Bài giảng hoá học đại cương chương 1 ths trần thị minh nguyệt

CHƢƠNG II: LIÊN KẾT HÓA HỌC I Các đại lượng đặc trưng cho liên kết hóa học II Các loại liên kết theo quan niệm cổ điển III Liên kết cộng hóa trị cặp electron I Các đại lƣợng đặc trƣng cho liên kết hóa học Năng lượng liên kết (ELK): Năng lượng tỏa hình thành liên kết hai ngun tử lập Ví dụ: liên kết H–Cl có ELK = - 432 kJ/mol Năng lượng cần để phá vỡ liên kết H–Cl là: 432 kJ/mol Độ dài liên kết (r0; ): Khoảng cách hai hạt nhân hai nguyên tử tham gia vào liên kết Ví dụ Liên kết: H-F H-Cl H-Br H-I d (A0) 0,92 1,28 1,42 1,62 I Các đại lƣợng đặc trƣng cho liên kết hóa học Năng lượng liên kết (ELK): Năng lượng tỏa hình thành liên kết hai ngun tử lập Ví dụ: liên kết H–Cl có ELK = - 432 kJ/mol Năng lượng cần để phá vỡ liên kết H–Cl là: 432 kJ/mol Độ dài liên kết (r0; d): Khoảng cách hai hạt nhân hai nguyên tử tham gia vào liên kết Ví dụ Liên kết: H-F H-Cl H-Br H-I d (A0) 0,92 1,28 1,42 1,62 3 Góc liên kết (α ): Góc liên kết hay góc hóa trị góc tạo thành đoạn thẳng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với hạt nhân nguyên tử liên kết 4 Độ bội liên kết: số mối liên kết hình thành hai nguyên tử Ví dụ: H – H phân tử hidro nguyên tử có mối liên kết → độ bội liên kết O = O phân tử oxi nguyên tử có mối liên kết → độ bội liên kết N ≡ N phân tử Nitơ nguyên tử có mối liên kết → độ bội liên kết Độ bội lớn liên kết bền 5 Độ âm điện: khả hút e ngun tử ngun tố phía Độ âm điện nguyên tố kí hiệu  + Giá trị thực độ âm điện nguyên tố, tổng đại số: Năng lượng ion hóa lực electron  = I1 + E1 + Thang độ âm điện qui ước Pauling: Nguyên tố F có độ âm điện lớn F = Các nguyên tố khác tính tương quan theo thang  nhỏ tính khử mạnh  lớn tính oxi hóa mạnh Theo thang này: Na = 0,97 K = 0,91 Cl = 2,83 O = 3,5 II CÁC LOẠI LIÊN KẾT THEO QUAN ĐIỂM CỔ ĐIỂN Liên kết ion Thuyết tĩnh điện liên kết ion Kossel Phân tử hợp chất hoá học tạo nhờ chuyển electron hoá trị từ nguyên tử sang nguyên tử khác Nguyên tử electron hoá trị biến thành ion dương gọi cation nguyên tử nhận electron biến thành ion âm gọi anion Liên kết ion loại liên kết tạo thành nhờ lực hút tĩnh điện ion trái dấu Ví dụ + Na Cl Cơ chế cấu tạo liên kết ion 11P 17P 12N 18N Na Cl Tính chất liên kết ion Tính khơng bão hịa: thể chổ ion hút ion trái dấu với lượng khơng xác định Tính khơng định hướng Nó hút ion trái dấu theo hướng Trong dung dịch tinh thể: ion bao bọc ion trái dấu với lực liên kết hoàn toàn 10 Sự lai hóa Một số trường hợp đặc biệt góc liên kết khơng giống góc định hướng obitan ví dụ: phân tử H2O có góc liên kết 10405 900 → người ta gọi biến đổi AO lai hóa O H 1s22s22p4 1s1 30 Sự lai hố AO Khi tổ hợp (trộn lẫn) AO s, p, d tạo thành AO lai hố, AO có lượng, hình dạng, kích thước giống Có AO tham gia vào lai hố có nhiêu AO lai hố tạo thành bố trí đối xứng khơng gian Điều kiện để AO lai hố obitan có lượng gần Các kiểu lai hố phổ biến sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2 31 Sự lai hoá AO a) Lai hoá sp Lai hóa sp (lai hóa đường thẳng): tổ hợp obitan s với obitan p (của nguyên tử) cho obitan lai hóa sp phân bố đối xứng có trục nằm đường thẳng góc 1800 32 Sự lai hố AO a) Lai hố sp p s Ví dụ 1: phân tử BeH2 Be (Z = 4) 1s2 2s2 2p0 Trạng thái kích thích Be* (Z = 4) 1s2 2s1 2p1      Phân tử BeH2 33 Sự lai hoá AO b) Lai hoá sp2 34 b) Lai hố sp2 Lai hóa sp2 thực tổ hợp orbital s với orbital p tạo thành orbital lai hóa sp2 phân bố đối xứng góc 120O Ví dụ 1: Phân tử BF3 B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1 chuyển kích thích B* (Z = 5): 1s1 2s1 2p2 kết hợp với nguyên tử F 1s22s22p5 35 Phân tử C2H4 36 Sự lai hoá AO c) Lai hoá sp3 orbital 2s + orbital 2p  orbital lai hoá đồng gọi trạng thái lai hố sp3 Trục orbital lai hố sp3 phân bố khơng gian góc 109028’ tạo nên hình tứ diện 37 Sự lai hố AO c) Lai hố sp3 Ví dụ C 2p energy 2sp3 2s Trạng thái kích thích Trạng thái lai hóa 38 Sự lai hố AO c) Lai hố sp3 39 Dự kiến lai hóa Các bước để xác định lai hóa biểu diễn cấu hình hình học phân tử + Biểu diễn vỏ e nguyên tử, ion tham gia vào liên kết theo ô lượng tử + Xác định nguyên tử trung tâm (nguyên tử xảy lai hóa) + Tính tổng: Số liên kết σ + số liên kết cho nhận + số cặp e không dùng Số cặp e không dùng số cặp e không liên kết cịn lại lớp hóa trị ngun tử trung tâm - Nếu ∑ = lai hóa sp - Nếu ∑ = lai hóa sp2 - Nếu ∑ = lai hóa sp3 40 Ví dụ 2: Phân tử BeCl2   * 1 Be (Z = 4): 2s 2p     Cla (Z = 17): 3s2 3p5 Clb 3s2 3p5     Be nguyên tử trung tâm, Be cần hai liên kết với Cl → Be lai hóa sp Số σ =2 (liên kết cho nhận =0; số cặp e không dùng =0) 41 42 43 44