Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Chương IV LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT HĨA HỌC Bản chất liên kết: • Liên kết hóa học có chất điện sở tạo thành liên kết lực tương tác hạt mang điện (e tích điện âm – hạt nhân tích điện dương) Hình 4.1 Tương tác hạt mang điện • Trong tương tác hóa học có e phân lớp thực liên kết, e hóa trị • Theo học lượng tử, nghiên cứu liên kết nghiên cứu phân bố mật độ e trường hạt nhân nguyên tử tạo nên hợp chất Một số đặc trưng liên kết Những thơng số đặc trưng cho phân tử cho liên kết độ dài liên kết, góc hóa trị lượng liên kết • Độ dài liên kết: Là khoảng cách hai hạt nhân nguyên tử tương tác với ví dụ: Liên kết H-F H – Cl H – Br H–I D (Ǻ) 0.92 1.28 1.42 1.62 Độ dài liên kết thay đổi có qui luật phụ thuộc vào: o Kiểu liên kết o Trạng thái hóa trị nguyên tố o Độ bền hợp chất … • Góc hóa trị: Là góc tạo hai đoạn thẳng tưởng tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với hai hạt nhân nguyên tử liên kết Góc hóa trị thay đổi có qui luật phụ thuộc vào: 18 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm o Bản chất nguyên tử tương tác o Kiểu hợp chất o Dạng hình học phân tử • Năng lượng liên kết: Là lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết hay lượng giải phóng tạo thành liên kết Năng lượng liên kết phụ thuộc vào: o Độ dài o Độ bội (bậc liên kết) o Độ bền liên kết II LIÊN KẾT CỘNG HĨA TRỊ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ Có hai phương pháp thông dụng phương pháp liên kết hóa trị (VB) phương pháp orbital phân tử (MO) Phương pháp liên kết hóa trị (phương pháp VB) a Liên kết cộng hóa trị theo phương pháp VB Ví dụ: Phân tử H2 Ở thời điểm hạt nhân e có vị trí tương đối sau: a b Hình 4.2 Vị trí tương đối electron hạt nhân phân tử H2 Phương trình sóng Schrodinger viết cho hệ phân tử H – H: ∂ Ψ ∂ Ψ ∂ Ψ 8π m ( E − V )Ψ = + + + ∂x ∂y ∂z h2 Với V hệ: V = e2 e2 e2 e2 e2 e2 + − − − − rab r12 ra1 rb1 rb • Khi hai nguyên tử xa vơ cùng, có tương tác e hạt nhân nguyên tử riêng lẻ Lúc chuyển động e mơ tả hàm sóng nguyên tử H: Ψa1 = π e − ra1 Ψb = π e − rb 19 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Một cách gần đúng, hàm sóng Ψ phân tử H2: Ψ = Ψa1 Ψb • Khi hai nguyên tử H tiến lại gần nhau: e không chịu tác động hạt nhân a mà chịu lực hút nạt nhân nguyên tử lại b, ngược lại Do hàm sóng bổ sung thêm đại lượng: Ψ ' = Ψa Ψb1 Một cách gần đúng: ΨH = c1 Ψa1 Ψb + c Ψa Ψb1 Thế ΨH vào phương trình sóng Schrodinger thu đáp số: c1 = c2 = CS c1 = - c2 = CA Có hàm sóng đặc trưng cho chuyển động e phân tử H2: ΨS = C S ( Ψa1 Ψb + Ψa Ψb1 ) - hàm đối xứng Ψ A = C A ( Ψa1 Ψb − Ψa Ψb1 ) - hàm phản đối xứng Ý nghĩa vật lý: • ΨS – tổ hợp tuyến tính cộng, ứng với trường hợp 2e H có spin ngược dấu, mật độ e tăng lên vùng không gian hai hạt nhân → lực hút xuất nên liên kết hình thành • ΨA – tổ hợp tuyến tình trừ, ứng với trường hợp 2e H có spin dấu, mật độ e giảm xuống vùng không gian hai hạt nhân → lực đẩy xuất nên liên kết khơng hình thành *Liên kết nguyên tử H tạo thành gọi liên kết cộng hóa trị b Nội dung phương pháp VB liên kết cộng hóa trị: • Liên kết cộng hóa trị hình thành sở cặp e ghép đơi có spin ngược dấu thuộc đồng thời hai nguyên tử tương tác Vì vậy, liên kết cộng hóa trị cịn gọi liên kết hai tâm – hai điện tử, phương pháp VB gọi phương pháp cặp electron định chỗ • Liên kết cộng hóa trị hình thành che phủ lẫn AO hóa trị ngun tử tương tác • Liên kết cộng hóa trị bền mật độ xen phủ AO lớn Độ che phủ phụ thuộc vào kích thước, hình dạng AO hướng xen phủ chúng c Khả tạo liên kết cộng hóa trị: • Cơ chế tạo liên kết cộng hóa trị: o Cơ chế ghép đơi: 20 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Liên kết cộng hóa trị hình thành xen phủ AO hóa trị chứa e độc thân nguyên tử tương tác o Cơ chế cho nhận: Liên kết hình thành nguyên tử tương tác đưa cặp e hóa trị tự do, nguyên tử nhận lấy Điều kiện tạo liên kết cho nhận: nguyên tử cho phải có cặp e tự do; nguyên tử nhận phải có AO trống Khả tạo liên kết cộng hóa trị (theo hai chế ghép đôi cho - nhận) định số AO hóa trị (AO trống, AO chứa electron độc thân AO chứa cặp electron ghép đôi) • Điều kiện tạo liên kết cộng hóa trị: o Năng lượng AO tham gia xen phủ phải xấp xỉ o Các AO tham gia xen phủ phải có mật độ e đủ lớn o Các AO tham gia xen phủ phải tính định hướng • Biểu diễn liên kết cộng hóa trị: H : H H – H d Các loại liên kết cộng hóa trị • Liên kết cộng hóa trị σ : hình thành che phủ AO dọc theo trục nối hai hạt nhân Có thể xuất tất loại AO: s – s, p – p, s – p, s – d, p – d … Hình 4.3 liên kết Sigma • Liên kết cộng hóa trị π : hình thành che phủ AO hai bên trục nối hai hạt nhân Trường hợp thường tương ứng với che phủ p – p, d – d, p – d… Do mật độ che phủ nhỏ nên liên kết π bền σ 21 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Hình 4.4 liên kết pi • Liên kết cộng hóa trị δ : hình thành AO d nằm hai mặt phẳng song song che phủ lẫn theo cánh hoa Hình 4.5 liên kết Delta e Bậc liên kết: Là số liên kết tạo thành hai nguyên tử tham gia liên kết Bậc (liên kết đơn) Bậc (liên kết đôi) Bậc (liên kết 3) CH4 NO2 HCN *Bậc liên kết số lẻ có mặt liên kết π di động Ví dụ: C6H6 Bậc liên kết = 1,5 f Tính chất liên kết cộng hóa trị: Tính chất đặc trưng liên kết cộng hóa trị là: • Tính bão hịa: Vì ngun tố hóa học có số giới hạn AO hóa trị nên số giới hạn liên kết cộng hóa trị tạo hữu hạn Đó tính bão hịa liên kết cộng hóa trị (ngược lại với liên kết ion, liên kết kim loại khơng) • Tính phân cực: Đơi điện tử liên kết cộng hóa trị bị lệch phía ngun tử có độ âm điện cao hơn, phân cực liên kết cộng hóa trị Đám mây e 22 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm lệch phía ngun tử có độ âm điện lớn làm nguyên tử phân cực âm, nguyên tử phân cực dương Xuất lưỡng cực điện gồm hai tâm có điện tích trái dấu (δ+, δ- ) , nằm cách khoảng l (gọi độ dài lưỡng cực) lưỡng cực đặc trưng vectơ momen lưỡng cực Moment lưỡng cực: đại lượng vectơ có chiều quy ước từ cực dương đến cực âm |µ| = |q|l = δel (D) *Phân tử cộng hóa trị có cực tổng vectơ momen lưỡng cực thành phần phân tử khác vectơ khơng (ví dụ: NH3, H2O, HCl…) Ngược lại, ta có phân tử cộng hóa trị khơng cực N 2, H2, O2… phân tử có tính đối xứng khơng gian (CO2, CH4, C6H6 …) Phân tử cộng hóa tr thng cú giỏ tr = ữ D µ lớn phân tử phân cực mạnh • Tính định hướng: xen phủ AO để tạo thành liên kết cộng hóa trị phải theo hướng xác định không gian Điều định tính định hướng liên kết cộng hóa trị Thuyết lai hóa AO cấu hình khơng gian phân tử: • Để tăng mật độ xen phủ, tạo liên kết nguyên tử dùng orbital lai hóa (AOLH) thay cho AO túy s, p, d, f • Các AOLH tạo thành xen phủ AO nội nguyên tử • Đặc điểm AOLH: o Số AOLH tạo thành = số AO tham gia LH o Các AOLH có lượng o Phân bố đối xứng khơng gian để phân tử bền o Hình dạng giống nhau: mật độ e dồn phía • Điều kiện để lai hóa bền o Năng lượng AO tham gia lai hóa xấp xỉ o Mật độ e AO tham gia lai hóa đủ lớn o Liên kết tạo thành đủ bền • Đi từ trái sang phải chu kỳ: ∆Ens – np tăng nên khả LH giảm • Trong phân nhóm: kích thước ngun tử tăng nên khả LH giảm 23 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm • Các kiểu lai hóa thường gặp: Dạng lai hóa sp2 sp sp3 Nguyên tử trung tâm Ví dụ C2H2 BH3 CH4  Dự đốn trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm A phân tử ABn x y = +n y = → A trạng thái LH sp → góc LH 1800 y = → A trạng thái LH sp2 → góc LH 1200 y = → A trạng thái LH sp3 → góc LH 109028’ x - số e hóa trị tự n – số ngun tử biên  Dự đốn cấu hình khơng gian ptử • Đối với phân tử ABn khơng có chứa AOLH tự do: Góc lk = góc LH • Đối với phân tử ABn có AOLH tự do: - Hiệu ứng đẩy ↑↓ tự > ↓↑ LK > ↑ - Nếu χA < χB: Đám mây e nằm lệch phía B → góc dễ bị thu hẹp - Nếu χA > χB: Đám mây e nằm lệch phía A → góc khó bị thu hẹp Kiểu lai hóa sp sp2 sp3 Cấu hình khơng gian phân tử AB2 Đường thẳng AB3 Tam giác phẳng AB2 Góc (≈ 1200) AB4 ngtử trung tâm Dạng phân tử Tứ diện AB3 Tháp tam giác AB2 Góc (≈ 109028’) 24 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Phương pháp orbital phân tử a Nội dung phương pháp MO • Theo thuyết MO phân tử phải xem hạt thống bao gồm hạt nhân e nguyên tử tương tác Trong electron chuyển động điện trường hạt nhân electron cịn lại gây • Tương tự ngun tử, trạng thái electron phân tử xác định OM Mỗi MO xác định tổ hợp số lượng tử đặc trưng cho lượng, hình dạng…của orbital l AO nguyên tử s p d f MO phân tử σ π δ ϕ • Các MO khác phân bố mật độ electron tương đối so với trục liên nhân: o o • σ - dọc theo trục nối hạt nhân π - nằm hai phía trục nối hạt nhân Các MO hình thành tổ hợp tuyến tính (cộng hay trừ) AO (tức xen phủ) o Sự tổ hợp cộng AO tạo thành MO liên kết (σ, π…) có lượng nhỏ lượng AO tham gia tổ hợp o Sự tổ hợp trừ AO tạo thành MO phản liên kết (σ* ,π* …) có lượng lớn lượng AO tham gia tổ hợp o MO không liên kết (σ0, π0 …) AO chuyển nguyên vẹn mà thành Các MO không ảnh hưởng tới liên kết Năng lượng MO không liên kết lượng AO tạo thành Hình 4.6 Tổ hợp AO tạo MO 25 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm • Số MO tạo thành tổng số AO tham gia tổ hợp • Sự tạo thành MO từ AO biểu diễn giản đồ lượng • Điều kiện tổ hợp: o o Các AO phải có mật độ electron đáng kể o • Các AO tham gia tổ hợp phải gần lượng Các AO phải có tính đối xứng trục nối hạt nhân giống Sự phân bố e MO tương tự nguyên tử, tuân theo nguyên lý ngoại trừ, vững bền Paouli quy tắc Hund b Các đặc trưng liên kết: • Liên kết định e liên kết (e nằm MO liên kết) mà không bị triệt tiêu Cứ cặp e liên kết bị triệt tiêu cặp e phản liên kết tương ứng • Một bậc liên kết ứng với cặp e liên kết không bị triệt tiêu Cho liên kết tâm: ∑e − ∑e BLK = ∗ lk Bậc liên kết tăng lượng liên kết tăng cịn độ dài liên kết giảm Tóm lại, việc mô tả cấu trúc phân tử gồm bước: o Bước 1: Xét tạo thành MO từ AO o Bước 2: Sắp xếp MO tạo thành theo thứ tự lượng tăng dần o Bước 3: Xếp e vào MO o Bước 4: Xét đặc trưng liên kết c Ví dụ áp dụng phương pháp MO • Các phân tử hai nguyên tử nguyên tố chu kỳ I Hình 4.7 MO nguyên tố chu kỳ I 26 Chương IV: Liên Kết Hóa Học • ThS Lê Minh Tâm Các phân tử hai nguyên tử nguyên tố chu kỳ II Hình 4.8 MO ngun tố chu kỳ II • Các phân tử nguyên tử đầu chu kỳ (từ Li – N): Phân tử, ion Li2 Be2 B2 C2 N2 + N2 Tổng số e hóa trị 10 11 σ∗ X       ∗ ∗ π Y ,π Z  σX π Y ,π Z                 ↓    ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ∗ σS  ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ σS ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Bậc liên kết 1 2,5 Độ dài liên kết (Å) 2,67 – 1,59 1,24 1,10 1,12 Năng lượng lk (kJ/mol) 105 – 289 599 940 828 Từ tính nghịch từ – thuận từ nghịch từ nghịch từ thuận từ 27 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm 28 Chương IV: Liên Kết Hóa Học • ThS Lê Minh Tâm Các phân tử nguyên tử cuối chu kỳ (O – Ne): Phân tử, ion + O2 O2 − O2 F2 F2− Ne2 Tổng số e hóa trị 11 12 13 14 15 16 ∗ σx     ∗ π ∗ ,π z y π y ,π z  ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ σx ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ σ s∗ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ σs ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Bậc liên kết 2,5 1,5 0,5 Độ dài liên kết (Å) 1,12 1,21 1,26 1,41 – Năng lượng lk (kJ/mol) 629 494 328 154 – Từ tính thuận từ thuận từ thuận từ nghịch từ thuận từ – • Các phân tử hai nguyên tử khác loại nguyên tố chu kỳ II: Các MO tạo thành tương tự trường hợp phân tử nguyên tử loại chu kỳ II Phân tử, ion N2 CO CN– NO+ Tổng số e hóa trị 10 10 10 10 ∗ σx     ∗ π ∗ ,π z y  σx π y ,π z σ s∗   ↓ ↓  ↓ ↓ ↓  ↓  ↓ ↓ ↓  ↓ ↓ ↓ ↓  ↓ ↓ ↓ 29 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm σs ↓ ↓ ↓ ↓ Bậc liên kết 3 3 Độ dài liên kết (Å) 1,10 1,13 1,14 1,06 Năng lượng lk (kJ/mol) 940 1076 1004 1051 nghịch từ nghịch từ nghịch từ nghịch từ Từ tính Hình 4.9 MO số hợp chất khác 30 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm III Liên kết ion Thuyết tĩnh điện liên kết ion Tương tác hóa học xảy gồm hai giai đoạn: • Ngun tử truyền e cho tạo thành ion • Các ion trái dấu hút theo lực hút tĩnh điện Na + Cl → Na+ + Cl– → NaCl 2 2 2 2 1s 2s 2p 3s 1s 2s 2p 3s 3p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 3s 3p6 Hình 4.9 Liên kết ion Khả tạo liên kết ion nguyên tố: • Khả tạo liên kết ion phụ thuộc vào khả tạo ion nguyên tố: o Các nguyên tố có lượng ion hóa nhỏ (kim loại kiềm, kiềm thổ) dễ tạo cation o Các nguyên tố có lực e lớn (halogen) dễ tạo anion • Chênh lệch độ âm điện nguyên tử lớn liên kết tạo thành có độ ion lớn: ∆χ ∆χ Độ ion, % ∆χ Độ ion, % 0.2 1.4 39 2.6 82 0.6 1.8 55 3.0 89 1.0 Độ ion, % 22 2.2 70 3.2 92 Tính chất liên kết ion: ion xem cầu tích điện có trường điện phân bố đồng hướng nên có tính chất là: • Khơng bão hịa • Không định hướng • Phân cực mạnh 31 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Sự phân cực ion: • Định nghĩa: Sự phân cực ion chuyển dịch đám mây e so với hạt nhân ion tác dụng điện trường ion khác + - Hình 4.10 Sự phân cực ion Do phân cực ion mà đám mây cation anion không hoàn toàn tách rời mà che phủ phần → Khơng có liên kết ion 100% Trong liên kết ion có phần liên kết cộng hóa trị • Các yếu tố ảnh hưởng đến phân cực ion: phân cực ion xảy với mức độ khác phụ thuộc vào điện tích, kích thước cấu hình e chúng o Khả bị phân cực ion lớn lực hút hạt nhân tới e yếu, xự bị phân cực xảy mạnh chủ yếu anion  độ bị phân cực nhỏ ion với cấu hình ns2np6  độ bị phân cực lớn ion với cấu hình ns2np6nd10 o Tác dụng phân cực ion lớn điện trường tạo mạnh, tác dụng phân cực chủ yếu xét cation   • Điện tích ion q tăng → mật độ điện tích tăng → độ phân cực tăng Kích thước ion tăng → mật độ điện tích giảm → độ phân cực giảm Ảnh hưởng phân cực ion đến tính chất hợp chất ion o Độ điện ly: Sự phân cực ion ↑ → tính cộng hóa trị ↑ → tính ion ↓ → độ điện ly ↓ o Độ bền: Sự phân cực ion ↑ → tính cộng hóa trị ↑ → điện tích hiệu dụng ion ↓ → lực hút ion ↓ → lượng mạng lưới ion U ↓ → độ bền tinh thể ion ↓, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ phân ly ↓ Chất LiF LiCl LiBr LiI Tnc, 0C 848 607 550 469 Chất Tnc, 0C MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 600 897 1100 1400 Độ bị phân cực X- ↑ → tính cht ↑ → tính ion ↓ → nhiệt độ nóng chảy ↓ Khả phân cực A2+ ↓→ tính cht ↓→ tính ion ↑→ nhiệt độ nóng chảy ↑ 32 Chương IV: Liên Kết Hóa Học o ThS Lê Minh Tâm Độ tan hợp chất ion phụ thuộc chủ yếu vào: lượng mạng lưới tinh thể U lượng hydrat hóa cation Eh   U ↑→ độ tan ↓ Khả phân cực nước cation↑→ lực hút tĩnh điện cation lưỡng cực nước ↑→ Eh ↑→ độ tan ↑ Muối CaSO4 SrSO4 BaSO4 Độ tan (mol/l) 8.10-3 5.10-4 1.10-5 U (kJ/mol) 2347 2339 2262 Eh (kJ/mol) 1703 1598 1444 IV LIÊN KẾT KIM LOẠI Các tính chất kim loại: • Khơng suốt • Có ánh kim • Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt • Dẻo … Cấu tạo kim loại liên kết kim loại Hình 4.11 Mạng tinh thể kim loại • Mạng tinh thể kim loại tạo thành từ: o o Những ion dương nút mạng tinh thể Các e hóa trị tự chuyển động hỗn loạn tồn tinh thể kim loại → khí e → Liên kết có tính khơng định chỗ cao (liên kết nhiều tâm): 33 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Hình 4.11 Khí electron kim loại Thuyết miền lượng cấu tạo kim loại • • Coi tinh thể kim loại đại phân tử có khoảng 1023 tâm Giải phương trình sóng Schrodinger cho hệ 1023 ngun tử theo phương pháp MO: o Hai AO tổ hợp với tạo thành hai MO có lượng khác o Từ n AO tổ hợp với tạo thành n MO có mức lượng khác o Nếu n → ∞ mức lượng gần (chênh lệch lượng khoảng 10 22 eV) → Tạo thành miền lượng xem giải lượng liên tục o Tương ứng với trạng thái lượng s, p, d, f … nguyên tử tinh thể kim loại hình thành miền lượng s, p, d, f … o Trong miền lượng orbital trải tồn tinh thể kim loại có đầy đủ tính chất MO o Các e phân bố orbital miền lượng theo quy luật giống MO gồm: Nguyên lý ngoại trừ Pauli, nguyên lý vững bền, quy tắc Hund  Miền lượng chứa e hóa trị gọi miền hóa trị   Miền lượng khơng chứa e, nằm miền hóa trị gọi miền dẫn Nếu miền hóa trị miền dẫn không che phủ nhau, khoảng cách hai miền gọi miền cấm Áp dụng thuyết miền lượng để giải thích tính dẫn điện chất rắn a Kim loại • Trong kim loại, miền hóa trị miền dẫn che phủ nhau, khơng có miền cấm • Miền hóa trị kim loại điền đầy hay khơng điền đầy e • Ví dụ: 34 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm o Các kim loại nhóm IA có cấu hình electron ns → Miền hóa trị miền s điền đầy nửa → Miền dẫn bao gồm nửa miền hóa trị s cịn trống miền p → Miền dẫn miền hóa trị tiếp xúc o Các kim loại nhóm IIA có cấu hình electron ns2 → Miền hóa trị miền s điền đầy e, miền dẫn miền p Đối với nguyên tố nhóm IIA, chênh lệch lượng ns np nhỏ → miền hóa trị miền dẫn che phủ o Dưới tác dụng điện trường, e từ miền hóa trị dễ chuyển lên trạng thái lượng cao tự do, tạo thành dịng e chuyển động có hướng → kim loại dẫn điện b Chất cách điện • • Miền hóa trị điền đầy e Miền dẫn cách miền hóa trị miền cấm có ∆E lớn → điện trường bình thường khơng đủ khả kích thích cho e chuyển từ miền hóa trị sang miền dẫn → khơng thể dẫn điện → chất cách điện Hình 4.12 Miền dẫn – miền cấm c Chất bán dẫn • • Miền hóa trị điền đầy e Miền dẫn cách miền hóa trị miền cấm có ∆E khơng lớn (< 3eV)→ Khi kích thích cách đun nóng, chiếu sáng hay pha thêm nguyên tử khác, e chuyển từ miền hóa trị sang miền dẫn → dẫn điện được→ chất bán dẫn 35 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm V LIÊN KẾT VAN DER WAALS Bản chất Liên kết Van der Waals tương tác tĩnh điện Đặc điểm • Là loại liên kết xuất phân tử • Có thể xuất khoảng cách tương đối lớn • Có lượng nhỏ • Có tính khơng chọn lọc khơng bão hịa • Có tính cộng Thành phần • Tương tác định hướng: xuất phân tử có cực → tương tác lưỡng cực - lưỡng cực Tương tác định hướng ↑ moment lưỡng cực phân tử ↑ T0↓ • Tương tác cảm ứng: xuất phân tử có cực khơng cực → tương tác lưỡng cực – lưỡng cực cảm ứng Tương tác đáng kể moment lưỡng cực phân tử có cực lớn • Tương tác khuyếch tán: xuất nhờ lưỡng cực thời phân tử → tương tác lưỡng cực thời - lưỡng cực thời ↑ moment lưỡng cực ↓ khối lượng phân tử ↑ 36 Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm VI LIÊN KẾT HYDRO Khái niệm chất liên kết hydro • Khi ngtử H liên kết với nhóm âm điện, e dùng chung có khuynh hướng chuyển mạnh phía ngun tố → H xem tích điện dương (H δ+) gọi H linh động • Các nguyên tử nguyên tố có độ âm điện lớn, kích thước nhỏ (mật độ điện tích âm lớn) N, O, F …hay nguồn điện tử π (liên kết bội, nhân thơm …) gọi nguồn dư điện tử → xem chúng tích điện âm (Xδ-) • Liên kết hydro liên kết đặc biệt nguyên tử H linh động liên kết thêm với nguồn dư điện tử phân tử khác (liên kết hydro liên phân tử) hay nguyên tử khác phân tử (liên kết hydro nội phân tử) • Liên kết hydro vừa có chất điện vừa có chất cho - nhận Đặc điểm • • Liên kết hydro loại liên kết yếu, yếu nhiều so với liên kết cộng hóa trị mạnh luên kết Van der Waals Liên kết hydro bền Xδ- có giá trị δ lớn Ảnh hưởng liên kết hydro đến tính chất chất: Liên kết hydro làm: • Tăng nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy chất có liên kết hydro • Giảm độ acid dung dịch • Tăng độ tan dung môi • Trong sinh học, liên kết hydro giúp tạo cấu trúc bậc cao cho glucid, protid… 37 ... hydro liên kết đặc biệt nguyên tử H linh động liên kết thêm với nguồn dư điện tử phân tử khác (liên kết hydro liên phân tử) hay ngun tử khác phân tử (liên kết hydro nội phân tử) • Liên kết hydro... Delta e Bậc liên kết: Là số liên kết tạo thành hai nguyên tử tham gia liên kết Bậc (liên kết đơn) Bậc (liên kết đôi) Bậc (liên kết 3) CH4 NO2 HCN *Bậc liên kết số lẻ có mặt liên kết π di động... hay lượng giải phóng tạo thành liên kết Năng lượng liên kết phụ thuộc vào: o Độ dài o Độ bội (bậc liên kết) o Độ bền liên kết II LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ Có hai phương pháp