BÀI GIẢNG hóa đại CƯƠNG CHƯƠNG 2 LIÊN kết HOÁ học và cấu tạo PHÂN tử

Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Chương 2 LIÊN KẾT HỐ HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.1- Những đặc trưng cơ bản của liên kết hóa học 2.1.1- Năng lượng liên kết ♦ Khái niệm Q trình hình thành phân tử từ các ngun tử ln ln gắn liền với sự giải phóng năng lượng, năng lượng này được gọi là năng lượng hình thành phân tử. Ngược lại, sự phá vỡ phân tử thành những ngun tử riêng rẽ ln ln gắn liền với sự thu nhận năng lượng. Năng lượng này được gọi là năng lượng ngun tử hố phân tử. C + 4H CH 4 hình thành phân tử nguyên tử hóa phân tử Đối với phân tử hai ngun tử AB hoặc A 2 thì năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá liên kết giữa hai ngun tử trong phân tử ở trạng thái khí, cơ bản thành các ngun tử cũng ở trạng thái khí, cơ bản. Nó thường được tính bằng kJ.mol -1 . Ví dụ: HCl (k, cb) → H (k, cb) + Cl (k, cb), E H-Cl = 432 kJ.mol -1 . N 2 (k, cb) → N (k, cb) + N (k, cb), E N ≡ N = 941 kJ.mol -1 . Kí hiệu : E A-B (kcal/mol, kJ/mol) Về trị số, năng lượng phân ly liên kết bằng năng lượng hình thành liên kết Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết đó càng bền Liên kết A – B Năng lượng liên kết (kcal/mol) Liên kết A – B Năng lượngliên kết (kcal/mol) C – H 98,7 C – Cl 78,5 C – C 83 C – Br 66 C = C 143 C – I 57 C ≡ C 194 H – H 103 C – O 84 O – H 111 C = O (CO 2 ) 182 O = O 118 C- N 70 N – H 93 C = N 207 N - N 38 Trang 36 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử C – F 105 N = N 100 ♦ Năng lượng liên kết trung bình Đối với những phân tử nhiều nguyên tử kiểu AB n , trong đó chỉ có liên kết giữa A và B, năng lượng trung bình của liên kết A – B có giá trị tuyệt đối bằng n 1 năng lượng tạo thành phân tử đó từ các nguyên tử ở trạng thái khí. Ví dụ, phản ứng sau: CH 4 (k, cb) → C (k, cb) + 4H (k, cb), cần E = 1649 kJ.mol -1 . Vì 1 mol CH 4 có 4 liên kết C – H, nên năng lượng liên kết C – H trong trường hợp này bằng: ).(412 4 1649 1− − == molkJE HC Cần chú ý rằng mol ở đây là mol liên kết. Đối với phân tử nhiều nguyên tử có số nguyên tố lớn hơn 2, ví dụ, xét 1 mol C 2 H 6 ta có: C 2 H 6 (k, cb) → 2C (k, cb) + 6H (k, cb), quá trình này đã phá vỡ 1 mol liên kết C – C và 6 mol liên kết C – H, năng lượng của phản ứng là E C-C + 6E C-H . Nhận xét: + Năng lượng trung bình của liên kết càng lớn thì liên kết đó càng bền. + Năng lượng liên kết giữa hai nguyên tử tăng cùng bậc liên kết. C – C 83 (kcal/mol) C = C 143 C ≡ C 194 C- N 70 C = N 207 + Biết giá trị năng lượng liên kết có thể tính được hiệu ứng nhiệt của phản ứng. 2.1.2- Độ dài liên kết Độ dài liên kết là khoảng cách giữa hai tâm nguyên tử liên kết trực tiếp với nhau trong phân tử. Ví dụ, độ dài liên kết giữa hai nguyên tử H trong phân tử H 2 là 0,074 nm, độ dài liên kết H – O trong H 2 O là 0,0957 nm. Độ dài liên kết của một số phân tử Phân tử Độ dài liên kết (Å) Phân tử Độ dài liên kết (Å) H 2 0,74 HF 0,92 Trang 37 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử F 2 1,42 HCl 1,27 Cl 2 1,99 HBr 1,41 Br 2 2,28 HI 1,61 I 2 2,67 C 2 H 6 (C – C ) 1,54 N 2 1,094 C 2 H 4 (C = C) 1,35 O 2 1,207 C 2 H 2 (C ≡ C) 1,21 CO 1,128 Độ dài liên kết càng bé, liên kết càng bền Giữa hai nguyên tử xác định, độ dài liên kết càng giảm khi bậc liên kết tăng. Liên kết C – C C = C C ≡ C d(Å) 1,54 1,35 1,21 2.1.3- Góc liên kết Góc liên kết là góc được tạo bởi 1 nguyên tử liên kết trực tiếp với 2 nguyên tử khác trong phân tử. Ví dụ, góc liên kết HÔH trong phân tử H 2 O là 104,5 0 , góc liên kết ^ HCH trong phân tử CH 4 là 109 0 28 / (hình 2.1). H O H Goùc HOH = 104,5 0 Hình 2.1: Góc liên kết trong phân tử H 2 O 2.1.4- Độ bội liên kết theo phương pháp liên kết cộng hóa trị Độ bội liên kết giữa hai nguyên tử trong phân tử là cặp e chung để tạo liên kết giữa hai nguyên tử đó trong phân tử. Ví dụ, độ bội liên kết giữa hai nguyên tử N trong phân tử N 2 là ba: N ≡ N, độ bội liên kết giữa hai nguyên tử C trong phân tử C 2 H 4 là hai, giữa C và H là một: C C H H H H Khi độ bội liên kết bằng 3 được gọi là liên kết ba, độ bội liên kết bằng hai gọi là liên kết đôi (liên kết kép), độ bội liên kết bằng một là liên kết đơn. 2.2. Liên kết ion theo Kossel. Liên kết ion là liên kết được hình thành từ hai nguyên tử của hai nguyên tố có độ âm điện rất khác nhau, một bên là kim loại điển hình có độ âm điện rất bé, một bên là phi kim điển hình có độ âm điện rất lớn, như trường hợp giữa các kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ và halogen hoặc oxi, lúc này hiệu số độ âm điện của chúng lớn hơn Trang 38 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử 1,7 đơn vị. Khi tạo liên kết ion thì nguyên tử kim loại nhường hẳn electron cho nguyên tử phi kim để tạo thành cation và anion, các ion ngược dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Vậy, bản chất của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu. Liên kết ion có một số đặc điểm sau: - Mỗi ion tạo ra điện trường xung quanh nó, nên liên kết ion xảy ra theo mọi hướng hay thường nói liên kết ion là liên kết không có hướng. - Không bảo hoà, nghĩa là mỗi ion có thể liên kết được nhiều ion xung quanh nó. - Liên kết rất bền. Do các đặc điểm trên mà hợp chất ion ở điều kiện thường là chất rắn gồm một tập hợp rất nhiều ion dương và ion âm, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao. Ví dụ muối Na + Cl - . Hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất ion được gọi là điện hoá trị hay hoá trị ion của nguyên tố đó. 2.3. Liên kết cộng hoá trị theo Lewis. Liên kết cộng hoá trị là loại liên kết bằng cặp electron chung hình thành giữa các nguyên tử giống nhau hay không khác nhau nhiều về độ âm điện, nghĩa là hiệu số độ âm điện giữa chúng nhỏ hơn hay bằng 1,7 đơn vị. Vậy liên kết cộng hoá trị là liên kết bằng cặp electron chung. Ví dụ: Cl:Cl ; H:Cl Nếu hai nguyên tử có độ âm điện như nhau, cặp electron liên kết sẽ nằm ở giữa, ta có liên kết cộng hoá trị không cực. Ví dụ Cl:Cl Nếu hai nguyên tử có độ âm điện khác nhau, cặp electron liên kết sẽ nằm lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, ta có liên kết cộng hoá trị phân cực ( H :Cl ). Nếu cặp electron chung liên kết do một trong hai nguyên tử đưa ra còn nguyên tử kia được dùng chung: đó là hình thành liên kết phối trí. ♦ So sánh liên kết cộng hoá trị và liên kết ion: - Liên kết ion không có hướng và không bão hoà, còn liên kết cộng hoá trị có hướng rõ rệt và bảo hoà. - Liên kết ion là liên kết bằng lực hút tĩnh điện. Liên kết cộng hóa trị là liên kết bằng cặp electron chung. - Liên kết ion hình thành giữa 2 nguyên tử có độ âm điện khác nhau nhiều. Liên kết cộng hoá trị hình thành giữa các nguyên tố giống nhau hay không khác nhau nhiều. - Hợp chất ion có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy cao hơn hợp chất cộng hoá trị. Sự khác biệt giữa hai loại liên kết không phải lúc nào cũng rõ rệt. Không có hợp chất nào có 100% liên kết ion. Số liên kết giữa hai nguyên tử gọi là bậc liên kết. Trang 39 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hoá trị là số liên kết được hình thành giữa một nguyên tử của nguyên tố đó với các nguyên tử khác trong phân tử. 2.4. Liên kết cộng hoá trị theo Thuyết VB (Valence – Bond). 2.4.1- Những luận điểm cơ bản của phương pháp liên kết hóa trị Kết quả nghiên cứu sự tạo thành liên kết hóa trị trong phân tử H 2 có thể áp dụng cho các phân tử khác và phương pháp này được gọi là phương pháp liên kết hóa trị (phương pháp VB). Những luận điểm cơ bản của phương pháp liên kết hóa trị như sau: a) Mỗi liên kết cộng hóa trị được tạo thành bằng sự góp chung 2e độc thân có các gía trị m s khác dấu của 2 nguyên tử tham gia liên kết. Hai e này thuộc sở hữu của cả 2 nguyên tử. b) Khi tạo liên kết xảy ra sự xen phủ các obitan hóa trị của 2 nguyên tử tham gia liên kết. Sự xen phủ càng lớn thì liên kết càng bền. c) Liên kết cộng hóa trị là liên kết có hướng. Hướng của liên kết là hướng có độ xen phủ các obitan hóa trị lớn nhất. - + + + + - - + + s - s (xichma) p - p (xichma) s - p (xichma) Hình 2.2: Hướng xen phủ lớn nhất của các obitan s và p 2.4.2- Hóa trị của nguyên tố theo phương pháp VB Từ luận điểm thứ nhất của phương pháp VB ta thấy rằng, điều kiện trước tiên để tạo liên kết hóa học giữa hai nguyên tử là chúng phải có e độc thân. Ví dụ, nitơ (Z = 7) có cấu hình e: 1s 2 2s 2 2p 3 : Nguyên tử N có 3e độc thân, nên nó có hóa trị 3, chẳng hạn trong N 2 (N≡N), trong NH 3 , trong NF 3 . Nguyên tử P ở trạng thái cơ bản có 3e độc thân như N: 1s 2 2s 2 2p 3 3s 2 3p 3 : Vì vậy, P có hóa trị 3 như N, chẳng hạn trong PH 3 , PF 3 . Tuy nhiên, trong P còn có hóa trị 5 như trong PF 5 , PCl 5 , nghĩa là trong trường hợp này P phải có 5e độc thân. Quá trình tạo ra 5e độc thân được giải thích như sau. Ở lớp e ngoài cùng (lớp M) của P có 5 obitan d trống, khi P tham gia phản ứng hóa học thì các e đã ghép đôi trong lớp M (3s 2 ) hấp thụ năng lượng của phản ứng chuyển 1e ra 3d làm cho số e độc thân tăng lên. Trạng thái này của P được gọi là trạng thái kích thích và được kí hiệu bằng dấu (*) trên đầu kí hiệu nguyên tố. Trang 40 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử P* : 3s 3p 3d Nitơ ở cùng nhóm với P, nhưng N không có hóa trị 5, vì muốn có hóa trị đó 1e ở 2s phải chuyển ra lớp thứ 3 (lớp M). Quá trình này cần một năng lượng lớn không được bù bằng năng lượng phản ứng. Từ ví dụ của N và P ta hiểu được tại sao Oxi không có các hóa trị 4, 6 như S, Se và Te ở cùng nhóm. Tương tự như vậy F không có hóa trị 3, 5 và 7 như Cl, Br và I. Từ các ví dụ trên ta thấy rằng số LIÊN KếT CộNG HÓA TRị của một nguyên tố là có hạn, nghĩa là có tính bão hòa, khác với trường hợp liên kết ion. 2.4.3- Tính định hướng của liên kết cộng hóa trị Như đã trình bày ở trên khi tạo liên kết các obitan hóa trị xen phủ nhau theo hướng có độ xen phủ lớn nhất. Đó là tính có hướng của liên kết cộng hóa trị. Từ tính có hướng này ta có thể dự đoán được cấu dạng hình học của phân tử. Ví dụ, trong phân tử H 2 S nguyên tử S có 2e độc thân ở 3p 4 . Hai e này tạo thành 2 liên kết cộng hóa trị với 2 nguyên tử H theo hướng vuông góc trên tọa độ Descartes, vì ở đó sự xen phủ các obitan 3p của S với các obitan 1s của H là lớn nhất, nên phân tử H 2 S có dạng gấp khúc (hình 2.3) ~90 0 S H H x z S H H Hình 2.3: Sự xen phủ các obitan hóa trị trong phân tử H 2 S 2.4.4- Liên kết cho - nhận Liên kết cho – nhận là liên kết cộng hóa trị, nhưng cặp e chung để tạo liên kết chỉ do một nguyên tử (hay ion) cung cấp. Để có thể tạo thành liên kết cho – nhận, một nguyên tử (hay ion) phải có cặp e hóa trị chưa tham gia liên kết, còn nguyên tử (hay ion) kia còn obitan hóa trị trống. Một số ví dụ: H N : H H + H + H N H H H F B + : F : F F F B F F F . . . . _ Liên kết cho – nhận được biểu diễn bằng mũi tên hướng từ nguyên tố “cho” cặp e sang nguyên tố “nhận” cặp e đó. Liên kết cho – nhận trong NH 4 + và BF 4 - có giá trị tương đương với 3 liên kết còn Trang 41 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử lại trong chúng, vì các liên kết này đều có cùng bản chất chung cặp e. Trong phân tử CO, liên kết giữa C và O là liên kết 3, trong đó 2 LK được tạo thành do sư góp chung 2e độc thân của 2 nguyên tử, còn liên kết thứ 3 là liên kết cho – nhận được tạo thành bằng cặp e hóa trị chưa tham gia liên kết của O và obitan hóa trị trống 2p của C: C O Liên kết cho – nhận được tạo thành đôi khi do sự sắp xếp lại e hóa trị của phần tử nhận để tạo ra obitan hóa trị trống. Ví dụ: H O N O O Ở đây, trong nguyên tử O có sự sắp xếp lại các e hóa trị để tạo ra một obitan hóa trị trống tạo điều kiện cho việc “nhận” cặp e liên kết: O : 1s 2 2s 2 2p 4 1s 2 2s 2 2p 4 Năng lượng cần cho sự sắp xếp lại này được bù bằng năng lượng của phản ứng hóa học. 2.4.5- Các kiểu liên kết cộng hoá trị Liên kết σ là liên kết được tạo thành do sự xen phủ các obitan hóa trị của hai nguyên tử dọc theo trục nối hai hạt nhân (hình 2.4). Liên kết π là liên kết được tạo thành do sự xen phủ các obitan hóa trị của hai nguyên tử ở hai phía của trục nối hai hạt nhân (hình 2.4). + + a) s - s + + b) s - p + + - - c) p - p + + + + - - - - d) d - d + - + - e) p - p + - + - - + g) d - p + - - + - + + - h) d - d Hình 2.4: Sự xe phủ σ (a, b, c, d) và π (e, g, h) của các obitan nguyên tử Trang 42 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử 2.5- Sự lai hố và dạng hình học của phân tử. 2.5.1. Điều kiện ra đời. Thuyết lai hố ra đời nhằm bổ sung một số thiếu sót của phương pháp cặp electron liên kết. Nó giải quyết hai khó khăn của phương pháp cặp electron liên kết, đó là cấu hình hình học của đa số phân tử và độ bền của các liên kết trong các phân tử này. Xét sự tạo liên kết trong phân tử CH 4 . Ngun tử C ở trạng thái hóa trị 4 có 4e độc thân: 1s 2 2s 2 1 z 1 y 1 x p2p2p2 . Bốn e này tạo thành 4 liên kết C – H, trong đó có 3 liên kết p- s, nghĩa là ba obitan 2p của C xen phủ với 3 obitan 1s của 3 ngun tử H, tạo thành ba góc liên kết (HCH) bằng 90 0 . Liên kết thứ tư C – H được tạo thành do sự xen phủ giữa obitan 2s của C và 1s của H khơng có hướng xác định trong khơng gian, vì độ xen phủ giữa các obitan s với nhau là như nhau theo mọi hướng. Nếu coi rằng liên kết thứ 4 này phải cách đều 3 liên kết kia thì góc liên kết (HCH) thứ 4 phải bằng 120 0 14 / . Kết quả này còn dẫn đến độ bền của 1 liên kết C – H (do sự xen phủ s – s) khác với độ bền của 3 liên kết C – H còn lại (do sự xen phủ p – s). Tuy nhiên thực nghiệm xác nhận rằng bốn góc liên kết (HCH) trong phân tử CH 4 đều bằng 109 0 28 / (góc 4 mặt đều) và độ bền của 4 liên kết C – H đều như nhau. Để giải quyết sự khơng phù hợp giữa suy luận với thực nghiệm. Pauling và Slater đã đề ra thuyết lai hố. Theo đó, khi các ngun tử tương tác với nhau có thể khơng dùng các AO “thuần khiết” s, p, d mà những AO này được tổ hợp thành những obitan mới có năng lượng, hình dạng, kích thước giống nhau, phân bố đối xứng trong khơng gian - gọi là các AO lai hố. Có bao nhiêu AO tham gia lai hố thì có bấy nhiêu AO lai hố được hình thành và chúng phân bố đối xứng trong khơng gian. Muốn lai hố được với nhau các AO phải có mức năng lượng xấp xỉ nhau. C H H H H Hình 2.5: Cấu dạng hình học của phân tử CH 4 theo thuyết lai hóa. Đối với phân tử CH 4 , người ta cho rằng khi tạo liên kết giữa C và H, 1 obitan 2s và 3 obitan 2p của C lai hóa (trộn lẫn) với nhau tạo thành 4 obitan lai hóa sp 3 giống hệt nhau. Bốn obitan sp 3 này hướng tới 4 đỉnh của hình 4 mặt đều, ở đó chúng xen phủ với 4 obitan 1s của 4 ngun tử H (hình 2.5). Vậy 4 liên kết C – H phải giống nhau và 4 góc (HCH) phải bằng nhau và bằng góc 4 mặt đều. 2.5.2- Các kiểu lai hóa giữa các obitan ns và np Trang 43 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử ♦ Lai hóa sp 3 : Một obitan ns lai hóa với 3 obitan np tạo thành 4 obitan sp 3 giống hệt nhau. Bốn obitan này hướng tới 4 đỉnh của hình 4 mặt đều, tạo thành góc giữa các obitan lai hóa là 109 0 28 / (hình 2.6a) sp 3 + - + - + + - - 109 o 28 / a) + + + - - - 120 o b) + - + - + + - + + + - - sp 2 + - + + ++ 180 O sp c) Hình 2.6: Hướng phân bố các obitan lai hóa xung quanh hạt nhân nguyên tử: a) sp 3 ; b) sp 2 ; c) sp ♦ Lai hóa sp 2 : Một obitan ns lai hóa với 2 obitan np tạo thành 3 obitan lai hóa sp 2 giống hệt nhau. Ba obitan này hướng tới 3 đỉnh của tam giác đều, hình thành góc giữa các obitan lai hóa bằng 120 0 (hình 2.6b). ♦ Lai hóa sp: Một obitan ns lai hóa với 1 obitan np tạo thành 2 obitan lai hóa sp giống hệt nhau. Hai obitan này nằm trên một đường thẳng tạo thành góc giữa hai obitan lai hóa bằng 180 0 (hình 2.6c). 2.5.3. Điều kiện lai hoá bền Năng lượng AO tham gia lai hoá thấp và xấp xỉ bằng nhau. Độ xen phủ các AO lai hoá với các AO nguyên tử khác tham gia liên kết phải lớn. Nếu không đủ các điều kiện trên thì khả năng lai hoá giảm dần hoặc không có sự lai hoá, kết quả dẫn đến độ bền liên kết giảm dần. Ví dụ: Từ trái sang phải trong chu kỳ 3, độ bền liên kết trong các ion −4 4 SiO , −3 4 PO , −2 4 SO giảm dần vì các obitan hoá trị của nguyên tử trung tâm đều có lai hoá sp 3 , nhưng vì từ trái sang phải trong chu kỳ hiệu năng lượng các obitan 3p và 3s tăng dần, dẫn đến năng lượng liên kết X – O giảm dần theo chiều trên. Từ trên xuống trong nhóm VA độ bề liên kết và góc liên kết trong phân tử NH 3 , PH 3 , AsH 3 , SbH 3 giảm dần vì lai hoá bền sp 3 giảm, do năng lượng các obitan hoá trị tăng Trang 44 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử dần từ N đến Sb trong nhóm. Phân tử NH 3 PH 3 AsH 3 SbH 3 Năng lượng liên kết ( ) mol kJ 380 323 281 256 Góc liên kết (HXH) 107,3 0 94 0 92 0 91 0 Tương tự như vậy đối với các phân tử XH 2 trong nhóm VIA. Phân tử H 2 O H 2 S H 2 Se H 2 Te Năng lượng liên kết ( ) mol kJ 463 347 276 238 Góc liên kết (HXH) 104,5 0 92 0 91 0 90 0 ♦ Lưu ý: Khi số nguyên tử liên kết với nguyên tử trung tâm A ít hơn số obitan lai hóa của A thì góc liên kết trong phân tử bị thu hẹp lại đôi chút so với góc giữa các obitan lai hóa, vì cặp e hóa trị trên obitan lai hóa chưa tham gia liên kết có tác dụng đẩy mạnh hơn so với cặp e trên obitan lai hóa đã tham gia LIÊN KếT . Ví dụ, góc (OSO) trong SO 2 là 119,5 0 < 120 0 giữa các lai hóa sp 2 . Góc (HNH) trong NH 3 là 107,3 0 ; góc (HOH) = 104,5 0 đều nhỏ hơn 109 0 28 / giữa các obitan lai hóa sp 3 . 2.5.4. Dự đoán kiểu lai hoá và dạng hình học của phân tử Xuất phát từ ý tưởng các cặp electron hoá trị của một nguyên tử luôn đẩy lẫn nhau, R.J. Gillespie đã đưa ra quy tắc tiên đoán sự định hướng các liên kết xung quanh một nguyên tử trung tâm của phân tử hoặc ion gọi là thuyết sự đẩy các cặp electron của những lớp hoá trị, viết tắt là VSEPR (từ tiếng anh: Valence Shell Electronic Pair Repusions) ♦ Nội dung: Mọi cặp electron liên kết và không liên kết (cặp electron tự do) của lớp ngoài cùng đều cư trú thống kê ở cùng một khoảng cách đến hạt nhân, trên bề mặt quả cầu mà hạt nhân nằm ở tâm. Các electron tương ứng sẽ ở vị trí xa nhau nhất để lực đẩy của chúng giảm đến cực tiểu. Theo mô hình VSEPR: Xét phân tử AX m E n trong đó nguyên tử X liên kết với nguyên tử trung tâm A bằng những liên kết σ và n cặp electron không liên kết hay cặp electron tự do E. Khi đó tổng ( n + m) xác định dạng hình học của phân tử. n + m = 2 → Phân tử thẳng → A lai hoá sp n + m = 3 → Phân tử phẳng tam giác → A lai hoá sp 2 n + m = 4 → Phân tử tứ diện → A lai hoá sp 3 n + m = 5 → Phân tử tháp đôi đáy tam giác → A lai hoá sp 3 d n + m = 6 → Phân tử tháp đôi đáy vuông (bát diện) → A lai hoá sp 3 d 2 (n + m) là tổng số số nguyên tử liên kết trực tiếp với nguyên tử X trong phân tử và số cặp electron hoá trị của X chưa tham gia liên kết). Trang 45 [...]... Trong phân tử HClO4 có loại liên kết : A 1 liên kết Ion, 1 liên kết cộng hóa trị và 3 liên kết phối trí B 1 liên kết Ion, 2 liên kết cộng hóa trị và 2 liên kết phối trí C 2 liên kết cộng hóa trị và 3 liên kết phối trí D 1 liên kết cộng hóa trị và 4 liên kết phối trí Câu 20 : Trong phân tử NaHSO4 có những loại liên kết nào? A Liên kết CHT và liên kết cho nhận B Liên kết ion và liên kết cộng hóa trị C Liên. .. - Phân tử N2 có 14e, Cấu hình electron N2 : σs2 σs *2 πx2 = πy2σz2 N = 3, liên kết 3 : N ≡ N l = 1,10 A0 E = -9 42 kJ/mol - Phân tử O2 có 16e, Cấu hình electron O2 : σs2 σs *2 z2 πx2 = πy2 πx*1 = πy*1 N =2 l = 1 ,21 A0 E = -494 kj/mol Phân tử có 2e độc thân nên có tính chất thuận từ - Phân tử F2 có 18e, Cấu hình electron F2 : σs2 σs *2 s2 πx2 = πy2 πx *2 = πy *2 N = 1, l = 1,42A0 E = -155 kJ/mol Chương 2: Liên. .. A2 thuộc chu kỳ 2 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Trang 51 Bao gồm : Li2, Be2, B2, C2, N2, O2, F2, Ne2  Các ngun tử ở chu kỳ 2 đều có 4 AO hố trị khi tạo thành phân tử A 2 bằng các tổ hợp sau: A A2 A σz* π*x 2p πx π*y πy 2p σz σs* σs 2s 2s Hình 2. 10a: Giản đồ năng lượng các MO của phân tử A2 chu kỳ 2 (giản đồ thứ 1) A A2 A σz* π*x π*y σz 2p πx 2p πy σs* 2s σs 2s Hình 2. 10b: Giản đồ năng... thấp hơn Ví dụ: cấu hình electron của phân tử CO: (KK) σs2 σs *2 πX2 = πy2 σz2 : phân tử CO nghịch từ vì khơng có electron độc thân Bậc liên kết: psr = 1 ( 8 − 2) = 3 2 Cấu hình electron của ion CO+: (KK) σs2 σs *2 πX2 = πy2 σz2 : ion CO+ thuận từ vì có electron độc thân Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Bậc liên kết : psr = Trang 54 1 ( 7 − 2) = 2, 5 2 Vậy liên kết trong phân tử CO bền hơn... kết prs = ♦ 1 ( 2 − 0) = 1 2 Phân tử BeH2 Be BeH2 Ha, Hb σz* σs* 2p πx0 πy0 2s σz* 1sa 1sb σs Hình 2. 12: Giản đồ năng lượng các MO phân tử BeH2 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Trang 55 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 2. 1- Hãy cho biết điều kiện để hai ngun tử kết hợp với nhau tạo thành liên kết ion (minh họa bằng ví dụ), bản chất và đặc điểm của LK ion? 2. 2- Những điều kiện để hai ngun tử có thể kết. .. Bậc liên kết prs Năng lượng liên kết (kJ.mol-1) Độ dài liên kết (nm) + σ1 s 0,5 25 6 0,106 2 s 1 4 32 0,074 H e+ 2 σ 2 σ *1 s s 0,5 25 1 0,108 H e2 σ 2 σ *2 s s 0 0 - H H 2 2 Bậc liên kết của He2 bằng khơng, nghĩa là khơng tồn tại phân tử He2 Phân tử H2 có bậc liên kết lớn hơn, nên năng lượng liên kết lớn hơn và độ dài liên kết ngắn hơn so với ion H+ 2 2.6.5 Giản đồ năng lượng MO của các phân tử A2 thuộc... 2 Độ dài liên kết : l = 0,74 Å Năng lượng liên kết : E = 4 32 kJ/mol Phân tử H2 có một liên kết , liên kết này cũng được gọi là liên kết σ N= So với phân tử H2+ ta thấy: số liên kết càng lớn thì năng lượng liên kết càng lớn và độ dài liên kết càng nhỏ * + He2+ : Electron thứ 3 phân bố trên MO σ 1s 2 *1 Cấu hình : σ 1sσ 1s N= 2 −1 1 = 2 2 Độ dài liên kết : l = 1,08 Å Năng lượng liên kết : E = 21 5 kJ/mol... phản liên kết σ1s* có năng lượng E- = α - β 1 σ 1s ; N = 1 − 0 = 1 (nửa liên kết) + H2+ : 2 2 Độ dài liên kết : l = 1,06 Å Năng lượng liên kết : E = 25 6 kJ/mol + H2 : Electron thứ 2 được phân bố tiếp vào MO σ1s nhưng có spin đối song với electron thứ nhất E AO MO AO σs∗ σs Hình 2. 9b: Giản đồ năng lượng MO của phân tử H2 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Trang 50 2 σ 1s Cấu hình : 2 0 =1 2. .. trị C Liên kết ion và liên kết cho nhận D Liên kết CHT – cho nhận – ion Câu 21 : Trong phân tử NH4Cl có các loại liên kết : Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử A Cộng hóa trị B Ion Trang 58 C Cho nhận D Cả A, B và C Câu 22 : Cấu dạng hình học nào sau đây khơng đúng: F A F B B F F Cl C P F F D Al Cl O F Cl F Câu 23 : Cấu hình electron của phân tử Oxi là: A ( σ 2s ) 2 (σ * s ) ( σ z ) 2 ( π x,y... lượng các MO của phân tử A2 chu kỳ 2 (giản đồ thứ 2) Hai giản đồ năng lượng MO của các phân tử A2 thuộc chu kỳ 2 ♦ Giản đồ a) là của các phân tử cuối chu kỳ : O 2, F2 và Ne2 Trong trường hợp này, hiệu ứng năng lượng Enp – Ens ở các ngun tử lớn nên khơng có sự tương tác σs σz ⇒ Cấu hình electron của các phân tử O2, F2, Ne2 có dạng : Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Trang 52 (KK) σ s σ s*σ . Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử Chương 2 LIÊN KẾT HỐ HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2. 1- Những đặc trưng cơ bản của liên kết hóa học 2. 1.1- Năng lượng liên kết ♦ Khái niệm Q. dài liên kết (Å) H 2 0,74 HF 0, 92 Trang 37 Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử F 2 1, 42 HCl 1 ,27 Cl 2 1,99 HBr 1,41 Br 2 2 ,28 HI 1,61 I 2 2,67 C 2 H 6 (C – C ) 1,54 N 2 1,094 C 2 H 4 . hóa học và cấu tạo phân tử Bao gồm : Li 2 , Be 2 , B 2 , C 2 , N 2 , O 2 , F 2 , Ne 2 .  Các nguyên tử ở chu kỳ 2 đều có 4 AO hoá trị khi tạo thành phân tử A 2 bằng các tổ hợp sau: 2s 2p 2p 2s π x π y π * y π * x σ z * σ z σ s σ s * A A 2 A Hình