2017 chương 2 liên kết hóa học BK

10/4/2017 Liên kết hóa học cấu trúc phân tử Các nguyên tử liên kết với nào? Nước Oxy Muối ăn DNA 10/4/2017 Liên kết ion Quá trình tạo ion hút ion có điện tích trái dấu Sự tạo thành phân tử NaF Ký hiệu Lewis Quy tắc bát tử: Các nguyên tử có xu hướng đạt đến cấu hình e khí (8e lớp ngồi 2e với He) 10/4/2017 Khả tạo liên kết ion nguyên tố Các kim loại kiềm, kiềm thổ dễ nhường electron để tạo ion dương Các phi kim oxi, halogen dễ nhận electron để tạo ion âm Liên kết ion hiệu độ âm điện nguyên tố  1,7 Tính chất liên kết ion Khơng có tính bão hịa Khơng có tính định hướng Tinh thể ion NaCl 10/4/2017 Liên kết cộng hóa trị Mơ hình Lewis 1916 Lewis đưa ý tưởng liên kết cộng hóa trị dùng chung cặp electron hóa trị nguyên tử Cặp electron dùng chung hút hạt nhân hai nguyên tử về, nguyên tử dính lại với lực hút tĩnh điện Cộng hóa trị - cộng hóa trị phối trí Mỗi ngun tử góp electron (cộng hóa trị): X Y X Y X Y Một nguyên tử sử dụng nhờ electron nguyên tử (phối trí): X Y X Y X Y Tính chất loại liên kết hồn toàn giống 10/4/2017 Bậc liên kết Liên kết đơn, bậc liên kết = Liên kết đôi, bậc liên kết = Liên kết ba, bậc liên kết = Bậc liên kết lớn, liên kết bền, độ dài liên kết ngắn Sự phân cực liên kết cộng hóa trị Cặp electron liên kết bị lệch phía ngun tử có độ âm điện lớn LK CHT không phân cực, phân cực LK ion 10 10/4/2017 Sự phân cực liên kết phụ thuộc vào chênh lệch độ âm điện Khi EN < 0,4 xem liên kết không phân cực 11 Nhược điểm mơ hình Lewis Một số hợp chất không thỏa mãn qui tắc bát tử Khí trơ tạo liên kết Khơng giải thích hình học lượng liên kết 12 10/4/2017 Thuyết VSEPR hình học phân tử Các trung tâm điện tích âm xung quanh nguyên tử phân bố cho lực đẩy cực tiểu 13 Phân tử CO2 Số trung tâm điện âm: Phân tử CH4 Số trung tâm điện âm: 14 10/4/2017 Phân tử NH3 Số trung tâm điện âm: Phân tử H2O Số trung tâm điện âm: 15 Mơ hình học lượng tử liên kết hóa học 16 10/4/2017 Sự phân bố mật độ electron xung quanh hạt nhân phân tử định tính chất hóa học Mật độ electron phân tử benzen Giải phương trình Schrondinger cho phân tử xác định mật độ e 17 Nghiệm hàm sóng electron cho phép xác định tính chất phân tử ˆ Hψ=Eψ Phương trình Schrodinger cho phân tử nhiều electron khơng thể giải xác, giải phương pháp gần 18 10/4/2017 Thuyết liên kết hóa trị VB (valence bond) Liên kết hình thành xen phủ AO hóa trị hai nguyên tử tạo thành orbital liên kết chứa cặp e đối song Sự tạo thành phân tử H2 theo mơ hình V.B 19 Liên kết sigma Vùng xen phủ nằm đường nối tâm hai nguyên tử (xen phủ trục) Sự tạo liên kết  orbital Hai nguyên tử hai đầu liên kết quay tự Liên kết sigma bền nên khó xảy phản ứng phân cắt Liên kết đơn liên kết sigma 20 10 10/4/2017 Tổ hợp P-P: 49 Tổ hợp P-P: 50 25 10/4/2017 Giản đồ lượng cấu hình e phân X2 (chu kì I) Cấu hình e X: 1s Sự tổ hợp MO: 1sa + 1sb  s Bậc liên kết = 1sa - 1sb  *s Số electron liên kết – số electron phản liên kết 51 Phân tử H2 * Cấu hình e:  1s  1s Bậc liên kết: (2-0)/2 = Nghịch từ 52 26 10/4/2017 Phân tử H2- Cấu hình e:  12s  1*1s Bậc liên kết: (2-1)/2 = 0,5 Thuận từ 53 Phân tử He2 *2 Cấu hình e:  1s  1s Bậc liên kết: (2-2)/2 = → phân tử He2 không tồn 54 27 10/4/2017 Phân tử He2+ *1 Cấu hình e:  1s  1s Bậc liên kết: (2-1)/2 = 0,5 → phân tử He2+ tồn Thuận từ 55 Giản đồ lượng cấu hình e phân tử X2 (chu kì II) Cấu hình e X: 1s 2s 2p Sự tổ hợp MO: *z *x *y 2sa  2sb  s;  s 2pza  2pzb  z; *z 2pxa  2pxb  x; *x 2pya  2pyb  y; *y x y z *s s 56 28 10/4/2017 Giản đồ A( cho O F) Thứ tự lượng MO: s < s* < p < x = y < x* = y* < p* 57 Phân tử O2 O: 1s22s22p4 Cấu hình ectron: (s)2 (s*)2 (Z)2 (x)2 (y)2(x*) (y*)1 Bậc liên kết: (10 – 6)/2 = Thuận từ Phân tử F2 F: 1s22s22p5 Cấu hình electron: (s)2 (s*)2 (Z)2 (x)2 (y)2(x*) (y*)2 Bậc liên kết: (8-6)/2 = Nghịch từ 58 29 10/4/2017 Giản đồ A( cho Li, Be, B, C N) Thứ tự lượng MO: s < s* < x = y < p < x* = y* < p* 59 Li2 : (s)2 N=1 Be2: (s)2 (s*)2 N = 0, Be2 không tồn B2 : (s)2(s*)2 (x)1 (y)1 N = C2 : (s)2 (s*)2 (x)2 (y)2 N=2 N2 : (s)2 (s*)2 (x)2 (y)2 (Z)2 N=3 60 30 10/4/2017 Giản đồ (B) giản đồ (A) 61 62 31 10/4/2017 V Liên kết Van Der Waals Là lực liên kết yếu phân tử, nguyên nhân gây nên tượng hóa lỏa, hóa rắn, hịa tan, hấp phụ hầu hết chất Lực Van Der Waals có xu hướng tập trung tiểu phân lại với chống lại chuyển động nhiệt có xu hướng phân tán chúng Sự tương quan hai xu hướng định trạng thái tồn vật chất chắt rắn, lỏng khí Lực Van Der Waals Chuyển động nhiệt Hai xu hướng tập trung phân tán vật chất chemmvb@gmail.com 63 Tương tác định hướng (Dipole-dipole Forces) Lực hút tĩnh điện phân tử phân cực: Là lực mạnh tương tác Van Der Waals, độ lớn tỉ lệ với độ phân cực phân tử Các phân tử xếp cho tối ưu hóa lực hút giảm thiểu lực đẩy chemmvb@gmail.com 64 32 10/4/2017 Tương tác cảm ứng (dipole – induced-dipole interaction) Lực hút tĩnh điện phân tử phân cực phân tử không phân cực: Phân tử phân cực làm lệc phân bố electron phân tử không phân cực xuất lưỡng cực cảm ứng Ví dụ tương tác khí oxi hịa tan với nước Cấu trúc tinh thể băng cháy (metan chemmvb@gmail.com 65 hydrat) Tương tác khuếch tán (Lực phân tán London) Lực hút tĩnh điện phân tử không phân cực: Do phân bố không đối xứng electron xung quanh hạt nhân, làm xuất lưỡng cực thời Các lực liên tục xuất biến thời gian ngắn Lực khuếch tán yếu lực Van Der Waals Một phân tử có nhiều electron càn dễ xuất lưỡng cực chemmvb@gmail.com thời nên tương tác khuếch tán càn mạnh 66 33 10/4/2017 Tương tác khuếch tán có vai trị định tính chất vật lí phân tử khơng phân cực: Các halogen từ khí (F2, Cl2) đến lỏng (Br2) đến rắn (I2) từ F2 đến I2 số electron tăng nên lực London tăng CH4 sôi -1610C, CCl4 có nhiều electron nên chất lỏng sơi 770C, CBr4 có nhiều electron nên chất rắn nhiệt độ phịng chemmvb@gmail.com 67 Lực phân tán London cịn phụ thuộc vào hình dạng phân tử: Pentane 2,2-dimethylpropane, có cơng thức phân tử C5H12 có điểm sơi khác (lần lượt 360C 100C) Giữa phân tử pentane tiết diện tiếp xúc lớn so với phân tử 2,2dimethylpropane nên lực tương tác mạnh hơn: chemmvb@gmail.com 68 34 10/4/2017 Lực Van Der Waals sinh học Nhiều động vật dựa vào lực Van Der Waals để bám dính di chuyển Cơ chế bám dính Téc kè chemmvb@gmail.com 69 Robot mơ chế bám dính chemmvb@gmail.com Téc kè 70 35 10/4/2017 VI Liên kết hydro Sự phân cực mạnh liên kết H-O, H-N H-F làm cho H gần lớp vỏ electron proton “Proton” xâm nhập sau vào nguyên tử có độ âm điện lớn (F,O,N) để tạo liên kết hydro Nguyên tử H HF gần lớp vỏ electron - Độ mạnh liên kết hydro nằm trung gian LK Van Der Waals LK CHT chemmvb@gmail.com 71 Năng lượng loại liên kết chemmvb@gmail.com 72 36 10/4/2017 Liên kết hydro gây bất thường tính chất vật lý Nhờ liên kết hydro phân tử tương tác với mạnh nên làm tăng nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi Nhiệt độ sôi cao bất thường H2O, HF, NH3 chemmvb@gmail.com 73 Liên kết hydro phân tử H2O Liên kết hydro làm cho nước có tính chất đặc biệt: Nước có nhiệt dung riêng cao bất thường: Để tăng chuyển động nhiệt nước cần phải tốn lượng lớn để phá vỡ LK hydro Do nhiệt dung cao nên nước đóng vai trị chemmvb@gmail.com 74 quan việc điều hịa nhiệt độ trái đất 37 10/4/2017 Nước lỏng tích lớn nước đá rắn (≤40C) Nước gần chất có tính chất Do LK hydro, mạng tinh thể nước đá có nhiều lỗ hổng, phân tử nước nằm đỉnh tứ diện Khi hóa lỏng lỗ hổng khơng cịn nên nước lỏng trở nên đặc Nhờ vào tính chất đặc biệt này, vào mùa đông nước sông, biển chemmvb@gmail.com bị đóng băng lớp bề mặt nên sống bậc cao khơng bị hủy diệt! 75 Do tính chất nở chuyển từ rắn qua lỏng, nên nước có tính chất đặc biêt: áp suất tăng nhiệt độ nóng chảy lại giảm Tính chất giúp nước tầng sau địa chất khó bị đóng băn Sự thay đổi khối lượng riêng nước theo nhiệt độ chemmvb@gmail.com 76 38 10/4/2017 Liên kết hydro nội phân tử Trong phân tử xuất liên kết hydro nguyên tử hydro phân cực với nguyên tử (F,O,N) âm điện không liên kết với Liên kết nội phân tử làm thay đổi số tính chất vật lí hóa học phân tử chemmvb@gmail.com 77 Liên kết hydro sinh học Liên kết hydro đóng vai trị quan trình sinh học gắn kết chuỗi AND, cấu trúc cuộn xoắn protein, trình co cơ, ghi nhớ, chemmvb@gmail.com 78 39 ... chất loại liên kết hoàn toàn giống 10/4 /20 17 Bậc liên kết Liên kết đơn, bậc liên kết = Liên kết đôi, bậc liên kết = Liên kết ba, bậc liên kết = Bậc liên kết lớn, liên kết bền, độ dài liên kết ngắn... ectron: (s )2 (s* )2 (Z )2 (x )2 (y )2( x*) (y*)1 Bậc liên kết: (10 – 6) /2 = Thuận từ Phân tử F2 F: 1s22s22p5 Cấu hình electron: (s )2 (s* )2 (Z )2 (x )2 (y )2( x*) (y* )2 Bậc liên kết: (8-6) /2 = Nghịch... (y)1 N = C2 : (s )2 (s* )2 (x )2 (y )2 N =2 N2 : (s )2 (s* )2 (x )2 (y )2 (Z )2 N=3 60 30 10/4 /20 17 Giản đồ (B) giản đồ (A) 61 62 31 10/4 /20 17 V Liên kết Van Der Waals Là lực liên kết yếu phân