Thuyết lai hóa orbital 3/ Cấu trúc hình học của phân tử Công thức nguyên của một chất cho ta biết tổng quát số nguyên tử mà nó có Biết công thức này là cần thiết nhưng rỏ ràng là không đủ để tiên đoán[.]
Thuyết lai hóa orbital : 3/ Cấu trúc hình học phân tử : Công thức nguyên chất cho ta biết tổng quát số nguyên tử mà có Biết cơng thức cần thiết rỏ ràng khơng đủ để tiên đốn tính chất nó, nhiều tính chất suy trực tiếp từ đặc trưng hình học phân tử Ví Dụ : Các phân tử H2O, H2S có dạng góc, trạng thái lỏng chúng dung môi tốt chất ion, chất tương tự chúng CO 2, CS2 có dạng thẳng làm dung môi cho phân tử cộng hóa trị, Trong thực tế, biết số m nguyên tử X kết hợo với nguyên tử trung tâm A chưa đủ để xác định cấu trúc phân tử AXm, vhính số electron hóa trị tổng cộng đóng vai trò định - Nguyên tử cần nhiều electron để tạo octet gọi nguyên tử trung tâm A - Phối tử có hai loại: * Nguyên tử liên kết hóa học với A kí hiệu phối tử X Ta có cơng thức AXm (m 1, nguyên) TD: CO2, BeH2 thuộc dạng AX2, BH3 thuộc dạng AX3 * Đôi electron chưa tham gia liên kết nguyên tử trung tâm (nếu có) gọi phối tử E Trong điều kiện công thức VSEPR hợp chất biểu thị cách viết : AXmEn : m số nguyên tử X liên kết với nguyên tử trung tâm A n : số thực thể không liên kết (đôi electron tự electron độc thân) mà có Tổng số : (m + n) định cấu trúc hình học phân tử Có số phương pháp khác để giải thích cấu trúc hình học phân tử : Phương pháp mơ hình đẩy đơi electron vỏ hóa trị – VSEPR, phương pháp mơ hình liên kết bị uốn cong phương pháp mơ hình lai hóa orbital ngun tử Sau ta xét cấu trúc hình học phân tử sở mơ hình lai hóa orbital ngun tử TD : Dạng AX2E0 có (m + n) = có cấu trúc thẳng, nguyên tử trung tâm có kiểu lai hóa sp phân tử : BeH2, CO2, ZnCl2 … Cấu trúc thẳng Dạng AX3E0 có (m + n) = có cấu trúc tam giác, nguyên tử trung tâm có kiểu lai hóa sp phân tử BF3, SO3, CO32- … Cấu trúc tam giác Cấu trúc tứ diện Dạng AX4E0 có (m + n) = có cấu trúc tứ diện, nguyên tử trung tâm có kiểu lai hóa sp : CH4, CF4, SO , NH4+ … Dạng AX5E0 có (m + n) = có cấu trúc dạng lưỡng tháp tam giác, nguyên tử trung tâm có dạng lai hóa sp3d như: PCl5, PF5 24 Dưới số mơ hình cấu trúc hình học phân tử : AXnEm Dạng công thức Tổng (m + n) Số cặp e không lk Kiểu lai hóa AX2E0 sp AX3E0 sp2 AX2E1 sp2 AX4E0 sp3 AX3E1 sp3 Cấu trúc hình học Các chất minh họa Đường thẳng CO2, C2H2, BeH2, BeCl2, ZnCl2 Tam giác phẳng SO3, BF3, AlCl3, O3, NO2, C2H4, CO32-, NO3SO2, O3 Góc Tứ diện CH4, NH3, NH4+, SO42-, CCl4, ClO4-, PO43- NH3, PH3, AsCl3 Chóp tháp AX2E2 AX5E0 AX6E0 sp3 sp3d Sp3d2 H2O, H2S, SF2, SCl2, F2O Góc lưỡng chóp PCl5, PF5 SF6, AlF63-, SiF62Bát diện BÀI TẬP 1) Cho các phân tử sau: POF3 ; BF3 ; SiHCl3 ; O3 Nêu trạng thái lai hóa của các nguyên tử trung tâm và vẽ cấu trúc hình học của các phân tử Đáp án Công thức phân tử Trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm POF3 sp3 BF3 sp2 HSiCl3 sp3 Cấu trúc hình học O3 sp2 1) * SF4: (AX4E) ; lai hóa sp d; hình dạng bập bênh; ; đôi e không liên kết phân bố mặt phẳng kết tạo hình bập bênh * HClO2: (AX3E2) lai hóa sp d; hình dạng chữ T; ; đôi e riêng phân bố mặt phẳng, đôi e liên kết tạo liên kết A – X xếp thành hình chữ T * HClO : (AX2E3) lai hóa sp d ; hình dạng đường thẳng; ; đơi e riêng phân bố mặt phẳng, cịn đôi e liên kết tạo liên kết A – X phân bố trục vng góc với mặt phẳng Hai liên kết A – X nằm đường thẳng nên phân tử có dạng đường thẳng * ICl : (AX4E2) ; hình dạng vng phẳng; = ; theo mơ hình sức đẩy cặp e vỏ hóa trị : đơi e riêng phân bố trans- so với Do cặp e liên kết tạo liên kết A – X mặt phẳng phân tử có dạng vng phẳng 3 * IF7: (AX7), lai hóa sp d , dạng lưỡng chóp ngũ giác ; ; * BrF5: (AX5E) lai hóa sp d , hình dạng tháp vng, ; đơi e liên kết phân bố đôi mặt phẳng đơi trục tạo hình dạng tháp vuông Một đôi e không liên kết phân bố phía cịn lại trục Do biến dạng nên độ dài liên kết ngang trục khơng tương đương hình học * HNO3: (AX3) lai hóa sp , hình tam giác phẳng, ; đôi e phân bố mặt phẳng đỉnh tam giác * C2H6: (AX4) lai hóa sp , hình tứ diện, ; đôi e phân bố đỉnh tứ diện đều, tâm tứ diện A ... ; BF3 ; SiHCl3 ; O3 Nêu tra? ?ng thái lai hóa của các nguyên tử trung tâm và vẽ cấu trúc hình học của các phân tử Đáp án Công thư? ?c phân tử Tra? ?ng thái lai hóa của nguyên tử... theo mơ hình sức đẩy cặp e vỏ hóa trị : đơi e riêng phân bố trans- so với Do cặp e liên kết tạo liên kết A – X mặt phẳng phân tử có dạng vng phẳng 3 * IF7: (AX7), lai hóa sp d , dạng lưỡng chóp... hình học * HNO3: (AX3) lai hóa sp , hình tam giác phẳng, ; đôi e phân bố mặt phẳng đỉnh tam giác * C2H6: (AX4) lai hóa sp , hình tứ diện, ; đôi e phân bố đỉnh tứ diện đều, tâm tứ diện A