Bộ mơn Hóa Học ĐH Nơng Lâm HCM 2021 II.3 Độ phân cực phân tử II.3.1 Phân tử có cực phân tử khơng có cực Trong phân tử có hạt nhân mang điện dương mây điện tử mang điện âm: hạt nhân mang điện dương tìm thấy điểm gọi trọng tâm điện tích dương mây điện tử mang điện tích âm tìm thấy điểm gọi trọng tâm điện tích âm Một phân tử hạt nhân mang điện dương mây điện tử mang điện âm phân bố hồn tồn đối xứng, trọng tâm điện tích dương trọng tâm điện tích âm hồn tồn trùng với gọi phân tử khơng có cực Trong trường hợp ngược lại hai trọng tâm điện tích dương âm khơng trùng phân tử nói có cực II.3.2 Momen lưỡng cực Mỗi phân tử có cực lưỡng cực, nghĩa hệ gồm hai điện tích ngược dấu, ký hiệu + - đặt cách khoảng l, l gọi độ dài lưỡng cực Độ có cực phân tử (cũng liên kết) đánh giá đại lượng gọi momen lưỡng cực ký hiệu chữ (muy) Momen lưỡng cực tích độ dài lưỡng cực (l) với trị số tuyệt đối điện tích ( ) cực = l Trong hệ thống đơn vị CGS, momen lưỡng cực đo đơn vị đơbay (debye) ký hiệu D, debye (1D) = 10-18 đơn vị tĩnh điện.cm (đvtđ.cm) Độ dài lưỡng cực l có giá trị khoảng 10-8 cm tính theo điện tích electron 4,8.10-10 đơn vị tĩnh điện o Ví dụ 1: Tính momen lưỡng cực phân tử A-B biết độ dài lưỡng cực liên kết A-B 0,38 A -8 -10 -18 Áp dụng cơng thức trên, ta có: = 0,38.10 x 4,8.10 = 1,824.10 (đvtđ.cm) = 1,824 D - Phân tử khơng có cực có = - Phân tử có cực có > - Phân tử có cực mạnh có lớn - Các phân tử cộng hóa trị có momen lưỡng cực nằm khoảng – D, phân tử ion có nằm khoảng – 11 D - Mỗi momen lưỡng cực thường biểu diễn vectơ hướng từ cực dương đến cực âm có chiều dài tỉ lệ độ lớn momen lưỡng cực Trong trường hợp phân tử cấu tạo từ nhiều nguyên tử ta coi momen lưỡng cực toàn phân tử tổng vectơ momen lưỡng cực mối liên kết Bộ mơn Hóa Học ĐH Nông Lâm HCM 2021 Phân tử hai nguyên tử có momen lưỡng cực momen lưỡng cực liên kết Đó trường hợp phân tử HCl, HBr, HI… Phân tử có cấu tạo đối xứng có momen lưỡng cực khơng Phân tử ba nguyên tử, tổng quát phân tử dạng ABC với mối liên kết A-B A-C có cực Gọi 1 2 momen lưỡng hai mối liên kết A-B, A-C góc hai vectơ momen lưỡng cực 1, 2 Khi momen lưỡng cực tồn phân tử tính tổng vectơ 1 2: Ví dụ 2: Đối với phân tử CO2 có cấu tạo thẳng hàng: O = C = O Khi 1 = 2 , hai vectơ , trực đối (góc = 1800), nên cộng lại, hai vectơ triệt tiêu nhau: = Thực nghiệm cho biết CO2 = 0, liên kết C = O phân cực mạnh (CO = 2,7 D) Như phân tử CO2 thuộc loại khơng cực Ví dụ 3: Trường hợp phân tử H2O: Hai mối liên kết O-H có cực (O-H = 1,51 D) tạo với góc 1040,5 phân tử nước có cực mạnh với momen lưỡng cực phân tử là: - Ngoài cặp electron hóa trị tự phân tử có ảnh hưởng đến momen lưỡng cực phân tử Hình II.14 Cấu hình khơng gian phân tử NH3 NF3 Xét hai phân tử NH3 NF3 chúng có cấu hình khơng gian khối tháp có cặp electron hóa trị tự phân bố orbital lai hóa sp3 hướng đỉnh tứ diện Các liên kết N-H N-F có cực, N-H < N-F Bộ mơn Hóa Học ĐH Nơng Lâm HCM 2021 Tuy nhiên momen lưỡng cực phân tử NH3 ( = 1,48D) lớn momen lưỡng cực NF3 ( = 0,2 D) nhiều, NH3 momen lưỡng cực cặp electron hóa trị chiều với momen lưỡng cực ba liên kết, tổng momen lưỡng cực NH3 có giá trị lớn Trong NF3, momen lưỡng cực ba liên kết N-F ngược chiều với momen lưỡng cực cặp electron hóa trị tổng momen lưỡng cực NF3 phải có giá trị nhỏ