Hóa đại cương nguyên ngọc thích

phan lOp s co l orbital phan lOp p co 3 orbital phan lOp d co 5 orbital phan lop f co 7 orbital Mt tq.ng tha i cua di�n tll' trong nguyen tll' dUQC d�c trung bang c:ic gia tri xac dinh c

BQ GIAO DUC VA E>AO T�O

BQ GIAO I>(,JC v A DAO T �0

A� A ?

1.1 CAC CAU TU CHiNH CUA NGUYEN TU:

Vao cuoi the' ky 19, bang thi nghi�m ph6ng di<$n trong khi loang, nha bac hQc Anh

Crook da kham pha ra tia am cl,fc Nhil'ng c6ng trlnh nghien cuu tie'p theo chung to rang

ban cha't cua cac tia am cl,ft la dong cac h�t mang di<$n am gQi la electron hay di<$n ttl' c6

khoi lu<;1ng bang 9, 1.10.28gam va di<$n tich bang 1,602.10-19 Coulomb

Hi<$n tlt<;1ng ph6ng X� do A.Becquerel kham pha ra va dU'QC 6ng ba Pierre Curie va

Marie Curie nghien cuu cho thfry con c6 nhi�u lo<;1i h<;tt vi mo khac ca'u t�o nen cac cha't

£>e'n dftu the' ky 20, quan ni<$m V� cfru t<;lO phuc t<;tp CUa nguyen tlr moi dltQC xac nh�n hoan

to an

Nguyen ttl' g6m m(>t nhan mang di<$n tich duong bao quanh bdi cac h<;�.t electron

mang di<$n tich am vua du d� trung hoa di<$n tich duong cua nhan Trong nhan c6 hai h�t la:

proton va neutron; so proton bang voi so electron ben ngoai-gQi la b�c so nguyen ttl' z hay

di<$n tich h�t nhan cua nguyen ttl', con neutron kh6ng mang di<$n tich

Cac so li<$u co ban cua nguyen ttl' da tlm dttqc:

H<;1t Ky Khoi luqng (gam) .E>i<$n tich

hi<$u Tuong doi E>on vt Coulomb Proton p 1 ,6725.1 o-24 +1 +1,602.10-19

Neutron n 1,6748.10-24 0 0

Electron e 9, 1.10·28 -1 -1,602.10-19

1.1 Ky hieu nguyen tti':

£>� bi�u tht m(>t nguyen ttl' X, nguoi ta dung m(>t t�p h<;1p hai ky hi<$u: b�c nguyen ttl'

(Z) va so khoi cua nguyen ttl' (A):

B�c nguyen ttl' Z bi�u di�n so proton trong nhan va so khoi A bi�u di�n t6ng so proton va

neutron cua h<:1t nhan nguyen ttl' Do v�y so neutron bang hi<$u so giil'a so khoi va so

proton Vi du:

- Cacbon c6 6 proton va 6 neutron trong nhan, v�y Z=6 va A=6+6=12 dt1<;1c ky hi<$u 1�C

- Ky hi<$u '; 0 c6 nghia la nguyen ttl' oxi nay c6 8 proton va 9 neutron trong nhan

Chu thich: So proton Z va so di<$n tli' cua m(>t nguyen tlt trung hoa di<$n lu6n lu6n

bang nhau

1.2 Nguyen tti' d6ng vi:

Nhung nguyen ttl' dtt<;1c gQi 1a d6ng vt khi chung c6 cung so proton Z nhttng so khoi

A khac nhau N6i each khac cac nguyen tli' d6ng vt c6 so neutron trong nhan khac nhau

·''�,

Ta't ca nhltng nguyen ttl' d6ng vi ciia m()t nguyen to d6u tieu bi€'u cho nguyen to

do Nhu v�y m()t nguyen to kh6ng phai chi duqc bi€u di�n b�ng m()t nguyen ttl' , tnli l�i c6 th€ g6m nhi6u nguyen ttl' d6ng vj voi thanh phftn thu'ong ra't xac djnh

1.2 CAC MAU NGUYEN TU:

.E>§u the ky thu XIX nguyen ttl' duqc xem Ia phfrri ttfkh6ng th€ phan chia duqc nua trHli den cuoi theky XIX va dfru the'ky XX do vi�c nghien cuu ban cha't c·ua tia am cl,l'c ( J

Thomson 1897) , do vi�c tim ra tinh ph6ng XC;� (Becquerel, Marie Sklodowska_ Pierre Curie

1896_1899) , do giai doan duqc ph6 buc x� ciia v�t nung n6ng , cilng nhu nho thi nghi�m

cua E.Rutherford (1907) khi nghien cuu sl,l' dam xuyen qua Ia vang dat th�t mong ciia chum

tia a (nhan ciia nguyen tlt He) dachang to nguyen ttl' c6 ca'u t�o phuc �p Thi nghi�m cho tha'y da so h�t a kh6ng thay d6i phu'ong chuy€n d()ng , m()t so h�t bj l�ch khoi phttong chuy€n d()ng ba-n d§u voi muc dQ khac nhau 'con l�i c6 m()t so it h<,lt d()i h�n trd l�i .E>i6u

nay chi du'Qc giai thich bAng hfc dffy cua m()t h'].t c6 khO'i I119ng Ion mang dit$n tich duong Ion nhl!ng c6 kich thudc nho n�m trong nguyen tl't vang _ d6 chinh la h<;it nhan nguyen tl't vang Thi nghit$m cling chung to nguyen tl't c6 dQ r6ng rfft lon, ·h<;it tich dit$n duong c6 kich thu'oc ra't nho Chi khi hl,lt a va ch(,lm vfw n6 moi b�t trd ll,li

Thi nghic$m cua Rutherford 2.1 Miu ctia Rutherford:

Tren co sd d6, Rutherford da xay dlfng mau nguyen tlt ki€u hanh tinh Theo mau nay dit$n tlt chuy€n d()ng quanh h(,lt nhan giO'ng nhu' cac hanh tinh chuy€n d()ng xung quanh m�t troi

+lfu diim :Giai thich du'CJc:

• Nguyen tl't g6m m<?t hat nhan tich dit$n du'dng cq kich thuoc ra't nho (ban kinh

ca w-IS m)so voi kich thu'oc nguyen tlt ( ban kinh ngyuen tlt ca w-IO m), nhu'ng n6 la noi t�p trung hfiu he't khO'i lu'Qng cua nguyen tlt Xung quanh h<;it nhan c6 cac dit$n tlt chuy€n

d(_)ng trcn cac quy d<;tO khac nhau

• Nguyen tlt trung hoa dit$n nen s6 dien tl't bftng voi s6 dit$n tich cua h<:tt nhan

+Nhlldc diim:

• Theo thuye't cd hQc c6 di€n , khi m()t h(,lt mang dit$n tich am di chuy€n quanh hl,lt mang dit$n tich duong thl se c6 slf ph6ng thich buc X<:t tu h<:tt mang dit$n am Nhu' v�y dit$n tlt Se mfft dftn nang lu'Qng du'oi d(,lng buc X<;\ , dan toi khoang each r giua n6 VOi nhan

se giiim vl nang lu'CJng toan phftn cua dit$n tl't giam H�u qua la dit$n tl't se bj rdi vao nhan

va nguyen tlt khong b�n f)i�u nay hoan toan trai voi thlfc nghit$m vl da s6 cac nguyen tlt d�u kha b�n

• Nang lu'Qng cua dit$n tlt d�u giam mQt each lien ti.;IC • du'a de'n h�u qua la nhung buc x(] ph6ng thich ra c6 tfin sO' thay d6i lien t�:Jc nen quang ph6 phat Xl,l thu du'Qc se lien t�:JC f)i�u nay trai voi thlfc nghit$m la quang ph6 phat X<;\ cua nguyen tlt Hydro la quang ph6 V(,lch gian do(,ln

2.2 Miu ctia Bohr:

V1 nhung khuye't di€m neu tren , nam 1913 Bohr dlfa tren gia thuye't lu'Qng tlt nang lu'Qng cua Planck ( 1900) dua ra mau nguyen tl't mang ten 6ng d€ giai thich cffu t(,lo cua nguyen tlt Hydro voi nhung di�m chinh nhu' sau:

+ Trong nguyen nl' , di�n ttl' chi duqc phep chuy�n d<)ng tren m<)t so guy d;;to 6n djnh , cac guy d;;to do co hlnh tron va ban kfnh xac djnh Di�n ttl' chuy�n d<)ng tren guy d;;to nay

co nang luqng xac djnh _do gQi la guy d;;to dung

+Khi di�n ttl' chuy�n d<)ng tren guy d;;to dung nhat djnh , no kh6ng bU'c x;;t ho�c hap th� nang lu'Qng

+Slf hap th� ho�c bU'c X<;l nang lu'Qng chi' xay ra khi di�n ttl' chuy�n ddi tu guy d<;to nay sang guy d<;J.o kh:ic.Nang lu<;1ng hap th� hay buc x;;t ch1 bang m<)t lu<;1ng ttl' nang lu'Qng

[M_� IE:- E1! = hvl

£1 :Tqng thai nang lu'Qng cua di�n ttl' C1 guy d;;to ban dau

£2 :Tqng thai nang lu'Qng cua di�n ttl' C1 guy d;;to cuoi h:hang so Planck h = 6,625.10-34 J.sec = 6,625 1 0.27 erg.sec

v :tan so bU'c x;;t Qua mau cua Bohr ve nguyen llr Hydro cho phcp tfnh du'QC ban kfnh nguyen tlr , nang lu'Qng ion hoa va giiii thfch dung du'QC quang ph6 Vc;tch cua nguyen tlr Hydro NhG'ng dG' li�u thu du'QC tu nguyen ttl' Hydro phu hQp voi thlfc nghi�m Tuy nhien khi ap d�;�ng mau Bohr cho cac nguyen tlr khac l;;ti thu du'Qc de ket qua kh6ng nhu mong dQi Do v�y mQt mau nguyen tlr hoan thi�n han i<;ti ra ddi , do la mau dlfa tren nen tang Cd hQC iu'Qng tlr

2.3 Mftu nguyen tii' thco thuyet co hoc lti<fng tii':

Thuyet co hoc lu<;1ng ttl' dlfa trcn ban chat song cua cac h;;tt vi m6 giong nhu ban chat cua song anh sang Khoa hQC nghien cuu Slf chuy�n d<)ng cua cac vi h;;tt gQi la co hQC lu'Qng ttl'

D� t nen mong cho nganh cd hoc nay la de nha v�t ly : Louis de Broglie nguoi Phap , Heisenberg nguC:fi DU'c Sch dinger nguoi Ao , ..

2.3.l.Gid tlmyet ctla De Broglie (1924) :

CUng nhu song anh sang , de h;;tt vi m6 cUng co ban chat song - h<;tt Thco giii thuyet nay, U'ng vdi m<)t vi h;;t t co khoi lu'Qng m di chuy6n voi v� n toe v nguC:fi ta co th� gan cho no m<)t ban chat song void(> dai song A cho bCii:

A :d<) dai buoc song

v:v�n toe chuy�n d<)ng cua h;;tt

electron, r6i chie'u chum electron vao tam Niken kim lo�i ,va quan sat thay c6 hi�n tu<;fng nhi€u Xl;l tuong tV nhu nhi€u Xl;l tia X E>i�u do chting to v�t chat hay it ra Ia electron co tinh song , da xac nMn cho gia thuye't song v�t chat cua De Broglie

V�y khoa hQC dii di m<)t vong tron khep kin :nang lu'<;fng vila co tinh song ' vila co tinh h�t ; v�t chat co tinh h�t cling co tinh song- Nang lu'<;fng thtfc Stf Ia m<)t d�ng cua v�t

chat , mQi v�t chat t6n t�i cci tinh h:;tt Ian tinh song

2.3.2 Thuyet tlldng dol tinh sting :

Nam 1 900, nha bac h9c Dtic Planck dii chi ding: Co th€ m6 ta d!nh lu<;fng chinh xac kha nang phat Xl;l CUa chat du'QC d6t nong , chi sau khi gia thie't ding nang Ju'<;fng btic X� do cac chat phat ra va hap thu Ia kh6ng lien ti,IC rna gian do�n ' nghia Ia thanh nhung phfrn rieng bi�t- nhung il1<;1ng tlr Khi do nang lu<;fng E cua moi phan nhu the lien h� voi tfrn s6 btic x� v bhng M thtic sau gQi Ia phuong trlnh Planck :

� =hv = hfl

c : v�n t6c anh s�ng 'c= 300.000km/sec

2.3.3 Nguyen ly hilt djnh Heisenberg (1925) :

Nhu ta da bie't : m<)t qua trlnh song Ia dao d<)ng tufrn hoan trong m6i truong lien t1,1c Trong khoang kh6ng gian r<)ng JOn , nguoi ta co th€ xac dinh chinh xac d6ng thai d d<) dai song va v�n t6c Jan truy�n cua song Nhung trong kh6ng gian rat nho nhu nguyen tlr , Heisenberg dii chting minh du'<;fc ding : Khong thi d6ng thiJi xdc djnh chinh xdc tot;� dq cua di?n tu va vt;1n tck chuyin dqngcua n6 ( ho(ic dqng lur;ng p=:.mv)

V� m�t tmin h9c nguyen ly bat dinh du'<;fc c6ng thtic hoa nhu' sau :

2.3.4 Phttdng trinh song Sch dinger :

Do ban chat song cua di�n tlr va can cti vao nguyen ly bat dinh thay rhng tr�ng thai cua di�n tu khong cho phep xac dinh chinh xac vi tri cua di�n tu m<)t khi xac dinh chinh xac nang lu'<;fng cua di�n tu Tuy nhien co th€ xac dinh du'QC xac suat lu'u l�i cua di�n tu (j

m<)t vi tri hoi)c trong m<)t th€ tich dV xung quanh h�t nhiin Nam 1 927, Sch clinger dii gan cho moi di�n tlr mC)t ham so song lf/ (x,y,z) gQi la ham s6 xac suat

Theo d6 lf/2 (x,y,z) bi€u dien xac sua't tlm tha'y di�n ttl' d di€m x,y,z va lf/2 (x,y,z)dV bi€u dien xac sua't tlm tha'y di�n ttl' trong khoiing kh6ng gian nho dV bao quanh di€m x,y,z

f If 2 dV bi€u dien xac sua't tlm tha'y di�n tlr trong kh6ng gian T rna dien tt( ctang chuy€n

d9ng trong tnrong hfc hut ella h:;tt nhan

z

dV

Vung kh6ng gian quanh h:;tt nhan duqc gidi h:;tn bdi be m�t d6ng xac sua't c6 slf hi<;n di�n ella di�n ttl' cao nha't ( khoiing 90-99%) gQi Ia dam may di�n ttl' (hay orbital nguyen tlr)

v� phliong di�n to:in hQC ham s6 song 'I' la nghi<;m ella phlic1ng trlnh vi phan g(_)j Ia

3 d�i luqng d9c l�p: r, 8, qJ

l.f (q) = l.f (r (},qJ)

Do nhung yeu du v� mi,it v�t 1y d6i voi ham song b�t bu()c ham song phai thoa man m9t sO' di�u ki�n nhu': don trL lien t1,1c hua h<;tn , chufin hoa Nhung di�u ki�n do khien ham song du'QC XaC dinh VOi 3 1oc;ti chi sO': n,1,m1 nh�n nhung gia tq nguyen nen du'QC gQi 1a ba s6 1u<;Jng tl'r

n = 1, 2, 3,

1 = 0, 1, 2, 3, , n-1

m1=0, ±1, ±2, ±3, , ±1

2.3.4.1 So' luang tit chinh n: Xac dinh:

+ Cac muc nang 111<;1ng trong nguyen tlr Voi nguyen tlr Hydro va ion Hydrogenoid cac muc nang 111<;1ng du'QC cho bdi :

En = -13,6 -;; e V = -313,6 -;; kcall mol

leV= 23,06 kcal/mo1 = 1,602.10-19 J/mol

+ Cac lop (hay tfing) nang lu'<;Jng cua di�n tl'r Vi n la nhung so nguyen duong nen nang h.t<;Jng cua di�n tl'r trong nguyen tl'r chi co th� la nhung gia tri gian do<;1n Khi n cang Ion di�n tl'r co nang 111<;1ng cang cao va hi�u giua hai muc nang lu'<;Jng lien tiep cang nho, tuc la cac muc nang 111<;1ng cang sit 1<;ti gffn nhau Nguoi ta thuong dung cac chu K, L,

M, N, d� ky hi�u cac muc nang 111<;1ng

Tftn sO' buc X<;l di�n tu du'QC xac dinh:

[ leY I

-l t Ynn ' v -"

U;i; P:tschen

n �.CXJ n=)

n I

11 1

li111h 1.1: S tid,) c:i�: 111Li\: Hang lu'qug va �i.f xu�i't htcn

ctia c:ic d�ly quang phd' ctia nguyen tti Hydro

2.3.4.2 Sf/ luang til phu (si/ [/1(Jng tit orbital) l: Xac dtnh:

-�

• Momcn d(mg ILtcJng \! ma de) Ion cho bcii:

• Hlnh d�ng de da m may di�n ttl' (orbital di�n ttl'):

Cli.t tq cl.b 1 bj rang bu(>c bdi n ur 0 den (n-1) So de gi:i lrj k!J�ll' nhau CLb I ung voi

cCtc gd tri kha c nhau cl.b n nhu sau:

!

Ky hi-��� 1rha�-w-,p-+j � -P � -3-r -:

Moi phan ldp gc')m nhftng di�n tl't co cung gia trt cua I, cac di<;n ttl' co 1=0 hc}p thanh phan ldp s de di(;n tl't u1 1=1 hc;1p th�mh phan lop p

l:)� chi phan lOp thuc)c lOp nao, truoc tien ghi chiT so chi gia tq cua lop truoc chiT chi

ky hi�u phan lop

Ch�ng h:;m :ky hi�u 2p ung voi di�n ttl' co n=2 va 1=1

3d " n=� " 1=2,

2 3.4 3 Sf/ luang tit tit m,: Xac dinh :

>

• Hinh chieu cua momen d()ng hiQng M len m()t trong ba tn IC (thuong la tn.,IC

h z), co gia tri: Mz = m, 2Jr

m1la so nguyen, co gia trj bj gio i h�n bdi I cho tnroc nam trong khoang:

Noi chung, U'ng vo i moi gia tri cua I co (2 I+ 1 ) gia tft co thti co cua mt, nghTa la co

(21+ 1) Slf sap xep CO thti CUa da m may e trong khong gian

• fit xac dinh huang phan bo dam may di�n ttl' trong khong gian -moi huang (hay moi gia tft m1) la m()t orbital V�y U'ng voi m()t phan lOp co gia tft 1 co (21+1) orbital

phan lOp s co l orbital phan lOp p co 3 orbital phan lOp d co 5 orbital phan lop f co 7 orbital M()t tq.ng tha i cua di�n tll' trong nguyen tll' dUQC d�c trung bang c:ic gia tri xac dinh cua c:ic so lu<;jng tlr n, 1, fit va mo t:i bang m()t ham song lf/ n.l.m, (xac dtnh m()t orbital)

Ta thfry cac gia tri cua n ,l,mt rang bu()c H1n nhau Voi m()t gia tft cua nco n gia tft

co thti co cua 1 va voi m()t gia tri cua 1 co (21+ l) gia tft cua fit 'nhu v�y voi m()t gia tft cua

n thl mt co thti nMn bao nhieu gia trt kh<ic nhau ? Bang tinh toa n :

l=n-1

I (2/ + 1) = n2 1=0

V�y voi 1 l�p c6 gia tft nco toi da n2 orbital di�n tl'r

Cac orbital co so lu<;1ng tll' chinh nho han 4 d11<;1c t6ng ket trong bang sau:

Bang: C1c orbital cua nguyen tu hydro

2.3.4.4 So' Iuong til spin:

Otfa vfw thtfc nghi�m (quang ph6 ) nguoi ta tha'y r�ng ngoai momen d¢ng lu'qng orbital , di�n tl't con co momen d¢ng luqng rieng Ia d�c tntng n¢i t�i cua h�t vi mo gio'ng nhu' eric d�c tru'ng k.hac cua h�t vi mo nhu' di�n tich ' kho'i lu'qng,

ffinh chie'u Msz cua spin tren tn;�c z cling Ia m¢t d�i luqng bi luqng tl't hoa

h Msz = ms 2Jr

Ms la so lu'qng tl't spin chi co hai gia tti + .!._ va

2 2

Tom l�i ' m¢t tr�ng thai lu'qng tlt du'QC d�c tntng b�ng 4 so lu'qng tlt n, 1, ffit va ffis

trong do 3 SO lu'qng tlt dfiu pht;� thUQC VaO di€u ki�n ben ngoai ( tO� dQ khong gian ) COn so' luqng tl't thu tu' la do ban cha't ben trong ciia di�n tii'

2.3.4.5 Hinh dang cdc orbital nguyen til:

Ta da biet I'll n,l ,m, 12 bi�u thi m�t d¢ xac sua't tlm tha'y di�n tlt t�i to� d¢ (x,y,z) Neu ve nhil'ng m�t gioi h�n bao Iffy k.hu VtfC k.hong gian rna (J do thu'ong xuyen co m�t cua di�n tlt nha't (>90%) ta se du'<;fc cac orbital nguyen tlt ,hay" dam may di�n tl't" co hlnh d:,tng xac dinh

GQi dam may di�n tl't 1a vl di�n tl't chuy�n d¢ng trong nguyen tl't co tinh song va di�n tich loang ra tren song ciia no giong nhu' may ffinh d�ng cac dam may (orbital) rna chung ta nhln tha'y du'qc chiing qua la cac m6 hlnh d�c bi�t bhng khoi , b€ ngoai gio'ng nhu' eric dam may xac sua't ciia di�n tl't : dam co d�ng cfiu , dam co d�ng qua t� d6i , v.v Stf

so sanh vi von nay xua't phat tu mQt phu'ong phap quen thUQC cua v�t ly Ia phu'ong phap mo hlnh V�y m6 hlnh la gl ? No ch�ng qua la m¢t hlnh anh rna con ngu'oi tu'CJng tu'<;fng ra d� m6 ta m¢t v�t nao do rna m�t ta kh6ng quan sat du'<;fc V€ m�t hlnh thuc thl v�t nay du'<;fc xen Ia gio'ng voi m6 hlnh , no ch�ng qua la m¢t each so sanh vi von , vi stf v�t voi qua trlnh rna ta khong tha'y voi Stf v�t va qua trlnh rna ta tha'y du'<;fc ' tu'CJng tu'qng du'<;fc Nho do rna

ta co co sd d� tinh toan , l�p lu�n suy dien Va neu ke't quii nMn du'qc phu hqp voi thtfc nghi�m thl stf vi von cua ta Ia hqp lyva mo hlnh ta du'a ra Ia dung

V(ly mo hinh chdng qua Ia 1 gid thuytt va baa gil! no ding chju Sl/ phdn xet cua tht!c nghifm

Sau day Ia stf djnh hu'ong cua eric orbital s, p, d trong nguyen tl't bi�u dien ham song

lf/ n,l,m1 (hay d�ng cac orbital nguyen tl't)

ffinh 1.2: ffinh d�ng Va Stf djnh hlfong khong gian ca.C orbital di�n tii' S, p, d

Dfru d�t tren gian d6 la dfru cua ljl trong vung fry:

• Vdi orbital s xac sua't hi�n di�n di�n tlt theo kh�p m<;>i hu'dng trong khong gian d�u nhu' nhau

• Vdi orbital p hay d tren nguyen ta'c hudng nao cua orbital no r9ng ra la hu'dng tu'dng ung vdi xac sua't hi�n di�n di�n tlt ql'c d(,li

Dfru d�t trong orbital ra't quan trQng trong vi�c giai thich cac lien ke't h6a h9c- M9t lien ke't h6a hQC du'QC hlnh thanh khi nhung phftn CUa orbital nguyen tlt cung dfru xen phu len nhau

Cac orbital s, p thuong duqc slt dt,mg nhi�u trong cac hqp cha't huu cd Orbital d duqc dung nhi�u trong cac hqp cha't vo cd, nha't la cac cha't chuy�n tie'p Orbital f tu'dng dO'i chua slt dt,mg nhi�u

Mfiu nguyen tlt theo thuye't cd h9c luqng tlt chi ap dt,mg chinh xac cho nguyen tlt Hydro va ion Hydrogenoid Nhung u'U di�m cua mfiu nay la b�ng phu'dng phap gfin dung, ngu'oi ta c6 th� t6ng quat h6a cho tru'ong hqp phuc t(,lp hdn cua nhung nguyen ui da di�n tlt

·rna ke't qua nh�n du'qc cling ra't gfin vdi thlfc nghi�m

1.3 NGUYEN TU DA JJIEN TU :

Trong nguyen tlt Hydro, di�n tlt o trong tru'ong life chi do h�t nhan t�o nen Trong nguyen tlt da di�n tii' khong nhung chi do h(}.t nhan tac dvng len moi di�n tlt rna con Hi't cii cac di�n tii' con l�i, nen vi�c giai phu'dng trlnh Sch dinger cho h� phuc t�p nhu' the' thu'ong khong thlfc hi�n du'QC - rna thu'ong ap dt,mg phu'dng phap gftn dung d6 la phep gfin dung 1

di�n tii', nghia la gia thie't rhng ham song cua h� nhi�u di�n tlt c6 th� vie't du'di d<,lng t6ng

de hfun song cua c:ic dic$n tlr rieng bic$t Khi do co th� giai phuong trlnh Sch clinger m9t each rieng bic$t cho moi dic$n tlr rna tr�ng thai cua moi dic$n tlr cling dt1<;5c xac d!nh bdi cac s6 lt1<;1ng tlr n, 1, m, va ms gi6ng nhtt nguyen tlr Hydro Tuy nhien cling kh6ng phiii don giiin

vi doi hoi m9t kh6i lt1<;1ng tinh toan IOn Trong nhil'ng nam gfrn day nguoi ta di'i dung may vi tinh d� tht!c hic$n nhil'ng he$ phuc t�p, ke't qua nh�n dt19c cling gfrn voi thtfc nghic$m nen dt1<;1c chfrp nh�n

Vic$c nghien cuu ph6 cua nguyen tl'c da di¢n tl'c chung to ran.§! n5ng ltcong cua de di�n tlr kh6ng nhCCng ph�t thu(K \ �w s6 IL(cfng tL'( chinh n 111�1 c(lll phu thu(>c d v�to s6 lV(jng tlr orbita l Dicu d6 lien quan den cho di¢n llltrong nguyen tl'f khC>n� nhCfng ht h�tt nhan ht.'it rna con bi dfry bdi cac dic$n ttl' nam giil'a dic$n tlr do va h;:tt nhan C:ic lOp di¢n tl'f ben trong t;:to thanh m9t mang che bot lt!c hut cua dic$n tlr voi h;:tt nhan, ho� c nguoi ta cling thtiong noi cac lOp dic$n tlr ben trong ch:ln dic$n tlr ben ngoai khoi c1i(!n tich h�1t nhan Ngoa i ra, slf ch:ln nay cling kh6ng gi6ng nhau d6i voi cac dic$n tlr co 1 khac nhau

f)� hi�u vfrn a€ nay chung ta xem hlnh 1 3 trlnh bay Slf phan b6 xuyen tam xac sufrt cua 1 1 dic$n tlr trong nguyen tlr Natri, g6m 10 e- cua hai lop trong (n= 1 ,2) va 1 e- duy nhfrt d

Hlnh 1.3: S� phan bo xuyen tam xac suat dit;n tit trong Natri Phfin gc.tch cheo Ia dit;n tit lOp trong

giong cua Neon (Z= 1 0)

MLfoi di9n tlr ben trong co hai clfc G<;li ling vdi lOp K va lop L Phfrn IOn dam may di�n ttr ben ngoa i cua Natri nam ngoai khu vtfc do cac dic$n ttl' ben trong chie'm nen bi chAn m;:tnh Tuy nhien m9t phfrn dam may nay xam nh�p vao khoang kh6ng gian do cac dic$n tlr ben trong chiem ncn no bj ch:ln ye'u hon Dam may dit;n tlr cua 3s xam nh�p vao trong nhieu hon la 3p nen no bj chan ye'u hon so vdi 3p Dam may dit;n tlr cua 3d nam ngoai khu VlfC do cac aic$n tlt ben trong chie'm nen bj chan m;:tnh nhfrt Va bj nhfrn hut ye'u nhfrt Se CO nang lt1<;1ng c:w nhfrt

Tom la i trong nguyen tlr da dic$n tlr cac dam may dic$n ttl' co cling gia trj cua n se

co nang lti{jng t;1ng d�tn th co thu t�( s < p < d < f ttiorig u·ng voi tinh xam nh�p vao nhan giiim then thi.Y t�f s > p > d >f

Nhli'ng di�u trlnh bay tren diiy hoan toan phu hqp voi quy de Klechkowski duoi day:

3.1 Nguy�n ly vii'ng b�n guy Hie Klechkowski:

NguC1i ta gQi tqmg thai Cd ban la tri;lng thai rna nang luqng cua nguyen tti c6 gia tri nho nha't Tren cd so d6, nguyen ly vli'ng b�n phat bi�u : i'J tr{lng thai c(J bdn, cdc di�n ttl se chie'm ca nhilng mac nang Lu<;Jng thap nha't truac _ tac La tr{lng thai vilng bin truac, r6i mc!i de'n nhilng mac cao hcJn tiep theo

Thu tl! tien cua nang lu'Qng duqc Klechkowski xac d�nh dt!a tren orbital nao c6 t6ng

so (n+l) Ion hcJn se c6 nang luqng cao hcJn Neu hai orbital c6 t6ng so (n+l) bang nhau thl orbital nao c6 n Ion se c6 nang luqng cao hcJn

Vi du:

3d n+l 5 Chi�u tang nang luqng : 3p < 4s <3d

Tom l;;ti, thu tt! tien nhu sau :

4s 3p

4 4

ls < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s <3d< 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 75 <Sf<· 6d < 7p <

Ta c6 th� nho thu tt! tren qua quy t�c Klechkowski th� hic$n bang d6 th� (hlnh 1 4) Cach di�n dic$n tu vao du'QC tien hanh theo thu tt! tu nho den IOn cua t6ng (n+l) va du'QC chi bang cac mui ten

Hlnh 1.4: Sd d6 thU' tl,l' di�n vao cac phan lop trong nguyen tii'

3.2 Nguy�n ly ngoai trii cua Pauli:

Nguyen ly Pauli c6 tac dl;lng gioi h;;tn so dic$n tti trong m6i phiin lOp duqc phat bi�u nhu sau :Trong mJi nguyen til, khong thi co hai di�n til c6 cung m9t trc;mg thai ht<;Jng til (n,l,m,,ms) giong nhau

Nguyen ly ngo;;ti tru Pauli dua tdi nhli'ng he$ qua sau day :

+Khi cac dic$n tu o trong mqt orbital , chung c6 cung ba so luqng tll' n,l,m1 thl bat buqc so luqng tlr thu tu ms phai khac nhau Do d6 m6i orbital chi c6 th� chua toi da 2e vdi spin nguqc chi�u ung vdi hai gia tri cua ffis·

+Moi phan ldp I c6 (21+1 ) orbital Do d6 c6 th� chua nhieu nha't Ia 2 (21+1 ) di�n tl'r

-+Moi lop n c6 n2 orbital , do d6 chua to'i da 2n2 di�n tl'r

C6 th� tom t�t thanh bang sau day:

Ky hi�u ldp I Ky hi�u S6 e t6i da

0 4s 0 ± 112 2

- 1 ± 112

I 4p 0 ± 112 6

+1 ± 112 -2 't 112

i +3 .t 112 -· · ·- ' - -

-3.3.Quy t:ic Hund:

D<;tng don ginn nhat cua quy de Hund du<;jc phat bi�u nhu sau:

Trang m6i phan top cdc difn til co khuynh hutJng chie'm rieng mqt difn til trong m6i orbital vtli spin cung chiiu Chl sau khi ta't cd cdc orbital cua phan lop dii co

;") ,"": :.� mqt difn til, cdc orbital nay mtli nh{j,n them mf}t difn til thri hai vtli spin ngu{!c chiJu

: �� '

3.4.Ca'u hinh electron cua nguyen til':

Ngttoi ta con bi�u bi€n m6i orbital b�ng m()t 6 vu6ng va di�n ttl' b�ng mui ten , trttong h<;fp hai di� n ttl' vao cling m()t orbital thl bi�u di€n bfing hai mui ten ngtt<;fc chi�u trong m()t 6 vu6ng [!]

Do v�y , ca'u hlnh di�n ttl' ciia Nitd c6 th� dtt<;fc bi�u di€n theo 2 each sau:

N6i chung , dlfa vao cac quy lu�t tren ngtfoi ta c6 th� vie't cau hlnh di�n ttl' ciia bat

ky nguyen to nao Tat nhien dn lttu y de'n vai ngoq.i 1� sau day:

Cr (Z=24) :dang ly ra phai c6 ca'u hlnh ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

hay [Ar] 4s2 3d4 1Q.i c6 ca'u hlnh [Ar] 3d5 4s1

Tttong tt! nhtt v�y , cau hlnh di�n ttl' ciia :

Cu (Z=29) la l s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 hay [Ar] 3d10 4s1

Thay vl ca'u hlnh [Ar] 3d9 4s2

Di�n ttl' da du'<;fc sfrp xe'p nhtt tren trong cac nguyen ttl' Cr va Cu Ia vl thong thttong cac nguyen ttl' trd thanh b�n han khi cac orbital d6ng nang chua so di�n ttl' toi da (bao hoa): s2, p6 , d10 ho�c ban bao hoa : p3 , d5

Ngoa i ra cac khi hie:m ho(IC c6 h�p ngo�l i cung chtfa so di�n tu' t6i da (lie Ne ) ho(IC ldp ngoai cung chi c6 hai phjn ldp s v:l p chlfa day dl'1 di�n tl'f ctH1 c � \c phan hlp d r tr6ng (i\r ,Kr Xe Rn) de c[\u hlnll n�1y cLing rat ben va co it lloat tlnh hoa hl.ll' nen n'1n g9i Ia khi tnL

,3 '�.J)J�I'!Ji ;b _l)it}u d�•ng ciia nha.n_ili,ly_t�<;Jhlf� l)�hit}•!l.S!lt_t�r.:_:

NIH( da xet li trcn tl'llng nguyen llf da dicn t[i' de orbital 3s 3p 3d trong dmg ldp

M L'l) nf1ng IL(dng kllac nhau Sl_f ·do tn)n de Im·rc n�ing lu'cJng dy ra do �inh lur(jng ho tLI'cing giLTa de di�n t['r Cac dicn tt'c ii hlp trong (mang c.li�n tich f11n) hao hl.JC quanh nhan ( mang di�n tich ducing l 1�1111 giiim l�cc lnlt cl'1a nhan deli vdi de dien tl'r hen ng.o:li Mac khac , m(it di�n tlf trong nguyen tl'r da di�n tl'r ngoai chju lt£�:Jl!_1_t ctia nhan n6 d1n chju tac dL,tng ® eua de dit;n tL( khae trong dmg Wr:> ho;;tc Wp hen trong t<.lO th�lnh m(>t 111�111 ehc hot sue hut cl'1a nhan _ gqi ll1 hi�u t'rng ehc hay hi�u t'fng ml1n

M(ll e�ieh gan dt.'1ng ngLfl'ii ta e6 the xcm h� th6ng di9n tl'r va nhan trong nguyen tL(

da di�n tti' llt'clng thfdng VIJi mC>t ion llydrogcnoid trong cfc) di�n t['r i dang khiio sat hj hut hlh m6t nllan mang dicn ti c h 1:, (< /) _ gqi Ia di�n tich hi�u d�mg cl'1a nhan d6i vdi di<;n tl'r

s, Ia hang scl clle ri0ng cho tLfng nh6m di�n tt'r .i len di�n tl'f i chrc_1c tinh theo quy Ide

• Di<;n tl'r trong de orbital duc_Jc chia nhi�u nh6m

orbital Is 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d Nh()m c·

( ns v�1 np dLft_ie coi Ia m()t nh6m )

Di�n t['r i dang kll�io s�it e6 the 0 de tnfc'ing ht.ip sau:

• ! • j > i : nh6m di<;n tl'r t j ) nam ngoai di<;n tt'r ( i): s1 = 0

• : j = i : di<; n tt'r ( i) nh m dmg nh6m dil;n tl'r ( j ) : si = 0.�5 Trlr trueing h\iP ( i) va ( j ) d6u la di�n tL( l s : Sj = 0,30

· : · i < i : dil;n tL( ( i) nam ngoai nh6m di<;n lL( ( j ) : Sj = I

Vi d1,1 sau day cho thay each tinh di�n tich hi�u d1,1ng doi vdi cac di�n ttl' trong Ti (Z

Ung dung Z':

1 ) Tinh nang lttong ion hoa :

Dt!a vao di�n tich hi�u dl,lng ' nguoi ta tinh du'QC nang luqng cua m6i di�n ttl' trong nguyen nr da di�n tu:

Tuong tt! cho tinh h :

2) Tinh ai luc dien tu :

Nang h.t<;1ng ion ho:i I = Ex- - Ex

Tu do suy ra :ii ltfc dic$n tli cua X b�ng -I Ia nang lt1<;1ng tm1 ra khi X nh�n them m<?t dic$n tli

Ngoai ra , z· con dt1<;1c ling dt,mg d� giiii thich c:ic tinh cha't tufin hoan cua ban kinh nguyen tlt , nang lt1<;1ng ion , dQ fim dic$n V.V •

? " ,.,., � '

The' ky XIX la thai ky bih dfiu kham pha ra cac nguyen t6 boa hQc De'n nam 1840

' ngu'ai ta da bie't du'QC 55 nguyen t6 CCing trong thai ky nay ' cac nha boa hQC da tich luy du'<;1c nhi�u kie'n thuc v� phan ung boa hQc , tinh chfft nguyen t6 Vi d�:� m9t s6 kim lo<,1i c6 ho1;1t tinh ra't m1;1nh du'<;1c xe'p chung vao nh6m kim lo<,1i ki�m ( Li, Na , K, ) MQt s6 cha't khi c6 mau phan til' g6m hai nguyen t6 rfft ho1;1t d9ng boa hQc du'<;1c xe'p vao nh6m kim lo<:ti Halogen (Ch , Br2 , h , ) Tlt d6 cac nha boa hQc lu6n lu6n mu6n h� th6ng boa cac nguyen t6 boa hQc , tlm ra m6i quan M giUa chung dcf \lt d6 thuc dffy slf nghien cuu boa hQc m<?t each c6 h� th6ng hdn

Nhi�u nha boa hQc da s�p xe'p cac nguyen t6 theo nhi�u kicfu khac nhau , trong d6 Meyer va Mendeleev la nhung ngu'ai sifp xe'p cac nguyen t6 h6a hQC thanh cac hang va CQt theo thu tt! tang dfin kh6i luqng nguyen tti' Va Mendeleev Ia nguai s�p xe'p thanh c6ng nhfft bang phan lo1;1i tufin hoan da xua't ban nam 1872

11.1 BANG PHAN LOAI TU \N HOAN MENDELEEV:

• Mendeleev s�p xe'p cac nguyen t6 dlfa tren Slf tang dfrn kh6i lu'qng nguyen ttl

va Slf thay d6i tinh chfft h6a hQC cua cac nguyen t6 d<;!ng oxyt va hydrua cua chung Cac nguyen t6 c6 tinh cha't tu'dng tt! nhau du<;1c xe'p chung vao m9t c<?t (hay nh6m) C6 8 c<?t va

7 hang M6i CQt tlt I de'n VII chia lam hai CQt phl,l A va B, CQt thu VIII kh6ng chia

Bang s�p h1;1ng cac nguyen t6 cua Mendeleev du'qc gQi Ia bang tufrn hoan Ia vl cu sau m6i hang (m9t chu ky) g6m m9t s6 nguyen t6 xac djnh nguai ta l<:ti tlm thffy m<?t chu ky moi voi nguyen t6 lfin lu'<;1t c6 d�c tinh kha gi6ng nhung nguyen t6 cua chu ky tren

• Thai Mendeleev chua tlm ra he't cac nguyen t6 trong bang, nhung 6ng da kh6ng ngffn ng<;1i chua nhung khoang tr6ng va dt! doan c6 nhung nguyen t6 , cii d�c tfnh h6a hQC CUa Chung dcf lffp vao ch6 tr6ng ffy

St! tien doan cua 6ng da kich thich cac nha khoa hQC c6 g�ng tlm ra nguyen t6 moi

va ke't qua da kha m pha du'<;1c Gali (Ga) nam 1874 tu'dng tt! nh6m, Scandi (Sc) nam 1 879

tu'dng tt! Bohr va Germani (Ge) nam 1885 tu'dng tt! Silic Sau d6 cac nguyen t6 Technic (Tc), Rheni (Re) va Protacti (Pa) lfrn lu'Qt du'qc tlm ra rna ta't cii d�u phu hqp voi cac d�c tinh da dt! doan

• M�c du cd sd cua Slf sifp xe'p Ia thu tt! tie'n cua kh6i lu'qng nguyen ttl, nhu'ng c6 m<?t vai truong h<;1p thu tt! ffy bj dao nguqc dcf c6 thcf s�p c:ic nguyen t6 c6 d�c tinh tu'dng tt! vao 1 CQt Vi du : Telur (Te) c6 kh6i lu'<;1ng IOn hdn Iod (I) da d�t tru'oc Iod, tu'dng tt! Cobalt (Co) c6 kh6i lu'qng Ion hdn Nickel (Ni) nhu'ng cCing d�t tru'oc Nickel

Bang phan lo<;1i tufrn hoan cua Mendeleev Ia bang phan lo<:ti du'qc chffp nMn r9ng rai nhfft thai ba'y gia Nhu ta da tha'y, dicfm khac bi�t can ban duy nha't cua bang tufrn hoan hi�n nay voi bang cua Mendeleev Ia trong bang phan lo<;1i tufrn hoan hi�n nay cac nguyen

to h6a hQC du'QC sap Xep theo chi�U tang dfrn di�n tich h<;lt nhan nguyen ttl chu kh6ng phai

Ia khoi luqng nguyen ttl nua

Sang dfru the ky XX duoi anh sang cua thuyet cau t::;to nguyen tlr, nguoi ta da kh&ng dinh Slf dung dan cua dinh lu�t tufrn hoan va bang phan lo::;ti tufrn hoan thoi Mendeleev

thong qua dit$n tfch h::;tt nhan nguyen tlr va cau true lOp vo electron cua n6 Do v�y dinh lu�t tufrn hoan Mendeleev dt1<;1c phat bitiu :

"Tinh cha't cua cdc nguyen t{/ cilng nhu cdc dcm chcit ciing nhu cdc hr;p chi{t cua chung bie'n thien tudn hoim thea chi�u tang chin cua di�n tfch h(lt nhan nguyen ti't."

V�y tri s6 dit$n tich h::;tt nhan nguyen tlr la d::;ti lt1<;1ng quyet dinh tinh chat cua nguyen t6 hoa h9c

11.2 BANG PHAN LOAI TUAN HOAN HIEN TAl:

2.1 N guyen Hie xay dting bang:

Olfa tren 2 nguyen tac chinh sau day :

+ Cac nguyen t6 dt1<;1c sap xep theo chi�u tang dfrn cua di�n tich h::;tt nhan Day cac nguyen t6 thu(>c cung m(>t chu ky thl xep thfmh m(>t hay nhieu hang ngang 0

+ Nhung nguyen t6 c6 cau true lop vo dit$n tlr ngoai cung gi6ng nhau thl xep

chung vao m(>t c(>t gQi la nh6m

2.2 Cau t rue bang he t hong t uiin hoan:

Duoi day chung ta chi khao sat d::;tng bang dai _ d6 la d::;tng ph6 bien nhat hit$n nay D::;tng bang dai c6 cac d�c ditim :

+ Cac nguyen t6 trong m(>t chu ky dt1<;1c xep thanh m(>t hang , t<;\i d6 c6 slf xay dlfng them m(>t lop dit$n tlr moi so voi lOp cua de nguyen t6 thu(>c chu ky tru'oc Khi d6 thu tlf chu ky trung voi lOp dit$n tlr ngoai cung

• Cac nguyen t6 c6 cau true cua cac lOp electron ngoai cung gi6ng nhau du'QC xep chung vao m(>t CQt hQp thanh m(>t nh6m

Nh6m dt1<;1c chia lam hai phan nh6m :

• Phan nh6m chinh (A) :G6m de nguyen t6 c6 dit$n tlr ch6t dang xay dlfng tren cac pnan lOp s ' p cua lop ngoai cung ' con c:ic lOp ben trong thl da bao hoa ho�c chufrn bao hoa Thu tlf nh6m bang t6ng dit$n tlr lOp ngoai cung

Vi du:

Mg (Z=l2) l s2 2s2 2p6 3s2

Mg thu(>c chu ky 2 , phan nh6m chinh IIA

Br (Z=35) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5

Br thu(>c chu ky 4 , phan nh6m chinh VIlA

• Phan nh6m phl;l (B) :G6m de nguyen t6 c6 dit$n tlr ch6t dang xay dlfng tren phan lOp d ke ngoai cung (n- l )dx (n thu tlf chu ky ' n(4 va XE 1-:-10) D6i voi cac

nguyen t6 d, cac dit$n tlr ns cua lOp ngoai cung va cac dit$n tlr tren (n- l )d cua lOp k� ngoai cung d�u lien ket vdi h::;tt nhan tu'ong d6i yeu nen d�u la nhung dit$n tlr hoa tq (la nhung dit$n tli c6 thti tham gia t::;to lien ket hoa hQc), dt1<;1c gQi la cac nguyen t6 chuytin tiep (tru

nh6m ciia Zn , Cd , Hg c6 x=lO) ThU' tlf nh6m b�ng t6ng di�n tlr tren ns va (n-l)d tU'c b�ng 2+X VOi XE 1+6

Vi du :Ti (Z=22) : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2: Nh6m IVs ·

Fe (Z=26): Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 : Nh6m VIlis

vao nh6m VIlis ciia hQ Fe_Co_Ni va ns2 (n-l)d9 hay (n-l)d10 ns1 thu()c rth6m Is ciia Cu_Ag_Au va ns2 (n-l)d10 thu<?c nh6m 118 ciia Zn_Cd_Hg M<?t s6 nh6m c6 ten rieng nhl.l' dl.l'<;Jc tr1nh bay C1 bang 3 1

Nh6m Ten Nh6m Ten

lA Kim lo�i ki�m VIlA HQ Halogen IIA Kim lo�i ki�m th6 Is Kim lo�i quy

VA HQ picogen VIllA Khi hie'm con gQi Ia

VIA Ho calcogen khi quy hay khi tro

Bang 3.1 : Ten cua v�li nh6m nguyen to

Oic nguyen t6 trong bang tu�n hoan thl.l'ong dl.l'<;Jc chia lam 2 lo<).i Ia kim loc,ti va phi kim dl.l'<;Jc phan bi�t b�ng nhi�u tinh cha't ciia chung _xem bang 3.2

Kim lo�i Phi kim -D§n di�n va nhi�t t6t -Dfin di�n va nhi�t kern

-C6 th€ tan mong va keo thanh -Khong th€ tan mong ? va keo

s<;1i thanh s<;1i C1 th� rdn,se bi vo vt,m

-Phan chie'u anh sang gan ;, nhl.l' -ft phan chie'u anh sang ' c6 khi

hoan toan \ trong suot

-Ion hoa cho cation -Ion hoa cho anion

-C6 d9 am di�n nho -C6 d9 am di�n Ion

Bang 3.2: Phan bi�t kim lo<,ti va phi kim

Cac nguyen t6 kim lo�i chie'm ph�n ben tnii va cac nguyen to phi kim chie'm ph�n ben phai ciia bang phan loc:_li tu�n hoan Trong bang 3.1 c6 dl.l'ong cheo chinh theo phl.l'ong Tay B�c- Dong Nam di qua cac phan nh6m tlt IliA de'n VIA Ia dl.l'ong chec chinh phan chia kim lo�i va phi kim Cac nguyen t6 (1 ngay c:;mh dl.l'ong cheo nay nhl.l' :B, Si , Ge , As , Sb ,

Te , Po c6 tinh cha't trung gian gii:i'a kim lo�i va phi kim nen dl.l'<;Jc gQi Ia a kim thl.l'ong dung lam v�t li�u ban dan trong ky thu�t di�n ttr

Chu thich : Hidro n�m C1 c9t lA la m<?t trl.l'ong h<;Jp d�c bi�t M�c du c6 le ( di�n ttr d9c nha't ) nhl.l' cac kim lo�i ki�m , nhl.l'ng Hydro cho ion H+ kh6 khan bon nhi�u so voi kim lo�i ki�m (nang ll.l'<;Jng dn thie't Ia 13,6 eV) Hon nii'a Hydro cling c6 th€ nh�n them le d� t�o ion H- nhl.l' trong NaH, CaH2 Di�u nay se khong xay ra voi kim lo�i (chi c6 t�o ion dl.l'ong)

11.3 su BIEN THIEN TUAN HOAN MOT v AI TINH CHAT:

Ca'u true vo di�n ttr ciia cac nguyen t6 bien d6i tu�n hoan theo chi�u tang ciia di�n tich h<;tt nhan V1 v�y tinh cha't cac nguyen t6 ph1,1 thu<?c ca'u true lOp vo electron cling se

bie'n thien tuan hoan- d6 la ban kinh nguyen tlt va ban kinh ion, nang lu'Qng ion h6a, ai ltfc di�n tlt, dQ am di�n va s6 oxy h6a

3.1 Ban kinh nguyen tii" va ion :

Vl eac orbital di�n tU' cua nguyen tU' kh6ng c6 gidi h:;m ro net nen kh6ng thti xac dinh du'QC ban kinh nguyen tlt va ion th�t chinh xac Do v�y nguoi ta xac dinh d�i lt1<;1ng nay dlfa tren khoang each giua cac h�t nhan nguyen tlt t�o nen don chat hay h<;1p chat tu'ong ung (gQi Ia ban kinh hi<;u d�;�ng) nen n6 Ia gia tri quy tide

+ Ban kinh kim lo�i du'<;jc tinh bang each chia cho hai khoang each giua hai tam nguyen ttl' qnh nhau trong m�ng tinh thti kim lo�i

• Vdi phi kim, ban kinh CQng h6a tri Ou'QC tinh bang phan nua khoang each giUa hai h�t nhan trong phan tU'

I

fA= - dA-A

2

Vi du : Khoang each ngi.in nhat giua hai h�t nhan trong tinh thti Cu la 2,56 A Do d6

ban kinh cua Cu bang : 2•56 A = 1,28 A

2 Ban kinh CQng h6a tri cua F2 trong F2 bang : _!_ dF-F = 0,7 1 A

2

+ Doi vdi h<;1p chat ion, khoang each giua eac nhan du'QC xem bang t6ng ban kinh giua hai ion du'dng va am, do d6 khi bie't ban kinh cua m<?t ion se tinh Ou'QC ban kinh cua ion kia

Vi du : Trang tinh thti NaF khoang each giua hai h�t nhan bang 2,31 A trong d6 da

xac dinh Ou'QC ban kinh F- bang 1,36 A Suy ra ban kinh Na+ = 2,31-1,36 = 0,95 A

Cung dn lu'u y rang Slf mat bdt di�n tlt t�o cation luon kem thea slf giiim ban kinh:

1 ,95 = fNa < fNa = 1 ,54 A

Va slf nh�n them di�n tU' luon tang ban kinh :

0,99 A = rc1 < rCI = 1,8 1 A

3.2 Tinh tu�n hoan cua ban kinh nguyen tii":

3.2.1 Theo chu ky:

Trang cung mQt chu ky' tu trai sang phai ban kinh nguyen �Lt giam khi z tang

Giai thich: Trang cung mQt chu ky (tuc cung lop), khi di tu nguyen to nay sang nguyen to kia : Z tang nen Z' tang, Z' tang_ trong khi d6 ldp lt1<;1ng tlt chinh khong ct6i dan toi llfc hut cua nhan doi vdi ldp di�n tlt ngoai cung m�nh lam cho dam may di�n tlt bi co l�i r giam Slf giam nay ro rang trong nhung chu ky ngi.in nhung l�i khong ro rang trang nhung chu ky dai

Tom l�i trong gidi h�n m(>t chu ky nguyen to ctfru cua chu ky (kim 1o�i ki�m) c6 ban kinh

!On nhat va giiim dfrn de'n nguyen to cuoi chu ky (Halogen) c6 ban kinh nho nhat

� Trang moi chuoi ion d::ing cti�n ttl, ban kinh ion giiim khi Z tiing (do di�n tich hi�u dt,�ng z· tiing dfrn)

Vi du : Xem chuoi ion ct::ing cti�n ttl voi Neon :

Nh6m lA Li Na K Rb Cs Fr Ban kinh nguyen ttl' (A) 1 ,52 1 ,86 2,3 1 2,44 2,62 2,7

f71 = 1 ,4) A > fJ 11 = 1 ,44 A

DtC<Jc gd i thfch la do l l1 c6 them 1 4c eLi a phan ldp 4f c6 it tinh xuyen thau nen che

kem khicn nhan hut electron lOp ngoai cung m�nh dfin de'n ban kinh Hr nho hon Zr ma le

ra phai ldn hcln

3.3 Tinh t ufin hoan cua_!!_a ng hidng ion hoa:

Nang luqng ion h6a Ia nang luqng t6i thi€u dn thie't de tach hoan toan m(>t di¢n tl'(

ra khoi nguyen ttl d tr�ng thai co ban

M + lr � M+ + le Ne'u tach 2 hay 3 di¢n tti tie'p theo ta cung c6 h h tuong ung va bao gio ta cung c6 :

Trang m6i chu ky I1 tang dfin tu trai sang phai khi Z tang va trong m6i nh6m (phiin nh6m chinh) I 1 giam dfin tu tren xu6ng dudi khi Z tang

• Theo chu ky tu tnii sang ph<li ban kinh nguyen ti'r giam dftn, di¢n tich hi¢u dyng Z' tang diln d�n de'n nhiin hut di¢n tti' ldp ngoai cung ch�t che han, kh6 nhuong nen I1

tang

Nh1n chung la the', tuy nhien neu xet ky hon ta thay c6 mot so' ca bi¢t nhu trong chu

ky 2 ho�c 3 sau day :

Lfty vi dt.,� di�n the ion h6a thli' nhfrt chu ky 3:

Mg 1 s2 2s2 2p6 3s2 : Cftu hlnh phan ldp bao hoa

AI 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p t

p 1 s 2 2s2 2p6 3s2 3p3 : Ca'u hlnh phan lop ban bao hoa

S 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Nen c6 ket qua nhu tren

• Nh6m : tu tren xu6ng ban kinh nguyen ttl' tang d6ng thai Z' cling tang, nhung yeu t6 tang Z (tang r) Ian ap yeu t6 tang di�n tlch h�t rihan dan tdi It giam (dung cho phan nh6m A) Sd dT nhu' v�y la vl : khi s6 ldp electron tang len dan den hi�u li'ng ch�n cua cac ldp electron ben trong tang

Nh6m Ys v Nb Ta

It (eV) 6,74 6,88 7,88 Du'QC giai thich bang u'U the cua vi�c tang di�n tlch h�t nhan va hi�u li'ng xam nh�p cua cac di�n ttl' ns2 va (n- 1 )dx X E 1 + 10 Nhu' ta da biet, di�n tlch trong phan lop d c6 tinh xam nh�p kern nen che it nhan hut electron ngoai cung ch<)t che hon _ It tang

3.4 Tfnh t u�n hoim cua ai ltic dicn ttl' :

Ngl1<;1c vdi nang hi<;Sng ion h6a, ai ltfc di�n ttl' E la d�i l11<;1ng d�c tru'ng cho kha nang nh�n di�n ttl' cua m('>t nguyen ttl', nghia la d�c tru'ng cho tlnh phi kim cua nguyen t6

1\.i lt!c di�n ttl' E Ia nang 111<;1ng giai ph6ng ra hay hfrp thu vao khi nguyen ttl' nMn them m('>t di�n ttl' d€' trd thanh anion

X + l e � x-+ E Khi nguyen ttl' nh�n them di�n ttl' thli' hai hay thli' ba vao se khong thu�n l<;1i v€ m�t nang 111<;1ng (do ltfc dfry giUa cac nguyen tl'r se Ion hdn ll.,l'c hut cua nhan) Do d6 trong thl.,l'c

te chi c6 nhung ion am ddn gian m('>t di�n tich (X) con nhung ion ddn gi:ln nhi€u di�n tich (VI dt.,� : 02-, N3-, ) khong ton t�i d tr�ng thai tl.,l' do

Qui udc dftu cua E : Neu nguyen ttl' c6 khuynh huang thu electron m�nh thl phan li'ng toa nhi� t (E<O), tnii l�i neu nguyen tlr It c6 khuynh huang thu di�n tlr, mu6n trd thanh anion dn phai thu nang Itr<;Sng (E>O) Nhu v�y E cang am thl nguyen ttl' cang de nMn di�n ttl', tlnh phi kim lo�i va tinh oxy h6a cua n6 cang ffi<;lnh

• Trong moi chu ky' E tang (tii tuy�t doi) va d<,tt gia tti CtfC d<,ti a nhung nguyen

to thu¢c nh6m VIlA Giai thich b�ng st! t�ng di�n tich hi�u dt,mg Z' doi voi di�n tl'r moi them vao

• Trong moi nh6m (nh6m VIA ' VIlA) E giam dfrn tlt tren xuong du'oi Giai thich b�ng Stf tang ban kinh theo nh6m nen di�n tlr moi them vao it b! nhan hut cMt nen nang h.teJng giiii ph6ng giam

am di�n cua ta't ca cac nguyen to con l<;ti trong bltng tufin hoan

Tudng tt! nang lucjng ion h6a, trong moi chu ky tu trai sang phiii d¢ am di�n tang khi Z tang va giam dftn tlt tren XUong du'oi trong cung mQt nh6m

CHu'ONG III : LIEN KET HOA HOC

111.1 Md DAU:

Khong hi€u du'qc lien ke't hoa hQc _ tuc khong n�m du'qc ban chat m6i tu'ong tac giua cac nguyen tl.i' , phan tlr _thl khong th€ hi€u du'<;1C Slf da d�ng CUa cac h<;1p chat hoa hQC ' nguyen nhan hlnh thfmh va kha nang phan ung cua chung Do d6 hQC thuye't v� ban chat lien ke't hoa hQC la m()t van d� trQng tam· cua toftn b() hoa ly thuye't

Theo quan di€m hi�n d<;ti thl lien ke't hoa hQc c6 ngu6n g6c di�n , n6 du'qc thlfc hi�n chu ye'u bdi cac di�n tl'r hoa trj

Tru'oc kia , ngu'oi ta quan ni�m cac cau true c6 lop vo g6m 8e d lop ngoai cling ( co cau bat b() ) ho�c 2e nhu' He phai c6 d�c tinh b�n (vl gi6ng khi hie'm ) Do v�y khi cac nguyen tO' hoa hqp voi nhau d€ t�o ra hqp chat nhat thie't phai d�t co cau nay

Tren co sd d6, Kossel _ Lewis d6ng thoi d� nghi thuye't v� lien ke't hoa hQc sau:

Khi cdc nguyen tii ke't ht;Jp vai nhau di t{lo thanh cdc ht;Jp chlft , baa giit chung cung co khuynh huang chuyin giao,tie'p nh(jn hoij.c gop chung di�n tii the' nao di cho Lap ngoai cung d{lt c{{u hinh b�n nhdt cua khi tro gdn no trong bang tu&n hoan

M()t nguyen tu cling c6 the dung chung 2 hay 3 c�p di9n tl't g6p chung t<;1o thanh lien ket b9i :

N = N , O = C =O , H- C = C- H

3 ) Lo<:ti lien ket thtl' ba ci1ng kha d�c bit%t la thay vl d6i dit%n tli' lien ket la dit%n tli' gop chung cua hai nguyen tlt th] d day do mQt-nguyen tlt tfng ra truck (nguyen tlt CO dt1 m(>t c�p dit%n tll' d(>c than ) · .;

Vfdu :

I + H- NI + H+ _ H- N- H+ hay H- N- 1 1

Trang thf d1,1 tren ta c6 :

B : 3-(0+4) = -1

0 : 6-(2+3) = + 1

N : 5-(0+4) = + 1 H+:0-(0+ 1 ) = - 1 ( H kh6ng con mang dit%n tich + 1 )

Chu thich : Ion NH/ c6 4 noi N-H deu c6 chieu dai giong nhau VI the , tr�ng nhieu truong h<;1p , bi�u dien theo Lewis kh6ng con phan bit%t lien ket c(>ng hoa tr! do cho nh�n hay g6p chung dit%n tlt

Day cung la m(>t truong h<;1p d:}c bit%t cua lien ket c(>ng hoa tr! rna d6i dit%n tlt dung chung chi do m(>t nguyen tlt U'ng ra D6i khi nguoi ta van d:}t ten rieng cho lien ket ki�u nay la lien ket phoi tri (Sidgwick de ngh! _1923 ) va h<;1p chat t<:tO thanh la h<;1p chat phoi tri Lo<_ti lien ket nay c6 tfrm quan tn;mg d:}c bit%t trong hoa v6 co , h6a phan tich bdi VI trong phfrn ldn cac phtl'c chat , cac phoi tlt (ligand) dt1<;1c noi vdi kim lo<:ti trung tam bang ki�u lien ket nay Do d6 , cac phtl'c chat tht1ong dt1<;1c gQi la h<;1p chat phoi tri

b�ng nhau va h<;fp vdi nhau g6c 120° sa di nhu' v�y la vl cc)p di�n tlr dung d� t�o lien ket d6i \ C=O kh6ng dinh xu a mot no'i C-0 nao rna du'oc chia xe cho ca ba no'i C-0 Ba no'i

nay tu'ong du'ong nhau va c6 tfnh chfft trung gian giua lien ket don va d6i

Nam 1954, Pauling du'a ra quan ni�m v� c6ng huang d� dien ta cac tnrong h<;1p trong d6 c6 cac di�n tll' bj ba't d;nh xu nhu' tren c6 th� bi�u dien bai ba c6ng thuc ca'u t�o :

-8

101

I

c o-:- "o)e

Ca'u t(:\0 dung Ia m9t St.! t6 h<;fp cua ca ba co ca'u tren- GQi la slf c6ng huang lai hoa

d day cac du'ong cha'm c6 nghia la cc)p di�n tll' chung phan bo' vdi muc d9 nhu' nhau giua Hit ca ba lien ket C-0 C�p e nay thu9c v� tfft d 4 nguyen tll' trong thanh phfrn cua ion co �- ' lien ke't c()ng hoa tq do n6 t�o th�mh la lien ket 4 tam

tam Vf du: Benzen , Butadien_l,3 , Naptalen , cling la cac phan tll' c6 lien ket nhi�u

Tuy nhien nhung nam gfrn day nhi�u kham pha cho thay r�ng co cau 8e thlfc ra kh6ng phai }a CO cffu b�n duy nhfft rna cac nguyen tlr khi hoa h<;fp b�t bUQC phai d�t du'QC _ d6 chi la m9t co cffu kha b�n rna th6i Vf du :SF6 , PCl5 , I� , c6 nhi�u hon 8e hoc)c BH3 ,

H ; , HeH, c6 it hon 8e lop ngoai cling vfrn t6n t�i d()c l�p Do v4y quan ni�m v� slf t�o lien ket hoa h9c dn phai du<;1c nghien cuu l�i dfiy du hon cii v� hai phuong di�n ly thuyet

va thlfc nghi�m

D� di sau vao hai ki�u lien ket chinh da neu tren , chung ta phiii biet qua cac di;tc tru'ng co ban cua n6

111.2 cA.c oAc TRlfNG eel BAN cuA LIEN KET uoA uoc:

2.1 Nang llif.1ng lien ke't :

Nang 111<;1ng lien ket la nang lu'<;1ng cfrn thiet phiii cung vao d� pha va m9t lien ket hoa hQC thanh nhung nguyen tlr CO 14p ,tat cii a tr�ng thai khi

Nang lu'<;fng lien ket thu'ong tinh ra kilojoule(kJ) hay kilocalori(Kcal) cho m6i mol

Ml" �<)If' A"

) 2 H• (k) u AH AH() lk = u 298, A" = + 104 1\.Ca v I I I mo

Khi m<?t nguyen tll' lien ket vdi nhi�u nguyen tll' khac thl ngu'oi ta dung khai ni�m nang lu<;1ng lien ke't trung blnh

t:J-1"

CH 4<k> -=-""-'-' -+) 29!f'K • C • + 4 H •

Ta thffy de) dai lien ket giiim, nang lu(Jng lien ket tang khi tang de) be)i lien ket

2.4 Goc hoa tri (hay goc giii'a hai lien ke't):

La g6c t(,lO th�tnh giua hai do�n th£ng tuCJng tu(Jng noi h(,lt nhan nguyen ttl' trung tam voi hai h;;tt nhan nguyen ttl' lien ket G6c h6a tri cua cac hQp chat cling thay d6i c6 quy lu�t tuy thUQC VaO ban chat nguyen to, ki�u hQp chat Va d<,mg hlnh hQC phan tlt (cffu hlnh kh6ng gian) cua n6

Vi du : G6c h6a tri cua nude

T6ng quat nguoi ta cho biet voi eac nguyen to s, p di�n tlr h6a tri Ia eac di�n tlt thu()c lOp ngoai cung ns np, voi nguyen to d di�n tlr h6a tri Ia eac di�n tll' cua lOp ngoai cung ns va eac di�n tll' cua d k� ngoai (n- 1 ) d con eac nguyen to f Ia eac di�n tll' ns cua lOp ngoai cung, m()t phfrn di�n tlr f cua lop thu ba tinh til' ngoai vao (n-2)f va di�n tlr d cua lOp k� ngoai (n- l )d

III.3 LIEN KET ION :

3.1 Ban cha't cua lien ke't ion :

Ta c6 th€ giai thich lien ket ion tren quan di€m ly thuyet tinh di�n Nghia Ia slf tq.o thanh lien ket ion g6m hai qua trlnh : qua trlnh hlnh thanh eac ion ngu'QC dau, tiep theo Ia qua trlnh tu'ong tac tinh di�n giua chung

Trong qua trlnh thu nhat eac nguyen tll' se chuy€n di�n tlr h6a tri cho nhau, trong d6 nguyen tlr kim loq.i mq.nh se cho di�n tlr va bien thanh ion du'dng con nguyen tlr phi kim ml;}nh se nh?n di�n tlr tq.o thanh ion am

Qua trlnh thu hai, ban dfru cac ion ngu'QC dffu hut nhau, nhu'ng khi da den rat gfrn thl giua chung xua't hi�n life dffy giua eac vo di�n tlr va life dffy cang tang khi eac ion cang tien den gfrn nhau han, cho toi khi nao life dffy b5ng life hut de ion dung lq.i va a each nhau m()t khoang nha't dinh _ hlnh thanh phan tl't h<Jp chat ion Duong cong the nang duoi day cho ta thffy fO Slf bien d6i nang lu'<;fng CUa h� phan ung

u

r

Hinh 4 1 : Duong cong the' nang cua phan til' ion

Til' tren chung ta tha'y slf hlnh thanh phan tl't ion NaCI c6 th€ bi€u dien bting so c16

don g:ian nhu sau:

�

Na + Cl �

Uh Ia du'ong bi€u dien nang lu'<;fng hut tuc nang lu'<;fng thoat ra khi hai ion Na+ va cr

a each Xa VO ClfC tien den gfrn nhau tren khoang each r

ud Ia du'ong bi€u dien nang ]L(Qng dffy cua lOp vo di�n tlr khi hai ion tien den gfrn nhau (1 khoang each r

U nang lttqng tttong tac cua hai ion Na + va cr

D€ hai ion nay d<;tt toi tr<;tng thai b�n nha't khi the' nang tttong tac U d<;tt toi gia tri ClfC ti€u (Uo) ung voi gia tq cua r bang fo Ia khoang each gfin nha't giua hai ion ngttqc da'u '

a vj tri nay chling chi dao d()ng quanh vi tri din bang trong m<;tng tinh th€ hqp cha't ion

3.2 Tinh cha't cua lien kc't ion:

V� ngu6n goc cua lien ke't ion Ia tttong tac tTnh dit$n giii'a cac ion Cac ion c6 th€ xem nhtt nhung qua du mang dit$n t<;to ra m9t dit$n trttong phan bo d�u theo m9i httong trong kh6ng gian V1 v�y lien ke't ion c6 tinh kh6ng dinh httong

M�t khac, tttong tac tTnh dit$n giua cac ion ngttqc da'u kh6ng dfin de'n slf trit$t tieu hoan toan dit$n trttong cua nhau ' do d6 m9t ion sau khi da lien ke't voi m9t ion thu hai ngttqc da'u voi n6 vfin con c6 kha nang lien ke't voi cac ion ngttqc da'u khac d nhung phttong khac .Vl the lien ket ion con c6 them tinh cha't nua Ia kh6ng bao hoa Do tinh cha't kh6ng dinh httong va kh6ng biio hoa CUa lien ket ion nen Slf phfrn bo cac ion trong kh6ng gian cua hqp chat ion chu yeu phl,l thu9c vao kich thttoc cua cac ion va tttong tac tinh dit$n giua chung D6ng thoi d6 cung Ia nguyen nhan hlnh thanh nhung t�p hqp b�n g6m ra't nhi�u ion ngttqc da'u lien ke't voi nhau bang lien ke't ion ' dttqc s�p xep theo m9t tr�t tlf xac djnh t<;tO nen tinh th€ hqp chfft ion

Vi du : Xem tinh th€ NaCl , m9t ion Na+ dttqc bao chung quanh hf1i s:iu ion Cr va ngtt<;lc l<;ti

I

·

-, I , fQ' - � - - - -

3.3 Nang hfo'ng mang tinh th� Uo�

MOt hqp cha't ion du'oi d<)ng tinh th€ M+nx-n�e t<)O thanh neu chung kha b�n v� phttclng dit$n nang luqng _ NghTa Ia nang lttqng h<;lp cha't a'y phai nho han kha nhi�u so voi nang lu'qng ban dfiu t<;to ra n6

Nguoi ta gQi nang lu'<Jng m;:tng tinh th� Uo Ia toan b(l nang lu'<Jng gi<ii ph6ng ra khi cac ion d th� khi tU VO ClfC tien chiem nhung vi tri thich h<Jp trong m<;tng tinh th� d� t<;tO thanh 1 mol tinh th� h<Jp chat ion Uo thu'ong tinh theo 2 each:

A , - NA 1z + liz - le 2 1

+ Cong thLCc Born: U , = -(1-r( + rA n -)

e : di�n tich cua 1 di�n tlr N: h�ng s6 Avogadro A: hang s6 Madelung phl;l thu(lc cd cau tinh th�

n : hang s6 Born Tinh du'<Jc Uo(NaCtJ= -162 kJ/mol

+ Chu trlnh Born - Haber :

I 1 : nang lu<Jng ion hoa > 0

E : ai life di�n tlr > ho�c < 0

s : nhi�t thang hoa cua kim lo<;ti > 0

D : nang lu'<Jng lien ket X-X > 0

!1 H ;98 " K : nhi�t sinh cua MX(tinh thti)

Ap dl,lng d� tinh nang lu'<jng m<;tng tinh th� NaCl ta du'QC : Uo = -788 kJ/mol

Uo cang am thl tinh th� cang ran chac, h<Jp chat ion cang ben

Olfa vao Uo nguoi ta c6 th� suy doan m(lt s6 d�c tinh cua h<Jp chat ion , trong d6 phiii k� den tinh c(lng hoa tri cua h<Jp chat ion

Vi�c tinh Uo theo c6ng thuc Born kh6ng thu�n ti�n lam vl m6i lo;:ti m�_tng tinh th� c6 cac gia tq A va n khac nhau Tuy nhien , nhi¢t d(l n6ng chiiy eric h<Jp chat ion phl;l thu9c nang lu'<Jng m<;tng tinh th� nen dlfa vao bi�u thuc cua Uo ta c6 th� so sanh , dlf doan chieu hu'dng thay d6i nhi�t d(l n6ng chiiy nhi�t d(l s6i cua nhieu h<Jp chat ion

l ) Nhi�t dQ n6ng chiiy cua cac Natri halogenur nhlt sau:

NaP NaCI NaBr Nal

993 801 766 665 Cac halogenur tren d�u c6 di�n tich ion bang nhau ,nhung gia tii rc +rA tang dfin theo chi�u tang cua x- ' dan tdi nang llt<;fng ffi(;lng tinh th€ giam dffn nen nhi�t dQ n6ng chiiy giiim dfrn

2) NaCI va MgO cung ket tinh trong m<)t ki€u m(;lng, khm'ing each Na�Cl va Mg-0 xap xi nhau trong m�ng tinh th€ ' nhlt'ng NaCI n6ng chay gffn 1000°C trong khi MgO n6ng chay hdn 2500°C Vl tich s6 jrjjz-j cua NaCI bang 1 thap hdn cua MgO bang 4, nen nang lu<;Jng m�ng tinh th€ cua NaCI thap hem cua MgO va vl the nhi�t d<) n6ng chay cua NaCl thap hdn h�n cua MgO

3.4 Tinh cong hoa tri cua li�n ke't i on:

Neu ta quan ni�m cac ion nhu nhung kh 6 i du tich di�n dltdng va am thi lien ket ion t(,!O thanh khi 2 kh6i du nay tiep xuc nhau va hut nhau bang h,tc tinh di�n Tuy nhien h,tc hut nay kh6ng phan b6 d�u nghia Ia cac cation nho mang di�n tich dudng Ion se c6 m�t d9 di�n tich dltdng cao , do v�y rat d€ phan CI,I'C hoa dam may di�n Ui CUa anion, h�U qua la lien ket ion kh6ng hoan toan c6 tinh ion rna chung lu6n lu6n mang it nhi�u tinh c<)ng hoa tr! _ tuc c6 st! xen phu chung di�n tlr giua 2 nguyen tlr

Kh6ng phan cl,l'c Anion b! phan cl,l'c Lien ket ion c6 tinh

c<)ng h6a tri M<)t lien ket ion c6 tinh CQng hoa tr! cang nhi�u khi:

Cation c6 di�n tich dudng Ion , ban kinh nho Anion c6 di�n tich am Ion , ban kinh ldn

Trong tinh th€ h<;fp chat ion St! phan CI,I'C cua anion kh6ng quan'trQng bdi vi dam may di�n tlr b! hut d�u di mQi hltdng do moi anion dlt'QC bao quanh mQt each do'i xung vdi cac cation va nhlt v�y se kh6ng iinh hltdng nhi�u den nang llt<;fng t(;lO nen m(;lng tinh th€ Nglt'QC l�i cac ci,ip d6i ion hay cac t�p h<;fp ion Vi d�:� : (Lil)n d tr(;lng thai hdi� trong dung dich hay d tr�ng thai n6ng chiiy du<;Jc an d!nh nhi�u nho st! phan cl,l'c Chinh st! an dinh them nay so vdi tr::,tng thai ket tinh da lam giam dQ n6ng chiiy va dQ s6i cua nhung h<;Jp cha't ion c6 tinh c<)ng h6a tq Cling vi le d6, h<;Jp chat ion c6 tinh c<)ng h6a tq c6 th€ tan trong cac dung m6i huu cd hoi,ic d6i khi c6 mau

Vi du : Xet hai hQp cha't ion

Lil va NaCI Ta tha'y ban kinh

Nhi�t d() soi (°C) 1 190 1 4 1 3

D() soi trong alcool (a 25°C, g/ wo akooi) 25 1 ft tan Ho�c AgCl c6 tinh c()ng h6a tri it hdn Agl vl rCI-< r1 nen AgCl mau tdng trong khi Agl c6 mau vang lQt

C�n chu y r�ng, khi kim lo<;ti t<;to ·dllQC nhi�u hQp cha't khac nhau voi cung m()t anion, hQp cha't trong d6 cation kim lo<;ti c6 di�n tich dttdng cang cao , cang c6 nhi�u tinh c()ng h6a trj

Vi du : FeCh n6ng chay (J 670°C trong khi FeCh n6ng chiiy chi 300°C vl Fe3+ c6 di�n tich Ion hdn, ban kinh nho hdn Fe2+ nen FeCh c6 tinh c()ng h6a trj hdn FeC}z Tttdng tlf, Cr203 Ia hQp chfft ion, n6ng chay a 2265°C con Cr03 c6 tinh c()ng h6a trj kha cao, nen n6ng chay tha'p hdn nhi�u a 197°C

Di�u nay cho tha'y vi�c danh gia tinh ion cua hQp cha't qua sai bi�t d9 am di�n chi mang tinh tttdng do'i rna thoi

111.4 LIEN KET CONG HOA TRI

Mfru phan tlt theo Lewis ra't ddn giiin va de hi6u nhttng con nhi�u thieu s6t C6 le khuy€t di6m quan trQng nha't la cac cong thuc cua Lewis khong cho tha'y tinh djnh huang cua cac lien ket C1 trong khong gian Den gif1a tMp nien 1 920 ngttoi ta bdt dfiu ap dt,�ng cd hQa h!Qng tU' vao cac va'n d� lien ket h6a hQC va ca'u t<;tO cha't- H6a hQC lttc_1ng tU' dllQC xay dl,l'ng tren cac d!nh lu�'t di�u khi6n th€ gioi vi mo khong gi6ng nhll c:ic quy lu�t chuy6n d()ng cua h<;tt trong the gioi rna mdt ta c6 th6 quan sat dllQC (h� vi mo) Cd sa cua n6 Ia vi�c giai phttdng trlnh song Schr Clinger do'i voi h� h<;tt nhan va di�n tU' tudng ung Song giiii chinh xac phttdng trlnh Schr Clinger d6i voi ta't cii cac h� quan tam (phan tU', g6c h6a hQc, phuc cha't, ) da g� p kh6 khan v� to an h9c (chi c6 ion ph an tU' Hydro ll; du9c biet loi giiii chinh xac) Vl v�y h6<�: hc;>c lu'<Jng tU' thllong sU' dt,�ng cac phu'dng phap tinh gan dung ban djnh lttQng ciing nhu djnh tinh Khi sU' dt,�ng cac phudng phap d6, n6 khong nhCi'ng dlfa tren nhCi'ng ly le t6an hQC rna con dlfa tren nhCi'ng tai li�u c6 thlfc cua h6a hQC H6a hQC lu'Qng tlt ci'in ban xet trc;tng thai dung CUa h� cffu t<;tO tU cac di�n tU' va h<;tt nhan, a trc;tng thai d6 nang lu'Qng la eve ti6u C6 hai phu'dng phap tinh gan dung cac h� ca'u t<;tO tu h<;tt nhan va di�n tlt Hi phlldng phap lien ke't h6a tri (VB= Valence Bond) va phu'dng phap orbital phan tU' ·

(MO=Mo1ecular Orbital) Trong cii hai phudng phap, cac ham s6ng gan dung cua h� phuc t<;tp du'QC xay dlfng theo nhf1ng nguyen tllc xac djnh (d�c trllng rieng cho tung phlldng phap)

tu cac ham song nguyen tll' m()t di�n tlt , nghia Ia tu cac orbital nguyen tlt

4.1 Phtidng phap lien ke't h6a tri (VB):

Nguoi d�t n�n m6ng dfru tien cho h6a lu'Qng tlr ap dt,mg vao lien ket h6a trj la Heitler va London da giai bai toan phan tlr Hydro (nam 1 927) , sau d6 du'Qc Pauling va Slater tri�n khai them dua den khai ni�m vc orbital nguyen tl'r Iai h6a nh�m giai thich tot hon v� co ca u cac chat

4.1.1 Bai toan phiin til Hydro etta Beitler - London:

Xem phan tlr H2 t<,to bdi hai Hydro : Ha Hb M6i Hydro chua mot electron rieng bi�t trong orbital s: Is,;1J , ls�2) c6 th� dt1<;1c bi�u dien bdi cac ham qJ,;1 ' Y�- (/}�11 • Khi hai nguyen tlr tien l�i gfrn nhau d� t�o lien ket, !Uc d6 h� g6m hai nhtln va.hai di�n tlr Ham bitiu dien phan tlr H2 c6 d�ng:

Trong phan tlr kh6ng con phan bi�t du'Qc electron tren Hydro nao nen h�un thu hai cling du'Qc chap nh�n:

111 'f" II = m1 1 l m1 1 ) 'f" a 'f" h

Nhu v�y ham song bi�u dien cho phan tlr H2 Ia t6 h<:Jp tuyen tinh c.ua hai ham trcn:

111 = mi l l mil) ± mi 2 1 m i l )

'f' cov 't' a Y' h 'f" a 't' h

Dau (+) ling voi hai di�n tlr ticn l�i gan nhau voi spin ngu'QC chi6u

Dau (-) ling voi hai di�n tlr tien l�i gfrn nhau voi spin cung chi�u

Giai : H 1./f = E 1./f thu du'QC ket qua c6 th� tom tat nhu' sau:

Hlnh 4.3: Slf ph�:� thu9c nang ht<;1ng phan tii' H2 vao khoang each giii'a hai h�t nhan

• Khi hai nguyen tlr Hydro c6 electron voi spin trai dau tien l�i gfrn nhau thl chung hut nhau va nang lu'Qng cua h� giam xuong Khi d6 m�t dQ di�n tlr giCi'a hai nguyen tlr Ion hut hai h<,tt nhan l<,ti gfrn nhau va lien ket chung l�i voi nhau

+ Truong hQp hai nguyen tlr Hydro tien l�i gan nhau voi electron spin cung dau thl chung dfty nhau , nang lu'Qng cua h� tang lien tt,tc , IOn hon nang lu'Qng cua h� g6m

hai nguyen tu co l�p _ cljung to hai nguyen tu Hydro dfiy nhau nen khong co slf t::).o thanh phan tu

4.1.2 Cdc tien di cdban ctia tlruyet VB:

Ke't qua rut ra tu bai toan Heitler _ London nguoi ta xay dlfng thanh thuye't lien ke't hoa trj (VB) g6m ba tien d�:

1 M()t lien I,ce't c()ng hoa trj duqc t::).o thanh do c�p di�n tu chua ghep doi (di�n tu d()c

than ) cua hai nguyen tu c6 spin ngu<;1c chi�u xen phu len nhau _ xua't hi�n m�t d() di�n tU' ldn gilta hai h�t nhan hut hai nhan l�i

2 St! xen phu cua hai orbital nguyen tu cang nhi�u lien ke't cang b�n

3 Lien ke't d11<;1c phan bo' theo phuong t�i do slf xen phu lfrn nhau giua cac orbital nguyen tu lien ke't la ldn nha't

Vai vi du v� hlnh anh xen phu cua cac orbital nguyen tu:

d-d

Hinh 4.4: Cac ki�u xen phu orbital nguyen tlt'

Dt!a vao tien d� thu 3 ta c6 th€ giiii thich dlt<;1C co ca'u phan tu cac cha't

Sau day ta xet Sl,l' t�o lien ke't don u cua m()t vai cha't :