Bài giảng Hóa đại cương: Chương 2 - Nguyễn Văn Hòa

HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương CHƯƠNG LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC - Bản chất liên kết: Có chất điện - Các loại liên kết hóa học: LK cộng hóa trị; LK ion - Các đặc trưng liên kết: độ dài liên kết, góc hóa trị, lượng liên kết HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Độ dài liên kết: Là khoảng cách 02 hạt nhân nguyên tử tương tác với (dA-B) dA-B Nguyên tử A-B có độ âm điện gần nhau: dA-B = ra+ rb dA-B Nguyên tử A, B có độ âm điện khác nhiều: dA-B = ra+ rb – 0,09 |A- B | HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Góc hóa trị: Góc tạo thành 02 đoạn thẳng tưởng tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với 02 hạt nhân nguyên tử liên kết N H H H HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Năng lượng liên kết: Là lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết (+E) lượng giải phóng tạo thành liên kết (-E) Đặc trưng cho độ bền liên kết HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2.2 LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ 2.2.1 Phương pháp liên kết hóa trị (pp VB) a- Nội dung bản: * Khái niệm liên kết cộng hóa trị (LKCHT): - LKCHT sở cặp e góp chung nguyên tử tương tác đóng góp ( liên kết e – tâm) - LKCHT tạo thành che phủ AO chứa e góp chung nguyên tử tham gia tạo liên kết Video clip HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Ví dụ: che phủ cặp đôi AO s AO p S S P P - Độ bền LKCHT phụ thuộc vào độ che phủ AO Độ che phủ phụ thuộc vào kích thước, hình dạng AO, hướng che phủ Độ che phủ lớn liên kết bền liên kết tạo thành độ che phủ đạt cực đại HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương * Khả tạo LKCHT nguyên tố tính bão hòa LKCHT: - Cơ chế khả tạo LKCHT nguyên tố:  Cơ chế góp chung: Liên kết hình thành góp chung 02 e hóa trị độc thân 02 nguyên tử tương tác Ví dụ: Sự tạo thành liên kết phân tử hro: H + H  H:H HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Khả tạo LKCHT định số e hóa trị độc thân nguyên tử nguyên tố (hay số AO hóa trị chứa e hóa trị độc thân) + Tuy nhiên, số e hóa trị độc thân nguyên tử nguyên tố thay đổi (tăng hay giảm kích thích) 10 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương •Các phân tử nguyên tử khác loại nguyên tố CK II: Các phân tử tạo thành từ nguyên tử nguyên tố đầu CK cuối CK (CO, CN, CN, NO, NO+ …) phải sử dụng sơ đồ cấu trúc e nguyên tố đầu CK 75 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2.2.3 Phân tử cộng hóa trị cực tính Tự đọc để hiểu khái niệm về: - Phân tử cộng hóa trị có cực không cực - Lưỡng cực, lưỡng cực thời, lưỡng cực cảm ứng - Momen lưỡng cực:  Đặc trưng cho độ có cực lkết phân tử  Phụ thuộc vào momen lưỡng cực lkết cặp e hóa trị tự do, cấu tạo phân tử  Tính momen lưỡng cực lkết phân tử đơn giản 76 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2.3 LIÊN KẾT ION * Thuyết tónh điện đại liên kết ion: Sự tạo thành liên kết ion bao gồm trình: -Quá trình tạo thành ion từ nguyên tử tương tác -Quá trình hút lực hút tónh điện ion Ví dụ: Na + Cl  1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p5 Na+ + 1s22s22p6 Xem liên kết NaCl Cl  NaCl 1s22s22p63s23p6 77 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương * Năng lượng liên kết ion: Năng lượng liên kết ion phân tử ion AB (k) tạo thành từ nguyên tử A(k) B(k) (hóa trị 1): A(k) = A+(k) + e + IA (1) B(k) + e = B(k) + FB (2) A+(k) + B(k) = AB(k) + E (3) Cộng phương trình (1), (2), (3) được: A(k) + B(k) = AB(k) + IA+ FB + E Đặt EAB = IA + FB + E EAB lượng tạo thành phân tử ion AB (-E) = giá trị lượng liên kết ion AB (+E): 78 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương * Khả tạo liên kết ion nguyên tố: Các nguyên tố có tính kim loại phi kim loại mạnh dễ tạo liên kết ion với nhau, ví dụ kim loại kiềm halogen * Tính chất liên kết ion: Liên kết ion có tính chất ngược liên kết cộng hóa trị: không bão hòa không định hướng 79 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương * Sự phân cực ion: Sự phân cực ion chuyển dịch đám mây e hạt nhân ion tác dụng điện trường ion khác Ion có đám mây e bị biến dạng gọi ion bị phân cực, đặc trưng độ bị phân cực Ion có điện trường tác dụng gọi ion phân cực, đặc trưng độ phân cực + - 80 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bị phân cực độ phân cực ion: điện tích, cấu hình e, kích thước Khi điện tích cấu hình e độ bị phân cực ion tăng theo kích thước ion Độ bị phân cực nhỏ ion có cấu hình khí trơ s2p6, lớn ion có cấu hình s2p6d10 trung gian ion kim loại chuyển tiếp 81 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Độ phân cực giảm xuống theo chiều tăng kích thước ion Khi điện tích tăng độ phân cực ion tăng lên Anion bị phân cực, cation gây phân cực nh hưởng lớn đến nhiều tính chất hợp chất ion: độ bền, điện li, độ tan … 82 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2.4 LIÊN KẾT KIM LOẠI * Thuyết miền lượng liên kết kim loại: - Đặc điểm cấu tạo khối kim loại mạng tinh thể: ion dương nút mạng e tự (e hóa trị bị bứt khỏi nguyên tử) 83 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương e chuyển động hỗn loạn toàn tinh thể kim loại tạo nên kiểu liên kết đặc biệt kim loại: liên kết nhiều tâm Video clip Video clip 84 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương -Thuyết miền lượng nghiên cứu chuyển động e tự Thực chất áp dụng phương pháp MO vào nghiên cứu hệ tương tác chứa số nguyên tử khổng lồ Khi nguyên tử tinh thể kim loại tương tác với AO chúng che phủ tạo nên miền lượng, chứa orbital miền lượng (tương tự AO, MO): 85 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương  Tương ứng với trạng thái lượng s, p, d, f … nguyên tử tinh thể kim loại có miền lượng s, p, d, f … Các miền lượng: Miền hóa trị (chứa electron hóa trị), Miền dẫn (miền tự nằm miền hóa trị) Đối với kim loại miền che phủ nhau, Chất rắn nói chung che phủ không Miền cấm (miền e có mặt) Không che phủ 86 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương  Sự xếp e vào orbital miền lượng tuân theo quy luật biết Số e tối đa miền lượng sau: 2N miền s, 6N miền p, 10N miền d, 14N miền f …(N: số nguyên tử kim loại) * Áp dụng thuyết miền lượng giải thích cấu hình electron tính chất natri: 87 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương Cấu hình e hóa trị 3s1 Na: Miền hóa trị có 1N e nên điền đầy nửa Một nửa miền lại tự đóng vai trò miền dẫn Khi kích thích nhẹ, ví dụ tác dụng lên kim loại điện trường, e hóa trị dễ dàng chuyển lên orbital tự theo hướng điện trường, thể tính dẫn điện 88 HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2.5 LIÊN KẾT GIỮA CÁC PHÂN TỬ Tự đọc, để hiểu liên kết: - Van der Walls: chất, thành phần, lượng, ứng dụng thực tế - Hro: chất, lượng, ứng dụng giải thích số tính chất chất Video clip Video clip 89