Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong

Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong Hoa hoc dai cuong huynh thi lan phuong

Trang 1

oe -

BO ) GIAO DUC vA DAO TAO TRUON G DAI HOC QUY NHON

KHOA HOA HOC

‘Ths, Huynh Thj Lan Phương _ Typ) bai giảng: sửa - fee, ; „ vọc Ty t rat “yt oe i - ẹ ¡ woe ho ot Tu woe ote ot + , soe oe ‘ tte , - ' ‘ : - : : ‘ : - Wing te a aa Sep eA Se Sa ' rẽ aẽzgựư;ttửïnxxxexx — ” ` jo i an Poessoeceo ~> —B 7 oan ae aN Se 4 apo ¬ ‘ " Lt oo - ve “, sot , Ty cổ > ‘ 7 , a oo my : oo ¬_ ¬ woe , : 1m - te ' ‘ ` % eo gu of ot tà tu on ¬ wt ¬ Vy + ao hoe " eo, eo ae ae oy « " heey , oy , oo, : woe, ¬ a’ : tra có có a oe : ` ood ` va cà ý —— SSS LS ae

| _ (Đăngg cho sinh y viên ¡không chuyên) Cane hanh nội hộ)

- Quy Nhơn, tháng 8/2012 a mm

Trang 3

oe : Chương L Nhiệt động lực học :

tua s “ce IL Động! học c của a phan ứng h hóa học "`

: cn Bai tap " - a ¬

số oe TAI LIEU’ THAM KHẢO

lập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương”

MỤC LỤC

Phân 1 Cấu tạo chất

Chương I Cac khái niệm và định luật cơ bản của hóa học

Chương II Cau tao nguyén tử

Chương II Nguyên tử Hidro và ion giống hidro

Chương IV Nguyên tử nhiều electron

| : Chương VI Đại cương về liên kết hóa học

Chương VII Thuyết liên kết hóa trị (Thuyết V VB) —¬

¬ Chương, VIL Thuyết o obitan n phan | tir ' huyết MO) Zz sỹ TỦ "` 4 SE ce Shoes, a et ee "_ c 89 _ Bàitập -

Trang 4

Tập bài giảng: “Hóa Hoc Đại Cuong”

Phan 1 CAU TAO CHAT

Chương I: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC

I Môt số khái niệm cơ bản: l] Nguyên tứ và phan tu:

1 Nguyên tử: là phần tử nhỏ nhất của nguyên tô (mà không có khả năng phân chia - được nữa) tham gia vào thành phần phân tử các đơn chất và hợp chất

_¿ Phân tử: là phân tử nhỏ nhất của các chất có khả năng ton tại độc lập n mà vẫn giữ `

nguyên tất cả các tính chất hóa học đặc trưng của chất đó |

_ Vi đụ: Phân tử HạO gồm 2 nguyên tử H và I nguyên tử Q

CS Phân tử OQ, gôm 2 nguyên tử O thuộc nguyên tô ƠAI

SL Nguyên tô hóa học, đơn chat, hop chat: -s-

"¬ " netron và số khối có thể khác nhau) | sal Nguyên tô: là tập hợp các : nguyên tử có 2 cùng điện tích hạt L nhân Zz a) aoe -

, "¬

b/Đơn chất: là chất hóa học được tạo nên từ một loại: nguyên tử

So Vi dụ: Op, O3, No, Cu, Fe Vi

c/Hop chat: la chat hóa hoe được c cầu 1 tg0 tir r2 2 bay n nhiều ¡ nguyên tố hóa học

LS Ví dụ: HUO, SO;, H;SOk, “

/ oS - poke LE 2 Khoi lượng ‹ của nguyên Tử và à phân ¡ fit: = đong vn vốn “ " TU, " ¬- a " |

+ Khối lương ở nguyén tit Ad): ¬.¬ ˆ

Vim mẹ ( Mpy My > Ag =my +My = Maton

+ Néw.A tinh theo gam -> khối lượng I nguyên tử thật - > > gid trị rất nhỏ - + Nếu A tinh theo đvC-—› khối lượng nguyên tửquyước - |

¬¬ A,= =m, +m, = Z 1(dvC) +N 1(đvC)= (Z + N) (dvC) = A (ave)

_ Khối lượng nguyên tử có trị sô bằng số khôi nêu tính theo đvC Vĩ du: 2Al => A,= 27 (dvC)

2 Khối lượng phân tủ:

Để tiện cho VIỆC tính toán trong thực tế, người ta thường sử dụng khối lượng phân -

tử tương đối |

Khối lượng phân tử tương đối của một chất là tỉ số khối lượng phân tử của nó với 1/12 phần khối lượng của nguyên tử cacbon Khôi lượng phân tử tương đôi kí hiệu chung là M

Khối lượng phân tử tương đôi băng tong khoi lượng nguyên tử tương đối của tất cả các nguyên tử tạo nên phân tử Vidu: M(H,SO,) = 2.1 +3244 16 = 98 3 S6 Avogadré (N 4)- là số nguyên tử Cacbon có trong 12g ” Na = 6,023.10” (mol) : 4 Mol: la tap hop chua 6,023.10” hat vi m6 (phan tu, nguyén tu, ion, electron, ~ proton, notron )

Ví đu: 1 mol nguyên tử O chứa 6,023.10 nguyên tử Oxi

Ì mol electron chứa 6,022.10”” hạt electron

5 Các hệ đơn vị khôi lượng dùng cho nguyên tử, phân tử:

Trang 5

Tap bai giang: “Hoa Hoc Dai Cuong”

- Truoc đây, người ta sử dụng đơn vị Oxi (đvO) = Mo

- Hiện nay, người ta sử dụng đơn vi Cacbon (dvC) = =m

I(u) = 1(đvC) = =m => x = @ 4 © 1 dvC =1,66.107%(g)

=> m, = 5,5.10“(u); Mm, = 1,00724 (u) ~ 1 (u); m, = 1,00865 (u) x 1(u)

Il Kí hiệu hóa học, công thức hóa hoc và phương trinh hóa học:

1 Kí hiệu hóa học: dùng đề biểu thị các nguyên tô (nguyên tử)

tí Vi du: Hidro (H), Oxi (O)

2 Công thực hóa học: dùng dé 'biển thị các chất t (phan ti)

_i dụ: nuoc (H,O), mudi an (NaCl)

Để viết được công thức phân tử các phân t tử ta can phải: năm được khái niệm m về - Oe

¬ hóa trị Hóa trị: “là đại lượng đặc trưng cho khả năng một nguyên tử của một nguyên 1Ô - aE cho Có: thể kết hợp hay thay thể một số xác định nguyên tự nguyen: tổ khác” “hay hoa.” an — trị còn được coi là đại lượng đặc trưng cho kha nding tao liên kết cua mot nguyén Tứ

ST Số Oxi hóa của một nguyên to trong phân tử là điện tích của nguyên tứ ¿ nguyên 6 ¬

¬ a đó 6 (nêu giả định liên kết giữa các nguyên tử t trong phan tử là liên kết ton) ee

- Cách xác định số: oxi hóa: 4 quy tắc coe,

= Quy, tắc 1: Trong các: don chat, sơ oxi Ì hóa € cha nguyên tố ố bing 0

- Quy! tac 2: Trong một phan: tử, tong số số Oxi hóa c của các nguyên tố ổ bằng 0-

- Quy tắc 3: Trong hau hết các hợp chất, sé Oxi hoa’ của H bằng - TỊ: (tri hidrua a "-

" và : loại NaH, Cakh, ) Số oxi hóa của O bằng -2 (trừ OF; và các peoxit HạO;, NazO;, ) -

- Quy tặc 4: Trong, các lon đơn nguyén tử, so Oxi hoa của nguyên tổ bằng ‹ điện tích d a :

taj ion do Trong i ion da nguyén tu, đông s số số Oxi hoa của các "nguyen to bang điện có

1¬ tích của ion ˆ

Ngồi c các cơng thức phân tử cho biết thành h phản định tính và định lượng c của một _ chất, người fa còn dung công thức cầu tạo để biết thêm trình tự liên kết giữa các nguyên

tử trong phân tử, kiểu liên kết và hóa trị từng nguyên to a

3 Phương trình hóa học: dùng để biểu thị các c phản Ứng hóa học bằng công - _ thức hóa học Phân loại phản ứng: - Căn cứ vào số lượng và ì thành phân tác chất: _ + phản ứng hóa hợp + phản ứng phan hủy + phản ứng thé + phản ứng trao đối - -._ Căn cứ vào nhiệt phản ứng + phản ứng tỏa nhiệt + phan ung thu nhiét

- Can cur vao sé oxi hoa cua nguyên tố

| + phản ứng có sự thay đổi số oxihóa ˆ

+ phán ứng không có sự thay đổi số oxi hóa

4 Phương pháp xác định khối lượng nguyên tứ và phan tu:

Trang 6

_ Tập bài giảng: “Hóa Học Dai Cương”

a/ Phương pháp Dulong — petit (1919):

Dinh nghia 1: Nhiét dung riéng mot chất là nhiệt lượng cần thiết đề đưa nhiệt độ của một gam chất đó lên một độ Nhiệt dung riêng có đơn vị là cai độ g'` (hay J.độ '.gˆ) Định nghĩa 2: Nhiệt dung nguyên tử là tích số giữa khối lượng mol nguyên tử (A) với nhiệt dung riêng của đơn chất do nguyên tổ tạo nên Nhiệt dung nguyên tử có đơn vị là cal.độ: 'mol” (hay J do"! mol’)

=> Quy tac Dulong — peptit: Nhiét dung nguyén tử của đa số đơn chất rắn có giá trị vào -

khoảng 6,3 cai độ !.mol'” tức là khoảng 26,4 J do" mol” |

Nếu biết nhiệt dung riêng của đơn chất rắn ta có thé suy ra 2 giá tr ¡ khối lượng | nguyen tu gan đúng của nguyên t6

| A * nhiệt dung riêng ~ 6, 3 (cal độ mol

| | b/ Phuong phap xác định khối lượng phân tử theo tỉ khối hơi: ni

a Phuong phap ti khối hơi cho phép xác định khối lượng phân | tử chất khí i hay chất đt lông, phái 7

: sơ : chat răn dễ hóa hơi Khôi lượng phân tử của nhiều chất lỏng, chất rắn ¡ không: điện 1 leon / 7

" : | được ) xác định nhờ á áp dụng, định luật Raoult oS a d4 = 4 = —~ SỐ

foe Biết Mạ: và dap => ` Ms dup => › khối ï lượng phan tử A CM es shi et ¬ + Nếu B là khí hidro > Ma: pe 2d Ya, "- a _ " es Be ma ¬ :

- a + Néu B la không khí > Ma & £294 ke

a c/ Phuong pháp khối phố khí: si ¬ ch hà ¬

ST Phuong pháp: nay cho ta xác: định được ‹ cả ä khối i gm nguyên t tứ, _khối i lượng phân tir ¬

¬ của các chat VỚI độ chính xác cao “Đĩa, gia tốc

_kim loại

d/ Phương pháp CanIzaro: phương pháp này được dùng để xác định khối lượng các nguyên tô có khả năng tạo thành các op chat dé bay hoi

Nguyên tắc:

- Dựa trên định luật Avogadro để xác định phân tử gam của hàng loạt hợp chất có chứa nguyên tô cân xác định khối lượng, nguyên tử

_- Dùng phép phân tính hóa học dé xác định khối lượng nguyên tử các nguyên tổ đó có trong một phân tử gam các hợp chất Giả thuyết khối lượng mol của nguyên to nghiên

định định được trong, các hợp chất đó sẽ là khối lượng nguyên tử nguyên tố cân xác

ịn :

Ví dụ: xác định khối lượng hidro va OXI

Chat! Phântử | Khéi luong H Chat Phân tử Khối lượng Ò

gam trong phân tử gam | trong phan tu

gam | | gam

Trang 7

Tap bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” H; 2 Ó› 32 32 HCl 36,5 _ CO 28 16 HS 34 44 32 CH, 16 iN yeh NO 30 16 NO, | 46 32

—> Khéi lượng nguyên tử của H là 1; O là 16

e/ Phương pháp xác định khôi lượng phân tử theo thể tích moi: phương pháp này áp dụng cho cả chất khí, lỏng và rắn dễ bay hơi dựa trên phương trình: M.K "RT "¬ 5 Don vi do lường: ` PY | Đại lượng cơ bản | _ _- Tên đơn vị - He SI Hệ C6S _ — Kí hiệu _ = Tên đơn VỊ + E _Ki hiệu : “Chiều đài aD mét -_ © | _centimet Sun + Khối lượng (im) — _ Đam - ie “Thời gian (t) -_ Nhiệt d6-(T) _

of "Năng lượng Œ): _ Jun

| - Lượng lớn hơn aa va nhỏ hơn (use) của mỗi ¡ đơn v vi CO SỞ trên 1 durge chỉ r ra a như ‘sau *:

Trang 8

Tap bai giang: “Hoa Hoc Dai Cuong” E

Chương II: CÂU TẠO NGUYÊN TỬ

I/ Khai quat về nguyên tử:

1 Câu tạo nguyên tử: gồm hai phân:

- _ Phân I: Hạt nhân nguyên tử được tạo thành từ hai loại hạt cơ bản

+ Hạt proton (1p): my = 1,67262.10”” (kg); qạ= + l

+ Hạt notron ($71): m, = 1,67482 107’ (kg); dn = 0

p, n được gọi là các hạch tử (nucleon) |

Số khỗi A =N + Z xM= mp + mạ = Mhat nhan (V1 me « Mp, Ms) -

Dién tich hat nhan (Z) = so p= số e = STT của nguyên tô - Phân2: Vỏ electrron (e): Me = = 9, 1019 10" 1 (kg); de 1

2 Bán kính nguyên tử: - eS

ˆ Bán kính hạt nhân: R~k⁄4;k=l 2- 1/5 10" 13 (om), A 36 khối

“yp: Xét “9U : Ruasnaae I,5.1072,(238)12- 107, (em) TH BLS ae CERT ¬ _ Rhạt nhan~ 107) > 10C (cm) : 7 _Bán kính h nguyên tử: Ragmen gx 10” (cm) - Tà vi ot Tưượ, A newinw — 1 > 10 000 0 dần, as 2 ainhan" ¬ 3 3 Đồng v Vị:

_ Đồng vi của cùng, một nguyên tố ố hóa học là những i nguyên tử có cùng, sô số proton So

s ng khác nhau về số nowtron, do đó số khối của chúng, khác nhau, Các dong vi duge ¬ woe

- xếp | vào cùng một vị trí (ô nguyên td) trong bang tuân: hoàn s

; _ Những đồng vị là những dạng khác nhau của cùng một nguyên tố mà nguyên tử TS

của chúng có số nơtron N khác nhau do đó số khối A khác nhau | | Ví dụ Ï: Hyđrô có 3 đồng VỊ : 9 0 QB sa +”, A4, + Nguyên tử khối trung bình 4= nN, +n, + | |

Vi du 2: Nguyén t6 clo cé hai đông vị bền Ÿ {1 chiêm 75,77% và Cl chiém

24,23% Xác định nguyên tử khối trung bình của clo

Hâu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị Ngồi những đơng vi ton tai trong tu nhién n (khoang 300) người ta còn điều chế được hàng nghìn đồng vị

_ nhân tạo |

LI/ Những mẫu nguyên tử cỗ điền:

1 Mau nguyen tu Bohr:

a Tién đề:

Trang 9

" _ | nguge hướng nhưng bang ni nhau Taz

es - Thay ayy vào 5) 5 > „ Sy va r rene

Tap bai giang: “Hoa Hoc Dai Cương” ~ oe

- Trong nguyén tử e quay xung quanh hạt nhân không phải trên những quỹ đạo bất ky mà trên những quỹ đạo tròn, đông tâm có bán kính nhất định gọi là những quỹ đạo dừng hay những quỹ đạo lượng tử

- Khi chuyến động trên những quỹ đạo | nảy, € không thu hay phát năng lượng (năng lượng của nó được bảo toan) Như vậy, môi quỹ đạo dừng tương ứng VỚI một mức năng lượng xác định (ta nói năng lượng của e được lượng tử hóa)

- Năng lượng (E) chỉ được phát ra hay hấp thụ khi e chuyên từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác và băng hiệu số năng lượng của e ở trạng thái đầu và trạng thái cuôi

| AE = fh, -E,=ho ˆ

_b Thành công — Hạn chế:

*« Thanh céng: ` - "

+) Tinh toán được bán kinh | các quĩ đạo bền có › thể có ó trong nguyên tử, tốc độ và, oe

| Tăng lượng của e khi chuyển động trên quĩ đạo bên đó | " : _ "

5 Theo Bohr, momen động lượng - của e khi quay trên “những qu quĩ ï đạo bền 1 nay ay hi "

oe _ được lượng tử hóa: L=m.vr=n ÿ q) " Bs

Mặt khác, khi quay trén những qui dao bền én này em trong! nguyên ( tử rhidro chiu hai di lực vã mm : m mv" " xử + Lực hút hạt nhân: Fị= = > n : se Sa) c6, nản ey Lue lit tam: cRị= 2E me = su si “me? Sn | Đặt, n= ee _= const : :bán kính Bohr = = 0 529 A =r= =r on | me 7 Nang lượng của e gồm: 2 2 + Dong lượng: E, _m > E=E,+E,=——-< (3) + Thé năng; E, an ⁄/ me" me m.e" 13:8 (¢

Thay v var vio (3) = ae — —— nh? — |

Lưu ý: với n= l = nguyên tử H ở trạng thái cơ bản

n>2= nguyên tử H ở trạng thái kích thích

n ->œ=>E->0= e thoát khỏi trường lực hạt nhân hay nói cách khác

nguyên tử H da bi ion héa: |H > H* + le | |

Nang lượng i ion hoa la năng lượng cân thiết để tách 1 e (hay nhiêu e) của nguyên tử _

ở trạng thái cơ bản (l¡= 13,6 (eV)) có

- Giải thích được bản chất vật ly của quang, pho vach nguyên tử và tính toán vị trí

_các vạch quang phô H trong vùng thấy được

Khie chuyển từ quỹ đạo có mức năng lượng cao xuông quỹ đạo có mức c nang lượng thấp thì phát ra một photon có mức năng lượng: e=E,—E,=hU=h T= =he.v

Trang 10

Tập bài giảng: “Hóa Học Dai Cương” 4 4 4 4 2 4 ` , , l l L- 27,me Ì | Ma Ey = -——5— oh > ha = A ln ee oe my ae (a ee ecw 2 4 _

Dat Ry = an me hang s6 Ritbe (cm) > v=R,, C;—-)

Tại một giá trị n thập xác định ta có một dãy các vạch tương ứng với nạ ->œ Cho nên trong dãy vạch, khi bước sóng càng giảm (n, cảng lớn) thì các vạch càng xích lại gan nhau và bắt đầu từ một bước sóng ->bước sóng giới hạn thì phô trở nên liên tục

Tên gọi các dãy vạch thuộc quang phô vạch nguyên tử hidro: |

- ñị= 1; nẹ = 2, 3, .,œ -> dãy Laiman (thuộc miễn tử ngoại) -

-m =2;n,=3, 4 „ day Balmer (thuộc miễn khả kiến)

=ị=3; ne= 4, 5, , =>dãy Paschen (thuộc miễn hong ngoai) ¬

_=n¿= 4; nẹ=óÓ, 6, ,œ ody Brackett (thuộc n miễn n hong ngoal xa) os

-* Hạn chế: : SỔ Su ST "

= Khong giai thich được câu tạo của quang phổ các nguyên tử phúc tap hon hidro

_ _- Không giải thích được sự tách các vạch quang pho dưới tác ; dụng c của điện con os -

` và từ trường -

cm - Khó trả lời câu hồi: “e Ở đâu 1 trong ‹ qua t trình p chuyén t từ r quỹ đạo nay sang quỹ đạo có

2: Mẫu Rodơfo: : (Xem t2 tai ¡iiệu tham Kido)

" ` a Một SỐ van để tiền cơ học lượng tứ: va màn |

=1, “Thuyết lượng, Plank -

- Nội dung: “một dao động t tử + dao động \ với ¡ tần: sé ; chi có thể bức x xạ a Kay hip thy ¬ - ¬ 2

| “a nang s lượng từng đơn vị gián đoạn, từng lượng nhỏ một nguyên vẹn gọi là lượng tử - " năng lượng £ Tượng tử năng lượng nay ti lệ thuận VỚI tân SỐ b của dao động tử” s TS

_ø= ho = AA = he.v nh Si A

Y nghĩa: ‘phat hién ra tinh chất gián đoạn hay tính chất lượng tử - hóa của năng lượng trong các hệ vi mô

2 Luong tinh song — hat cua anh sang

a Tinh chat sóng: thể hiện ở hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa

h.c _

e=hp= =) — su xuat hién cua tan sé và bước sóng đã thể hiện tính chất sóng

của ánh sáng |

b Tính chất hạt: thể hiện qua hiệu ứng quang điện (hiện tượng bứt e ra

khỏi kim loại khi bê mặt kim loại được chiếu sáng) và hiệu ứng Compton (hiện tượng giảm tân số của bức xạ khi Đức xạ đi qua mạng tinh thể graphit)

c=m.c°(2) > sự xuất hiện của khối lượng và động lượng thể hiện tính chất hạt

của ánh sáng ¬

C Lưỡng tính sóng — hat cua anh sang:

(1), (2) >h 77 =ñmc” = Â= = => su xuat hién cua buéc sóng 4 và "khối lượng m thể hiện tính chất lưỡng tính sóng — hạt của ánh sáng

3 Sóng vật chất của De Broiglie: a Gia thuyét De Broiglie:

Trang 11

lập bài giáng: “Hóa Học Đại Cương” - 1

Tính nhị nguyên sóng - hạt không chỉ là tính chất riêng của ánh: sáng ma những

hạt vật chất khác như e, p, n, khi gặp mạng lưới tỉnh thể với kích thước thích hợp cũng gây ra hiện tượng nhiễu xa, giao thoa nghia la cũng có tính chất sóng Tính nhị

nguyên sóng — hạt là tính chất chung của vật chất Theo De Broiglie : « sự chuyển động

của mọi vật chất có khối lượng m vả vận tốc v đều liên kết với một quá trình sóng ĐỌI

là sóng vật chất De Broiglie, lan truyền theo nướng của vecto xung lượng : p= m v, có bước sóng 2 xác định theo hệ thức : 4 = hs -! m

Dp my

Ob Y nghia: |

—— Đôi với hạt vi mô : (1) nghiém ding

7 Đối với hạt vĩ mô :m )»h ->(1)>4—>0= tính chất sóng không, còn ý ý nghĩa

cố + Tính chất sóng của vật chất : “hiện \ tượng | nhiều xạ và giao t thoa được đặc trưng bởi - si

a eb đại lượng 4,0 " 7 a " “

-_ + Tính chất hạt của vật chất : -hiệu \ ứng quang -điện (hiện tượng bứte era à khỏi kim loại” TH

khi bê mặt kim loại được chiếu sang) và hiệu ứng Compton (hiện tượng giảm tan số ei "

| bức xạ khi bức xa di qua mang tinh thé) được đặc trưng bởi các đại H lượng m, bP

> Ban chat Sóng — - hạt (bản chất nhị nguyên) của vật chất Si

-4 He thức bat định Heisenberg : | adh ie

Su nhà -T rong co “học cỗ điển, khi khảo: sát :chuyển động c của a hạt ` vĩ rhô ô người ta a phải nói - "

GE đến c qui dao cua ching Lúc đó, tại một thời điểm bat kì tac có the x xác ; định được t tọa te ¬

Ti và động lượng (hoặc vận tốc của hạt)

oe “Trong cơ học: lượng tử, khi nol đến tính chất: song’ của 1 hạt vật chất thì khái r niệm : "

h ‘qui dao cia hat không con y- nghĩa Khi đó: | “động lượng (q) vị và tọa độ ›(P) khơng c có giá ¬ - trị đồng thời xác định” _

Ag Ap > h ¬ “trong đó, A4) a6 bắt định của toa độ (x, y; Ey

¬ | “Ap: độ bat dinh của động lượng

| “Nhân XÉt : + Nếu dấu « =» : Aq << => Ap>> có :

_+Nếu dầu «>»: Aq, Ap đều có giá trị lớn (p.q không ‹ CÓ gia tri Xác c định) Ax.Ap, 2h + Đối với ¡ một phương xác định (x, Y, Z): 4Ay.Ap,>ñ | OO _ 1Az.Ap.>h | | IV/ Khái niềm cơ bản về cơ học lượng tử: c _1 Ham sóng:

Mỗi trạng thái của một hạt vi mô được đặc trưng đây đủ băng một hàm theo hai biến

số tọa độ khái quát q và thời gian t

—— Ký hiệu: ự(4.) : gọi là hàm trạng thái hay hàm sóng của hệ

_ ự(./) liên tục, đơn trị, hữu hạn, khả vi và nhìn chung là hàm phức ˆ

+ ự' *(q,t) hoadc /w(q,t)/? biéu thi mat độ xác suất tìm thấy hạt tại tọa độ q và thời điểm t > ham y '(4,/) được goi la ham mat độ xác suất

-_ Trong hóa học thường hay dùng ở trạng thái dừng Trạng thái dừng là trạng thái mà năng lượng của hệ không biên đối theo thời gian mà chỉ biến đôi theo tọa độ

| => V4) vq) |

Trang 12

Tập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương”

Vai trò của hàm sóng w(q) tương đương với vai trò của qụ đạo trong mơ tả chuyển động của hệ vĩ mô trong cơ học cổ điển

2 Phương trình Schodinger cho trạng thái dừng (1926):

Phương trình Schodinger : năng lượng của hạt vi mô và hàm sóng mô tả trạng

thái của hạt thỏa mãn phương trình : H w=Ewy (*) Trong đó, ự =ự(4) : hàm sóng của hạt E : năng lượng của hat H : toan tu Hamilton © A hh? | H=-——A+U | 2.m

_ Với m : khối lượng hạt | _U: thé nang cua hat -

A: ncaa a an ¬

7 on Oo " a ;

‘A= = oF + ‘ey xt a aC -đạo hàm bậc 2 của a ham nhiều biến) |

oe ¬ “Thay! biểu thức ‹ của ữ vào o phương trình Oe sóc cu SỔ 2

TH oe Ey © Ay xây (E> 0y" 20002)

—_ _ Phương trình (*2) : hương, trình vi phân tuyên tính ‹ cấp 2 2 Việc giải phương trình re "

Sehodinge thu được hai ket quả: ”~ ¬

+ Hàm ‘song: ye > ví mô tả mật độx XÁC › suất tìm thấy hại

+ Năng, lượng E: ° eat nộ si -

k: hằng số,n là sd tur nhién nhận những giá trị gián đoạn —= E được lượng tử hóa

~

Trang 13

Tap bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” |

Chương III: NGUYÊN TỬ HIDRO VÀ ION GIÓNG HIDRO

I Mé dau:

1 Hé toa d6 cau :

a Toa do Decac : - Gốc tọa độ : O

- Có 3 trục : Ox, Oy, Oz

Điểm M được xác định bởi 3 tọa độ (x, y, z) =M (x, y, 2 b Tọa độ cầu : 7 Diém M cược xác định bởi tọa độ Œ, Ø 0) => r|=|OMs 0<rz<œ ' a Voit r= s _Ø0=(0,0M)0<0<x - p= (Or, OM`;0<ø<2z a © - Liên hệ giữa hai tọa độ : " cả ( x=rsincose Hiến ¬— ea oy .y=E Sing sin g as po yd ¬-:-: cosd es oe p=x x+y? +; z2

s1, Throng lực đối xứng xuyên tâm; | ee es ¬¬-

- Trường lực gọi là đối xứng xuyên tâm khi lựct tac c dụng lên hạt đi: qua một st điểm na

a lá cô định gọi là tâm của trường lực đối : xứng xuyên tâm (được lây làm gộc tọa a độ), đực : - |

So phụ thuộc khoảng cách T từ tâm đến hạt, không phụ thuộc hướng của r rộ

U= Uứ) và ự =ựŒ) =w(.6,p)

I Nguyên ( tử hidro và ion giống hidro : | 1 Bài toán trường xuyên tâm cho nguyên tu hidro :

Ta xét nguyén tir 1 e (hidro va ion gidng hidro nhu He’, Li*, ) c6 1 e chuyén động xung quanh một hạt nhân có điện tích la+Ze(H,Z=1; - He” ,Z2=2;LÍ,Z=3;

) Hạt nhân điện tích +Z e được coi là cỗ định ở tâm tạo ra mét trường tĩnh điện

culong Electron điện tích -e, khối lượng m là một hạt chuyển động chung quanh trường tĩnh điện culong đối xứng xuyên tâm, Ở đây ta có thể coi nguyên tử là hệ một hạt và có thể giải chính xác | 2 Phương trình Schodinger cho bai toan hidro : 2 Phuong trinh Schodinger có dạng : H w=Ey voi H =-> A+U | “11 hh? Im | =~" Ay +Uy =Ey © Ay +2 (E-U =0 2m h 7 ak we Le" LA (TT e7 ¬ ne ` ¬ LA U: thê năng = - , đôi với hệ 1 e:U= _-“—,r: khoả ảng c h từ e đến Ì hạt nhân i r

VÌ nguyên tử là hệ có dạng hình cầu nên trường lực của nguyên tử có đôi xứng -

cầu gọi là trường xuyên tâm | -

Trang 14

Tap bai giảng: “Hóa Học Đại Cương” °

+ Mọi lực tác dụng lên hạt déu di qua mot điểm cô định gọi là tâm của vùng + Lực đó chỉ phụ thuộc vào khoảng cách r từ tâm đên hạt chứ không phụ thuộc

vào phương của r

Đề thuận tiện, người ta giải phương trình Schodinger cho nguyên tử trong hệ tọa độ câu : X r.sinOcosg Vy =r.sinøsinø ZT.c0S0, f =x” ty +77, Trong hệ tọa độ câu : ự(z.y, 2) => wr, 2 9) 1 sô 1 -A=-c.-ữˆ—)+- 7A - Sun S7 nó rỉ 1ô ô._ 1 ổ A=—— 36 S08 59) * 5 sơ sinØ oe - 08 sin” Ø .ôp? | =i © eave Me Sy = 0 mo | ~ r 1

-_ Lwu ý Các đại lượng, cân tim: ne |

: phân phụ thuộc góc c của a toán tử tr Laplace " set

" ~ Trong trường xuyên tâm, các tốn tử đ, bình phương & momen dong lượng MP, - _ _ hình chiếu của | Mz theo phương: z là giao hoán v với nhau amg đôi n mot:

| cự Các trị riêng ‹ của: OH, MỸ ? sấu: :E, MỸ, M, -đồng t thời) xác ¿ định rong c cùng g một

trạng thái i | | oe ,

_ + Các toán tử trên phải có › chung hằm riêng

2 Kết quả của phương trình Schodinger :

a Cac obitan nguyén tử:

- Phương trình Schodinger c ó vô số nghiệm Đó là những ham (,6,ø) được gọi là các obitan nguyên tử Các obitan nguyên tử (AO) là những hàm sóng mô tả các trạng

thái của e trong nguyên tử |

Ví dụ: Khi biểu diễn hàm số đơn giản nhất , (1s) mô tả trạng thái cơ bản của

Trang 15

Tập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” -

- Hàm /ự(,Ø,ø)/? mô tả mật độ xác suất tìm thấy e của phân tử trong không

gian Khu vực mà tại đó mật độ xác suất tìm thây e khoảng 3524 gọi là đám mây e %

2 z

- Ta có, M =-ñ?.A và M.= ih với M ,M chỉ phụ thuộc vào các biến số

@ |

góc (6,ø) Trong khi, toán tử # phụ thuộc (r,Ø,ø)

=> Vay dé y(r,0,0) la ham riêng của cả ba toán tử trên hàm phải có © dang:

/ữ.,Ø,ø)= R{).Y(6,p) —-

_ Với R(r): hàm bán kính (phụ thuộc r) — qui định kích thước của AO Y(,ø ): hàm góc (phụ thuộc Ø,ø) —> qui định hình dạng của AO

_ Bằng phương pháp phân li biến SỐ người ta giải phương trình Schodinger tim " | - ĩ

a nghiện của hàm sóng y dan dén xuat hiện các sô lượng tun, I, m như : sau:

es cự ¬¬ Wt m ứ, 8 9)= “Ra ar) Yin iC ey on số ố lượng tử chính, n=l,2,3, ¬ : fans Is 86 lượng tử phụ, l =0, 1, 2, sứ " oe _m so lượng tử từ, my = 0, +122 th ee Se ES Bo > Những: hạt Yn, Lam, rs 0 2) là nghiệm của la phương t trình Schodinger, mô tả ä những , _ cee " : sa Số lượng tử chính (m):

oe _ tạng thái khác nhau của electron trong nguyén tử được gọi là các cAO "` “

=b Y nphĩa ` các SỐ Ð lượng tử Doe Rn

_ Xác định năng lượng c của e e trong nguyén tử (he vi imo): E, aR ae

_ Xác định số lớp e (cae « e trong cùng một lớp, có cùng n > E, như nhau) _ _Xác định kích thước cua AO: n n càng lớn > kích thước AO lớn ° ‹ Số lượng tử phụ(): _ _Đặc trưng cho một phân lớp của e Những e © có cùng n, | tap hop thanh mot phan fo Jt 0 I 2 3 Ứng với một giá trị của ncón n gia trị của —> -lớp thứ n có n phân lớp ~ Vi du: | | s — Phân lớp Lớp _ | — J1 ¬ n=l | : I=0 ˆ ˆ Ils(n=l,Il=0) _ n=2 _~ | = 1=0,1 c -_ _- l2s(m =2,1=0) oO | 2p (n =2,1=1) - "Xá định hình dạng của AO”

‘Vi du: 1=0 > s > hình câu |

l=loap-> hình số 8 nổi cân đối

=— Hình dạng của một SỐ > AO: |

Trang 16

Tap bai giang: “Hoa Hoc Dai Cuong” Px | - Xác định momen động lượng của e thu được từ viéc giải phương trinh Schodinger: = /Jj( + l).h _* Số lượng tử từ (mị):

- Xác định sé cách định hướng khác nhau trong không gian - _ Xác định số obitan nguyên tử trong một phân lớp

Xác định hình chiều của vecto momen | dong lượng trên trục z: M,= =m, eh ° Hài số S : "

| 1 Một số khái niệm cơ bản: OL: Hàm mật độ xác suất:

Ham / Venta (r, 9 „)/2 gọi là ham mat £40, xác suất tức la ham mô ta; xác - suất) tìm ìm ˆ oy

ca 2 | thy e tai một vị trí được xác định bởi vecto r trong không gian quanh hạt nhân "¬

Phạm vi không gian đó được qui định bởi khoảng xác định của hàm: song : si ` Vosin (r, 0,9) ma Mi ữ› 6, 0) = Ral DY Chm @ Ø1 nên 1 ham mật độ › xác suất cũng được: xét eh

- ae hai hàm: oth ¬ ,

a ‘Ham r mat a6 x xác - suất theo ban kinh:-

ee “Xác suất tìm thấy e trong một lope cau mỏng, có tới hạt nhân, bản kính trong BỘ - "

Ty „ bán kính ngoài lar+ dr Ki hiệu: P(r) Ce SNE ee a a s6

_P@)“ = Ũ RỲ lá: v VỚI in, r2 | là Khong cách từ mặt c cầu u bên trong đến r mặt cau 1 ben ngoài Quên os

căn đ

"¬ T: - bán kính; R= Ry : ham ban kính -

- Dai lượng Dự) = = a )=R? 12: hàm mật độ xác suất theo bán kính —_ Hàm nR¿@) đã được chuẩn hóa: R“r“ẩr =1

/ b Ham mật độ xác suất theo góc:

Tương ứng với ham géc Yj m, (8,9) ta cũng có hàm mật độ xác suất theo góc là /V2

P( 0,0) với dP(2,ø ) = tri? sin Ø.đ.Ø.2ø và mật độ xác suất theo góc: D(Ø,ø) = /Y/

C Mây e: được qui ước là: miền không gian gân hạt nhân nguyen tu,

trong do xac suất có mặt e khoảng 90%, mỗi mây e được xác định băng một bề mặt

gôm các điểm có mật độ xác suất băng nhau _ |

Ví dụ: Mây e của nguyên tử hidro là hình cầu có bán kính 0, 53 A Các e khác nhau có hình dạng và kích thước mây e khác nhau

2 Spin electron Ham obitan spin:

a Spin cua electron: ,

_- Khi electron chuyén dong, ngoai momen động lượng M xác định băng số lượng tử l, electron còn có một momen động lượng riêng (momen n động lượng Spm M,)

M4, =Js(s +1).ä ; s= 1/2 :

Trang 17

- Hinh chiéu cua momen dong lượng spin trên trục z có độ lớn là : Mu) = mạ ;

mạ = +s=+1/2 —› số lượng tử spin : mô tả trạng thái chuyển động tự quay của electron

b Ham obitan spin :

- Gia phương trình Schodinger > y, ham (r, 0,0) : ham không gian - Thuc té ta cé ham toan phan : am „, (r,8,0,Ø);ơ = +1/2

Vậy ta CÓ, Mì, mị (r, 0, P, Ø) — Yn dm 12 — Win Lm (7, 0, P)-Xm, (Ø) — V2 Œứ, 0, 0).ư

Hoặc Mạ „,m,,—172 — —=Ứ/p fm (7; 8 „) Km, (o)= Yn dm, (7, 8 „) 8

= Vậy 1 hàm không gian cho ta hai hàm toàn phân lrạng thái của 1 electron phai 7

duge dac trung day du bang mot bộ bốn số lượng t tử {n, l,mị, ms) I

Trang 18

Tap bai giảng: “Hóa Học Đại Cương”

Chuong IV: NGUYEN TU NHIEU ELECTRON

I Nguyén ly phan đối xứng

1 Nguyên ly không phân biệt các hạt đông nhất : các e là các hạt đồng nhất

không thê phân biệt được

Ví dụ : so sánh m, v, q các e trong nguyên tử He _

2 Nguyén ly phan đối xứng :

_- Xét một cách đây đủ, tọa độ khái quát q của mỗi e sôm hai tọa độ : tọa độ s

công gian (r ) và tọa độ spm (ơ): q= Cc, Ø )

_- Xét ham ự(4,.4› (> va, ,đ› a ) là hàm sóng toàn phần đây đủ của hệ hai hạt

s đồng nhất 1 và 2, khi hoán vị hai hạt cho nhau ta được hàm y Qos 4, > ự (4, af oP)

- tT Theo nguyên lý không phân biệt các hạt đồng nhất, ta được : wt tạ: 4 Y “We (a4 at ee : # [me WG: q,)= ham đôi xứng -

/(4¡:4;) = -W;.4i) = hàm phản đối x xứng

Se _ _ Ham song được - gọi là hàm đôi xứng | nếu hàm: này không đổi dấu khi đồi chỗ 2-5 dau

sua (hoán vị) cho nhau - TH hi - "¬ - - TH ThS in Hai Tà ` s

¬ Ham sóng được gọi ila ham phan d đối xứng n nếu a ham ñ này, đổi dấu k khi đổi chỗ 2 số hiện

" _(hoán vi) cho nhau ~ " ——

oe Nội dung : hàm song toan n phan mo tả a trang thai hệc các e ela hàm phản đồi xứng, ae

Sóc _ đối với sự đổi chỗ cho 2 bat kì của hệ đó ¬_ " "

_ H.Sự gan dung trong việc giải bài toán hệ nhiều e e:

-1 Mô hình các hạt độc lập -:

_Mô hình các hạt độc lập (mô hình trường x xuyên n tâm) thừa nhận trong r nguyên tử có

"nhiều e, mỗi e chuyén động độc lập với các e khác trong một trường trung bình có đối - xứng câu tạo bởi hạt nhân và các e khác hay trường xuyên tâm hiệu dụng của hạt nhân hay nói cách khác, trong trường hợp này hạt nhân đưuọc coi là dứng yên, xét chuyển động của từng e trong trường lực được tạo bởi hạt nhân và các e còn lại

Như vậy, theo mô hình các hạt độc lập, ta đã chuyển bài toán N e thanh N bal |

_ toán Ï Sẽ W(x, y,2z) =y(r,0,9) = R(r).Y (8,9) > kết quả bài toán

Xét e thứ i: Hwy, = EW) > Ba, |

_Với: Ea = Eị + Eạ + +Ey= Và V„ =W\4; y = -Tly,

i=] i=]

Nhu vậy, „,„ của nguyên tử N e cũng là obitan nguyên tử (AO)

- Định nghĩa: AO là hàm sóng mô tả trạng thái le trong trường xuyên tâm thực (H, He` LẺ .) hay trong trường xuyên tâm hiệu dụng (nguyên tử nhiêu e)

2 Phuong phap gan dung Slater xác định các ao va nang tương của €: + Rat): ham ban kính, quyết định kích thước của AO, phụ thuộc số lượng tử

chính và sô lượng tử phụ

Y,„ (9,ø): hàm góc, quyết định hình dạng của AO, không đổi theo n

Trang 19

Tập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” - |

->ư phụ thuộc chủ yếu vào R > xac định R theo phương pháp kinh nghiệm Slater: *- */n* 2 2 +2 R„(r) = c pot: 1) e (2⁄n*)(t/ đạ ) va Ey =- ~ ee 2 —.13,6(#) | | _ 2q 2 VỚI aạ= Nw 0,53 Ä -› bán kính trong cùng cua Bohr e° C: hang SỐ

n”: sô lượng tử chính hiệu dụng

r: biến số (tọa độ trong hệ tọa độ câu)

Z*: điện tích hạt nhân hiệu dụng: L*=Z— 6 -¿ điện tích hạt nhân _ _ b¿ hang s6chan - "- khối lượng e_ "¬ Ok Qui tắc xác định n* và b theo phương pháp $ Slater: ¬ : a SỐ 0 lượng tử hiệu dụng nh: | =b Hằng s số ố chắn b:

we at tuy g - Chia các AO thành các nhóm: :s) Qs 2p) Gs 3p G4 (ts 4p) (44) (#0) Cie ie oe

ni n : AO trong cùng rhóm có hảm bán kính như nhau, - : ae

" - Đối với một öbitan, ‘hang SỐ chắn: b là à tổng s số các ching s SỐ chin thành phần của la Tản

7 - | từng e (trừ e dang ở obitan đó): b= ie :

si = Qui tắc xác định b’: Be ee Oe :

" + Các ed nhom: obitan phía r ngoài obitan đang xét trhì không đồng, SÓp \ vào: b w= = 0)

+ Cac e trên các AO củng nhóm VỚI AO đang › xét thi dong gop (b’ )=0, 3 5 - -tiêng | : côi ‘AO Is c6 b’ = 0,30 + Cac e bén trong : | - Nếu AO đang xét là ns s hoặc np thì mỗi eo obitan (n - DY) có b’ = = 0, 85 ; osau _ hon ntta cé b’ = 1 | - Nêu AO đang xét là nd hoặc nf thi các e ở obitan bén trong (kế cả e cùng, nhóm AO ở lớp n) có 6” = 1 Ví dụ: L1 (Z = 3) 2-1 - Xét 1° Is: n*=1;b=0,30 > Z* =Z—b=3- 0,3 = 27 ¬ Ei (211 13.6(eV) =- 99 144 (eV) _-Xétlfở2s: n#=2;b=20,85=1/7=Z*=Z-b=3-l/7=l3_

= Ry = ere?) E>, -(#] I36(er) =~ 5,746 (eV)

Vay tông nang lugng cua Li: E,; = 2E,, + E,, = - 204,034 (eV)

Ví dụ: Xác định hàm bán kính và năng lượng của nguyên tô C và Na?

IL Các qui luật phân bồ e trong nguyên tử nhiều e:

- Câu hình e là sự: phân bố các e vào các AO hay là sự sắp xếp lại các mức năng lượng

_ theo thứ tự lớp tăng dân Trong cùng một lớp thì theo thứ tự s, p, d, £ |

Trang 20

- Khi nhường và nhận e đề tạo ion thì sẽ thực hiện từ lớp ngoài cùng của cấu hình e

1 Nguyên ly loai tr Pauli

Trong một nguyên tử không thê tôn tại hai electron bất kì có cùng giá trị của 4 số

lượng tử

VD: Phân tử He có 2e; n=1 => l=0 => m=0=> ms = *Ì/2 s

Hệ quả: Dựa vào nguyên lý pauli có thê tính được sô electron tôi đa trong một ô lượng tử, một phân lớp hay một lớp

+ SỐ electron tối đa trong một 0 lượng tử là 2e (vì trong một ô lượng tử các e có:

_ 3 sỐ lượng tử † giống nhau, số lượng tử thứ tu m, phải khác nhau, nhận giá trị là +2 / " s

| hoặc - 1/2)- |

| - + Số electron tối i da trong n một phân lớp] là 2(21+1)

| _ Phân lớp $56 â lượng ti a 35 c1 8 PP - d Of ol 5

_Số e tôi đa ~ oe a : 6c có 10° : 14

¬ + Số e tối i da cho lớp n: Một lớp: e ứng v với 1 giá trịc của n có tôi đã 2n? e-

_VD: Tinh số e tối đa Ở: lớp L? 2 ¬ conte -

Su a 2 2 Nguyên lý Vững bén: TT | | 7 "x4 |

; Trong nguyên tử, các électron chiếm: trước c hết các cAO: có mức c năng g lượng thấp đến - ¬

Thế cao o (đi từ trạng thái bên vững sang trạng thái kém bền vững hen) : ¬ oe "

_Năng lượng của các AO trong nguyén tử r được -xếp theo thứ tự tăng dẫn thỏa mãn oe

-_ quy tắc Klechkowski.:

3 Qui tac Kleckovski : " : no cm _ : |

_ Trong nguyên tử nhiều electron, dos su ự tương tt tác giữa các e, nang lượng ( của hệ không chỉ phụ thuộc vào số lượng tử chính n mà còn phụ thuộc vào sô lượng tử phụ |

Hệ le: E.) = E,

Hệ nhiêu e: Ey = Enr - Qui tắc Kleckovski :

+ Năng lượng tăng theo thu tu (n + 1) |

+ Nếu e có (n+ 1) bang nhau => nang luong ting theon -

Trang 21

Tập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” => 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

Ví dụ : Eos < Enp; E35 > Enp

4 Quy tắc Hund (qui tac Spin cuc dai): |

¬ O lượng tử: Mỗi AO được đặc trưng bằng 3 số lượng tử n, |, m; mỗi AO duoc biểu diễn băng 1 ô vuông được gọi là 1 6 luong tu, kí hiệu là

> Quy tac Hund: Trong cùng một phân lớp, ứng với cùng một mức năng lượng

xác định, các e sẽ phân bố sao cho tổng spIn của chúng là cực đại

¬ Quy luật phân bố các e trong nguyên tử: - phải 1 tuân theo nguyên lý Pauli, nguyên hen |

lý vững bên và quy tắc Hund

oo Luu ý: Voi cac nguyén tô chuyển tiếp, trong trường hợp bắt thường thi: “cầu ấu hình ` | 7 số ey ban nhất là cau hinh có số AO ở phân lớp tương ứng bị chiếm một nửa a hay h hoan toàn SP

" —- (rạng thái bán bão hòa hay bão hòa) Ví dụ: 2sCu, 2CT ¬ "“ ¬ oe IV Cách biểu diễn cấu trúc vỗ điện tử c của nguyên tử: a

Ni Cau hinh dang « chit:

° ằố as Để viết cau hình, e dạng chữ ¢ cân thiết:

ng - Số e trong, nguyên tử (bằng 2)

re “Thứ tự điền các electron theo nguyên ny ving bền

- ' - Biếts sỐ electron toi đa trong một phân lớp: Phan lop s § có tối Lúa 2e phn lớp P- Tả " ne

- _ Ốœ, phan lớp d- 10e, phan lớp f- dáe ¬ ¬

* Cách viết: oe ¬—

- Viết dưới dạng ki hiệu c các phân lớp:: | |

_Điền e theo thứ tự năng lượng tăng dần và các e ở mỗi õi phân lớp viết dưới dạng số

mũ | | |

* Chú ý: - Khi viết cấu hình e của a nguyễn tử “thi SỐ e= Z nhưng khi viết cầu hình e- cua ion thi phai chi y s6esé ¥ Z (điện tích hạt nhân của ion và nguyên tử như nhau nhưng sô e es khác nhau): Số e < Z.( đối với ion dương) và số e > Z ( đối VỚI —_

ion am) VD: Mn? * (Z=25) -> số e =22: 1s22s22p3 s“3p”3df |

Viết câu hình e của nguyên tử hay ion: khi điền e vào nguyên tử luôn điền theo

thứ tự năng lượng theo nguyên lý vững bên nhưng khi mất e (để trở thành ion) thì mất e ở lớp ngoài cùng trước (mat từ lớp ngoài rồi tới lop trong): dién (n- 1)d sau

ns, khi mất ns trước (n-1)d

2 Cấu hình dạng Ô lượng tử

* Cách viet:

- Viét cau hinh e dạng chữ

- Dua vao cầu hình e dạng chữ ` viết câu hình e dạng ê ô lượng tử ( mỗi ô lượng tử

chứa tôi đa 2e)

Trang 22

- Mỗi e được kí hiệu bằng l mũi tên quay lên (với m,= +1/2) , quay xuống (với m,= -1/2)

- Néu 1 Ô có 2e -> 2e phải có spin ngược chiều nhau => 2e đã ghép đôi, tổng

spin= 0 Néu 1 6 co le -> gọi là e độc thân, spin = + 1/2

- Voi nhttng phan lop chua bao hoa e -> việc phân bô e phải tuân theo quy tặc Hund

Trang 23

Chương V : ĐỊNH LUẬT VÀ HTTH CÁC NGUYÊN TÓ HÓA HỌC

I Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học:

1 Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuân hoàn (BTH):

- Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dan của điện tích hạt nhân

nguyên tử | |

- Cac nguyen tố có cùng số lớp ớ ‘trong nguyen tử được xếp thành một thang

os - Các nguyên tố CÓ: cùng SỐ £ : hóa trị rong nguyên tử được xếp thành một cột : ae z hóa trị là những e CÓ khả năng tham, gia hình thành liên kết hóa học Thun

oe oe thường nằm ở đớp ngoài cùng hoặc Ỡ cả phân lớp sát tiớp ngoài ` nếu Se

- Si phân lớp đó chưa bão hòa _—

2 Cấu trúc ‹ của a bắng tuân hoàn:

-C6 ó khoảng 1101 nguyên tố xếp thành 7 chủ akg v va 8 nhóm

mã “đc Chu: by: La day các nguyên tố mà nguyên tử c của: a ching 6 có ý cùng số -

mộ ‘op 2 é “được ) xếp theo chiều điện tích hạt nhân ting d dan

_STT của chụ kỳ trùng với số lớp : é của nguyên tử các - nguyên tố ố trong, chủ 1 ky có / "

s đó và bằng số ý lượng tử chính (n) Được đánh số từ 1- 7

mm Chu kỳ 1: 2 nguyên tố 1s! (H) Ss ? (He) : - i a

Chu ky 2: 8 nguyén té 2s! (Li) > 25 2p° (Ne) - | " co

có Chu kỳ 3: § nguyên tố 35! (Na) > 3s” 'ap (Ar) a “

_ Chu kỳ4: 18 nguyên t6 4s! (K) "5 4s”4p° (Kr)

‘Chu ky 5:18 nguyén t6 5s' (Rb) —““" 5 5s? 5p%(Xe) }? 23

' Chu kỳ 6: 32 nguyên tố 6s (Cs) —#“~—>› 6s“ 6p” (Rn)

Chu ky 7:24 nguyén td Day là một chu ¡kỳ chưa hoàn chỉnh | 24° |

Giải thích sự chưa hoàn chính của chu kỳ 7 Cách xác định số nguyên tố tối đa trong một chu kỳ 2 N? (N: Số cap ) (từng đôi chu kỳ có số nguyên tố như nhau

được gọt là cặp chu kì) —

Trang 24

b Nhóm: Nhóm nguyên tố là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có

cấu hình € tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gân giống nhau và được xếp

thành một cột

Nguyên tử các nguyên tố trong cùng một nhóm có số € hóa trị bằng nhau va

bằng số thứ tự của nhóm (trừ một số trường hợp ngoại lệ)

Mỗi nhóm được chia thành hai phân nhóm: chính và phụ

_

_Midụ: du: 28H Is' 2s° "2p" 35° 3p’ > PNC nhóm VI

+ PNC (nhóm A): gồm các nguyên | t6 s, p (SIT n nhóm = = SỐ ye I6p 1 ngoài - a

* PNP (nhóm B ye sôm các nguyên tố Sd, f (STT nhóm = = số se lớp ngoài - "

no "ney gà và phan lớp sát: ngoài cùng nếu phân lớp đó chưa bão hòa)

Ví dụ: (dụ: kes As 2s’ 2p 3 °3g 424g) - => số é hoa ti= =8=5P PNP nhóm vu

+ Mot s số ố trường hợp ngoại liệt USE edhe | su

| oo Cac nguyén tố PNP có 8, 9, 10 e "hóa trị ¡ đêu ¡ thuộc PNP nhóm vill

- - Họ Lantandit va actindit gồm các nguyên tố f thuộc PNP nhóm HH

Vi dụ: dụ: Ni 1s 28? 2p 38° am sd => số ý £ hóa t tri = = =10 => > PNP nhóm vill

_ 3 M6t sé ‘dang bang t tudn hồn ¡thơng dung: có hai dang phé biến:

a Dang bang đài: _ | | | |

- Các nguyên tế trong một chu kỳ được sắp xếp thành một hàng theo thứ tự

điện tích hạt nhân tăng dan (7 hàng và 18 cột) |

Trong do:

„+ ö nhóm A chiém 8 cot

-+ 8.nhóm B chiếm 10 cột (riêng PNP nhóm Vill chiếm 3 cột)

Trang 25

Tập bài giáng: “Hóa Học Đại Cương”

- Chu kỳ lớn (4, 5, 6, 7) được xếp thành hai hàng

- Có 8 nhóm, mỗi nhóm được chia thành hai cột: PNC (s, p); PNP (d, f)

- Các nguyên tố f được xếp thành hai hàng ở ngoài bảng II Cấu hình £ của các nguyên tố:

Trang 26

Tập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” Cauhinh |d's* | d’s* | d7 d°s! d7 d°*s* | d's’ S d1042 © hóa trị Ví dụ (chu | Sc Ti V Cr Mn Fe,Co, Ni Cu Zn ky 4) Cấu hình | 3đ!4s? | 3d74s” | 3d°4s” | 3d°4s' | 3d°457 B454s2(Ee) 3d'°4s' | 3đ4'°4s” e | | Bd74s*(Co)| ST Bd”4s”(Ni) | _ Lưu uu ý: Các trường hợp ngoại lệ: _VB: Nb @= 41); ` Ss - VIB: Wa 14) Tu Ty MÔ _Ru (z= 44): 4d’ 5s"; | _Rh Z= 45): ` ° Pd Œ= 46): 4419 sg, “PLZ = -78) 54068), Tử - ci -Các n nguyên ( tố f (PNP loại 2): cs 2: l4 “m -1)4° ns + Họ Lantanoit: ag 14 + 54909 68: C6 ‘tinh chất giống g sa af 5d"6 63? 7 + Ho Actinoit: st 14 ' q90): 1s? : CÓ tính chất giống SẮC: 5° 6a 78° / “Trong PNP n mirc OXI ¡hóa ( cao nhất của một t nguyên tô có thể có bằng số thứ - tự của nhóm | | - | III Su bién thién tuan hoan mét sé tính chất của các nguyên tố: I Bán kính nguyên tử:

Trang 27

Tap bai giảng: “Hóa Học Đại Cuong”

Lưu ý: Đối với ion ‘cing dién tich, sự biến thiên bán kính Ion cũng giống như

sự biến thiên bán kính nguyen tử | |

VÍ ẩM: r, <rwy <r„ > ` SP oes

2 Năng lượng ton hóa (Ì, eV):

Năng lượng ion hóa thứ nhất (l,) của nguyên tử là năng lượng tối thiểu cần để |

tách € thứ nhất ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản _

S A= le 3 AT Lev) |

_Víd H-1e 9H" N= 136eV

DOI với nguyên tử nhiều C, ngoài năng g lugng i ion hóa thứ nhất ¡ người t ta cồn '

eel «bts năng lượng ion hóa 1 Is là năng lượng cần để tách @ thứ 2 3 ra khỏi các ion ` "

_ tương ting Giá trị của chúng lớn hơn năng lượng ¡ ion ì hóa thứ nhất nộ | Số

ok = oo Sự biến thiên: của năng lượng Ì ion nhóa: " tae | ay a Ae ¬—

+ + Trong r một chu kỳ, từ trái sang 5 phai, nhìn chung n nang lượng ion nhóa ˆ a

a tăng ‹ do § SỐ: ó lớp e không đối, số € ngoai cing ting, điện tích hạt nhân lăng : > lực hút

i giữa hạt nhân \ và e › lớp 1 ngoài cùng tăng > > kha năng tách e > gidm > I tăng

"- | Tuy nhiên cũng c có một số trường hợp n ngoại lệ: 1 giảm trong, chủ ki

| ° Từ nguyên tố phân nhóm HA (ns 2 > HIA (ns? np '): do liên kết

| kém bên vững cha Ep (trong nguyen t6 IIIA) vdi @ s (trong nguyen | t6 ITA)

° Nguyên tố phân nhóm VA (ns” np 3> VIA (ns° np *): do tương tác | day giữa 2€p trong cùng một obifan pd nguyen tố VIA |

| —+ Trong một 'PNC, đi từ trên ì xuống: năng lượng 1 ion 1 hoa giam dân

a3 Ai lực đối với €: (E, eV)

Trang 28

Lập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương”

Các phi kim thường có ái lực € lớn hơn ái lực € của kim loại Vì thế sự biến

thiên ái lực £ là đồng biến với tính phi kim

Lưu ý: nói chung các nguyên tố đứng trước một nguyên tố có phân lớp bán

bão hòa (p”, đ), f) và bão hòa (p5, d'°, f'') thường có ái lực € lớn

4 Độ âm điện (x):

- Dé dm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút về phía mình khi tạo

Ä" thành liên kết hóa học cua nguyên tử ST

- - Vai trò của độ 4 âm điện:

+ tLà cơ sở để xét đặc điểm của liên kết hóa hoc:

oe mã ví 5 0 < <Ar< <I, 71: liên kết giữa hai ¡nguyên | tử ra liên kết cộng hóa t trị:

TH SỐ = Số at 21 17: liên kết giữa hai ¡ nguyên tử là liên kết ion,

+ + Dùng để: xác định s số oxi ihoa theo dinh nghĩa

s - Sự biến thiên của độ Â âm "điện:

+ - Trong r một chu kỳ, từ trái sang phải: độ: âm ¡điện của nguyên tử các

nguyên tố ý thường tăng, din - | |

+Trong một PNC, từ trên xuống: độ âm điện của nguyên tu các nguyên tố thường giảm dần

Lưu ý: Vì phi kim cang manh thi độ âm điện cing manh nên sự biến thiên độ âm điện đồng biến với tính chất phi kim

5 Tinh kim loai, phi kim:

- Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó đễ nhường

€ để trở thành ion dương

- Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyen tử của nó dễ nhận

thêm € để trở thành ion âm

Trang 29

_ Tập bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” -

_+ Trong một chu kỳ, từ trái sang phải: tính kim loại giảm dần, tính phi

kim tăng dần |

+ Trong một phân nhóm, từ trên xuống: tính kim loại tăng dần, tính

phi kim giảm dần |

6 Hóa trị của các nguyên tố:

| Trong một chu kỳ, từ trái sang phải, hóa trị cao nhất của các nguyên 16 v với

OXY tang lan lượt từ + >7, còn hóa trị với hidro của các phi k kim giảm từ A ¬

7 Tính axit - = - bazo cua Oxit va 1 hidroxit tương ling:

Foy -Tiohgi một chu ky, từ t trái sang phải, tính bazơ của oxit va 1 hidroxit tương ứng s

TẤN ễ giảm dần, đồng thời tính axit của a chting tang dan

7 - Trong một t PNC, từ trên xuống, tính baz của các oxit va hđroxit -tướng ứng ¬

Tử os ung dan, đồng thời tính, axit của chúng giảm dẫn

Uv Dinh Mật tuần hoàn: oe ye

- Tính chất của các : nguyên tố và 1 don chất ‹ cũng : như thành phần v và: à tính chất của |

7 che ‘hop chất tao nén từ các nguyên tố đó đều biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng a a

của điện tích hạt nhân í ì nguyên tử

Trang 30

Chuong VI DAI CUONG VE LIEN KET HOA HỌC

I Mở đầu:

1 Liên kết hóa học: là một trong những vẫn đề cơ bản của hóa học Có hai

đặc trưng: | |

- Năng lượng liên kết

- - Độ dài liên kết và 'øóc liên kết

2 Nang lượng liên kết — Năng lượng liên kết trung bình:

¬ a Năng lượng liên kết:

tà " ¬ - Năng lượng liên kết A- B là năng lượng vừa a đủ dể l phá v v6 hoặc hình thành ie : x zn

" “ đó trong những điều kiện xác định | "¬ " — "

nàn " Vi dụ: để phá vỡ liên kết H- -H trong phan tử Học cần một i nang home bằng 4 436 6kỊ/ Ve - Số °

— = Bu BGK mol - cô? 2 Sốc co 7 c0 Dài oi ni con vi

Ủy ng - Phân tử bền hơn nguyên từ: => > Bp tử < Bưu tử > hình thành h phân t tử Kem theo sự va cà "

ae _ phóng, năng lượng

= - Khi phá vỡ liên kết, ta gọi ilan nang 3g long phân li liên kết ết(Dạp)

_= Khi hình thành liên kết tạ gọi là năng lượng h hình thành liên kết tám) - - - Tần "

a Ta có: lÐz|=|Ez| và Dạp > 0, EẠp <0-

> Khi noi đến năng lượng liên kết thì cân + phải hiểu rõ đó là năng lượng phân li

hay nang lượng hình thành liên kết |

b Nang lượng liên kết trung bình : :

Trong hóa học, có nhiều trường hợp một phân tỉ tử có đồng thời nhiều liên kết Bằng thực nghiệm, ta xác định được năng lượng trung bình của một liên kết Năng lượng liên kết trung bình càng lớn thì liên kết đó càng bên

II Liên kết cộng hóa trị - Liên kết ion :

1 Qui tắc bát tử (quy tắc Octet):

"Khi tạo liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng đạt tới cấu hình lớp ngoài

cùng bên vững của nguyên tử khí hiểm véi 8° |

Lưu ý: Đôi với He là 2°, từ Kr trở đi là 18° Vi vay, qui tac chi ap dung cho mét sé

gidi han cac nguyen io chu yeu la Cac nguyen iG (huộc chủ kỳ HÍ

Trang 31

a Nội dung : ¬

- lrong phân tử được tạo ra từ các nguyên tô phi kim, liên kết hóa học giữa hai

nguyên tử được thực hiện bởi cặp e dùng chung, nhờ đó mỗi nguyên tử đều có được

cầu hình lớp ngoài cùng bên vững của nguyên tử khí hiểm với 8Ÿ |

- Trong lién két CHT, những đôi e kết hợp 2 nguyên tử được tạo ra băng cách

dùng chung các e hóa trị và chúng có thể là từ hai hoặc chỉ từ một nguyen tử |

b Phân loai: " "

TS c - Liên kết CHT không phân c CỰC : : Cập e dùng chung n năm: Ở giữa khong cách hai SỐ

hat nhân nguyên tử " — | oo a Ca ee

¬¬ " m tính phi kim mạnh hơn (ó độ â âm điện lớn hơn)

¬ = - Liên kết cho — -nhận : cap e dùng chung chỉ do một nguyên tử của một Lnguyên tố 5 "

sÉ, Tink chất:

Nhấn TU b - CHT ( của một nguyên tố: § được x Xác định bằng tổng s số liên kết CHTc của + nguyên nức on

ụ "na đã cho VỚI các nguyên tử khác trong phân tử - ¬ on ne

ats - Trong liên kết CHT, đôi e' dùng chung được > phan bd ở khoảng không ; gian ngiữa — -

- hai hat nhân tham gia liên kết Do do, người ta nói liên kết CHT có tính định hướng " sử không gian vì vậy sé nguyên: tử liên kết với một nguyên tử cho trước bị hạn chế, đó là -

tính chât bão hòa của liên kết CHT _ : | , 3, Liên kết ¡ ion :

a Thuyét Kossel ( | 9 6):

- Trong phản ứng hóa học xác định, các nguyen tử có xu hướng thu thêm hay - i

nhường bớt e đề đạt tới cấu hình e bẳn : vững của nguyên tử khí hiểm Các nguyên tử đó trở thành ï 1on, chúng hút nhau u bang, luc hut tinh điện giữa các ion tích điện trái dấu tạo

ra hợp chat’ có liên kết ion | |

- Hóa trị của một nguyên tô trong hợp chất ion được gọi là hóa trị ion hay điệnhóa

trị - Sa | |

— Vidụ: Na+ + % Ch + NaCl s

Ví dụ: Na > Na + le; ý CÍ+ le > CL => Nai + Cr —> NaCl b Dac diém:

Trang 32

| Tap bài giảng: “Hóa Học Đại Cương”

- Lực liên kết: trong hợp chất ion chủ yêu là lực tĩnh điện do các ion tích điện trái dâu hút nhau

- Không có sự định hướng không gian: người ta cho răng các ion có hình dạng quả câu, lực tĩnh điện mà ion tác dụng phân bô đều về tất cả các phương => lực tương tác tĩnh điện giữa các ion không có sự định hướng không gian (mỗi ion có thê hút về mình các ion trái dầu theo một phương bất kì)

- Sự trung hòa điện: tất cả hợp chất i ion đều trung hòa điện Liên kết ion không co

" tính bão hòa (ott ion duong có thê liên kết với các ion am quanh no) |

ˆ € "Năng lượng liên kết của phân tử hop chat i ion: |

` l " - Xét shop chat A" B: 6 một Lkhoảng cách r

ee _ : 4 Lye đây thế: năng tương! tác c đây): U = 3 n: hệ số hong, = ee sự oat Nang lượng tương t tác ‹ của thai ion LÁT va iB 6 khoảng cách r rh : ¬

—U= Us + ru: = hưng fa-5 || tự PN: | OF, > A**B”"só ~= Z- “0-4 r Ton CO VO khi hiém | He | Ne Ar | Kr Xe | Trị: sỐ n Ss 7 9 10 12 —~ Ue | / ~-<Uh | 4 Mô hình sự đây giữa các cặp e vỏ hóa trị (thuyết VSEPR) a Mo dau :

Trang 33

ca _Tâp bài giảng: “Hóa Học Đại Cương” ˆ

- Các cặp e vỏ hoa trị được phân bô cách xa nhau nhất để có được lực đây nhỏ nhất giữa chúng

- Ở vỏ hóa trị của nguyên tử (trong phân tử liên kết CHT) có đôi e liên kết và đôi e riêng Có sự không tương đương giữa cặp e liên kết với cặp e không liên kết Cặp e liên kết chịu lực hút của cả hai hạt nhân nguyên tử tạo ra liên kết ; cặp e riêng chỉ chịu hút

của một hạt nhân nguyên tử đôi e riêng chiêm một khoảng không gian rộng hơn so -

: vol cape liên kết

_-Œ, Cách triển khai mô hình VSEPR :

- Qui Ước kí hiệu : ‘trong phan tr AX, A là nguyên tử trung t tâm (la nguyén tir liên os -

| a i kết với nhiều nguyên tử nhật trong phân tử), x la phoi tử, n là SỐ phôi tử x có 5 trong _ s | - es ae A AXi, Nếu A con đơi e riêng, ©) => CTPT của chất có dạng AX, Em

_ Tổng giá trị in + m) quyết định khung hình học: của phán tử (kéc cả các c cặp Eg) th " Sắc cặp € ề _ Dạng Khong a [Hình dang ae Vi du ne vân l2: 5 7 PAK = To Đường thăng ˆ Am Heh oe |.” = _ 3 ae S sa : Ạ | AE AE : số - = Tam - “Bide mặn, PB 35 SỐ, = Am SỈ a ¬ đều ¬ fe

(EARS ASE AXE: [Tira dds (CH, NFR, FO

| 7 | 5 TS _ | / ` TAX:, AXE, AXED, Lưỡng ˆ chóp tam : IPCI, - SE, | _ CIF, |

(AME; gid |XeP,-

6 | AX, AXE, AXE, | Bat diện đu |SF, BrFs, Xe,

IH Tương tác Vanderwalls :

Liên kết Vanderwalls là một tương tác yếu giữa các phân tử với nhau trong hệ bao gom ca luc hut và lực đây có củng bản chất la lực hút tĩnh điện

Ba thành phan của lực hút : a/ Lực định hướng:

- Do sự phân bố không đồng đều xác suất có mặt của e giữa các nguyên tử trong phân tử

nên hâu hết các phân tử đều bị phân cực Do đó, giữa các phân tử có lực tương tác tĩnh điện Culông Khi các phân tử phân cực tiền lại gân nhau, các đầu lưỡng cực trái dầu với nhau tạo ra

sự định hướng tương đối với chúng sao cho hệ có năng lượng thấp nhất, ở trạng thái bên

_—

Trang 34

al lựcc cảm nứng

- Thế năng - do lực định hướng tạo ra được tính theo hệ thức:

- _2/”

“ 3r°kT

:momen lưỡng cực; K: hăng sô Bônxơman;

_T: khoảng cách giữa hai phần tử; T: nhiệt độ Kenvil

- / Cảng lớn thì lực định hướng có tác dụng càng mạnh

_b/ Lực cảm ứng:

¬ vn Ta có phân tử thú nhất không, bị phân cực (n= = 0) ở cạnh phân từ tứ! hai phân c cục C -

7 (a # 0 cũng Đ Phân cụ cực do tác dụng c của điện n trường gor la su phan cực c hoa c cam ứng được goi | " si : | ĐH sói " tế: - Nhìn chàng H khi, He ting thì lực c cảm › ứng sting ty r nhiên n trọng thục í tế, Mực cảm m ứng " 8 v : | _ " | sun rất nhỏ | _e/Lưe khuếch tắn: — ee ¬ "

- Trong phân tử, các e chuyển động liên tue, các hạt nhân dao động quanh VỊ ¡trí í cân: ni bằng Có thời điểm, sự chuyển động và dao động đó làm lệch: sự phân bố điện tích âm và ì đương ¬ khỏi vị trí cân băng, làm xuất hiện lưỡng cực tạm thời Các lưỡng cực này tương tác với nhau để

tạo sự định hướng thuận lợi về năng lượng của hệ r cự “ 2

Trang 35

Tap bai giảng: “Hóa Học Đại Cương”

Với A=2 2

si

2 Lực đây: , = 2 B, n: hang s6 (n: 8 -16, thường nhận giá trị 12) Ƒ

3 Ban kinh Vanderwaals:

Thé nang tong cộng U được xác định từ hai thành phân trên: A , B CC Đụ + aay = 7 + Ƒ “Tại r= = Tes thi U đạt c Cực tiêu và To = a gor la ban kinh Vanderwaals 1W, Liên kết t Hidro:

iL Khái r niệm, bản chát phân loại: | | ¬ ¬

cống al Khái niệm: Liên kết hidro la lign két héa hoe được hình thành 1 khi : s :

ng 06 lực hút tĩnh dign giữa: Nguyên tử H mang điện dương we là nguyên tử hidro liên - _

Bo + Ket v6i với nguyên tử A Có: độ â âm điện mạnh như N, cl, 0, BE 3 với nguyên tử Be có độ â âm im "`

cả = | : dign mạnh, mang ( dign 3 am m (x như N, Cl, 0, Fe còn cặp, e -chura tham gia liên kết:

1 Vidu du: Liên kết H giữa các fc phan từ: rượu CHO giữa 2 HOH v VỚI ¡HO " : " | “O - H .O- H Ọ- H- +: HO = HOH 0-H HL On “Ci, Heo C;H; C;H; GH, C;H; / oe C;H; ©H; b/ Bản chất - đặc điểm: - Lực liên kết là lực hút tĩnh điện |

- Ngoài ra trong thời gian gan day người ta cho rang trong lién kết H còn có sự tham gia một phân của liên kết CHT Do kích thước đặc biệt nhỏ, nguyên tử H có khả

năng xâm nhập vào lớp vỏ e của nguyên tử B, từ đó có thể có sự r tương tác đặc biệt giữa _

nguyên tử H và cặp e chưa phân chia của B CS SỐ |

- Lién két hiđro là một liên kết yếu, có _ lượng liên kết thấp vào khoảng 8 -

Trang 36

wk mạnh còn n cặp e dự do)

- Nhìn chung 3 nguyên tử A, H, B năm thắng hàng, đôi khi cũng định hướng gấp khúc hoặc tạo vòng

c/ Phân loại:

- Liên kết H nội phân tử: liên kết H được tạo ra trong cùng một phân tử

Vi du: andehit salixilic

cà 7 os Liên kết H liên phan tử: HHA liên n kết với B (nguyên tử ‹ có độ âm ¡ điện mo ¬ _ + Cũng một chất: SE H F- H ` oe ae + Hai chất khác nhau: s si os - Liên kết H {ign "hợp phan tử: R— ẻ ce a _ ot 2 Ảnh hưởng cua lién kế hidro dén tinh chất của các chất: - Ảnh hưởng đến cầu trúc chất: + Sự tạo thành tỉnh thé: Ne HO

o—+e - liên kết O-H

Ví dụ: nước đá (cấu trúc tứ diện) —_

| ở Oe : liên kết hiđro

Cấu trúc tỉnh thể nước

+ Su tao thanh dime cua mot số chất ở trạng thái lỏng: HCOOH, CH;COOH

- Liên kết hiđro_ giúp các phân tử ràng buộc với nhau chặt chẽ hơn, nên can nhiền năng lượng hơn để có thể tách các phân tử ra khỏi mạng tính thể làm ảnh hưởng đến

tt? cua cac chat (có khôi lượng phân tử xâp xỉ nhau)

+ Liên kết H liên phân tử —>r,,r„, tăng nức

+ Liên kết H nội phân tử -› f.,f,,„ giam

Trang 37

- Lién két hidro giữa phân tử chất hữu cơ với nước g1úp chúng phân tán hoàn toàn trong nước, nghĩa là tan được trong nước Chất hữu cơ Butan C;H¡ạ | Rượu etylic _ ;H;OH

Khối lượng phân tử | 58 (g/mol) Er: (g/mol)

oS n “Tính tan tong n nước "Không! tan —— 7 Tan vô hạn |

W Liên kết KIM LOẠI:

- Tiếng tỉnh thể kim loại, các ion n dương chiếm ‹ cứ các c nút mạng ¢ của ¡tỉnh thể, các 6

a os hóa trị tách khỏi nguyên tử và à chuyển động tương đối tự do trong toàn khối kim loại

"¬ Lực: hút giữa các e tự do va các ion n đương ‹ Ở nút mang, duge gọi Ì là liên kết kim loại

Trang 38

_ = liên kết ˆ cò CS a one

-HH Phương pháp h Heitler- — London giải i bait tốn n phan tir hidro: ¬ ; : - : ee Đi

Chuong VII: THUYET LIEN KET HOA TRI (THUYET VB)

I Các luận điểm cơ sở của Vũ:

- Đề hình thành liên kết, các e tham gia tạo liên kết phải có spin đối song Lúc đó,

mật độ e giữa các hạt nhân tăng lên và E của hệ giảm _ Bản chất của › liên kết CHT là lực hút tĩnh điện

- Các AO sẽ = lien kết với nhau (hoặc xen phủ VỚI nhau) theo phương pháp sao cho si

s sự xen phủ có giá trị lon nhat (nguyên Ii li > xen pau c cực đại) = > qui dinh tinh dinh hướng ¬¬

LL Mở dau:

Nam 1927, Heitler — London đã v vận n dụng những nguyên lý: của cơ y học lượng t tử " a

" ae giải bài toán về phân tử Hộ ` vi " ¬ _ - - els BO: với fi phan tử rH in y= =E sự "

° | 22 m mt châm Hộ CÔ R ta Ta Tae Tha Pp bi

Bằng p phương pháp g gan đứng SE We a 2 Ham song Woo

- Thuyết VB thừa nhận van ton tại: các 'AO trong phân tử i hidro:

cm Theo định luật nhân xác suất: ham sóng của hệ có dạng: WV =S,,S>,

- Theo nguyén ly không phần biệt các hạt đồng nhất, ta có: „ = Soa Sih

> Tổ hợp ⁄,„w„ cũng là hàm sóng mô tả trạng thái của hệ: |

+ Tổ hợp CONE! Woy =V tw, = $155, +55, 8,

+ Tổ hợp trỪ: /„„„, =W, TW = S52, —5;„‹Sự

- Ham toan phan: la ham phan đôi xứng:

Trang 39

Tap bar giang: “Hóa Hoc Đại Cươn g”

lự,|' -> đạt cực đại ở giữa hai hạt nhân a và b = tạo lién két (N)

Yas

=> Vay lién két chi được tạo thành giữa 2e có spin đối song

* >» dat cuc tiéu o gitta hai hat nhan a va b = phản liên kết (tt)

3 Năng lượng:

Vậy phân tử H; được hình thành trong trường hợp e co spin đôi song và tương

ứng nang lugng thap nhat (Emin) I |

| Ki hiéu: Is — 1s, > H—- H |

eo" (xen phủ obitan) -

“4: Kết quả và ý nghĩa: / = sói - 7 - te | Ri

fs me Tir hai AO, Is, va Is có e độc thân,

VU AC — ‘London đã thành lập, hàm sống | Em | care

Tàn 2 See cho cặp 2 er

+ Trường họp có spin đối song = > mat đồ 3 xác > sudt e e ting, năng, ø lượng c của - " Su

ni đi “he gi giảm = tạo liên kết

Trường hợp có spin song Song (Mt) = >>: "mật tđộ xác suất e > giam, ning lượng _

của hệ tăng= không tạo liên kết

c Tao liên kết trong phân tử H;: H- -H

> Phương pháp Hettler — London cho sự r giải thích định tính về liên kết, từ đó "

mo rong 'thành phương pháp liên kết hóa trị (VB) áp dụng cho các phân tử khác

1V, Thuyết lai hóa (Pauling, 1931): |

od Khái niệm: là sự tổ hợp các AO cha củng một phân tử đề tạo thành các

obitan lai hóa hoàn toàn tương đương khi tham gia liên kết với các nguyên tử khác Các AO/ Inguyén tử — các obitan lai hóa tương đương

Số AO tham gia lai hóa = số obitan Lại hóa tạo thành

2 Điều kiện để sự lại hóa xảy ra:

Các AO tham gia lai hóa phải có năng lượng tương đương nhau (thường cùng một lớp, nếu khác lớp thì n>3)

— 8L Một số dạng lụi hóa liêu biểu a/ Lai hóa sp (lai hóa thắng):

Trang 40

Sự tô hợp một đám mây s với một đám mây p tạo ra 2 đám mây lai hóa hướng theo 2 hướng trong không gian (đường thăng) Trục của 2 đám mây này tạo ra góc 1800 Ví dụ: Lai hóa sp của BeH; m [NI [TT Bee FLO 25 2p s+p

-b/ Lai hóa sp’ ? (lại hóa t tam giác):

_Sự tổ hợp một đám mây S voi hai đám mây p tạo ra 3 đám mây lại hướng theo

sa 3 ‘inh cua mot tam giác đều Trục của 3 đám mây này tao1 ra BOC 120°

Vi dụ: Lai hóa SP cua a BH;

“of Lai ihdas sp° (ai hóa tứ điện): ¬ -

"Sự tổ hợp một đám mây s VỚI: ba đám mây Dp tao ra L4 đám mây lại hướng theo 4 đỉnh của một tứ diện đều Truc của các AO này tạo ra góc 109°28", Vi du su lai hóa

của đám mây s với 3 đám mây p trong nguyên tử C khi hình thành phan tử CHA |

Vi du: Lai héa sp’ cia CH,

Cc

€*l+] [+l*li

S+ Px + Py t py

Ngoài ra còn có các kiểu lai hóa khác: spˆd, sp d”

Một số obitan lai hóa quan trọng đôi với các phân tử kiểu AB,

Dạng lai hóa _ | Dạng obitan lai hóa Loaiphantr |Thídu

Thăng sp (S, pz) _ AB», thang | | BeH;, BeC];

pd (pz, d., ) AB», thang — | | XeFa

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	10,12 MB