các dạng liên kết hóa học

LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết II Các dạng liên kết ion 2.2.1 Hình thành liên kết ion Giai đoạn 1: Các nguyên tử chuyển electron hoá trò cho nhau, nguyên tử cho electron biến thành ion dương, nguyên tử nhận electron chuyển thành ion âm Giai đoạn 2: ion trái dấu hút thành phân tử ion trạng thái khí Ở trang thái rắn (tinh thể) phân tử tồn dạng phân tử liên hợp khổng lồ dung dòch phân tử ion bò phân ly thành ion trái dấu (Lưu ý ban đầu ion hút khoảng cách ngắn đủ để electron lớp nguyên tử đẩy có khoảng cách cân r ion) LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết II Các dạng liên kết ion 2.2.1 Hình thành liên kết ion Na 1s2 2s2 2p6 3s1 + Cl → Na+ 1s2 2s2 2p6 3s13p5 1s2 2s2 2p6 + Cl– → 1s2 2s2 2p6 3s13p5 NaCl LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết II Các dạng liên kết ion 2.2.2 Tính chất liên kết ion: ion xem cầu mang điện nên có tính chất là:  Tính không đònh hướng  Tính không bão hòa Các tính chất giúp liên hợp phân tử ion thành phân tử liên hợp khổng lồ LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết II Các dạng liên kết ion 2.2.3 Khả tạo liên kết ion nguyên tố: Do mật độ electron nguyên tử không không nên đựơc liên kết ion tuý Trong liên kết ion có độ cộng hóa trò đó, điều phụ thuộc vào  Khả tạo thành ion nguyên tử: nguyên tố thuộc phân nhóm IA, IIA VIIA dễ tạo thành hợp chất liên kết ion với  Sự chênh lệch độ âm điện nguyên tố: chênh lệch lớn độ ion lớn ∆χ 0,2 0,6 1,0 Độ ion (%) 22 ∆χ 1,4 1,8 2,2 Độ ion (%) 39 55 70 ∆χ 2,6 3,0 3,2 Độ ion (%) 82 89 92 LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết II Các dạng liên kết ion 2.2.4 Sự phân cực ion: Thực chất ion hút nhau, chuyển dòch xảy mạnh đám mây electron lớp cùng, tức chúng bò lệch so với tâm (hạt nhân) ion (1) Đònh nghóa: Là dòch chuyển vò trí đám mây electron so với nhân ion tác dụng điện trường ion khác  Ion có đám mây electron bò biến dạng gọi ion bò phân cực  Ion tạo điện trường tác dụng lên ion gọi ion phân cực + - LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ II Các dạng liên kết 2.2 Liên kết ion 2.2.4 Sự phân cực ion: (2) Các yếu tố ảnh hưởng đến phân cực ion: • Ion bòï phân cực mạnh lực hút hạt nhân electron lớp yếu Lực hút phụ thuộc vào yếu tố sau: • Điện tích, kích thước cấu hình electron ion  Cùng phân nhóm (cấu hình electron lớp giống nhau), điện tích nhau, từ xuống bán kính ion tăng lên → lớp electron xa nhân, hiệu ứng chắn mạnh → lực hút hạt nhân, electron hóa trò giảm → nên độ bò phân cực tăng Thí dụ: Độ bò phân cực tăng theo trình tự Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+ F– < Cl– < Br– < I–  Nếu điện tích kích thước gần ion có cấu hình ns2np6 bò phân cực cấu hình ns2 (n – 1)d10 np6 bò phân cực nhiều II Các dạng liên kết 2.2.4 Sự phân cực ion: LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết ion (2) Các yếu tố ảnh hưởng đến phân cực ion: *Ion có tác dụng phân cực mạnh tạo điện trường mạnh Khi điện tích ion tăng độ phân cực tăng Khi có cấu trúc electron điện tích bán kính ion tăng làm giảm tác dụng điện trường, khả phân cực giảm Thí dụ: Khả phân cực kim loại kiềm giảm: Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+ Cation Độ bò phân cực Nhỏ anion Độ phân cực Anion Lớn, thường ion bò phân cực Tăng kích thước tăng Lớn, thường ion phân cực Nhỏ cation Tăng điện tích tăng kích thước giảm LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.2 Liên kết II Các dạng liên kết ion 2.2.4 Sự phân cực ion: (3) Ảnh hưởng phân cực ion đến tính chất hợp chất ion:  Sự điện ly: Phân cực làm xuất độ cộng hóa trò liên kết ion, làm giảm khả điện ly  Độ bền: Phân cực làm tăng độ cộng hóa trò → giảm điện tích hiệu dụng ion → giảm lực hút tónh điện ion → độ bền tinh thể giảm → lượng cần để phá hủy tinh thể giảm → nhiệt độ phân ly, nhiệt độ nóng chảy hợp chất ion giảm Chất LiF LiCl LiBr LiI Nhiệt nóng chảy (0C) 848 607 550 469 Chất MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 Nhiệt nóng chảy (0C) 600 897 1100 1400 LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ II Các dạng liên kết 2.2 Liên kết ion 2.2.4 Sự phân cực ion: (3) Ảnh hưởng phân cực ion đến tính chất hợp chất ion:  Độ tan: Khả hoà tan chất ion phụ thuộc vào:năng lượng mạng tinh thể (U) lượng hydrat hóa cation (Eh) Nếu U > Eh → muối khó tan ngược lại Khi phân cực làm giảm lượng hydrat hóa Muối CaSO4 SrSO4 BaSO4 Độ tan (mol/l) 8.10-3 5.10-4 1.10-5 U (kJ/mol) 2347 2339 2262 Eh (Kj/mol) 1703 1598 1444 II Các dạng liên kết 2.3 Liên kết hydro 2.3.1 Khái niệm, chất liên kết hydro: LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ     Khi nguyên tử hydro liên kết với nhóm âm điện, cặp electron dùng chung có khuynh hướng chuyển mạnh phía nguyên tử kia, hydro xem tích điện dương (Hδ+) gọi hydro linh động Các tử nguyên tố có độ âm điện lớn (F, Cl, O,N, S ) hay nguồn điện tử π (liên kết bội, nhân thơm ) gọi nguồn dư điện tử, xem chúng tích điện âm Xδ– Liên kết hydro liên kết đặc biệt nguyên tử hydro linh động liên kết thêm với nguồn dư điện phân tử khác (liên kết hydro liên phân tử) hay nguyên tử khác phân tử (liên kết hydro nội phân tử) Bản chất liên kết hydro lực hút tónh điện Hδ+ với nhóm tích điện âm Xδ– Phân tử không cực Phân tử lưỡng cực Tương tác đònh hướng Tương tác cảm ứng Tương tác khuếch tán LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.4 Liên kết II Các dạng liên kết Van Der Waals 2.4.2 Tính chất:     Bản chất liên kết Van der Waals liên kết tónh điện Năng lượng liên kết nhỏ E = – kcal/mol Không chọn lọc không bão hòa Có tính cộng 2.4.3 Ảnh hưởng lực Van der Waals:  Tạo khác khí thật khí lý tưởng  Giúp chất dễ hóa lỏng, hóa rắn, hòa tan, hấp phụ Helium -269°C Neon -246°C Argon -186°C Krypton -152°C Xenon -108°C Radon -62°C CHCl3 61.2°C CCl 76.8°C LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.1 Các tính chất kim loại: Không suốt Có ánh kim Dẫn điện tốt Dẫn nhiệt tốt Dẻo → Không thể giải thích theo kiểu liên kết nêu → Cách giải thích nguyên khối nguyên tử trạng thái đặc biệt gọi trạng thái tinh thể kim loại LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.2 Cấu tạo kim loại liên kết kim loại  Kim loại nói chung có cấu tạo dạng rắn điều kiện nhiệt độ áp suất thường Các nguyên tử kim loại xếp trật tự theo quy luật xác đònh gọi mạng tinh thể kim loại Nguyên tử kim loại có kích thước lớn → electron hoá trò nằm xa nhân→ liên kết yếu dễ bò bứt khỏi nguyên tử Mạng tinh thể kim loại gồm: Những ion dương cố đònh nút mạng Những electron hóa trò bứt khỏi nguyên tử chuyển động hỗn loạn toàn mạng tinh thể → khí electron → Kiểu liên kết nhiều tâm có độ không đònh chỗ cao → liên kết kim loại LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.2 Cấu tạo kim loại liên kết kim loại LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.3 Lý thuyết miền lượng cấu tạo kim loại Giải phương trình sóng Schrodinger cho hệ 1023 nguyên tử theo phương pháp OM → Xem tinh thể kim loại nguyên tử lớn có 1023 tâm Hai OA tổ hợp với thành OM có mức lượng khác Nếu có n OA tham gia tổ hợp có n OM có mức lượng khác Nếu n lớn mức lượng gần (chênh lệch khoảng 10 22 eV)tạo thành các“miền lượng” xem giải lượng liên tục LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.3 Lý thuyết miền lượng cấu tạo kim loại Tương ứng với trạng thái lượng s,p,d,f… tinh thể kim loại hình thành miền lượng s, p, d, f… LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ II Các dạng liên kết 2.5 Liên kết kim loại 2.5.3 Lý thuyết miền lượng cấu tạo kim loại Trong miền lượng, orbital trải toàn tinh thể kim loại có đầy đủ tính chất giống OM Các electron phân bố orbital miền lượng theo quy luật giống orbital nguyên tử gồm: Nguyên lý vững bền; Nguyên lý Pauli; Quy tắc Hund Miền lượng chứa electron hoá trò gọi miền hoá trò Miền lượng không chứa electron nằm miền hoá trò gọi miền dẫn Nếu miền hoá trò miền dẫn không che phủ nhau, khoảng cách hai miền gọi miền cấm LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.4 p dụng thuyết miền kim loại giải thích chất bán dẫn, cách điện dẫn điện a Kim loại Trong kim loại, miền hoá trò miền dẫn che phủ nhau, miền cấm Miền hoá trò kim loại điền đầy hay không điền đầy electron • ∀ • ∀ Các kim loại nhóm IA có cấu hình electron ns1 → Miền hoá trò miền s điền đầy nửa Miền dẫn bao gồm nửa miền hoá trò s trống miền p → Miền dẫn miền hoá trò che phủ nhau, tác dụng điện trường, electron từ miền hoá trò dễ chuyển lên orbital trạng thái lượng cao chút, tạo thành dòng electron có hướng, kim loại có tính dẫn điện Các kim loại nhóm IIA có cấu hình electron ns2 → Miền hoá trò miền s điền đầy electron, miền dẫn miền p Đối với nguyên tố đầu chu kỳ, chênh lệch lượng ns np nhỏ → miền dẫn miền hoá trò che phủ nhau, tác dụng điện trường, electron từ miền hoá trò dễ chuyển lên orbital trạng thái lượng cao chút, tạo thành dòng electron có hướng, kim loại có tính dẫn điện LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.4 p dụng thuyết miền kim loại giải thích chất bán dẫn, cách điện dẫn điện b Chất cách điện Miền hoá trò điền đầy electron Miền dẫn cách miền hoá trò miền cấm có DE lớn → điện trường thường không đủ lượng kích thích electron chuyển từ miền hoá trò sang miền dẫn → dẫn điện → chất cách điện LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ 2.5 Liên kết II Các dạng liên kết kim loại 2.5.4 p dụng thuyết miền kim loại giải thích chất bán dẫn, cách điện dẫn điện c Chất bán dẫn Miền hoá trò điền đầy electron Miền dẫn cách miền hoá trò miền cấm có DE không lớn → Khi kích thích cách đốt nóng, chiếu sáng hay pha thêm nguyên tố khác → electron chuyển từ miền hoá trò sang o1→ dẫn điện → chất bán dẫn