CHƯƠNG 3: LIÊN KẾT HÓA HỌC TRONG PHỨC CHẤT

- Ý nghĩa vật lý của biểu thức là nó cho biết xác suất phân bố các tiểu phân trong không gian.. - Hàm sóng của các trạng thái một electron trong phân tử được biểu diễn qua ca

1 Một số khái niệm rút ra từ hóa học

lượng tử

• a Hàm sóng và các trạng thái electron

• b Các số hạng nguyên tử

• c Sự hình thành liên kết hóa học

a.Hàm sóng và các trạng thái electron

:

- Trạng thái của các hệ nhiều eletron được mô tả bằng những hàm Ψ, chúng là nghiệm của phương trình Schroedinger:

-Trongđó:+h là hằngsố Planck(h = 6,624.J.s

+toán tử Laplace ( = + + )

, làkhốilượngvàvectơbánkính

+N số tiểu phân tử trong hệ

làtoántửthếnăng

ΨΨ

- Ý nghĩa vật lý của biểu thức là nó cho biết xác

suất phân bố các tiểu phân trong không gian

- Hàm sóng của các trạng thái một electron trong phân tử được biểu diễn qua các hàm nguyên tử Đối với các bài toán về nguyên tử, người ta thường áp dụng mô

hình trường xuyên tâm, với giả thiết rằng thế năng của electron chỉ phụ thuộc vào khoảng cách r từ electron đến tâm (hạt nhân)

2



2



Hình 3 Sơ đồ biến đổi sang tọa độ cầu

Hình4:sơ đồ phân bố không gian của các obitan s, p, d

b Các số hạng nguyên tử

1 Khi tương tác spin - obitan là tương tác yếu,

vai trò quyết định là tương tác tĩnh điện giữa các electron, thì các trạng thái của nguyên tử (hoặc ion) tự do được đặc trưng bằng số lượng tử L của momen động lượng và số lượng tử

spin tổng cộng S của tất cả các electron đối với nhân Kiểu tương tác này gọi là tương tác

Ratxen-Xonđơc hay kiểu liên kết LS

Ví dụ:

• Số hạng 2D (L=2, S= , J= và )

• Số hạng 3F (L=3, S= 1, J=4, 3 và 2)

Bảng 2 Tập hợp các số hạng đối với những cấu hình

khác nhau của nguyên tử hoặc ion

(số hạng có ghi chữ đậm là số hạng cơ bản)

Cấu hình electron Các số hạng

2 Trong nguyên tử của các nguyên tố nặng, kiểu liên

kết LS nói chung không xảy ra Khi đó tương tác chủ yếu là tương tác giữa vectơ li và si của mỗi electron, sinh ra vectơ rồi các vectơ tổ hợp lại thành vectơ J

toàn phần của nguyên tử

Trường hợp này gọi là liên kết j – j j i j i

Hình 5 Các mức năng lượng của cấu hình np2

Mức đơn

Mức bội ba

2

np

1 1

31

c Sự hình thành liên kết hóa học

- Khi các nguyên tử đến gần nhau thì

phát sinh ra liên kết hóa học

- Khi xen phủ nhau, các electron chịu

một sự nhiễu loạn khá mạnh, kết quả

là tạo thành một obitan mới

- Đại lượng xen phủ càng lớn thì liên kết tạo thành càng bền vững

- VD: Phân tử hai nguyên tử

Khi hai nguyên tử kết hợp với nhau thì

hàm sóng cuả các electron sẽ xen phủ

nhau, làm mật độ electron tăng lên, và như vậy có tương tác giữa hai electron của hai nguyên tử

2 Thuyết liên kết hóa trị

• a Sự lai hóa các obitan nguyên tử

• b Liên kết xích ma cộng hóa trị cho nhận

• c Sự hình thành liên kết

a Sự lai hóa các obitan nguyên tử

• Cơ sở của thuyết liên kết hóa trị là như sau: liên kết hóa học trong phức chất vô cơ gồm những liên kết hai electron giữa nguyên tử trung tâm và các phối tử

• Số các liên kết = Số phối trí của nguyên tử trung tâm

• Sự lai hóa là sự tổ hợp các AO tham gia tạo thành liên kết ban đầu khác nhau về năng lượng

Bảng 3 Kiểu lai hóa và cấu trúc không gian

3-b Liên kết cộng hóa trị cho nhận

• Để tạo thành liên kết nguyên tử trung tâm –

phối tử, mỗi obitan lai hóa của nguyên tử trung tâm sẽ tổ hợp với một obitan nào đó của phối tử có mật độ electron cùng nằm trên trục liên kết

• Nếu vùng xen phủ các obitan liên kết đối xứng với trục liên kết thì liên kết đó được gọi là liên kết





d2sp3 – sự lai hóa trong

c Sự hình thành liên kết

• Ở phức bát diện, các electron của nguyên tử

trung tâm điền một phần hay hoàn toàn vào ba obitan dxy,dxz,dyzlà những obitan không tham gia lai hóa,nên chúng không tham gia tạo liên kết xích ma

• Tuy không có khả năng tạo liên kết s, nhưng

chúng lại có thể tạo liên kết

• Liên kết được tạo thành đồng thời với liên kết xích ma.

•

Sự tạo thành liên kết khi xen phủ các obitan Ví dụ:

nguyên tử dxy và py

Ưu điểm và nhược điểm của thuyết liên kết hóa trị khi áp dụng vào lĩnh vực phức chất:

• Nhược điểm: 1 Phương pháp chỉ hạn chế ở cách giải

thích định tính

2 Không giải thích và tiên đoán các tính chất từ chi tiết của phức chất

3 Không giải thích được năng lượng

tương đối của liên kết đối với các cấu trúc khác nhau

• Ưu điểm: Rõ ràng, dễ hiểu cho phép giải thích cấu

hình không gian khác nhau của phức chất.

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ

CHÚ Ý LẮNG NGHE