BAI5-liên kết hoá học và ctpt.ppt

HUI© 2006General Chemistry:Slide 1 of 48 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 4:Liên kết hóa học và cấu tạo pt (TIẾP THEO) HUI© 2006General Chemistry:Slide 2 of 48 4.3.3 Phương pháp orbital phân tử (MO) . HUI© 2006General Chemistry:Slide 3 of 48 1. Luận điểm cơ bản của phương pháp MO • Trong phân tử, tính độc lập của cac nguyên tử không còn tồn tại mà là một tổ hợp thống nhất bao gồm các hạt nhân nguyên tử và các e của các nguyên tử tạo thành phân tử, trong đó mỗi e chuyển động trong trường tác dụng của các hạt nhân và các e còn lại. Hay nói cách khác phân tử có thể coi là nguyên tử đa nhân phức tạp • Phân tử có cấu trúc orbital như nguyên tử, nghĩa là trong phân tử các e được đặc trung bởi orbital phân tử MO tương ứng với hàm sóng xác định. • Các MO được tạo thành từ sự tổ hợp tuyến tính ( tổ hợp cộng và trừ) của các AO. Trong AO, các e được đặc trưng bằng các số lượng tử và tương ứng với các AO có tên s, p, d, f … thì trong MO e đặc trưng bởi bộ các số lượng tử và tương ứng với các MO có tên σ, π,δ,φ…. HUIâ 2006General Chemistry:Slide 4 of 48 Vic in cỏc e vo MO tuõn theo nguyờn lý bn vng, nguyờn lý Pauli, quy tỏc Hund tng t nh AO. C n AO t hp li cho n MO. Cỏc AO c s dng t hp phi tha món cac iu kin sau: + Cú E gn bng nhau + Cú mc che ph ỏng k + Cú tớnh i xng ging nhau i vi trc ni hai ht nhõn nguyờn t Ch cỏc AO cú tớnh i xng ging nhau mi cú kh nng xen ph vi nhau to thnh mt MO liờn kt hoc phn liờn kt tu thuc vo min ca chỳng vựng xen ph. i vi cỏc AO khụng cú tớnh i xng nhau thỡ khụng xen ph (S=0) khi ú ta cú MO khụng liờn kt 2 keỏtlieõnphaỷnelectronSoỏkeỏtlieõnelectronSoỏ keỏtlieõnBaọc = HUI© 2006General Chemistry:Slide 5 of 48 2. Thuyết MO đối với phân tử H 2 + , H 2 , He 2 + và He ∑ = φ=ψ N 1i ii c ( ) AB S12 1 + = + N 2 AOs (φA,φB) ⇒ 2 MOs (ψ+,ψ−) ψ + = N + (φ A + φ B )MO liên kết ψ − = N − (φ A − φ B ) MO phản liên kết ( ) AB S12 1 − = − N e H A H B R AB r A r B HUI© 2006General Chemistry:Slide 6 of 48 Về năng lượng • Từ phương trình Ĥ ψ= E ψ, nhân 2 vế với ψ rồi tích phân toàn không gian và từ điều kiện chuẩn hoá của hàm ψ ta có kết quả + E + = α + β, + E - = α – β, ( α và β <0) • Trong đó α: tích phân coulomb bằng năng lượng của e ở AO 1s và bằng năng lượng H ở trạng thái cơ bản, β: tích phân trao đổi là năng lượng tương tác của 2 AO 1s a và 1s b HUI© 2006General Chemistry:Slide 7 of 48 Phân tử H 2 + MO liên kết MO phản liên kết HUI© 2006General Chemistry:Slide 8 of 48 Sự tổ hợp các orbital nguyên tử Ψ 1 = φ 1 + φ 2 Ψ 2 = φ 1 - φ 2 Tổ hợp cộng Tổ hợp trừ MO liên kết MO phản liên kết HUI© 2006General Chemistry:Slide 9 of 48 Chu kỳ 1: H 2 + , H 2 , He 2 + , He 2 . Các ngtố thuộc chu kỳ 1 chỉ có 1 lớp lượng tử 1s do vậy sự tổ hợp tuyến tính của 2 ngtử cho ta 2 MO σ 1s và σ 1s * Cấu hình ion phân tử: H 2 + (1e) : (σ 1s lk ) 1 H 2 (2e) : (σ 1s lk ) 2 He 2 + (3e): (σ 1s lk ) 2 (σ 1s * ) 1 He 2 (4e) : (σ 1s lk ) 2 (σ 1s * ) 2 3. Phân tử 2 ngtử đồng hạch A2 HUI© 2006General Chemistry:Slide 10 of 48 MO phân tử H 2 [...]... Ví dụ đối với H2O – O: 1 AO 2s, 3 AO 2p ( 2py khơng tham gia liên kết) – H: 1 AO 1s Slide 27 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 ΨA tương tác với 2 AO cuả O: 2s và 2pz orbital:tạo ra 1 AO liên kết, 1 AO phản liên kết, 1 AO khơng liên kết: Slide 28 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 ΨB tương tác với AO 2px của O tạo ra σx và phản liên kết σx* orbital Slide 29 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 O O Slide... liên kết nhất thời với nhiều nhân ngun tử nên người ta gọi liên kết kim loại là liên kết khơng định chổ Những electron này còn được gọi là electron truyền dẫn, chúng có thể chuyển động trong tồn bộ thể tích khối kim loại nên trạng thái của chúng phải được mơ tả bằng các orbital N tâm, N là số ngun tử của khối kim loại Slide 34 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 4.4.1 Cấu tạo kim loại và liên kết him... thành bởi những ion dương ở nút mạng và các e chuyển động tự do trong tồn bộ tinh thể kim loại • Tuy nhiên khi chuyển động các e có thể kết hợp với ion dương nào đó trong mạng tinh thể tạo ngun tử trung hồ rồi tiếp tục bứt để tiếp tục chuyển động Như vậy trong tinh thể ln ln có các e tự do, và chính các e tự do này tạo nên dạng liên kết trong tinh thể kim loại • Liên kết này có tính chất khơng định chổ... khơng định chổ cao độ hay nói cách khác là liên kết rất nhiều tâm Slide 35 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 4.4.2 Lý thuyết miền năng lượng về cấu tạo kim loại • Thực chất là phương pháp MO áp dụng cho hệ thống khoảng 1023 ngun tử • Theo MO khi 2 ngun tử kim loại tương tác với nhau thì sẽ xãy ra sự xen phủ của các AO để tạo ra các MO liên kết và phản liên kết tức là tách thành 2 trạng thái năng lượng...MO phân tử hiđro H H σ∗ Phản Liên kết H 1s H H .H 1s Liên kết H H General Chemistry: σ HUI© 2006 Năng lượng Bậc LK = (e-LK - e-phản LK )/2 Bậc LK = (1-0)/2 = ½ H2+ Năng lượng Bậc LK = (2-0)/2 = 1 H2 Bậc LK He Bậc LK Slide 12 of 48 General Chemistry: + 2 He2 = (2-1)/2 = ½ = (2-2)/2 = 0 HUI© 2006 Sự tổ hợp MO H2+ H2 He2 ↑ σ1s* He2+ ↑↓ σ1slk ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Bậc liên kết 0,5 1 0,5 0 Slide 13 of 48 General... Slide 32 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 Benzene Slide 33 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 4.4 Liên kết kim loại • Kim loại khơng trong suốt, phản xạ ánh sáng tốt, có tính dẻo, dẫn nhiệt tốt nhưng đặc trưng nổi bật hơn hết là tính dẫn điện cao của nó Ta biết rõ dù một điện trường rất nhỏ áp đặt vào kim loại cũng gây ra sự chuyển động của electron tạo ra dòng điện Điều này chứng tỏ trong kim loại... General Chemistry: HUI© 2006  Nhận xét -Phương pháp MO dễ dàng xác đònh một ngtố có tính thuận từ hay nghòch từ dựa vào giản đồ năng lượng của chúng - Theo phương pháp MO khi nhận E các e có khả năng chuyển từ các orbital phân tử có E thấp bên dưới lên các obital phân tử có E cao bên trên và ngược lại khi chuyển từ các orbital có năng lượng cao về các orbital có E thấp chúng sẽ phát ra một bức xạ có E... H2 He2 ↑ σ1s* He2+ ↑↓ σ1slk ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Bậc liên kết 0,5 1 0,5 0 Slide 13 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 Chu kỳ 2: Mỗi ngtử của ngtố thuộc chu kỳ 2 chứa tối đa 5 orbital 1 orbital 1s, 1 orbital 2s và 3 orbital 2p Như vậy sự tổ hợp tuyến tính 5 orbital này tạo nên 10 MO khác nhau gồm σ1s, σ*1s, σ2s, σ*2s, σ2px, σ*2px, π2py, π*2py, π2pz, π*2pz Slide 14 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 Slide 15 of . toàn không gian và từ điều kiện chuẩn hoá của hàm ψ ta có kết quả + E + = α + β, + E - = α – β, ( α và β <0) • Trong đó α: tích phân coulomb bằng năng lượng của e ở AO 1s và bằng năng lượng. tổ hợp cộng và trừ) của các AO. Trong AO, các e được đặc trưng bằng các số lượng tử và tương ứng với các AO có tên s, p, d, f … thì trong MO e đặc trưng bởi bộ các số lượng tử và tương ứng. H 2 + , H 2 , He 2 + và He ∑ = φ=ψ N 1i ii c ( ) AB S12 1 + = + N 2 AOs (φA,φB) ⇒ 2 MOs (ψ+,ψ−) ψ + = N + (φ A + φ B )MO liên kết ψ − = N − (φ A − φ B ) MO phản liên kết ( ) AB S12 1 − = − N e H A H B R AB r A r B HUI©