bài giảng hóa đại cương MO

1 LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO PHƯƠNG PHÁP MO a Quan niệm phương pháp MO b Nội dung phương pháp MO c Áp dụng phương pháp MO cho phân tử bậc hai a Quan niệm phương pháp MO  MO nghiên cứu dựa việc tính tốn lượng hệ: Hệ tồn trạng thái có lượng cực tiểu  Mơ tả chuyển động e riêng biệt  MO: phân tử  ngtử đa nhân Các e chuyển động quanh nhạt nhân b Nội dung phương pháp MO  Phân tử - hạt thống nhất, gồm hạt nhân electron nguyên tử tương tác Trạng thái e xác định MO Mỗi MO xác định tổ hợp số lượng tử n, l, ml l AO ngtử s p d f MO ptử     b Nội dung phương pháp MO  Các MO hình thành tổ hợp tuyến tính AO  AO + AO → MO liên kết (, …), EMO < EAO  AO - AO → MO phản liên kết (* ,* …), EMO* > EAO  AO → MO không liên kết (0, 0 …), EMOo = EAO  Sự tạo thành MO biểu diễn giản đồ E  Số MO tạo thành tổng số AO tham gia tổ hợp  Điều kiện tổ hợp: AO tham gia tổ hợp phải:  Gần lượng  Có mức độ xen phủ đáng kể  Cùng tính đối xứng trục nối hạt nhân b Nội dung phương pháp MO Sự phân bố e MO tuân theo Nguyên lý ngoại trừ Paouli Nguyên lý vững bền Paouli Quy tắc Hund Các đặc trưng liên kết:  Lk định e lk mà không bị triệt tiêu  Cứ cặp e phản lk triệt tiêu cặp e lk tương ứng  Một bậc lk ứng với cặp e lk không bị triệt tiêu  Cho lk tâm: Bậc lk   e     e Tên lk gọi tên2 cặp e lk không bị triệt tiêu lk Bậc lk tăng lượng lk tăng cịn độ dài lk giảm  Tóm lại: việc mơ tả cấu trúc phân tử gồm bước:  Bước 1: Xét tạo thành MO từ AO  Bước 2: Sắp xếp MO theo thứ tự lượng tăng dần  Bước 3: Xếp e vào MO  Bước 4: Xét đặc trưng liên kết Hình AO Hình: Sự tạo thành MO từ AO Hình: Giản đồ lượng phân tử H2 H2: 2 H2: 2 Bậc lk = He2:  * Bậc lk = 2 Li2: 121*2s2 Bậc lk = c Áp dụng phương pháp MO cho phân tử bậc hai  Các phân tử hai nguyên tử nguyên tố cuối chu kỳ II (O, F, Ne)  Các phân tử hai nguyên tử loại nguyên tố đầu chu kỳ II (Li, Be, B, C, N)  Các phân tử hai nguyên tử khác loại nguyên tố chu kỳ II Hình: Giản đồ cuối chu kỳ 2px, 2py, 2pz 2px,, 2py, 2pz 2s 2s Các ptử hai ngtử ngtố đầu chu kỳ II MO Li2 Be2 B2 C2 N2 N2+ Tổng số e 2px*   10  12  14  13  2py*, 2pz* 2px 2py, 2pz                               2s*       2s       1s*       1s       Bậc liên kết Chiều dài lk 2,67 (A0) – 2,5 1,59 1,24 1,10 1,12 Các ptử hai ngtử loại ngtố cuối ckỳ II MO O2 + O2 O2– F2 F 2– Ne2 Tổng số e 2px* 15  16  17  18  19  20  2py*, 2pz*             2py, 2pz             2px       2s*       2s       1s*       1s       0,5 – Bậc liên kết 2,5 1,5 Chiều dài lk 1,12 1,21 1,26 1,41 (A0)  Các phân tử hai nguyên tử khác loại nguyên tố chu kỳ II  Do ngtử nguyên tố khác độ âm điện nên:  AO nguyên tố dương điện góp chủ yếu vào MO phản liên kết  AO  ngtố âm điện góp chủ yếu vào MO lk Các MO tạo thành giống 2 ngtử loại cuối CK ngtố cuối CK 2 ngtử loại đầu CK trường hợp lại Các ptử hai ngtử khác loại ngtố chu kỳ II MO N2 CO CN– NO+ Tổng số e hóa trị 2px* 10  10  10  10  2py*, 2pz*         2px     2py, 2pz         2s*     2s     Bậc liên kết 3 3 Chiều dài liên kết 1,10 1,13 1,14 1,06 (A0) NL liên kết (kJ/mol) 940 1076 1004 1051 Tính thuận từ nghịch nghịch nghịch nghịch Các phân tử cộng hóa trị lưỡng cực a Phân tử cộng hóa trị có cực khơng cực b Lưỡng cực moment lưỡng cực a Phân tử cộng hóa trị có cực khơng cực  Phân tử cộng hóa trị có cực phân bố mật độ e phân tử gần với nguyên tử âm điện làm cho nguyên tử có độ âm điện lớn phân cực âm nguyên tử phân cực dương  Phân tử cộng hóa trị khơng cực phân tử tạo thành từ nguyên tử loại (N2, H2, O2…) phân tử có tính đối xứng không gian (CO2, CH4, C6H6 …) b Lưỡng cực moment lưỡng cực  Ptử có cực : xuất lưỡng cực điện gồm hai tâm có điện tích trái dấu (+ - ) , nằm cách khoảng l gọi độ dài lưỡng cực  Moment lưỡng cực: đại lượng vectơ có chiều quy ước từ cực dương đến cực âm  Moment lưỡng cực ptử tổng vectơ moment lưỡng cực liên kết cặp e tự   = ql = el Thực tế  thường đo đon vị debye(D)  Ptử cht:  =  D  lớn ptử phân cực mạnh ... phương pháp MO  Các MO hình thành tổ hợp tuyến tính AO  AO + AO → MO liên kết (, …), EMO < EAO  AO - AO → MO phản liên kết (* ,* …), EMO* > EAO  AO → MO không liên kết (0, 0 …), EMOo = EAO... dung phương pháp MO  Phân tử - hạt thống nhất, gồm hạt nhân electron nguyên tử tương tác Trạng thái e xác định MO Mỗi MO xác định tổ hợp số lượng tử n, l, ml l AO ngtử s p d f MO ptử    ... bước:  Bước 1: Xét tạo thành MO từ AO  Bước 2: Sắp xếp MO theo thứ tự lượng tăng dần  Bước 3: Xếp e vào MO  Bước 4: Xét đặc trưng liên kết Hình AO Hình: Sự tạo thành MO từ AO Hình: Giản đồ lượng