang ẫn từ 3d! đến 8Á Các nguyên tẾ nây gợi lÀ các nguyên tế d hay ede nguyên tế chuyển tiếp Cuối cũng là sâu

"nhau 5đ) 8Ÿ nhưng phần lớp 4f cô số electron lần lượt tữ 4F" đến af

Chu kỹ 7: Chủ kỳ chưa kết thúe, tuy nhiễn theo quy luật người ta dự đoần phãi gim 32 nguyên tổ Vi củc nguyên tố hiện bit, cšu hình elestron cô sự lập Tại tưởng tự như các nguyên tố chu kỹ 6

“Nhận sốt!

~ Chu kg 1, 2, 3 l8 các chủ kỳ nhỏ chỉ gẳm cäc nghhyên tế s và p, 4£ nguyễn

*ổ nây được xép vio che nhóm chính (nhóm A) của B†H Tổng số elactron thuộc

{0p ngoài cùng (z + p) bằng chỉ số của nhóm Số lúp electron bằng chỉ số chu kỳ

~ Phụ kỹ 4, õ là các ẤP NHÒN! ear mguven tố s và p với cấu hình

“leetron lượng tự như cắt nguyễn tế thuộc thú kỹ nhỗ, tổn cổ thâm 10 nguyễn tí

4, Cac nguyên tổ nây được xếp vito cite nhom phụ (nhôm B) cũu BTH

= Chu ky 6,7 Ih cde chu ky In, ngoài các nguyên tổ, p và đ tương tự như cúc

"nguyên tổ thuộc chu kỹ 4, 8 còn sẽ thêm: 1# nguyễn tổ ƒ được xếp thành hai hàng; cdườt BTH

Điết số thủ tự của một nguyên tố người ø cử thể biết được ấu hình electron của nó Từ đồ suy ra được vị trí của nguyên tổ trone BTH,

3=1 8iz2~ 3e” ~ 2p" ~ as? — apt VIA

x22 Bis?— Be = apt — 36° apt VIIB

= dts! 2s? 24 — Rut - 8ytcMt" via

28

"1⁄4, Biến thiên tuẩn hoàn một số tỉnh chất của các nguyên tế

Sự lập lại tuổn hoàn cẩu hình clostron của nguyên tử theo chiếu táng cũa

điện tích hạt nhân chính là nguyễn nhân của aự lập lại tuần hoàn các tính «

cũ nguyên tổ,

1,4,1 Biển thiên tinh chất trong một thú hệ

Khi đi từ đầu đến cuối ehu kỹ, điện ích hạt nhấn tăng đồng thồi bn kính lại

im di Kết quả là làm tâng lực hút giữa bạt nhãn và dleetron lớp ngoài súng, sẻ

"ghĩa là làm giấm tính khử và táng tính oxy hoá

Các khí hiếm có cấu hình bão hoà (ns! np" nên rất iển vững, không cho và

=ũng không thu them electzon nên hấu như không tham gia vào phan dng hoa học Như vậy mỗi chủ kỹ (ườ chủ kỳ 1) được bất đầu bằng một kim loại kiểm và

"kết thúc bằng một khí hiểm

“Tốẹ độ biển thiên tính chất của cắc nguyễn tổ ở các chu kỹ nhỏ rất nhanh,

“Trong Khi đó ð các chủ kỷ lờn chậm hơn nhiều, chu kỷ càng lớn tết độ biếo thiển

‘ing chim Vĩ dụ ở chu kỹ 3 chỉ ba nguyên tổ đầu (Lá, Be, B) đã chuyển từ một kim loại mạnh (19 sang một phi kim Nhung @ chu ky 4, từ I€ đầu chủ kỳ đến Ga (qua 11 nguyên tã) vẫn là một kim loại

‘74.2 Bign thiên tình chất trong một phần nhắm chính

‘Trong một phân nhém chính, theo chiều tử trên xuống dưới, tính khử tăng dẫn và tính oxy hoñ giảm dần, Đó là vi, di từ trên xuống, bản kinh nguyên tử

”

ing din (tang số lớp eleetron), điện tích hạt nhân cñn âng, nhưng bin kinh tăng nhiều, ảnh hưởng lên đến lực hút giữa hạt nhân và slectron ngöäi cùng

14:8 Biển thiên tĩnh chất trong một phần nhám phy

“Tính chất oô học của cáo nguyên tố iữa các phân nhôm chỉnh rit khác nhau Từ kim lo điển hình đến phi kim, khí hiểm, Côn ác nguyên tổ thuộc phân nhôm: phụ dỡ cho có tính chất khác nhau cũng đều là kim loại Điểu đổ che thấy sự biến thiên tinh thất ð các nguyên tố thuộc phân nhôm này (nguyên tổ và 0 là rất chậm chap

Các nguyên tố đ thuộc cùng một phân nhôm phụ số phân lốp d sắt lớp ngoài cng và lên ngoài cùng giống nhau Chúng chỉ khác nhau về bắn kính nguyễn từ

VÀ điện ích hạt nhân 'theo chiếu từ trên xuống, điện tịch hạt nhân tăng nhiền nhưng bin kinh nguyên tử tâng không đảng bế, dẫn đến lông lực hủt cần hạt

"hân đổi với eledron ä lập ngài cùng, Do đồ tính kim le giầm,

‘Trong nhém IB Cu li kim loại tương đối hoạt động nhưng Au la kim lopi tro,

‘Trong shém TB etn freak, Hig 06 tinh chit yu,

(Ning sau H trong đãy hoại

BANG 1.5 CAUHINH ELECTRON LOP NGOAI GUNG CỦA CÁC NGUYÊN TỔ NHOM A

m [ánh [stop [acgg' |aeapP | 3sap' |aegt |agap

ke |«ế |4sáp [asp [avrape |aeäp [set |asap

se! _| ser |sesp' |ssg |sửsgt |sesp' | setae? | seco!

ts! | oe |oeep' |ssi&p |a#ap |orep' |szgp' |o#ep°

‘BANG 1.6 CẤU HÌNH ELECTRON LỚP NGOÀI VẢ SÁT NGOÀI

au |g ite Re fos lieu [sΡ84' |sdwSe' [suoe? c'est |sctes* |szae |szwet

Ac least

(Chi: 06 mit 26 bất thường ở các nguyén t6: Nb, Te, W, Pd vi Ru, Rh

'CẤU HÔI TỰ LƯỢNG GIÁ

1.1, Phát biểu hai định để của Phr Hãy nêu những ưu ở

thuyết Bohr về cửu Lạø nguyên tũ

1.2 No dong vi kiểu Vhúc của nguyên lý BÁ đình }elenhen àp dạng biểu thúc eisenhong hÃy tỉnh Ax ha0e trông ec tring bgp sau vã cha nhận sÉt

‘Qué béog ban bay, bj

loetren rong nguyŸ

1⁄8, Nội dung của thuyết sðng vật chất và hộ thie Do brogie Tính bước sòng 3

“của sóng liễn kết 0h;

“Chuyển động của một ð (ô, khối lưựng m = MIẤn, tố độ v = 104 km,

“Chuyển ding eda electron trong nguyên tử với tốt độ v= 10° Ms

Cho nhận sát

1⁄4, Tại san người ta nổi phương trình Schrodinger th phot tri on bi a eo

"họ lượng từ? Hãy cho bit khải niệm về hàm sởng và ÿ n£hJu v lý cầu 9" 1.8 Viết phương trình Schrơdinger đổi với nguyên từ hụdro Giải thích các kỳ tư rong phương trình, Orbtal nguyên tử là gì?

1.6 Việt biển thức toán học cầm hâm sông mã tả trạng thái ew in wa electron trang nguyên tử hy

"Từ hâm dé suy ra sự phân bể mật dô xác out ob ml ot electron như thế

"nào? Thổ nào là ly electron?

1.7, Hữy siết những biển thúc tính păng lượng, momen độn lưạng hÌnh chiếu

n

1.10 Cie obital toàn phần của nguyên tử (v,u ) được đặc trừng hẰng 4 sổ lượng

tú, Hãy cho biết các giã tr cô thể có sa các số lượng tử đó Tử để tính số phần lớp trong một lêp, số AO, số electron trong một phân lớp, trơng một lớp 1.11 Hãy cho biết hình dạng của cäc đầm mây eleetron 3s; 8p, 3; 34, „ và chỉ rõ đặc điểm cũ các đâm mỗy đỏ Sy khắc nhau giữ các đâm my 1s và 23p Và 3p, 3,

1.13, Cho cie orbital nguyen tử: lu 2ø: Zp 8pj 8p, Hãy viết cáo kỹ hiệu AD tương từng với các số lượng th Yau

LAB, Xét cic AO mau day trong nguyen tit hydro: Yn Wea Yas (ee orbital

de de trng bing số lượng từ m, , m gợi là các rbita không gia) Hãy

117 Gi thích tại sao mỗi bộ 4 số lượng tổ du đây không thể là bộ4 số lượng

ti ci mbt electron trong một nguyên tử nào đó:

lập bãng các giả trị 4 số lượng t cho từng elsctron & trọng thải bình thllog tỗn nguyên tử mit

1.18, Phát biểu quy tắc Hund và nêu ÿ nghĩa của quy tắc này

14.20, Vig cấu hình leetron của ắc nguyện tổ¡ sổ thứ tụ = 8E; 30, 31; 4, 41, 98; S0, Hãy chơ biết vị trí của nguyên ế trong TH và tính chất hoà họo độ trưng

1⁄28, Phát biểu định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học Trình bày những

"guyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong BTH

1.26 Néu đặc điểm cấu hình electron của các nguyên tố nhóm TA và tính chất hoá học đặc trưng của chúng,

1.27 Nou đặc điểm cấu hình eleeton của các nguyên tố nhóm VIIA và tính chất

"hoá học đạc trưng của chúng

'L28, So sánh cấu hình eleetron của các nguyên tố nhóm TA và TP; TĨAvà TIB TBvà IB 1.89, Hãy giải thích sự biển thiên tuần hoàn tính chất của cáo nguyên tế theo chiều tăng điện tích hạt nhân (lấy chủ kỳ 2 và chu kỹ 3 lim vi dy),

1,30, Hay so sánh sự biến thiên tính chất của eáo nguyên tổ trong chủ kỳ nhủ và chủ kỳ lớn đấy chu kỳ 3 và chủ kỳ 4 làm ví dụ),

1.ã1 Hãy so sánh và giải thích sự biến thiên Lính chất của các nguyên tổ Irong

“một nhốm A và nhóm B (ấy nhóm IIA và TTB làm ví dụ)

1.32, Radi (Ra) z = 88 là nguyên tổ kim loại kiểm thổ Hãy cho biết nguyên tố kim laại kiếm thổ tiếp theo sẽ có số thử bự bao nhiâu?

1.88 Sự nghiên cứu hiện nay hướng về điều chế các nguyên tế có số thứ tự 112

và 118, Hãy cho biết chúng thuộc loại nguyên tổ gì s, p, , )?

Bài # LIÊN KẾT HỐ HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ

MOpAU

* “Trữ một số khí hiếm, các nguyễn tử khơng tắn lại độc lạp mà chúng thường

tin kế vi shu o nứa ane A= Mok thin như hế nào? Bẫn chất của các liên kế TA gi”

* Năm 1913 thuyết cấu tạo nguyên tử của Hohr ra đổi thì chỉ ba nấm sau (1916) đã xuất hiện những lý thuyết đầu tiên về liên kết

+ Nam 1926 các thuyết cơ học lượng tử mỗi về liên kết ra đồi

1, MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LIÊN KET

1,1 Độ âm điện của nguyên tố x

Độ âm điện là đại lượng cho biết khả nâng nguyên tử của một nguyên tế hút electron liên kết về phía nĩ x càng lên thì nguyên tử càng đễ thu electran

nn

lạ: Năng lượng đan hố (cồn gọi là thế ion hođ) đĩ là năng lượng cẩn để tách

một electron ra khỏi nguyên tử A 1 càng lồn thi nguyên tử càng khĩ nhường

‘electron

‘Bx: Ai lực electron, đồ là năng lượng tộ ra khi nguyên từ Á nhận được một

‘electron E càng lồn thi nguyén tit cing dé thu electron

4

Người ta cồn phân biệt: thể ion hoá thứ nhất, thử hai hay âi lực electron thử nhất, thứ bai tương ứng với việc tách (hay nhận) eleetron thứ nhất, thử bai I và

E thường được tính bằng don vj eV,

“Trong phần tmg: A+B AB

"Nếu xạ > xạ thì eleetron liên kết sẽ lệch hoặc di chuyển về phía nguyên tử B,

"Để hinh thành liên kết giãa A nà B có hai khả năng:

A Bo ANB at fos nống lượng giả

A Bo -+ ABY bat todin nding hme 28 a

Kid nding sy ra Ua bid ning mio tak ra ning lta dh a

hd nding thit ahd sy ra nb By ~ In>Eq~ Ty

Nhgn xit:

— Trơng một chủ kỳ, từ trải sang phải đã âm điện của cée aguyén t6 tang din

— Trong một nhóm À, từ trên xuống dưới độ âm điện giảm dẫn

~ Các nguyên tổ kim loại kiểm có ý < 1, Fr có ý nhỗ nhất

~ Các nguyên tổ phí kim có x > 3, F có ý lên nhất

1.2 Năng lượng liên kết

Nang lượng của một liên kết là năng lượng edn thiết để phá v2 mối liên kết đó

Và tạo ra các nguyên từ ð thể khí Năng lượng liên kết thường ký hiệu E và tính

"bằng Kealø cho một mot iên kết

Vidy: ning lượng của liên kết H — H trong phan tit Hy; Ey, y= 104 Keal/mol, Nang lượng liên kết càng lôn thi liên kết càng bốn,

Đối vôi các phăn tử có số liên kết giổng nhau nhiều hơn # nguôi ta ding đại lượng năng lượng trung bình của liên kết

Vide

"Trong phân từ H,O có 9 liên kết O ~ HH

‘Bo thir nit bang 118 Keal/mal

‘By.y Uh bai bing 102 Keal/mol, Vi vay Bo.» trung bình bằng 110 Keal/mol

"Tưởng tự như vậy, giả trị Beg trong CH, là trung bình cộng năng lượng rủa 4 liên kết C—H,

1⁄4, Độ dài liên kết

Độ dài liên kết là khoảng cách giữa hai nhãn nguyên tử khi đã hình thành liên kết Độ đài liên kết thường ký hiệu rạ và được tính bằng A (LA = 10 ®em),

"Độ dài liên kết càng nhỏ thì liên kết cảng bến vững

BẰNG 22 ĐỘ DÀI LIÊN KET VA NANG LUONG LIÊN KẾT CỦA MỘT SỐ LIÊN KET

~ 0 cc tién ket cing loại (ví de Cl - C va FC; 0-11 va S— H) kh E căng lôn th rụ căng nhỏ

1.4 Độ bội của liên kết

Số liên kết được bình thành giữa hai nguyễn tử cho trước được gi là độ bội của liên kết Ví dụ độ bội của liên kết giữa các nguyên tử C trong ethan, ethylen, aeetylen lẫn lượt là 1, 2, 8, Độ bội của liên kết càng lồn thì liên kết căng bến,

"năng lượng liên kết càng lồn và độ dài liên kết càng nhỏ (hằng 3),

15, Góc liên kết (góc hoá trị)

Góc tạo bi hai mỗi liên kết giữa một nguyên tử với hai nguyên tử khác

“Trong các gc liên kết thì gốc 1083E (góc Lữ diện) như đ phân Lit CH, là gốc bến vững nhất VI vậy trong quả trình hình thành phân tử, các nguyễn tử có xu

"hướng tạo được các góc liên|ìNsïigpyfsfibfitffgTflzmm,

Những hợp chất có góc liễn kết 60° hay 90” như cyelapropan, cjclebutan thường không bến, đễ bị võ võng, còn cycldhexan thường tên tại hai dạng: dạng thuyền à dạng ghế là dạng có các gốc liên kết gẫn với góc 10978" hơn,

Atl wh

1.6.09 phan eve cia lién két Momen lưỡng cực

"Trong nhiững liên kết giữa hai nguyễn tử khắc nhau, do cố sự chênh lệch vế

độ ấm điện, eleetron liên kết bị lạch vế phía nguyên tĩ có độ điện ãm lồn hơn, tạo

xa ð đây một điện tích âm nào đó với một tỷ lệ % điện tích nguyền tổ (thường kỹ hiệu ð) cồn ð nguyên tử kíe mang một điện tích đương Khi đô người La nói liên

Dp phiin eye của liên kết được đánh giá qua momen Ong eve j (muy)

‘Momen lung eve là một đại lượng voetz và ó giá trị

weal với 4e (elà điện tích nguyên tế và la tỷ lệ 9, 8< 1)

4t điện tích của mỗi cực (sdlong) : độ dài liên kết (mếi

đại lượng ueclø, huông từ nguyên từ có x nhõ sang nguyên từ có lồn

Fi duge tinh bing culong.mét (C.m thuộc hệ dơn vị SD Ngưôi ta còn hay sử dụng một đơn vị khác gọi là Đø bai (D, 1D = 8,3:10^” Dm,

Trong thục tế momen lưỡng cục và độ dài liên kết được xác định hằng thực

"ghiệm Từ đó có thể tính được giá trị điện tích q cũ cực và phần tzầm điện títhñ Vidy:

‘Li kt H-Cl 06 gi trị „ = 1ÚT D hay 3,86 10 °Cm và độ đài liên ee = 1,28 A

3.56.10"

1.28.10" 5 3,56.10"

ưng của lên kết N- Ö thứ ba rong ghữa tũ này,

"BẰNG 23.GIÁ TRỊMÔMEN LƯỜNG Cực CỦA MỘT SỐ LIÊN KẾT

[HWf@&—[ƒm-r eer [aoe Tn [woo [eno

[ne sm [ior [am [os [oa | om

2 NHỮNG THUYẾT KINH ĐIỂN VỀ LIÊN KẾT

"Năm 1913 thuyết cấu tạo nguyễn từ của Bohr ra đồi thi ba năm sau (1916) đã

xuất hiện những thuyết đầu tiên về liên kết hoá học, Đỏ là thuyết liên kết cộng

hoá trị và liên kết ion

38

Những thuyết kinh điển này đều dựa trên quy tắc bát tử (oetel), Xuất nhất từ nhận xết sau đầy:

~ Tit ef ede khí hiếm (trữ He) điều có 8 eleetron ở lÑp ngoài cùng,

~ Chũng rất ít hoạt động hoá học: không liên kết với nhau và hấu như không liên kết với những nguyên ti khúc để tạo thành phầa tử, tổn tụi trong sự nhiên dui dong nguyễn tử tự đo

Vi viy, ou trúc 8 elsctron lðp ngoài căng 1A mật cấu trú đặc biệt hến vững

Do đó khi hình thành phần tử, các nguyên tử có xu bưởng liên kết với nhau để đạt được cẩu trúc electron bến vững của các khí hiếm với 8 (hoặc 2 đi với heli)

‘electron 6 lớp ngoài cùng

#41, Liên kết lon, Kossen (Cõtxen ~ Đức) 1918

Liên kết ion được hÌnh thành giữa những nguyằn tử cũ bai nguyên tổ có sự chênh lệch nhiều về độ âm điện (thưởng Ay 2 2)

"Nguyên tử của nguyên tố cá x nh nhưỡng hin 1, 2 hay 3 elaotron sho nguyễn

tũ của nguyên tổ cô z ln khi đó tạo thành các ion dương và nguyên tử nhận eletron tạo thành cäe ion ấm có cấu trúc electron gidng khí hiểm Các ion đương

‘vi ion âm hút nhau tao thành phân Lữ

Vĩ dụ

Na ©ltrữpfinmmumfifrgflggmÉt + Naol

2staptae! at apt 22 apf achat

'Như vậy bản chiất của liên kết son lê lực hút tình điện giita ee ion tii dtu,

“Trong liên kất ion, hoá trị của eguyên tố bằng số điện tính eủa lon với đu tương ứng Trong ví dụ trên Na có hoê trị +1, Cl có hoá trị =1

Liên kết ion là tiên kết bến, nàng lượng liên kết khi lớn (= 100Keal/mol)

Lo hút tĩnh điện giữa các lon không định hướng, môt ion dương có tắc dụng

“hỏi nhiều ion âm và ngược lai vĩ vậy người ta nói liền kết ion không có định

"hưởng và không bão hoà Những hợp chí ion thường ð dpng tỉnh thể bến vững

38, Liên kết cộng hoá trị Lewis (LiuyE~ Mỹ 1916

“Thuyết liên kết ian không giải thích được sự hình thành phân tử ví dụ Hạ 0, 8y =0) hay HCl, H,O (0g nh)

kiên kết cộng hoá trị được hình thành giữa các nguyên tũ của cũng một

"nguyên tố (Ay = 0) hay giữa nguyên từ của các nguyên tổ có sự chênh lệch nhỏ về

độ điện âm (thưởng Az < L

"Trong liên kết cộng hoá tr, cäe nguyễn tử bổ ra 1, 5, ở hay 4 eleetron dâng, shưng để mỗi nguyên tử đạt được cẩu trúc 8 electzon (hoặc Ze rong trường hợp hydro)

39

co, (Ce electron gp coun duge gi Tae cleetron liên kế, một cập gietron gốp chung tạo ra một liên kết và cũng được biểu diễn bằng một gach,

“Trong hợp chất cộng hoá trị, hoá trị của nguyên tố bằng số liên kết hình thành giữn một nguyên tử của nguyên tố đó với các nguyên tử khác hope bang x electron ma nguyên Lữ đưa ra góp chung

Vi dục

Trong phân tử CO, haá trị của Ö là 2 của € là 4, trong phân tử NH, hoa tri

của N là 8 của Hlà 1,

Người ta phân biệt hai loại liên kết cộng hoá

Tiên kết cộng hoá trị không phân cực hay liên kết cong hoa tri thuần tuý Ví

cảụ liên kết trong các phần tử Hạ Os, Ny (A= 0), iền ket C ~H trong cite hop chất hữu có Trong đổ cập sletzon liên kết phân bổ đều giữa hai nguyên tử

— Liên kết cộng hoá ong phân tứ HCI, HE liên

kết 0- Ef trong phân tử H,O, N- H tường: 'NH, Trong đề cập eleetren liên kết bị lệch về phia nguyên tử có độ äm điện lân han

H:Gl WP HOM HNH

ñ Nhu vậy mite 40 phần cực của liên kết phụ thuộc vào â+ mà Ax có thể biến

thiên tứ 0 đến 3,3 Do đồ có thể coi liên kết cộng hoả trị thuần tuý và liên kết ion

là hai trường hợp giới hạn của liên kết cộng hoả trị phân cực Dua vio Ay có thể đánh giá gắn đúng mức độ ion của một liên kết giữa hai nguyên tố

cộng thuần luỹ —_ cộng phân cục in

BANG 2.4 PHAN TRAM ĐẶC TÍNH GUA CAC LIEN KET

œ [ta [14 | [tê [20 [2s [ae [32

© fz jas [mm | [es [m ao [am

mime law jo js la la [m |e

(Qua bảng trên ta nh thay khi dy =0 iên kếc mong 100% đạc tỉnh cũng điên kết công thuần tuý), trong khi đồ khổng có liền kết hoá học nào mang 104f6 đạc tỉnh ion

Liên kết cộng tướng đối bền Năng lượng liên kết cỡ hãng chục Keallmol,

3⁄8 Liên kết cho nhận

Liên kết cho nhận còn gọi là liên kết phối cô thể xem là một dạng đặc biệt eda

liên kết cộng, Trong liên kết này cập clzeteon đùng chung chỉ do một nguyên tử đưa ra gọi là chất cho, còn nguyên tử kia có một orbital trồng gọi là chất nhận Vidw

8A Liên kết hydro

Lite kt hydro duce hi trong, dé hydro lin it vat

"nguyên từ của nguyên tế án kính nhỏ như N, O, F

“Oác liên kit nay bj phan cvs và trân nguyên tử TI có một phần điện tích đương

"Trang khi đó các nguyên tử N, O, F mang một phần điện âm và do dõ ngoài liên

"kết cng hoá trị nó còn có thể tương tắc với các nguyên tũ H của phần tử bân cạnh

"hinh thành một liên kết yếu gợi là liên kết hydro Các Hiến kết nây thưởng được biểu diễn bằng những đấu chấm

on é asidselioie «0 nto phenol

dị

“Liên kết hydro là liên kết yếu, năng lượng liền kết nhỏ và độ dài liên kết lớn

"Tuy nhiên gơ cĩ ảnh hưởng nhiều đến tình chất vật lệ và hộ học của phân từ Vid

~ 1,0 cổ nhiệt độ sối cao hơn nhiều so với phẫn tử tương tự vả nố Hị

~ Các phần tit hu co mang nhĩm Ø — H cĩ nhiệt độ sồi củo hơn cÁc đồng phân của chủng kháng chữa liên kết nàs: le] øo vài ather; acid so với sstar

~ Alkol tan võ hạn trong nước là do tạo được bên ết hydr với nước

~ Liên kit hydro lon ra gi efe nhơm ~ € = O và = NH cản amin acil trong ếc chuối palypeptid đã duy tri được cấu trúe khơng gian của phần Lồ psotein

— Lién et hydro gita cic ofp base b6 sung (Asi: T vb Ge X) trong sắc phân

tữ ADN lâm cho ADN đăng vai trồ mã di truyền,

Tơm lại Xhí dựa trên thuyết cấu tạo nguyên tử của Bohr và quy tắc bất tữ,

©le thuyết kinh điển về liên kết đã cho phép mơ tả và phân loại một cách đơn giản liên kết hồ học, từ đơ giải thíth được một sổ nh chất cũn phần từ Tuy nhiên các thuyết này cĩ một sổ hạn chế anu diy:

~ Nhiều hợp chất hay lon khơng đạt được cấu trủe E eleeon ở lip ngồi nhưng vẫn tần tại một cách bến vũng, ví đụ: NO, NO, BH, Fe"

~ Chưa nổi được bần chất của lự liên Xết giữa các nưuyễn tử trong phần tử là gì

~ hơng cho biết cấu trúe khơng gian của cũc phin tử

~ Khơng giải thíth được một số trường hợp, ví dụ như tại seo độ đãi sắc liên kết của phân tử bensen Iạiffiii@B9St0TSTUEBf¿: biểu didn bằng cúc Hiên kết đơi và đơn xen kế nhau

Phân tử là những hệ bạt vì mơ, vì vậy lý thuyết về Hân kết và sầu tạo phân tử hả! được sấy dựng trên eơ sở của x ge lugng tit (CHL),

Nam 1927 ra đổi hai thuyết CHLT về liên hết bố sung cho nhau nhưng sử June những phương phấp tính gắn đúng khác nhau

3 THUYET LIEN KET HOA TRY

(viét tht 18 VB ~ valence bond) hay cơn gọi lA thuyết cập sTeetron liên kết đo Holler, London (ale Landon = Đức) để xưởng năm 1997, tiếp theo ta Pauling, Sletter (Polinh, Blâykø = Mĩ) phât triển

“3⁄1, Sự hình thành liên kết trong phân tử H,

“Thuyết Vũ được để ra đựa trên cĩ số nghiên cứu aự hình thành liên kết ưng phân từ Hạ

uuận điểm chủ yếu của thuyết này là khi tao liền kết hố học các nguyên tấ

vẫn gì? nguyên cấu tede md chi tướng tắc với nhaw theo ting chp electron,

“Mỗi nguyén tit Hcé mit electron 4 trụng thái ed biin Is Khi hai nguyén tit H tiến lại gắn nhau sẽ cĩ hai khả nâng xảy ra:

“

— Nếu hai eleetron có số lượng tử spin cing du, khi kboăng cảch r giảm năng lượng của hệ tâng Hiên tục, đồ là trạng thái không bền, không tạo ra liên kết hoá học

— Nếu hai cleetron có số lượng tử spin ngược dấu nhau, năng lượng của hệ giẫm: din, va tai khoằng cách r, = 0,74Á có giá trị cục tiểu tương ừng với nâng lượng Hy < By

‘kb do hệ ð trạng thái bền vững, trạng thấi hình thành lên kết (hình 3.13)

@

nh 31a, b rạng thi năng lượng của hệ 2 nguyên tử (2) và sự hình trănh phân tử Hy

“Nếu lưu ý rằng mỗi orbital s (đâm mây s) có bản kính 0,694 thi Ichi tiếp xúc

+hi hình thành liên kết chữ UEO Từ

hai orbital s đã xen phũ vào nhau, làm tăng xác suất có mật electron ở vũng giữa

‘hai hat nhân, mật độ điện tích âm tăng lăn gây ra sự hút bai hạt nhân và liên kết chúng vết nhau, (Hình 2.16)

"Như vậy lực liên kết hoá học cũng có bản chất tĩnh điện

1⁄8 Những luận điểm cơ bản của thuyết VI

Từ nghiên cửu của Heiler và London về phân tữ Hạ, Pauling và 8lelter đã phật triển thành thuyết liên kết hoá trị,

— Liên kết cộng hoá tị được hình thành ta sự gháp đổi hai eletran đặc (hâm,

sổ spin ngược đấu của hai nguyên tử liên kế, kh đồ có sự xen phủ hơi AO

~ Mức độ sen ph của các ÀO công lửn tỉ liên kết càng bin, li kếi được thực ign theo phương tại đồ sự xen phủ là lớn nhất

Trong thuyết VP hoá trị cổa nguyên tố hằng số e độc thần củn nguyễn tà ở trạng hái có bản hay trang thii hich thính,

oi tị cực đại của một nguyên tố bằng tổng sổ AO hoi trị (AO lốp ngoài cùng), VI dụ cấc nguyên tế thuộc chu kỳ cổ 4 AO lốp ngài công 9s vã ð” nên có thể có tổ đa hoá tị4 [#] [TIRTR]

3⁄3, Sự định hướng liên kết, Liên kết ø (xích ma) và liên kết x (pi)

"uỷ tbeo cách thúc xen phủ cũn các AO, người ta phần biệt: liên kết œ liên

kết x, liên kết ð (đenta)

— Liên kết hoà học tạo ra do sự xen phủ các AO trên trục nối bai nhãn của

"ngiyên tũ được gi là liên kết xích ma, Liêo kết ø ô thể hình thành đo sự xen phd che dim may 64, ¢~phay pp (inh 2.2) hote gita eae dm my lat hod L— Ls

~ Liên kết hoâ học tạo ra đo sự xen phủ các AO ở hai bin eau (rye nổi hai nhãn nguyên tử được gợi là liên kết pï Liên kết x cổ thể hình thành do sự xen phũ các đảm mãy p- p, p~ đ hay d~ đ (hlnh 3#)

So với liên kết thì liên kết ơ bến hơn vÌ mức độ xen phủ lớn hơn và vững xen phù nằm trên true nối hai nhân nguyên tử

Khi giữa hai nguyên tử cô từ hai liên kết tr lên thủ chỉ có một liên kết ø còn

ại là các Hiên kết œ

Vi dụt

"Trong phân tử H; cỏ 1 liên kết œ do sự xen phủ ĐAO «

Phan tl Cl, có 1 liên kết ø do sự xen phi 2 AO p