Tài liệu Liên kết hóa học - Phản ứng hóa học pptx

Liên kết ion và liên kết cộng hĩa trị Loại liên kết Liên kết ion Liên kết cộng hĩa trị Nguyên nhân hình thành liên kết Các nguyên tử liên kết với nhau để cĩ cấu hình electron bền vững

CHỦ ĐỀ: LIÊN KẾT HÓA HỌC – PHẢN ỨNG HÓA HỌC

PHẦN 1: LIÊN KẾT HÓA HỌC

A LÝ THUYẾT:

1 Liên kết ion và liên kết cộng hĩa trị

Loại liên kết Liên kết ion Liên kết cộng hĩa trị

Nguyên nhân

hình thành

liên kết

Các nguyên tử liên kết với nhau để cĩ cấu hình electron bền vững của khí hiếm

Bản chất của

liên kết

Lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu( cho và nhận electron)

Là sự dùng chung các electron (sự dùng chung theo kiểu xen phủ các AO)

Điều kiện của

liên kết

Xảy ra giữa các nguyên tố khác hẳn nhau về bản chất hĩa học (thường xảy

ra giữa kim lọai điển hình và phi kim điển hình)

Xảy ra giữa 2 nguyên tố giống nhau về bản chất hĩa học (thường xảy ra với các nhĩm IV, V, VI, VII)

2 Hiệu đ ộ âm điện và liên kết hĩa học

Sai biệt độ âm

Loại liên kết Cộng hĩa trị

khơng cực

Cộng hĩa trị phân

3 Sự lai hĩa các Obitan nguyên tử

a Khái niệm:

Sự lai hĩa các Obitan nguyên tử là sự tổ hợp trộn lẫn một số obitan trong một nguyên

tử để được từng ấy obitan lai hĩa giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong khơng gian

b.Điều kiện lai hĩa bền:

- Các obitan lai hĩa được với nhau khi năng lượng của chúng xấp xỉ bằng nhau

- Mật độ electron của các obitan nguyên tử tham gia lai hĩa phải đủ lớn để độ xen phủ của obitan lai hĩa với obitan nguyên tử khác (tham gia liên kết) đủ lớn để tạo liên kết bền

c.Các kiểu lai hĩa thường gặp:

* Lai hóa sp (Lai hóa đường thẳng) : là sự tổ hơp 1 obitan s với một obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 2 obitan lai hóa sp nằm thẳng hành với nhau, đối

xứng nhau

1AO s + 1 AO p → 2 AO sp

* Lai hóa sp2 (Lai hóa tam giác): làsự tổ hợp một obitan s với hai obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 3 obitan lai hóa sp2nằm trong một mặt phẳng, định hướng từ tâm đến đỉnh của một tam giác đều

1AO s + 2 AO p → 3 AO sp2

* Lai hóa sp3 (Lai hóa tứ diện): là sự tổ hợp một obitan s với 3 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 định hướng từ tâm đến 4 đỉnh của tứ diện đều, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau một góc 109028’

1 AO s + 3 AO p → 4 AO sp3

4 Sự xen phủ các obitan tạ o thành liên kết đơn, lên kết đôi liên kết ba

a Liên kết đơn :

- Liên kết được hình thành do sự xen phủ trục của 2 obitan một electron (2 trục đối xứng trùng nhau), liên kết bền

- Do là xen phủ trục nên nguyên tử quay được dễ dàng quanh trục nối hạt nhân

b Liên kết đôi:

Gồm một liên kết đơn và một liên kết 

Liên kết :

- Là liên kết được hình thành do sự xen phủ bên của 2 obitan p một electron (2 trục đối song song), sự xen phủ xảy ra ít nên liên kết  kém bền

- Do là xen phủ bên nên nguyên tử không quay được quanh trục nối hai nhân

c Liên kết ba:

Gồm một liên kết đơn và hai liên kết 

5 Tinh thể ion, tinh thể nguyên tử, tinh thể phân tử, tinh thể kim loại

Tinh thể ion Tinh thể

nguyên tử

Tinh thể phân tử

Tinh thể kim loại

Khái niệm

Tinh thể ion được hình thành từ những ion mang điện tích trái dấu,

đó là các cation

và anion

Tinh thể được hình thành từ các nguyên tử

Tinh thể được hình thành từ các phân tử

Tinh thể được hình thành từ những ion, nguyên tử kim lọai và các electron tự do

Lực liên kết

Lực liên kết có bản chát tĩnh điện Lực này lớn

Lực liên kết có bản chất cộng hóa trị Lực này rất lớn

Lực liên kết là lực tương tác phân tử Lực này yếu hơn nhiều so với lực hút tĩnh

Lực liên kết

có bản chất tĩnh điện

điện giữa các ion và lực liên kết cộng hóa trị

Đặc tính Bền, khá rắn, khó nóng chảy,

khó bay hơi

Bền, khá cứng, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao

Ít bền, độ cứng nhỏ, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt

độ sôi thấp

Ánh kim, dẫn điện dẫn nhiệt tốt, dẻo

6 Hóa trị và số oxi hóa

a Hóa trị trong liên kết ion:

Điện hóa trị: là hóa trị của nguyên tố trong hợp chất ion

b Hóa trị trong hợp chất cộng hóa trị:

Cộng hóa trị : là hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị

c Số oxi hóa:

Số oxi hóa của một nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tố đó nếu giả định liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion

B BÀI TẬP

Dạng 1: Xác định công thức cấu tạo – Các loại liên kết trong phân tử

Ví dụ 1: Cho nguyên tố X là một phi kim Hợp chất với khí hidro của X là A và oxit bậc

cao nhất của X là B Biết tỉ khối hơi của A so với B là 0,425

a Xác định nguyên tố X

b Xác định công thức electron, công thức cấu tạo của A, B và cho biết liên kết giữa các nguyên tử trong A, B thuộc loại nào

Tóm tắt:

+ H2 A (dA/B  0, 425)

X (phi kim)

+ O2 Oxit cao nhất của B

a) Xác định X

b) Công thức e, CTCT A, B Liên kết trong A, B ?

Giải:

a) X là phi kim , gọi n là hóa trị của X trong hợp chất với hidro (1 n 4), thì (8 – n)

là hóa trị cao nhất của X với oxi

Công thức của B: X2O8-x

Ta có dA/B =0,425  A

B

M = 0,425

+ Nếu n lẻ: dA/B = X + n = 0,425

2X+16(8-n)

0,15X =54,4- 7,8n  X =(54,4-7,8n):0,15

Ta có các giá trị

+ Nếu n chẳn : dA/B = X + n = 0,425 X = 27,2 - 4,4n

X+16(4-0,5n)  0,575

Ta có các giá trị

Vậy X có khối lượng bằng 32 là lưu huỳnh (S)

b) Công thức phân tử A: H2S, B: SO3

CT e của A : H:S:H

CTCT A: H – S – H

Ví dụ 2: Hợp chất X có dạng AB 3 , tổng số hạt proton trong phân tử là 40 Trong thành phần hạt nhân của A cũng như B đều có số hạt proton bằng số hạt notron A thuộc chu kì ba trong bảng tuần hoàn

a) Xác định tên gọi của A, B

b) Xác định các loại liên kết có thể có trong phân tử AB 3

Tóm tắt:

X (AB3) có

A B

A A

B B

P +3P =40

P =N

P =N











(A thuộc chu kỳ 3)

Xác định:

a) Tên A, B

b) Lo ại liên kết trong AB3

Giải:

a) Tên gọi của A, B

Theo đề ta có PA + 3PB = 40 hay ZA + 3ZB = 40

Do A thuộc chu kỳ 3 suy ra Z = 1118

+ Nếu B có hóa trị 1, thì A có hóa trị 3 A là nhôm có Z = 13

Suy ra ZB = 9, vậy B là flo (loại) vì flo có Z  N

+ Nếu B có hóa trị 2, thì A có hóa trị 6 A là lưu huỳnh (S) có Z = 16

Suy ra ZB = 8, vậy B là oxi (nhận) vì oxi có Z = N, Z < 10

Vậy A là SO3

b) Loại liên kết có thể có trong SO 3 là liên kết công hóa trị và liên kết cho nhận

Dạng 2: Dựa vào độ âm điện xác định liên kết nào phân cực nhất

Ví dụ1: Biết rằng tính phi kim giảm dần theo thứ tự: F, O, Cl, N

Viết công thức cấu tạo của các phân tử sau đây và xét xem phân tử nào có liên kết ít phân cực nhất ? Có liên kết phân cực nhất ? Vì sao ?

F 2 O, Cl 2 O, ClF, NCl 3 , NO, NF 3

Giải:

F – O – F, Cl – O – Cl, Cl – F

Cl Cl F F

N N

Cl Cl

N = O

Trong số các liên kết trong phân tử trên thì liên kết N-Cl ít phân cực nhất vì N và Cl có tính phi kim hầu như bằng nhau, khả năng hút e chung hầu như cân bằng nhau

Liên kết Cl-F phân cực nhất vì Flo có tính phi kim mạnh hơn Clo nên Flo hút e chung

về phía nó

Trong số 4 nguyên tố trên thì hiệu độ âm điện giữa flo và clo là lớn nhất, giữa clo và nitơ là nhỏ nhất

Ví dụ 2: Dựa vào độ âm điện hãy sắp xếp theo chiều độ phân cực tăng dần của liên

kết giữa hai nguyên tử trong CH 4 , MgO, CaO, N 2 , NaBr, BCl 3 , ACl 3 Phân tử nào có liên kết ion, phân tử nào có liên kết cộng hóa trị (phân cực, không phân cực)

Giải:

Độ phân cực tăng dần: N2, CH4, BCl3, ACl3, NaBr, MgO, CaO

Liên kết cộng hóa trị không phân cực N2, CH4 ( hiệu độ âm điện từ 0<0,4)

Liên kết cộng hóa trị có cực BCl , ACl (hiệu độ âm điện từ 0,4<1,7)

Liên kết ion : NaBr, MgO, CaO, ( hiệu độ âm điện 1,7)

Dạng 3: Ảnh hưởng của liên kết hóa học đến liên kết các chất

Ví dụ 1: Viết công thức cấu tạo và so sánh tính axit (có giải thích) của các oxi axit

của clo sau : HClO, HClO 2 , HClO 3 , HClO 4.

Giải:

H – O – Cl, H – O – Cl O O

H – O – Cl O H – O –Cl O

O O

Tính axit: HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4.

Trong dãy oxi axit này khi số nguyên tử oxi tăng lên mật độ e bị kéo về phía liên kết

O - Cl , làm giảm độ bền của liên kết O - H, ion H+ càng dệ tách khỏi phân tử, do đó tính axit trong dãy tăng lên Ngoài ra, do có nhiều nguyên tử O thì anion sinh ra được liên hợp nhiều nên bền hơn

Ví dụ 2:

a) Hãy cho biết trạng thái lai hóa của S, C trong SO 2 , CO 2 , so sánh nhiệt độ sôi và độ tan của chúng trong nước

b) 1 So sánh tính axit, tính oxi hóa của các axit sau của các axit sau: HClO 3 , HBrO 3 , HIO 3

b) 2 So sánh tính axit, nhiệt độ sôi của các axit sau: HF, HCl, HBr, HI

Giải:

a) Trong phân tử CO2: O = C = O

C ở trạng thái lai hóa sp2, nên phân tử CO2 thẳng hàng, hay lưỡng cực nối

+ Trong phân tử SO2

O

:S

O

Lưu huỳnh ở trạng thái lai hóa sp2

, nên phân tử SO2 có góc hóa trị bằng 1200 Phân tử

SO2 phân cực

So sánh nhiệt độ sôi và độ hòa tan c ủa CO2, SO2

Phân tử SO2 phân cực nên nhiệt độ sôi cao hơn phân tử CO2 không phân cực

Nước là dung môi phân cực nên SO2 dễ hòa tan hơn CO2 Do đó dộ hòa tan của SO2 lớn hơn CO2 trong cùng điều kiện

b)1 Tính bền tăng, tính axit gi ảm, tính oxi hóa gi ảm theo thứ tự: HClO3, HBrO3, HIO3

b)2 Tính axit tăng theo thứ tự do độ bền liên kết giảm: HF, HCl, HBr, HI

Nhiệt độ sôi giảm dần từ HF đến HCl sau đó tăng dần đến HI HF tạo được liên kết hidro Từ HCl đến HI khối lượng phân tử tăng, năng lượng tương tác khuếch tán tăng