Bài giảng hóa học đại cương đại học thủy lợi 2

Chương 10 Liên kết hóa học cấu tạo phân tử 10.1 – Obitan lí thuyết liên kết - thuyết liên kết hóa trị (thuyết VB) - thuyết obitan phân tử (thuyết MO) Cả hai thuyết ñều có ưu ñiểm Mỗi thuyết ñược sử dụng cho mục đích khác Tính thuận từ nghịch từ phân tử O2 N2: 10.2 - Thuyết liên kết hóa trị 10.2.1 Cơ sở lí thuyết: xét phân tử H2 Quan điểm phương pháp liên kết hóa trị VB • Các obitan hóa trị xen phủ ñể tạo thành liên kết nguyên tử • electron có spin ngược nhau, obitan xen phủ Thông thường electron ñược cung cấp nguyên tử tham gia liên kết • Do xen phủ obitan, electron liên kết có khả tìm thấy cao vùng không gian bị ảnh hưởng hai hạt nhân Ví dụ: - H2 H H (s) (s) H2 liên kết s - s - HCl H (s) Cl (p) HCl liên kết s - p + Cl2 Cl Cl Cl2 (p) (p) liên kết p - p 10.2.2 Các loại liên kết - Liên kết σ: liên kết có khu vực xen phủ dọc theo trục tọa độ Ví dụ: liên kết s-s; liên kết s-p; liên kết p-p - Liên kết ∏: liên kết có khu vực xen phủ vng góc theo trục tọa ñộ Ví dụ: liên kết p-p; liên kết p-d; liên kết d-d C2H2 HCHO V = 45,5 lít T = 22,0oC hay 295,2K n = số mol N2 cần tìm = PV/RT n= (1, 09atm)(45,5lit) (0, 082057lit.atm / K.mol)(295, 2K) = 2,05 mol N2 Từ số mol N2 tính, ta tính lượng Natri Nitrua cần thiết để tạo 2,05 mol khí N2 ⎞⎛ 65,01g ⎞ ⎟= ⎟⎜ Khối lượng NaN3 = 2,05 mol N2 × ⎛⎜⎜⎝ 2molNaN 3molN ⎟⎠⎜⎝ 1molNaN ⎟⎠ 88,8 gam NaN3 12.5 Hỗn hợp khí áp suất riêng phần a Khái niệm: Áp suất khí hỗn hợp gọi áp suất riêng phần b Định luật Dalton b.1 Biểu thức: Ptoàn phần = P1 + P2 + P3 +… (12.6) Trong P1, P2, P3 áp suất khí riêng biệt, Xét có ba khí lí tưởng A, B, C: PAV = nART PBV= nBRT PCV = nCRT Theo định luật Dalton: Áp suất tồn phần tính tổng áp suất riêng phần: RT RT Ptoàn phần = PA + PB + PC = nA ( RT ) + n ( ) + n ( B V C V ) V ) Ptoàn phần = (nA + nB + nC) ( RT V Ptoàn phần = ntoàn phần ( RTV ) (12.7) b.2 Nồng độ phần mol, X: tỷ lệ số mol chất chia cho tổng số mol chất hỗn hợp nA nA Xa= = nA +nB +nC ntoan phan Ta kết hợp phương trình với phương trình tỷ lệ PA Ptoàn phần suy ra: PA = XAPtoàn phần (12.8) Bài tập 3: Halotan (C2HBrClF3,) chất khí khơng cháy, khơng nổ, thường dùng làm khí gây mê Giả định ta trộn 15 gam khí Halotan với 23,5 gam khí oxi Nếu áp suất toàn phần hỗn hợp 855 mmHg, áp suất riêng phần khí bao nhiêu? Lời giải: Số mol CHBrClF3 = 15,0g × Số mol O2 = 23,5g × X halotan = ⎛ 1mol ⎞ ⎟⎟ ⎜⎜ ⎝ 32,00 g ⎠ ⎛ 1mol ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎝ 197,4 g ⎠ 0,0760 mol =0,734 mol 0, 076molHalotan = 0, 0938 (0, 076+0, 734)mol Xhalotan + Xoxi = 0,0938 + Xoxi = Xoxi = 0,906 Phalotan = Xhalotan ×Ptồn phần Phalotan = 0,0938 ×Ptồn phần = 0,0938 × (855 mmHg) Phalotan = 80,2 mmHg Áp suất toàn phần hỗn hợp tổng áp suất riêng phần khí hỗn hợp: Phalotan + Poxi = 855 mmHg Vậy: Poxi = 855 mmHg - Phalotan Poxi = 855 mmHg – 80,2 mmHg = 755 mmHg 12.6 Thuyết động học phân tử khí Nhận xét từ thực nghiệm: - Khoảng cách nguyên tử, phân tử khí lớn nhiều so với kích thước hạt - Chất khí chuyển động hỗn loạn, nhanh liên tục - Chất khí thường xuyên va chạm với thành bình khơng bị lượng - Động chất khí tỷ lệ thuận với T khí Động trung bình chất khí phụ thuộc vào T Động mol phân tử khí: Eđ = ½ mv2 Eđ = ½ mv2 trung bình bình phương tốc độ 12.7 Sự khuyếch tán phóng lưu khí a Sự khuyếch tán: hòa trộn phân tử hai hay nhiều khí chuyển động hỗn loạn Brom lỏng b Sự phóng lưu: q trình chuyển động khí qua khe hẹp từ vật chứa sang vật chứa khác Sự phóng lưu Các phân tử khí H2 N2 phóng lưu qua lỗ nhỏ màng chắn xốp Các phân tử H2 nhẹ với tốc độ trung bình cao xuyên qua màng chắn nhiều nhanh phân tử N2 nặng hơn, chuyển động chậm điều kiện nhiệt độ Theo định luật Graham, phân tử H2 phóng lưu nhanh gấp 3,73 lần phân tử N2 Định luật Graham v phongluu1 v phongluu 3RT / M = = 3RT / M M2 (12.9) M1 Ứng dụng: tách đồng vị 235 v UF6 = 1, 0043 238 v UF6 Tỷ lệ tách tăng lên 1,0043n trình làm giầu quay vịng n lần Nhắc lại mục đích chương - Hiểu định luật khí cách sử dụng định luật khí - Áp dụng định luật khí vào phép tính tỷ lượng - Hiểu lý thuyết động học phân tử ... < σ2s < σ2s* < ∏2py = ∏2pz < σ2px < ∏2py* = ∏2pz* < σ2px* • Với O2, F2 Ne2, obitan σ2p có lượng thấp π2p ⇒ trật tự mức lượng σ1s < σ1s* < σ2s < σ2s* < σ2px < ∏2py A A A2 = ∏2pz < ∏2py* = ∏2pz*... lượng O2, N2, Ne2 tính số liên kết phân tử Xét phân tử O2 dạng tổng quát: 2 E O: 1s 2s 2p Cấu hình e phân tử O2 : σ1s σ1s* σ2s2 σ2s* σ2px ∏2py ∏2pz ∏2py* ∏2pz*1 Bậc liên kết = (10 - 6) / = O O O2... 180o Hình học phân tử: dạng đường thẳng d Lai hóa sp2: tổ hợp obitan s với obitan p Xét phân tử BCl3 - tổ hợp lượng B: trạng thái 1s2 2s2 2p1 trạng thái kích thích 1s2 2s1 2p2 E 2p 2p sp2 2s trạng