Lý thuyết nâng cao về liên kết hóa học

MỤC LỤC Trang Mục lục Phần I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu PHẦN II: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Nghiên cứu thực trạng Thuận lợi 2 Khó khăn II Cơ sở lý luận .3 Phân tử liên kết hóa học Các khuynh hướng hình thành liên kết hóa học……………… 3 Một số đại lượng đặc trưng cho liên kết hóa học III Giải vấn đề .4 Liên kết ion………………………………………………………… Liên kết cộng hóa trị……………………………………………… Liên kết kim loại 15 Liên hiđrokết 17 Liên kết vanđevan…………………………………………………… 18 IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 19 Phần III : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………… 19 Kết luận 19 Kiến nghị 19 Tài liệu tham khảo 20 Phần I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngành Giáo Dục nước ta năm gần tích cực đổi tồn diện Giáo dục để nhằm phát triển lực toàn diện học sinh Một yếu tố then chốt định thành cơng cơng đổi giáo dục đội ngũ giáo viên Người giáo viên kiến thức có từ giảng đường Đại học phải ln nghiên cứu, tìm tòi để phát triển lực chuyên môn Trong năm qua, giảng dạy chương “Liên kết hóa học” chương trình lớp 10 nhận thấy thân cần nghiên cứu chuyên sâu vấn đề “liên kết hóa học”, để tạo cho học sinh cảm thấy hứng thú trình nghe giảng người giáo viên chủ động giải đáp nhiều vấn đề thắc mắc liên quan đến học cho học sinh Xuất phát từ vấn đề thân tơi nghiên cứu, tìm tòi, sưu tầm để đưa sáng kiến kinh nghiệm “Lý thuyết nâng cao liên kết hóa học” Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống lý thuyết nâng cao “Liên kết hóa học” nhằm có kiến thức chuyên môn vững để phục vụ cho việc truyền thụ kiến thức, giúp giáo viên giải nhiều vấn đề thắc mắc học học sinh trình giảng dạy chương “Liên kết hóa học” (Hóa học 10…[4]) Đối tượng nghiên cứu Lý thuyết liên kết hóa học Phương pháp ngiên cứu a Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu lý luận việc xây dựng hệ thống câu hỏi lý thuyết tập phần “Liên kết hóa học” dựa quan điểm lý luận trình nhận thức - Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến luận văn: Sách, báo, tạp chí, nội dung chương trình, tài liệu giáo khoa chun Hóa học b Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy chương “Liên kết hóa học’’ lớp 10…[4] nhằm phát vấn đề nghiên cứu - Trao đổi kinh nghiệm với giáo viên có nhiều kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, … Phần II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Nghiên cứu thực trạng Thuận lợi Được giúp đỡ tận tình đồng nghiệp Nhiều lý thuyết chuyên sâu tìm qua kênh thơng tin Khó khăn Là trường miền núi nên việc tìm kiếm sách liên quan đến vấn đề đề tài khó khăn Việc trao đổi thực trạng vướng măc việc giảng dạy chương “Liên kết hóa học lớp 10” với đồng nghiệm trường ngồi tỉnh khơng nhiều II CƠ SỞ LÝ LUẬN Phân tử liên kết hóa học Phân tử hạt vi mơ đại diện cho chất mang đầy đủ tính chất hóa học chất Trong tự nhiên khí tồn trạng thái phân tử đơn nguyên tử Nguyên tử nguyên tố khác tồn cách độc lập mà có xu hướng kết hợp với để tạo phân tử hay tinh thể có hai hay nhiều nguyên tử Sự kết hợp nhằm đạt đến cấu trúc bền vững hơn, có lượng thấp Người ta gọi kết hợp nguyên tử liên kết hóa học Theo quan điểm Phân tử gồm số có giới hạn hạt nhân nguyên tử electron tương tác với nhau, phân bố cách xác định không gian tạo thành cấu trúc bền vững Hiểu theo nghĩa rộng, khái niệm phân tử bao gồm phân tử trung hoà, ion, ion phức gốc tự Các khuynh hướng hình thành liên kết hóa học: a Electron hóa trị Electron hóa trị e có khả tham gia tạo liên kết hóa học Các nguyên tố nhóm A có số e hóa trị số e lớp ngồi cùng, ngun tố nhóm B có số e hóa trị số e có phân lớp (n-1)d ns b Công thức Lewis Công thức Lewis loại công thức cho biết số electron hóa trị nguyên tử, hạt nhân electron lớp biểu diễn kí hiệu hóa học ngun tố, electron hóa trị tượng trưng dấu chấm (.) đặt xung quanh kí hiệu ngun tố (có phân biệt electron ghép đơi độc thân) Mỗi cặp electron tham gia liên kết tự biểu diễn đoạn gạch ngang (-) Ví dụ: IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA Chu kỳ Li Be : :B :C: :N: :O: : F : : Ne : Ne F O Hoặc Li Be B C N tử (Octet) c Các khuynh hướng hình thành liên kết - Qui tắc bát Như nói, hình thành liên kết nhằm đạt cấu trúc bền vững Thực tế cho thấy nguyên tử khí tồn độc lập mà không liên kết với nguyên tử khác Sở dĩ chúng có lớp electron ngồi có cấu hình ns2np6 (8 electron) bền vững, có trạng thái lượng thấp Trên sở này, người ta cho tham gia liên kết để đạt cấu trúc bền nguyên tử phải làm cho lớp vỏ chúng giống lớp vỏ khí gần kề Có hai giải pháp đạt đến cấu trúc dùng chung trao đổi electron hóa trị Những điều nói nội dung qui tắc bát tử: “ Khi tham gia vào liên kết hóa học nguyên tử có khuynh hướng dùng chung electron trao đổi để đạt đến cấu trúc bền khí bên cạnh với electron lớp cùng” Ví dụ: H + Cl : Na + Cl : (2/8/1) (2/8/7) H : Cl : H-Cl Na+ Cl(2/8) (2/8/8) NaCl Một số đại lượng đặc trưng cho liên kết hóa học a Độ dài liên kết (d): Là khoảng cách hai hạt nhân hai nguyên tử liên kết trực tiếp với Ví dụ: Trong phân tử nước, dO-H = 0,94 Độ dài liên kết hai nguyên tử A-B tính gần tổng bán kính hai nguyên tử A B b Góc liên kết: Là góc tạo hai nửa đường thẳng xuất phát từ hạt nhân nguyên tử qua hạt nhân hai nguyên tử liên kết trực tiếp với ngun tử Ví dụ: Trong phân tử nước HOH = 104028’ c Năng lượng liên kết: Năng lượng liên kết A-B lượng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn liên kết A-B (thường qui mol liên kết - kJ/mol kcal/mol) ∆ H = 103 kcal/mol EH-H = 103 kcal/mol : H2 → 2H Năng lượng liên kết (năng lượng phân li liên kết), trị tuyệt đối, lượng hình thành liên kết ngược dấu Tổng lượng liên kết phân tử lượng phân li phân tử III GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Liên kết ion a Khái niệm ion - Ion nguyên tử hay nhóm nguyên tử mang điện tích VD: Na+, Ca2+, Al3+, NH4+, NO3-, SO42-… - Sự tạo thành cation: Các nguyên tử kim loại có bán kính ngun tử lớn có số electron hố trị (thường có từ đến electron) nên có lượng ion hố nhỏ, ngun tử dễ electron hoá trị để trở thành ion dương hay cation M - ne → Mn+ - Sự tạo thành anion: Các ngun tử phi kim có bán kính nhỏ, điện tích hạt nhân lớn, số electron hố trị tương đối nhiều(thường có từ đến electron hố trị), nên chúng có lực electron lớn, có khuynh hướng nhận thêm electron để đạt vỏ electron bão hồ giống khí đứng sau, có lượng thấp bền vững Khi chúng tạo ion âm (hay anion) X + ne → Xnb Sự tạo thành liên kết ion - Khi có tương tác nguyên tử kim loại điển hình nguyên tử phi kim điển hình, có cho electron kim loại nhận electron phi kim, hình thành ion mang điện tích trái dấu, chúng hút lực hút tĩnh điện tạo hợp chất ion VD Na + Cl Na + + Cl - Na + Cl - - Bản chất lực liên kết ion: Là lực hút tĩnh điện Độ lớn lực liên kết ion (F) phụ thuộc vào trị số điện tích cation (q 1) anion (q2) bán kính ion chúng r1 r2 F~ q1.q2 r2 ( r = r1 + r2 ) - Khi lực liên kết ion lớn liên kết ion bền, lượng mạng lưới ion lớn liên kết ion khó bị phân li, mạng lưới ion khó bị phá vỡ, hợp chất ion khó nóng chảy, khó bị hồ tan dung mơi phân cực - Đặc điểm chung liên kết ion + Liên kết ion liên kết hoá học bền, lực hút tĩnh điện ion trái dấu lớn + Liên kết ion khơng có tính định hướng khơng gian trường lực ion tạo có dạng cầu + Liên kết ion khơng có tính bão hồ, số lượng nguyên tử hay ion không hữu hạn, ion trái dấu xếp xen kẽ, luân phiên theo trật tự xác định, tuần hoàn tạo mạng tinh thể ion - Tính chất chung hợp chất ion + Luôn chất rắn tinh thể ion + Có nhiệt độ nóng chảy cao khơng bay cô cạn dung dịch + Thường dễ tan nước không tan dung môi hữu phân cực + Ở dung dịch trạng thái nóng chảy hợp chất ion dẫn điện tốt - Khả nóng chảy khả phân li nước hợp chất ion phụ thuộc vào độ lớn lực hút tĩnh điện ion hay phụ thuộc vào lượng phân li (Epl) q q q1, q2 :Lần lượt điện tích cation anion E pl ~ d: Là khoảng cách ion d c Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo thành liên kết ion - Năng lượng ion hoá + Khái niệm: Năng lượng ion hoá lượng cần thiết để tách electron khỏi nguyên tử trạng thái (trạng thái khơng kích thích) tạo cation trạng thái khí M + I1 → M+ + 1e M+ + I2 → M2+ + 1e M2+ + I3 → M3+ + 1e M(n - 1)+ + In → Mn+ + 1e Các giá trị I 1, I2, I3,…, In lượng ion hoá thứ nhất, thứ 2, thứ 3,… thứ n + Qui luật: + I1 < I2 < I3