liên kết hóa học phần 1

Trong hóa học, liên kết hóa học là lực, giữ cho các nguyên tử cùng nhau trong các phân tử hay các tinh thể. Sự hình thành các liên kết hóa học giữa các nguyên tố để tạo nên phân tử được hệ thống hóa thành các lý thuyết liên kết hóa học.thuyết liên kết hóa trị và khái niệm của số ôxi hóa được dùng để dự đoán cấu trúc và thành phần phân tử.Thuyết vật lý cổ điển về Liên Kết Điện Tích và khái niệm của số điện âm dùng để dự đoán nhiều cấu trúc ion.Với các hợp chất phức tạp hơn, chẳng hạn các phức chất kim loại, thuyết liên kết hóa trị không thể giải thích được và sự giải thích hoàn hảo hơn phải dựa trên các cơ sở của cơ học lượng tử.Các đặc trưng không gian và khoảng năng lượng tương tác bởi các lực hóa học nối với nhau thành một sự liên tục, vì thế các thuật ngữ cho các dạng liên kết hóa học khác nhau là rất tương đối và ranh giới giữa chúng là không rõ ràng. Tuy vậy, Mọi liên kết hóa học đều nằm trong những dạng liên kết hóa học sauliên kết ion hay liên kết điện hóa trịliên kết cộng hóa trịliên kết cộng hóa trị phối hợpliên kết kim loạiliên kết hiđrôMọi liên kết hóa học phát sinh ra từ tương tác giữa các điện tử của các nguyên tử khác nhau đưa đến quá trình hình thành liên kết chính là sự giảm mức năng lượng. Điều này cho thấy, các quá trình hình thành liên kết luôn có năng lượng đính kèm entanpi < 0 (hệ toả năng lượng).Trong liên kết điện tích, nguyên tố các điện tích liên kết với nhau qua lực hấp dẫn điện giữa hai điện tích. Vậy, các nguyên tố dể cho hay nhận điện tử âm để trở thành điện tích dương hay âm sẻ dễ dàng liên kết với nhau. Liên kết điện tích ion được mô tả bởi vật lý cổ điển bằng lực hấp dẫn giữa các điện tích

MaMH - Chuong II 1 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT HÓA HỌC I. CÁC ĐẠI LƯNG ĐẶC TRƯNG : II. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ : III. LIÊN KẾT ION : MaMH - Chuong II 2 I. CÁC ĐẠI LƯNG ĐẶC TRƯNG : 1. Độ dài liên kết 2. Góc liên kết : (góc hóa trò) 3. Bậc liên kết 4. Năng lượng liên kết MaMH - Chuong II 3 1. Độ dài liên kết : Là khoảng cách giữa 2 hạt nhân của nguyên tử liên kết d A-B = r A + r B d (A o ) nhỏ : phân tử càng bền tính axit tăng dần VD : HF HCl HBr HI d (A o ) 0,92 1,28 1,42 1,62 MaMH - Chuong II 4 2. Góc liên kết : (góc hóa trò) Góc tạo thành bởi 2 đoạn thẳng tưởng tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với 2 hạt nhân nguyên tử liên kết. Góc liên kết phụ thuộc vào độ âm điện của nguyên tử trung tâm ; vào lực đẩy giữa các cặp e của nguyên tử trung tâm VD : H 2 O H 2 S H 2 Se H 2 Te Độ âm điện O > S > Se > Te ⇒ lực hút giữa nguyên tử trung tâm với hydro giảm dần HOH > HSH > HSeH HTeH> MaMH - Chuong II 5 Lửùc ủaồy giửừa caực caởp electron : HCH = 109 o 28' H H H N C H H H H HNH = 107 o 3' H H O HOH = 104 o 5' MaMH - Chuong II 6 3. Bậc liên kết : độ bội liên kết Bậc liên kết là số liên kết được tạo thành giữa 2 nguyên tử trong phân tử C - C C = C - C = C - 1 2 3 O S O O 1,5 O - S = O 1,33 Bậc liên kết càng lớn, độ dài liên kết càng ngắn → phân tử càng bền (càng khó phân ly) → năng lượng phân ly sẽ lớn MaMH - Chuong II 7 4. Năng lượng liên kết : E lk (kJ/mol, kcal/mol, eV/mol) Là năng lượng cần tiêu tốn để phá hủy một liên kết (E > 0) Là năng lượng giải phóng khi hình thành một liên kết (E < 0) E lk càng lớn thì phân tử càng bền Lưu ý : nếu trong phân tử, 1 nguyên tử có khả năng tạo nhiều liên kết thì năng lượng liên kết được tính qua năng lượng trung bình. 0 átsốliênke Q E iênkếtphânhủyl TB >= 0 átsốliênke Q E tTTliênkế TB <= VD : H 2 O có E OH = = 459,5 kJ > 0 2 91910 2 Q OphânhủyH 2 = MaMH - Chuong II 8 5. Phân loại liên kết theo độ âm điện χ : ∆χ > 1,7 ⇒ liên kết ion Nguyên nhân tạo thành liên kết cộng hóa trò được giải thích bằng 2 phương pháp : 1. Phương pháp liên kết hóa trò : VB 2. Phương pháp orbital phân tử : MO ∆χ = 0 ⇒ liên kết cộng hóa trò không phân cực 0< ∆χ < 1,7 ⇒ liên kết cộng hóa trò phân cực MaMH - Chuong II 9 II. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ : Giải phương trình Schrodinger với phân tử cho phép giải thích nguyên nhân tạo liên kết 1. Phương pháp liên kết hóa trò : (VB) a. Nội dung : - Liên kết cộng hoá trò được tạo thành bằng cặp e dùng chung có spin ngược chiều nhau. - Cặp e dùng chung được đảm bảo bằng sự che phủ của các orbital nguyên tử tạo liên kết - Mức độ che phủ giữa các AO càng lớn → liên kết càng bền. MaMH - Chuong II 10 b. Cụ cheỏ hỡnh thaứnh lieõn keỏt : * Cụ cheỏ goựp chung e : * Cụ cheỏ cho nhaọn e : [...]... VB 2s2 2py1 2pz1 σ 2s2 2px1 π π 2px1 2py1 2pz1 σ N N π 1 + 2π đònh vò ∑ eliênkết = 6e = 3 Bậc liên kết = 2.sốliênke átσ MaMH - Chuong II 2 .1 MaMH - Chuong II 24 VD 2 : phân tử CH4 Cz = 6 C* 4H 2s2 2px1 2py1 2pz0 Hz = 1 2s1 2px1 2py 1 2pz1 σ σ σ σ 1s1 1s1 1s1 1s1 a c d b 1s1 H σ σ H σC H σ H 4 liên kết σ trong phân tử CH4 không bằng nhau nhưng thực nghiệm cho thấy 4 liên kết σ này hoàn toàn bằng nhau... - Chuong II 18 Liên kết π : Liên kết có miền che phủ cực đại nằm về 2 phía của trục liên kết z trục liên kết liên kết π liên kết giữa 2AO p có trục song song (đảm bảo có miền che phủ cực đại) MaMH - Chuong II 19 pz – dzx : tạo liên kết π trục liên kết pz dzx liên kết π p – s : miền che phủ nằm về 2 phía nhưng không cực đại → không tạo liên kết π MaMH - Chuong II 20 Đặc điểm của liên kết π : Cản trở... (theo VB) gồm 2 nguyên tử Hydro Ha z = 1 1s1 Hb z = 1 1s1 Ha : Hb ⇔ H – H 1s 1s MaMH - Chuong II 11 VD2 : H(z = 1) Cl (z = 17 ) 1s1 3s2 3px2 3py2 3pz1 của Hydro Cl H H 3p 1s Cl của Clo MaMH - Chuong II 12 * Cơ chế cho nhận electron : Cặp e dùng chung được tạo thành từ một nguyên tử có cặp e và một nguyên tử có AO tự do Liên kết tạo thành là liên kết cho – nhận (liên kết phối trí) Ký hiệu →, chiều mũi tên... – 1s : liên kết C – H (phân tử CH4) sp3 – sp3 : liên kết C – C (phân tử C2H6) 3 MaMH - Chuong II P p s 17 Lưu ý : trong phân tử, nếu giữa 2 nguyên tử có khả năng tạo nhiều liên kết thì liên kết đầu tiên là liên kết σ, sau đó là liên kết π Đặc điểm của liên kết σ : Không cản trở sự quay tự do giữa các nguyên tử trong phân tử ⇒ Eσ lớn → liên kết σ bền (không tham gia phản ứng cộng) MaMH - Chuong II 18 ... xuất, benzen C* 2s1 2px1 2py1 2pz1 sp2 sp2 s Trước khi lai hóa 12 0 o p sp 2 p MaMH - Chuong II 32 VD 1 : Xét sự hình thành phân tử etylen CH2 = CH2 Trong phân tử CH2 = CH2 cacbon ở trạng thái lai hoá sp2 σ H H σ π C = C σ σ σ H H π 4 σ (C – H) : do sự xen phủ giữa AO 1s của H với 1 AO sp 2 của C Liên kết C = C : gồm 1 liên kết σ giữa AO sp2 (C1) – sp2 (C2) 1 liên kết π đònh vò 2pz (C1) – 2pz (C2) MaMH... - Chuong II 15 Do có sự đònh hướng của liên kết → hợp chất cộng hoá trò có tính đònh hướng và bão hoà, → hợp chất cộng hoá trò có nhiệt sôi, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn hợp chất ion Sự che phủ giữa các AO dẫn đến sự tạo liên kết σ và liên kết π MaMH - Chuong II 16 Liên kết σ : Liên kết có miền che phủ cực đại nằm trên trục nối tâm của 2 nguyên tử tạo liên kết (trục liên kết) VD : liên kết σ được tạo... nhỏ → liên kết π kém bền, dễ bò phá hủy, dễ tham gia phản ứng cộng MaMH - Chuong II 21 Lưu ý : + Liên kết π chỉ được tạo thành giữa 2 nguyên tử khi đã có liên kết σ + Cặp điện tử π nếu thuộc 2 nhân nguyên tử tạo liên kết → là liên kết π đònh vò + Cặp điện tử π nếu thuộc nhiều (≥ 3) nhân nguyên tử tạo liên kết → là liên kết π không đònh vò MaMH - Chuong II 22 23 VD : phân tử N2 theo VB 2s2 2py1 2pz1 σ... Cl 34 * Dạng sp : 1 AO (ns) + 1 AO (np) → 2 AO sp 2 AO này nằm trên cùng một đường thẳng, góc giữa chúng bằng 18 0o 18 0o p sp s sp Lai hóa sp thường gặp trong các hợp chất hữu cơ có nối 3 MaMH - Chuong II 35 VD : phân tử C2H2 C*z = 6 2s1 2px1 2py1 2pz1 H H C1 H σ C C σ H C2 Các liên kết tạo thành : 2σ : sp(C) – 1s(H) ; 1 : sp (C1) – sp (C2) 2π đònh vò : 2py (C1) – 2py (C2) ; 2pz (C1) – 2pz (C2) MaMH... giữa các AO bằng 10 9o28’ Lai hoá sp3 gặp trong hợp chất hữu cơ có nối đơn (σ) C* (z = 6) 2s1 2px1 2py1 2pz1 Trước khi lai hóa MaMH - Chuong II 29 C lai hoá sp3 : sp3 sp3 sp3 sp3 10 9o28' 10 9o28' MaMH - Chuong II 30 Phân tử CCl4 : cacbon ở trạng thái lai hoá sp3 MaMH - Chuong II 31 * Dạng sp2 : 1 AO (ns) + 2 AO (np) → 3 AO sp2 3 AO này hướng về 3 đỉnh của tam giác đều, góc giữa các AO bằng 12 0o Lai hoá sp2... xứng trong không gian MaMH - Chuong II 25 4 liên kết σ trong phân tử CH4 không bằng nhau nhưng thực nghiệm cho thấy 4 liên kết σ này hoàn toàn bằng nhau và phân bố đối xứng trong không gian MaMH - Chuong II 26 27 Khi tham gia liên kết với hydro, 1 orbital 2s và 3 orbital 2p của cacbon đã có sự thay đổi về hình dạng và hướng trong không gian Các AO này đã kết hợp với nhau để tạo ra 4 AO hoàn toàn bằng . MaMH - Chuong II 1 CHƯƠNG II : LIÊN KẾT HÓA HỌC I. CÁC ĐẠI LƯNG ĐẶC TRƯNG : II. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ : III. LIÊN KẾT ION : MaMH - Chuong II 2 I. CÁC ĐẠI LƯNG ĐẶC TRƯNG :. HSeH HTeH> MaMH - Chuong II 5 Lửùc ủaồy giửừa caực caởp electron : HCH = 109 o 28' H H H N C H H H H HNH = 107 o 3' H H O HOH = 104 o 5' MaMH - Chuong II 6 3. Bậc liên kết : độ. cộng hóa trò không phân cực 0< ∆χ < 1,7 ⇒ liên kết cộng hóa trò phân cực MaMH - Chuong II 9 II. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ : Giải phương trình Schrodinger với phân tử cho phép giải thích nguyên