Bài 12 Liên kết cộng hóa trị I Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị Nguyên tử phi kim có xu hướng nhận thêm electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm Khi hai nguyên tử phi kim kết hợp với[.]
Bài 12: Liên kết cộng hóa trị I Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị Nguyên tử phi kim có xu hướng nhận thêm electron để đạt cấu hình electron bền vững khí Khi hai nguyên tử phi kim kết hợp với tạo thành phân tử, chúng góp chung nhiều electron để tạo thành cặp electron dùng chung Các cặp electron dùng chung tính cho hai nguyên tử phân tử nên nguyên tử đạt cấu hình bền vững theo quy tắc octet Cặp electron dùng chung tạo liên kết cộng hóa trị hai nguyên tử Cặp electron dùng chung hai nguyên tử tạo thành theo hai kiểu khác nhau: - Mỗi nguyên tử góp hay nhiều electron để tạo thành cặp electron dùng chung: Ví dụ: A + B A : B A – B (liên kết A – B liên kết cộng hóa trị) - Cặp electron dùng chung nguyên tử đóng góp, liên kết hai nguyên tử liên kết cộng hóa trị kiểu cho – nhận Ví dụ: Khi cặp electron dùng chung nguyên tử B đóng góp, nguyên tử B nguyên tử cho electron, nguyên tử A nguyên tử nhận electron Kí hiệu B A Sự tạo thành phân tử có liên kết đơn - Phân tử chlorine (Cl2): Cấu hình electron nguyên tử Cl (Z = 17): [Ne]3s23p5 (có electron hóa trị) Hai nguyên tử chlorine liên kết với cách nguyên tử chlorine góp electron, tạo thành cặp electron dùng chung Khi đó, phân tử Cl2, nguyên tử có electron lớp cùng, thỏa mãn quy tắc octet: Từ công thức electron, thay cặp electron dùng chung gạch nối thu cơng thức Lewis (Li-t): Giữa hai nguyên tử chlorine có cặp electron dùng chung (biểu diễn gạch nối), liên kết đơn - Phân tử hydrogen chloride (HCl): Nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử chlorine cách nguyên tử góp electron tạo thành cặp electron dùng chung phân tử HCl Khi nguyên tử hydrogen có electron (cấu hình bền vững ngun tử khí helium) ngun tử chlorine có electron lớp cùng, thỏa mãn quy tắc octet Giữa hai nguyên tử hydrogen chlorine có cặp electron dùng chung (biểu diễn gạch nối), liên kết đơn - Phân tử hợp chất có liên kết cho – nhận: Trong phân tử NH3, lớp ngồi ngun tử nitrogen có electron, có cặp electron chưa liên kết Ion H+ có orbital trống, khơng có electron Khi phân tử NH3 kết hợp với ion H+, nguyên tử nitrogen đóng góp cặp electron chưa liên kết để tạo liên kết với ion H+ tạo thành NH 4 Khi đó, liên kết cho – nhận hình thành, nguyên tử nitrogen nguyên tử cho, ion H+ nguyên tử nhận Trong ion NH 4 , bốn liên kết N – H hoàn toàn tương đương Sự tạo thành phân tử có liên kết đơi - Phân tử oxygen (O2): Mỗi nguyên tử oxygen có electron hóa trị, hai nguyên tử oxygen liên kết với cách nguyên tử đóng góp electron, tạo thành cặp electron dùng chung Trong phân tử O2, nguyên tử oxygen có electron lớp ngồi cùng, thỏa mãn quy tắc octet Giữa hai nguyên tử oxygen có hai cặp electron dùng chung (biểu diễn hai gạch nối), liên kết đơi - Phân tử carbon dioxide (CO2): Nguyên tử carbon có electron hóa trị, nguyên tử oxygen có electron hóa trị Hai nguyên tử oxygen liên kết với nguyên tử carbon cách nguyên tử oxygen đóng góp electron nguyên tử carbon đóng góp electron tạo thành cặp electron dùng chung Khi đó, phân tử CO2, ngun tử có electron lớp ngồi cùng, thỏa mãn quy tắc octet Phân tử CO2 có hai liên kết đôi Sự tạo thành phân tử có liên kết ba Phân tử nitrogen (N2): Nguyên tử nitrogen có electron hóa trị, hai nguyên tử nitrogen liên kết với cách nguyên tử nitrogen đóng góp electron, tạo thành cặp electron dùng chung Khi đó, phân tử N2, nguyên tử có electron lớp ngồi cùng, thỏa mãn quy tắc octet Giữa hai nguyên tử nitrogen có ba cặp electron dùng chung (biểu diễn ba gạch nối), liên kết ba Kết luận: - Liên kết cộng hóa trị liên kết tạo thành hai nguyên tử hay nhiều cặp electron dùng chung - Liên kết phân tử Cl2, O2, N2, … có cặp electron dùng chung khơng bị hút lệch phía nguyên tử gọi liên kết cộng hóa trị khơng phân cực - Liên kết phân tử HCl có cặp electron dùng chung lệch phía ngun tử có độ âm điện lớn (Cl) gọi liên kết cộng hóa trị phân cực II Độ âm điện liên kết hóa học Dựa vào khác độ âm điện nguyên tử tham gia liên kết, dự đốn loại liên kết hai ngun tử Ví dụ: - Trong phân tử HCl, hiệu độ âm điện Cl H: 3,16 – 2,20 = 0,96 Liên kết H Cl liên kết cộng hóa trị phân cực - Trong phân tử CO2, hiệu độ âm điện O C: 3,44 – 2,55 = 0,89 Liên kết C O liên kết cộng hóa trị phân cực Tuy nhiên, phân tử CO2 có cấu tạo thẳng nên độ phân cực hai liên kết đôi (C=O) triệt tiêu nhau, dẫn đến tồn phân tử khơng bị phân cực - Trong phân tử NaCl, hiệu độ âm điện Cl Na: 3,16 – 0,93 = 2,23 Liên kết Na Cl liên kết ion Chú ý: Liên kết cộng hóa trị phân cực coi dạng trung gian liên kết cơng hóa trị khơng phân cực liên kết ion III Mơ tả liên kết cộng hóa trị xen phủ orbital nguyên tử Sự xen phủ orbital nguyên tử tạo liên kết (sigma) - Sự xen phủ s – s: Phân tử H2 tạo thành từ hai nguyên tử H (1s1) Khi nguyên tử H tiến lại gần nhau, hạt nhân nguyên tử hút đám mây electron nguyên tử kia, hai orbital nguyên tử xen phủ vào phần Vùng xen phủ có mật độ điện tích âm lớn, làm tăng lực hút hạt nhân với vùng làm cân lực đẩy hai hạt nhân, để hai nguyên tử liên kết với - Sự xen phủ s – p: Phân tử HF tạo thành orbital 1s nguyên tử H (1s1) xen phủ với orbital 2p nguyên tử F (2s22p5) theo trục liên kết, tạo liên kết cộng hóa trị H F, vùng xen phủ lớn liên kết bền - Sự xen phủ p – p: Phân tử Cl2 tạo thành hai orbital 3p hai nguyên tử Cl (3s23p5) xen phủ theo trục liên kết hai nguyên tử Cl Nhận xét: Các liên kết cộng hóa trị đơn liên kết Trong liên kết , mật độ xác suất tìm thấy electron lớn dọc theo trục liên kết Sự xen phủ orbital nguyên tử tạo liên kết (pi) Sự xen phủ, trục orbital tham gia liên kết song song với vuông góc với đường nối tâm hai nguyên tử liên kết, gọi xen phủ bên Sự xen phủ bên tạo liên kết (pi) Liên kết đôi gồm liên kết liên kết Liên kết ba gồm liên kết hai liên kết IV Năng lượng liên kết cộng hóa trị Năng lượng liên kết (Eb) lượng cần thiết để phá vỡ liên kết hóa học phân tử thể khí thành nguyên tử thể khí Năng lượng liên kết thường có đơn vị kJ/mol Ví dụ: Để phá vỡ mol liên kết H–Cl thành nguyên tử H Cl (ở thể khí) theo phương trình: HCl(g) H(g) + Cl(g) cần lượng 432 kJ, nên lượng liên kết H–Cl Eb = 432 kJ/mol Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền liên kết Năng lượng liên kết lớn liên kết bền phân tử khó bị phân hủy ... nối tâm hai ngun tử liên kết, gọi xen phủ bên Sự xen phủ bên tạo liên kết (pi) Liên kết đôi gồm liên kết liên kết Liên kết ba gồm liên kết hai liên kết IV Năng lượng liên kết cộng hóa. .. Na: 3,16 – 0,93 = 2,23 Liên kết Na Cl liên kết ion Chú ý: Liên kết cộng hóa trị phân cực coi dạng trung gian liên kết cơng hóa trị khơng phân cực liên kết ion III Mơ tả liên kết cộng hóa trị... liên kết cộng hóa trị khơng phân cực - Liên kết phân tử HCl có cặp electron dùng chung lệch phía ngun tử có độ âm điện lớn (Cl) gọi liên kết cộng hóa trị phân cực II Độ âm điện liên kết hóa học