HỆ THỐNG TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN HĨA HỌC http://hoahoc.edu.vn ─ http://luuhuynhvanlong.com “Học Hóa đam mê” ThS LƯU HUỲNH VẠN LONG (Giảng viên Trường ĐH Thủ Dầu Một – Bình Dương) TUYỂN CHỌN VÀ GIỚI THIỆU Chuyên đề LIÊN KẾT HÓA HỌC “Đầu tư vào tri thức đem lại lợi nhuận cao nhất” Benjamin Franklin TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com LIÊN KẾT HĨA HỌC (10 tiết) I KHÁI NIỆM VỀ LIÊN KẾT Khái niệm - Liên kết hóa học kết hợp ngun tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững - Khi chuyển từ ngun tử riêng rẽ thành phân tử hay tinh thể có giảm lượng Sơ đồ Lewis - Những electron lớp ngồi phân lớp sát lớp ngồi chưa bão hòa, electron có khả tham gia hình thành liên kết hóa học nên gọi electron hóa trị - Để thuận tiện cho việc trình bày, người ta kí hiệu electron hóa trị theo sơ đồ Lewis + Hạt nhân electron lớp bên biểu diễn kí hiệu hóa học ngun tố + Electron hóa trị biểu diễn dấu chấm xung quanh (mỗi dấu chấm electron) Vd: Cl , O , Na, Mg Quy tắc bát tử (quy tắc octet) - Cấu hình với electron lớp ngồi cấu hình bền vững (trừ He có electron lớp ngồi cùng) - Ngun tử ngun tố có khuynh hướng liên kết với ngun tử khác để đạt cấu hình electron vững bền khí với electron lớp ngồi (quy tắc bát tử) - Quy tắc bát tử có tính gần đúng, có số trường hợp ngoại lệ: BeCl2, BF3, PCl5, SF6… - Phạm vi áp dụng: với ngun tố thuộc chu kì H Cl Cl H ngun tử thiếu 1e đạt đến cấu hình bền→ xu hướng góp chung e độc thân → liên kết cộng hóa trị Na + Cl + Na Cl - xu hướng nhường, nhận e tạo ion với cấu hình bền → liên kết ion II LIÊN KẾT ION Sự tạo thành ion X + ne Xn- M + ne M m+ - Ngun tử có khuynh hướng nhường electron lớp ngồi tạo thành ion dương (cation) - Ngun tử có khuynh hướng nhận electron tạo thành ion âm (anion) * Ngun tử hay nhóm ngun tử mang điện gọi ion gồm: ion đơn ngun tử, ion đa ngun tử - Gọi tên: TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com + anion: tên ion = tên gốc axit (trừ O2-: ion oxit) + cation: tên kim loại + hóa trị cần Sự hình thành liên kết ion Na + Na Cl + Cl - Vd: F + Mg + F F Mg 2+ F - Liên kết ion hình thành lực hút tĩnh điện ion mang điện trái dấu - Lực hút tĩnh điện ion khơng có tính định hướng, ion có tác dụng hút nhiều ion trái dấu khơng có phân tử ion tồn riêng lẽ mà thường tồn dạng tinh thể Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo liên kết ion - Năng lượng ion hóa I1 - Ái lực electron E - Năng lượng mạng lưới: lượng tỏa ion kết hợp với để tạo thành mạng lưới tinh thể Năng lượng mạng lưới lớn, hợp chất ion bền Độ bền tính chất hợp chất ion a Độ bền - Để đặc trưng cho lực hút ion ta dùng đại lượng lượng phân li - Năng lượng phân li lượng cần thiết để phân chia ion thành ion riêng lẽ Epli ~ q+.q- /d với q +: điện tích cation, q-: điện tích anion, d: khoảng cách ion b Tính chất chung hợp chất ion - Hợp chất ion thường tồn dạng tinh thể - tonc, tos cao - Hợp chất ion tồn dạng phân tử riêng lẽ chúng trạng thái - Thường tan nhiều nước - Ở trạng thái nóng chảy hay dung dịch (dung mơi H2O) chúng dẫn điện, trạng thái rắn khơng dẫn điện III LIÊN KẾT CỘNG HĨA TRỊ A Thuyết phi học lượng tử (thuyết electron hóa trị Lewis- Langmuir) Sự hình thành liên kết cộng hóa trị - Khái niệm: “ Liên kết cộng hóa trị liên kết hình thành ngun tử hay nhiếu cặp electron dùng chung” TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com H H + + H H H Cl Cl H H H H cơng thức electron hay cơng thức Lewis Cl hay H-Cl CTCT - Cặp electron dùng chung khơng bị lệch phía ngun tử gọi liên kết cộng hóa trị khơng phân cực - Cặp electron dùng chung bị lệch phía ngun tử có độ âm điện lớn gọi liên kết cộng hóa trị có cực - Dựa vào hiệu độ âm điện ta phân loại liên kết: + ∆χ ≤ 0,4: liên kết cộng hóa trị khơng phân cực + 0,4 < ∆χ ≤1,7: liên kết cộng hóa trị phân cực + ∆χ > 1,7: liên kết ion - Tuy nhiên quy tắc mang tính gần - Có số trường hợp ngoại lệ: + H-F có ∆χ = 1,9 > 1,7 liên kết cộng hóa trị phân cực + NaH có ∆χ = 1,2 liên kết ion * Liên kết cho nhận (liên kết phối trí): liên kết cộng hóa trị cặp electron dùng chung ngun tử đóng góp + Ngun tử đưa cặp electron: ngun tử cho + Ngun tử nhận có obitan trống + Biểu diễn liên kết cho nhận mũi tên từ ngun tử cho sang ngun tử nhận * u cầu học sinh viết cơng thức electron, cơng thức cấu tạo Cl2, H2O, H2S, NH3, N2, CO2, CH4, Cl2O, Cl2O7 Bậc liên kết - Bậc liên kết xác định tổng số cặp electron tạp liên kết (Bậc liên kết = số liên kết cộng hóa trị = số cặp electron dùng chung ngun tử) - Vd: Liên kết đơn C-C có bậc Liên kết đơi C=C có bậc Liên kết đơi C≡C có bậc 3 Độ dài liên kết - Là khoảng cách nhân ngun tử liên kết với nhau” - Độ dài liên kết phụ thuộc vào: + Bán kính ngun tử TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com + Bậc liên kết dO-H < dO-F, d C-N < dC-C , dC=O < dC-O Năng lượng liên kết - Năng lượng liên kết (Elk) lượng tỏa tạo thành liên kết hóa học từ ngun tử riêng rẽ - Năng lượng phân li lượng cần thiết để phá vỡ liên kết hóa học thành ngun tử - Vd: H + H H2; Elk = 436 kJ/mol - Bậc liên kết cao liên kết bền, Elk lớn - Vd: Liên kết C-C C=C C=O Elk (kJ/mol) 347 611 837 Những hạn chế quy tắc bát tử, hạn chế thuyết electron hóa trị - Quy tắc bát tử khơng giải thích số trượng hợp như: + Khơng đủ 8e: BF3… + Vượt q 8e: SF6, PCl5… + Số electron hóa trị lẻ: NO… - Thuyết electron hóa trị: + Khơng cho thấy chất liên kết hóa trị + Khơng giải tích cơng thức cấu tạo quy tắc bát tử khơng thỏa mãn + Khơng cho thấy tính định hướng khơng gian liên kết B Thuyết học lượng tử Thuyết VB (thuyết liên kết hóa trị) Valence Bond (của Heitler-London) a Bản chất liên kết cộng hóa trị VD1: Sự tạo thành phân tử H2 Khi ngun tử H tiến lại gần hạt nhân ngun tử hút mây electron ngun tử kia, 2AO 1s ngun tử H xen phủ với phần tạo vùng xen phủ hạt nhân ngun tử Xác suất có mặt electron tập trung chủ yếu khu vực hạt nhân Vì vậy, ngồi lực đẩy tương hỗ proton electron có lực hút electron với hạt nhân hướng tâm phân tử hạt nhân tạo khoảng cách d lực hút đẩy cân (d : độ dài liên kết) Ở khoảng cách d phân tử H2 có lượng thấp tổng lượng ngun tử H riêng lẽ → liên kết hóa học bền hình thành H H H2 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com VD2: Sự tạo thành phân tử Cl2 Cl: 1s22s22p63s23p Do xen phủ 2AO-3p ngun tử clo chứa electron độc thân VD3: Sự tạo thành phân tử HCl Do xen phủ AO-1s chứa electron độc thân ngun tử hidro với AO-3p chứa electron độc thân ngun tử clo VD4: Sự tạo thành phân tử H2S S: 1s22s22p 63s23p4 2AO-1s mang electron độc thân ngun tử hidro xen phủ với 2AO-3p mang electron độc thân lưu huỳnh tạo thành liên kết S-H 920 Kết luận: - Liên kết cộng hóa trị hình thành xen phủ 2AO có electron độc thân ngun tử liên kết electron phải quay ngược chiều (đối với liên kết cho nhận xen phủ 1AO ghép đơi với 1AO ngun tử trống) - Liên kết ngun tủ bền mức độ xen phủ 2AO lớn Do đó, liên kết phân bố theo phương mà mức độ xen phủ AO liên kết có giá trị lớn hay liên kết cộng hóa trị có tính định hướng → phân tử nhiều ngun tử có góc liên kết xác định b Liên kết σ, liên kết π - Liên kết σ liên kết cộng hóa trị hình thành xen phủ 2AO, vùng xen phủ nằm trục liên kết hạt nhân vùng xen phủ lớn nên liên kết σ bền TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com s  s s  p d-d p p +   - Liên kết π liên kết cộng hóa trị hình thành xen phủ bên 2AO, vùng xen phủ nằm bên trục liên kết, có vùng xen phủ nhỏ nên liên kết π kén bền b ) p–d a) p–p c ) d–d  Phân tử N2 N ( 2s2 2p3): có e hóa trị độc thân 2p  N tạo thành với lk cách góp chung 3e độc thân Các lk N-N gồm:  1lk  cặp 2p  lk  cặp 2p 2p Do lk N lk (bậc 3) x y z 2pz 2pz   2px  2px Sự che phủ orbital ngun tử phân tử N2 2p N 2py c Sự lai hóa obitan ngun tử TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com * Khái niệm lai hóa: (Slater- Pauling) - Sự lai hóa obitan ngun tử tổ hợp (trộn lẫn) số obitan ngun tử để obitan lai hóa giống định hướng khác khơng gian * Đặc điểm obitan lai hóa: - Kích thước hồn tồn giống khác hướng phân bố khơng gian - Có AO tham gia tổ hợp tạo nhiêu AO lai hóa * Các kiểu lai hóa:  Lai hóa sp3: 1AOs + 3AOp → 4AOsp3 + 4AOsp3 hướng tới đỉnh tứ diện mà tâm hạt nhân ngun tử + Góc liên kết 109028’ + Vd: CH4, NH3, H2O …  Lai hóa sp2: 1AOs + 2AOp → 3AOsp2 + 3AOsp2 có trục nằm mặt phẳng làm với góc 120 + Vd: BF3, SO2 …  Lai hóa sp: 1AOs + 1AOp → 2AOsp + 2AOsp có trục nằm đường thẳng, góc liên kết 180 + Vd: BeCl2 …  Lai hóa sp2d (vng phẳng)  Lai hóa sp3d (lưỡng tháp tam giác)  Lai hóa sp3d2 (bát diện) Nhận xét: TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com - Thuyết lai hóa có vai trò giải thích tiên đốn dạng hình học phân tử - Thường sau biết phân tử có dạng hình học gì, có góc liên kết xác định thực nghiệm dùng lai hóa để giải thích * Thuyết lai hóa giải thích liên kết bội Vd: C2H4, C2H2 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com z z z 2pz 2pz  y  2pz y y O 2px + 2py 2py  - C- OO + 2py  O ==  C == O Sự xen phủ orbital cấu tạo phân tử CO2 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com x 2px 3e (B) + 5e (3Cl) Bậc liên kết B – Cl =  = 1,33 x 3() 3p C Cl  Cl   sp  Cl sp2 sp2 B B C C 1200 2p Cl  1200 B Cl 3p Sự che phủ orbital cấu tạo phân tử BCl3 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com Cl 4e(C) + 4e (3O) Bậc lk C-O = = 1,33 2x3() z 2px  - z O  - O O 2px 120   sp O 2px  2pz O O C O 2pz  C= O 2O Liên kết  khơng định chỗ Sự che phủ orbital cấu tạo ion CO32- d Mơ hình VSEPS - Trong vỏ hóa trị ngun tử phân tử liên kết cộng hóa trị có đơi electron liên kết đơi electron riêng - Đơi electron liên kết phân bố khoảng khơng gian hạt nhân ngun tử tham gia liên kết Vậy liên kết cộng hố trị liên kết có định hướng khơng gian Sự định hướng khơng gian khác loại phân tử khác - Hình dạng phân tử phụ thuộc vào khoảng khơng gian chiếm mây electron vỏ hóa trị ngun tử hay phụ thuộc vào gắn bó đơi electron liên kết đơi electron khơng liên kết - Vậy đơi electron phân bố nào? Để trả lời câu hỏi đó, người ta dùng mơ hình VSEPS (mơ hình đẩy đơi electron vỏ hóa trị hay mơ hình tĩnh điện) Có nội dung sau:  Các đơi electron vỏ hóa trị phân bố cách tới mức xa (hay đơi electron vỏ hóa trị đẩy xa tới mức được) để lực đẩy chúng mức thấp  Các đơi electron khơng liên kết đẩy mạnh đơi electron liên kết * Hình dạng số phân tử: - Viết cơng thức cấu tạo phân tử - Tính số đơi electron liên kết khơng liên kết AXnEm TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com Lưu ý: trường hợp phân tử có liên kết bội, đơi electron tạo liên kết đơi (=) đơi electron tạo liên kết ba (≡) tính đơi electron Vd: n = 3, m = 0, A: ngun tố C H H C C H H d1 Số đơi electron (đường thẳng) BeF2 1800 F Be F F Be F HCN axit xianhidric O ~ 1220 C HCHO H ~ 1170 H CO2 1800 O C O d2 Số đơi electron * n = 3, m = (tam giác phẳng) F B BF3 F F O ~ 1220 C HCHO H ~ 1170 H * n = 2, m = (dạng góc) O O O O S O d3 Số đơi electron * n = 4, m = (hình tứ diện đều) TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com Vd: CH4 H 109,50 C H H H Các góc liên kết 109,5 * n = 3, m = (hình tháp tam giác) Vd: NH3 N 1070 H H H * n = 2, m = (hình góc) O H 1040 H d4 Số đơi electron * n = 5, m = (hình lưỡng tháp tam giác) Vd: PCl5 Cl Cl 900 Cl P 1200 Cl Cl * n = 4, m = (phân tử có dạng bập bênh) Vd: SF4: đơi electron khơng liên kết đươc phân bố mặt phẳng tạo hình bập bênh F F S F F * n = 3, m = (phân tử có hình chữ T) Vd: ClF3 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com F Cl F F * n = 2, m = (dạng đường thẳng) Vd: ClF2 F Cl F cặp electron khơng liên kết thuộc mặt phẳng d1 Số đơi electron * n = 6, m = (phân tử có hình bát diện đều) Vd: SF6 F 900 F 900 F S F F F * n = 5, m = (phân tử có hình tháp vng) Vd: BrF5 F F F Br F F * n = 4, m = (phân tử có hình vng phẳng) Vd: XeF4 F F Xe F F e Một số tính chất phân tử e1 Sự phân cực phân tử - Lưỡng cực liên kết TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com Trong liên kết ion liên kết cộng hóa trị phân cực, điện tích phân bố khơng đồng ngun tử tham gia liên kết → liên kết ion hay liên kết cộng hóa trị phân cực lưỡng cực điện có momen lưỡng cực xác định gọi momen lưỡng cực liên kết → → µ = l q Liên kết phân cực mạnh momen lưỡng cực lớn Vd: HF HCl HBr HI µ(D: debye) 1,83 1,08 0,82 0,44 - Lưỡng cực phân tử Momen lưỡng cực phân tử tổng vectơ momen lưỡng cực liên kết Phân tử có cực gọi lưỡng cực điện khoảng cách tâm điên tích dương tâm điện tích âm gọi độ dài lưỡng cực Để đo cực tính lưỡng cực, người ta dùng đại lượng momen lưỡng cực µ = qc l (D) Trong đó, µ momen lượng cực, q điện tích tâm điện tích Biết momen lưỡng cực, độ dài liên kết tính q theo biểu thức: q = µ/4,81 - Việc khảo sát momen lưỡng cực thơng số cần thiết nghiên cứu tính chất liên kết, cấu trúc e2 Từ tính phân tử - Chất nghịch từ ngun tử, phân tử hay ion gồm electron ghép đơi - Chất thuận từ ngun tử, phân tử hay ion gồm hay vài electron độc thân Thuyết MO (thuyết obitan phân tử) IV CÁC LOẠI LIÊN KẾT KHÁC Liên kết hidro δ+ δX-H … Y-Z Điều kiện: X, Y có độ âm điện lớn (F, O, Cl, N) a Bản chất: loại liên kết yếu tương tác tĩnh điện ngun tử H linh động với nguồn giàu electron có cặp electron chưa liên kết với ngun tố có độ âm điện lớn b Đặc điểm: liên kết hidro khơng phải liên kết hình thành phân tử, liên kết yếu TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com Ngun tử X có độ âm điện lớn, Y dễ nhừơng electron, liên kết hidro bền c Ảnh hưởng liên kết hidro: - Liên kết hidro liên phân tử làm tonc, tos tăng, tăng sức căng bề mặt … H-F… H-F… - Liên kết hidro nội phân tử làm giảm tos, tonc OH C O O H Liên kết Vanderwaals a Bản chất: liên kết yếu có chất tĩnh điện lực hút lưỡng cực lưỡng cực cảm ứng - Lưỡng cực cảm ứng: tác dụng điện trường (của ion, lưỡng cực) liên kết khơng phân cực phân tử khơng phân cực trở thành phân cực tạm thời tức phân tử xuất lưỡng cực cảm ứng b Đặc điểm: - Khối lượng phân tử lớn, liên kết mạnh - Diện tích tiếp xúc lớn → liên kết mạnh Vd: tos C 4H10 < tos C5H10 tos pentan > tos isopentan > tos neopentan Liên kết kim loại (là liên kết bền) Là liên kết hình thành ngun tử ion kim loại mạng tinh thển tham gia electron tự BÀI TẬP Câu 1: Cho hợp chất sau: HCl, H2O, H2S, NH3, CH4, F2, N2 Cho biết loại liên kết phân tử liên kết phân tử phân cực mạnh Câu 2: So sánh độ phân cực liên kết phân tử H2, HCl, HF, HI, HBr Câu 3: So sánh độ phân cực liên kết hợp chất sau: CH4, NH3, H2O, HF Câu 4: Cho dãy oxit sau: Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com a Cho biết độ phân cực liên kết dãy oxit ngun tử thay đổi b Cho biết loại liên kết oxit Câu 5: Cho phân tử sau: CH4, NH3, BF3, NCl3, CO2, H2O, CCl4 Phân tử phân cực, phân tử khơng phân cực? Vì sao? Hãy vẽ vectơ momen lưỡng cực liên kết phân tử sau: HF, H2O, NH3, SO2, CH4, Câu 6: BF3 Câu 7: Thực nghiệm cho biết ba hợp chất CHBr3, SiHBr3, CH(CH3)3 có cấu tạo tứ diện Có ba trị số góc liên kết tâm 110o; 111o; 112 o(khơng kể tới H xét góc này) Độ âm điện H 2,20; CH3 2,27; Csp3 2,47; Si 2,24; Br 2,50 Dựa vào mơ hình đẩy cặp e hóa trị (VSEPR) độ âm điện, cho biết trị số góc hợp chất giải thích Câu 8: Có thể xác định cấu trúc hình học phân tử hay ion nhiều ngun tử dựa vào việc khảo sát số cặp electron tạo liên kết σ số cặp electron chưa liên kết lớp vỏ hố trị ngun tử trung tâm phân tử hay ion -n2 có số cặp electron bao gồm cặp Nếu quanh ngun tử A phân tử AX2 hay ion AX electron tạo liên kết σ cặp electron chưa liên kết 3, 4, 5, trường hợp phân tử hay ion có cấu trúc thẳng, trường hợp khơng? sao? (1) Tuỳ thuộc vào số cặp electron mà phân tử có vài hình dạng khác nhau, minh hoạ hình vẽ Trong số kết luận rút (1), trường hợp có tồn chất có hình dạng dự đốn Cho thí dụ Có thể giải thích cấu trúc hình học phân tử dựa vào thuyết liên kết hố trị Hãy cho biết trạng thái lai hố tương ứng với trường hợp (1) Hướng đẫn giải n=2 n=3 X–A–X A X n=4 A X n=5 X X n=6 X A A X X X Các cặp electron Khơng thẳng Khơng thẳng Các cặp electron tự Trong trường hợp đẩy rời xa vìcặpelectron vìcặpelectron tích lớn cặp electron đến mức tối tự đẩy tự đẩy nên chỗ rộng – vị chưa liên kết đa (180 ), cấu trúc cặp liên kết trí xích đạo Các cặp liên kết vị trí xích đạo thẳng cặp liên kết vị trí Phân tử hay ion trục Phân tử hay thẳng ion thẳng Cấu trúc thẳng xuất ứng với 2, hay cặp electron Khi có hay cặp electron có vài dạng phân tử: X X X X X A X X A A A TRUNG TÂM HỌC LIỆU X HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) X www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com A X Trường hợp: - n = 2: BeCl2 - n = 5: I3 , ICl2 , XeF2 Số cặp electron Lai hố sp sp2 sp3 sp3d (dsp3) d 2sp3 Câu 9: XÐt ®ång ph©n cis- vµ trans- cđa ®iimin N2H2: * H·y viÕt c«ng thøc cÊu t¹o cđa mçi ®ång ph©n nµy * Trong mçi cÊu t¹o ®ã, nguyªn tư N ë d¹ng lai ho¸ nµo? H·y tr×nh bµy thĨ * §ång ph©n nµo bỊn h¬n? H·y gi¶i thÝch Hướng đẫn giải * Hai ®ång ph©n h×nh häc cđa ®iimin lµ: N H N N H Cis-§iimin H H N Trans-§iimin * C¶ hai ®ång ph©n ®ã ®Ịu ph¼ng, mçi nguyªn tư nit¬ ®Ịu tham gia liªn kÕt (2 liªn kÕt xich ma (σ), liªn kÕt pi (π)) vµ ®Ịu cßn ®«i electron riªng VËy ta gi¶ thiÕt mçi nguyªn tư nit¬ ®ã ®Ịu cã lai ho¸ sp2 ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n, nguyªn tư nit¬ N (Z =7) cã cÇu h×nh electron N 1s22s22p 3; liªn kÕt, nguyªn tư nit¬ N ®· ë vµo tr¹ng th¸i lai ho¸ sp2 lai ho¸ 1s2 2s2 2p3 AO - sp2 AO - p nguyªn chÊt Nh­ vËy nguyªn tư N cã obitan lai ho¸ sp2 vµ obitan p nguyªn chÊt obitan lai ho¸ sp ®ã cïng víi1 obitan p nguyªn chÊt ®Ịu cã e ®éc th©n Obitan lai ho¸ sp2 cßn l¹i cã ®«i e riªng obitan lai ho¸ sp ®Ịu cã e ®éc th©n cđa nguyªn tư N xen phđ víi obitan lo¹i ®ã cđa nguyªn tư N bªn c¹nh vµ obitan 1s cđa nguyªn tư H t¹o liªn kÕt xich ma (σ) obitan p nguyªn chÊt ®Ịu cã e ®éc th©n cđa nguyªn tư N xen phđ t¹o1 liªn kÕt pi (π) gi÷a chóng * CÊu t¹o trans- bỊn h¬n cÊu t¹o cis- Trong cÊu t¹o trans- c¶ m©y electron cđa liªn kÕt xich ma (σ) NH còng nh­ c¶ m©y electron cđa ®«i e riªng cđa N ®Ịu ®­ỵc ph©n bè vỊ phÝa cđa trơc liªn kÕt xich ma (σ) gi÷a nguyªn tư N Do ®ã lùc ®Èy gi÷a c¸c cỈp m©y electron ®ã cÊu t¹o transu h¬n lùc ®Èy nµy cÊu t¹o cis- Nh­ vËy cÊu t¹o trans- tån t¹i ë tr¹ng th¸i n¨ng l­ỵng thÊp h¬n cÊu t¹o cis-.V× thÕ cÊu t¹o trans- bỊn h¬n cÊu t¹o cis- H×nh1 d­íi ®©y minh ho¹ néi dung trªn 1s2 TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com ↑↓ ↑↓ ↑↓ H N N N H H H N ↑↓ Cis-§iimin Trans-§iimin C¸c m©y e gÇn C¸c m©y e xa ®Èy m¹nh ®Èy u Câu 10: Thùc nghiƯm cho biÕt BF3 cã h×nh tam gi¸c ®Ịu, t©m B Áp dơng thut lai ho¸ ®èi víi B, h·y gi¶i thÝch c¸c kÕt qu¶ ®ã Hướng đẫn giải CÊu h×nh electron cđa c¸c tư t¹o ph©n tư BF3: B (Z = 5)1s22s22p F (Z = 9)1s22s22p (a1) (b) 1s 2p 2s * BiĨu diƠn h×nh d¹ng cđa ph©n tư BF3: 1s2 o 120 2p5 2s2 H×nh 2: H×nh d¹ng ph©n tư BF3 tam gi¸c ®Ịu, t©m lµ B (3 ®Ønh tam gi¸c (nhá) lµ vïng xen phđ t¹o liªn kÕt B-F) VËy ta gi¶ thiÕt ph©n tư BF3 nguyªn tư trung t©m B cã lai ho¸ sp2 víi sù ph©n bè electron nh­ sau: lai ho¸ 1s2 2s 2p3 (a2) 1s 2 AO - sp AO-p nguyªn chÊt ®Ønh cđa obitan lai ho¸ sp2 h­íng vỊ phÝa cđa mét mỈt ph¼ng t¹o thµnh ®Ønh cđa mét tam gi¸c ®Ịu cã t©m lµ B Trong mçi obitan lai ho¸ sp2 nµy cã electron ®éc th©n Theo (b) ë trªn, nguyªn tư F cã1 electron ®éc th©n trong1obitan p nguyªn chÊt Sù xen phđ trơc gi÷a obitan p nguyªn chÊt nµy víi1obitan lai ho¸ sp2 cđa B t¹o thµnh liªn kÕt xich ma (σ) gi÷a nguyªn tư VËy ph©n tư BF3 cã liªn kÕt xich ma (σ) víi vïng xen phđ h¹t nh©n cđa nguyªn tư F lµ ®Ønh cđa tam gi¸c ®Ịu cã t©m lµ B nh­ thùc nghiƯm ®· chØ trơc cđa liªn kÕt ®ã c¾t tõng ®«i mét t¹o thµnh gãc 120o KÕt qu¶ trªn vỊ h×nh häc ph©n tư hoµn toµn phï hỵp víi kÕt qu¶ mµ thùc nghiƯm ®· chØ Câu 10: Thùc nghiƯm cho biết PCl5 cã h×nh song th¸p tam gi¸c, gãc liªn kÕt mỈt ph¼ng ®¸y 120o, trơc víi mỈt ®¸y 90o Áp dơng thut lai ho¸, h·y gi¶i thÝch kÕt qu¶ ®ã Hướng đẫn giải TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com a) Tr­íc hÕt ta xÐt cÊu h×nh electron cđa c¸c nguyªn tư P (Z = 15) [Ne]3s23p3 (a) Cl (Z = 17) [Ne]3s23p5 (b) KÝ hiƯu [Ne] biĨu thÞ cÊu h×nh 1s22s22p6 b) H×nh d¹ng cđa PCl5 ®­ỵc m« t¶ nh­ h×nh bªn: MỈt ®¸y tam gi¸c (Δ) cã ®Ønh lµ nguyªn tư Cl (1), (2), (3); t©m lµ P Gãc ClPCl mỈt ®¸y nµy lµ 120o Th¸p phÝa trªn cã ®Ønh lµ nguyªn tư Cl(5), th¸p phÝa d­íi cã ®Ønh lµ nguyªn tư Cl (4) Hai ®Ønh nµy cïng ë trªn ®­êng th¼ng ®i qua P Gãc Cl (4) PCl (1) b»ng 90o §é dµi liªn kÕt trơc PCl (4) hay PCl (5) ®Ịu lín h¬n ®é dµi liªn kÕt ngang mỈt ®¸y, dt > d n Cl (5) Cl ( P Cl (3) Cl (1) Cl (4) c) Gi¶i thÝch: Trong cÊu h×nh electron cđa c¸c nguyªn tư P cã e ®éc th©n §Ĩ trë thµnh nguyªn tư trung t©m PCl5, mét ph©n tư cã liªn kÕt t¹o thµnh h×nh song th¸p tam gi¸c, P ë d¹ng lai ho¸ thÝch hỵp lµ sp 3d lai ho¸ (a) (a1) 3 d sp d 3p 3d 3s 2 (Ghi chó : Gi¶ thiÕt P ë d¹ng lai ho¸ sp d vÉn ®­ỵc coi lµ hỵp lÝ) Do lai ho¸ nh­ vËy, P cã obitan chøa e ®éc th©n (xem (a1) trªn) sè obitan ®ã ë cïng mỈt ph¼ng cã ®Ønh h­íng vỊ phÝa lËp thµnh ®Ønh cđa tam gi¸c ®Ịu; trơc cđa chóng c¾t tõng ®«i mét t¹o thµnh gãc 120o P ë t©m tam gi¸c ®Ịu nµy obitan cßn l¹i cã ®Ønh trªn cïng mét ®­êng th¼ng vu«ng gãc (t¹o gãc 90o) víi mỈt ph¼ng tam gi¸c vµ h­íng vỊ hai phÝa cđa mỈt ph¼ng tam gi¸c nµy Mçi Cl cã AO-p nguyªn chÊt chøa e ®éc th©n (xem (b) ë trªn) Do ®ã mçi AO nµy xen phđ víi obitan lai ho¸ cđa P t¹o liªn kÕt xÝch ma (σ) Trong mçi vïng xen phđ ®ã cã mét ®«i electron víi spin ng­ỵc (), P vµ mçi Cl gãp chung, chun ®éng VËy ph©n tư PCl5 cã liªn kÕt xÝch ma (σ) liªn kÕt ®­ỵc ph©n bè mỈt ®¸y tam gi¸c liªn kÕt cßn l¹i ë trªn ®­ßng th¼ng vu«ng gãc (t¹o gãc 900) víi mỈt ph¼ng tam gi¸c vµ h­íng vỊ hai phÝa cđa mỈt ph¼ng tam gi¸c nµy (H×nh bªn minh ho¹ râ rµng kÕt qu¶ ®ã) Cl (5) Cl (2) Cl (3) P Cl (1) Cl (4) Nh­ vËy, PCl5 cã h×nh song th¸p tam gi¸c lµ hỵp lÝ TRUNG TÂM HỌC LIỆU HĨA HỌC TRỰC TUYẾN (Học Hóa đam mê) www.HOAHOC.edu.vn – www.LUUHUYNHVANLONG.com ... P tạo liên kết xích ma () Trong vùng xen phủ có đôi electron với spin ngược (), P Cl góp chung, chuyển động Vậy phân tử PCl5 có liên kết xích ma () liên kết phân bố mặt đáy tam giác liên kết lại... thành liên kết xich ma () nguyên tử Vậy phân tử BF3 có liên kết xich ma () với vùng xen phủ hạt nhân nguyên tử F đỉnh tam giác có tâm B thực nghiệm trục liên kết cắt đôi tạo thành góc 120o Kết. .. gii * Hai đồng phân hình học điimin là: N H N N H Cis-Điimin H H N Trans-Điimin * Cả hai đồng phân phẳng, nguyên tử nitơ tham gia liên kết (2 liên kết xich ma (), liên kết pi ()) đôi electron