Đang tải... (xem toàn văn)
tử chỉ cấu thành chỉ b i hai nguyên tố C và H) và các dẫn xuất c a hiđrocacbon (một hay nhiều nguyên tử H trong phân tử hiđrocacbon được thay thế bằng một hay nhiều nguyên tử hoặc nhóm[r]
(1)Y BAN NHÂN DÂN T NH QU NG NGẩI TR NG Đ I H C PH M VĂN Đ NG
-00 -
V NG C M H NG
BẨI GI NG
HịA H C H U C
(2)L I M Đ U
Bài giảng Hóa học hữu cơ 1 biên soạn theo chương trình chi tiết Hóa học hữu cơ 1 ngành sư phạm, bậc cao đẳng (gọi tắt CĐSP); chương trình chi tiết mơn học nàyđã Bộ mơn Hóa học thuộc khoa Cơ Trường Đại học Phạm Văn Đồng phát hành Nội dung cô đọng bài giảng chọn lọc từ nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo phù hợp với đối tượng sinh viên CĐSP.
Để tạo điều kiện cho sinh viên CĐSP tăng cường việc tự học, tự nghiên cứu, chương giảng có tập câu hỏi ơn tập Tuy nhiên, mức độ giảng với nội dung nên khơng thể có đủ phần đọc thêm, mở rộng kiến thức Vì vậy, nghiên cứu, tự học sinh viên nên kết hợp với giáo trình khác để mở rộng kiến thức.
Bài giảng dung cho sinh viên ngành Hóa, Hóa - Sinh, Hóa - Lí, Hóa - Địa trường CĐSP đồng thời tài liệu tham khảo cho giáo viên Hóa học trường THCS.
Rất mong góp ý đồng nghiệp để giảng hoàn thiện hơnnhằm phục vụhữu hiệu việc học tập, nghiên cứu sinh viên
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạoTrường, Khoa, Bộ mơn Hóa học tạo điều kiện giảng lên website trường.
(3)Ch ng Đ I C NG 1.1 H p ch t h u c vƠ hóa h c h u c
1.1.1 Đ nh nghĩavƠ đ i t ng nghiên c u c a hóa h c h u c
Trong số gần 110 ngun tố hóa học có tên th c b ng tuần hoàn, cacbon nguyên tố đặc biệt chỗ: nguyên tử cacbon kết hợp với với nguyên tử c a nguyên tố khác t o nên kho ng hai mươi triệu hợp chất khác nhau,
đấy hợp chất c a cacbon Trongkhi đó, tất c ngun tố cịn l i t o nên
được triệu hợp chất không ch a cacbon
Các hợp chất c a cacbon gọi hợp chất hữu cơ, trừ số hợp chất đơn gi n
như oxit c a cacbon, muối cacbonat cacbua kim lo i
Ngành hóa học chuyên nghiên c u hợp chất hữu cơ, t c hợp chất c a cacbon, gọi Hóa học hữu
Vì hợp chất hữu gồm hai lo i hiđrocacbon dẫn xuất c a chúng, nên coi Hóa học hữu ngành hóa học chuyên nghiên c u hiđrocacbon dẫn xuất c a hiđrocacbon
Vậy đối tượng nghiên c u c a Hóa học hữu hợp chất c a cacbon, bao gồm hiđrocacbon dẫn xuất c a chúng
1.1.2 Đặc điểm chung c a h p ch t h u c 1.1.2.1 Cấu t o
- Ch a C, ngồi cịn H, O, N, halogen, S, P nguyên tố khác
- Liên kết: thư ng liên kết cộng hố trị, có liên kết ion
- Nguyên tử C liên kết với liên kết với nguyên tố khác nên t o thành m ch
h m ch vòng
1.1.2.2 Tính chất vật lý
- Dễ nóng ch y dễ bay
- Thư ng khơng tan tan nước dễ tan dung môi hữu
1.1.2.3 Tính chất hố học
- Kém bền nhiệt nên dễ bị phân huỷ b i nhiệt, đa số cháy bị đốt
- Ph n ng: thư ng diễn chậm, khơng hồn tồn, khơng theo hướng
(4)1.1.3 Phơn lo i h p ch t h u c 1.1.3.1 Phân lo i theo nhóm ch c
Các hợp chất hữu phân chia thành hai lo i hiđrocacbon (phân
tử cấu thành b i hai nguyên tố C H) dẫn xuất c a hiđrocacbon (một hay nhiều nguyên tử H phân tử hiđrocacbon thay hay nhiều nguyên tử nhóm nguyên tử khác)
Các dẫn xuất c a hiđrocacbon hợp chất có nhóm đặc trưng hay nhóm ch c;
hiđrocacbon có nhóm ch c Nhóm ch c nhóm nguyên tử nguyên tử
quyết định đặc tính hóa học c a phân tử hữu Sau số nhóm ch c chính:
- Nằm m ch C: anken (C = C); ankin (C ≡ C)
- Ch a oxi: ancol (-OH); ete (C-O-C); andehit (-CH = O); axit (- COOH)
- Ch a nitơ: amin (-NH2) ; nitrin (-C ≡ N)
- Ch a c oxi nitơ: amit (-CO-NH2); nitro (-NO2)
- Ch a lưu huỳnh: thiol (-SH); thioete (-S-)
- Ch a nguyên tử halogen: dẫn xuất clo (-Cl); dẫn xuất brom (-Br)
1.1.3.2 Phân lo i theo m ch cacbon
Hợp chất hữu
Hợp chất khơng vịng Hợp chất vịng
HC no HC khơng no HC đồng vịng HC dị vịng
khơng thơm thơm thơm Khơng thơm
(5)1.2 C u t o phơn t h p ch t h u c
1.2.1 ThƠnh ph n nguyên t vƠ công th c phơn t
Thành phần nguyên tố c a hợp chất hữu biểu thị công th c sau:
- Công th c tổng quát:Cho biết thành phần định tính nguyên tố
Ví dụ: CxHyOzNt (x, y, z, t số nguyên dương) cho biết phân tử có nguyên
tố: C, H, O N
- Công th c đơn gi n: Cho biết tỉ lệ số lượng nguyên tố phân tử
Ví dụ: CH2O cho biết tỉ lệ nguyên tử C : H : O : :
- Công th c phân tử: Cho biết rõ số lượng nguyên tử c a nguyên tố phân tử
Ví dụ: C2H6: etan
Để xác định thành phần nguyên tố dùng phương pháp phân tích định tính định lượng
1.2.1.1 Phân tích định tính nguyên tố
Xác định lo i nguyên tố có hợp chất hữu dựa nguyên tắc chuyển nguyên tố cần xác định thành chất vô đơn gi n nhận chất vô ph n
ng đặc trưng
a Phân tích C H
Nung hợp chất hữu với CuO(chất oxi hoá) để chuyển C thành CO2 H thành H2O
rồi nhận CO2 nước vơi (khi sinh kết t a trắng CaCO3) nhận H2O
bằng CuSO4khan (bột CuSO4màu trắng chuyển thành CuSO4.5H2O màu xanh):
[C] + 2CuO → CO2 + 2Cu
hợp chất hữu (h.c.h.c)
[2H] + CuO → H2O + Cu h.c.h.c
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 5H2O + CuSO4 → CuSO4.5H2O b Phân tích N
Nung hợp chất hữu với Na sinh NaCN Để nhận ion CN- (ch a nitơ) ta thêm Fe2+ Fe3+ axit hoá nhẹ, ion CN- cho kết t a màu xanh đậm đặc trưng (gọi xanh
(6)Na + [C] + [N] → NaCN h.c.h.c
Fe2+ + 6CN(-) → [Fe(CN)6]4-
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6] c Phân tích halogen
Đốt cháy băng giấy lọc đầu có tẩm ancol etylic (dùng làm nhiên liệu)
chất hữu ch a halogen (X) sinh hiđro halogenua, s n phẩm nhận nh
dung dịch AgNO3(t o kết t a AgX tan amoniac):
[X] + [H] → HX h.c.h.c h.c.h.c ancol
HX + AgNO3 → AgX + HNO3
AgX + 3NH3 + H2O → [Ag(NH3)2]OH + NH4X (tan)
d Phân tích lưu huỳnh
Nung hợp chất hữu với Na sinh Na2S; s n phẩm nhận b i Pb2+
(t o kết t a đen):
[S] + 2Na → Na2S h.c.h.c
Pb2+ + S2- → PbS
1.2.1.2 Phân tích định lượng nguyên tố
Phân tích định lượng nhằm xác định thành phần phần trăm mặt khối lượng c a nguyên tố phân tử hợp chất hữu Nguyên tắc chung chuyển hoàn toàn nguyên tố lượng cân định c a chất hữu thành chất vơ đơn gi n, sau xác định khối lượng (hoặc thể tích khí) c a s n phẩm tính thành % ngun tố
a Phân tích C H
Nung nóng lượng cân xác a (mg) hợp chất hữu với bột CuO (lấy dư)
trong dịng khí oxi Khí CO2 nước sinh hấp thụ hồn tồn riêng rẽ b i bình
ch a chất hấp thụ thích hợp cân trước sau thí nghiệm Ví dụ dùng Mg(ClO4)2 để
hấp thụ nước, dùng amiăng tẩm NaOH để hấp thụ CO2
(7)b Phân tích N
Nung nóng lượng cân xác a (mg) hợp chất hữu với bột CuO (lấy dư)
dịng khí CO2 để chuyển hết nitơ hợp chất hữu thành khí nitơ Dẫn khí sinh vào
dụng cụ đo khí gọi “nitơ kế” có ch a dung dịch KOH đậm đặc để hấp thụ hết CO2
H2O Gi sử thu V (ml) khí nitơ, đo nhiệt độ t, áp suất khí p, áp suất
nước f, ta tính được:
Việc xác định N, C, H tự động hoá cách dẫn khí t o thành vào máy sắc kí khí, máy cho biết hàm lượng N, C, H
c Phân tích halogen
Nung nóng chất hữu với axit nitric bốc khói có mặt AgX, đem phân tích
phương pháp cân d Phân tích lưu huỳnh
Nung nóng chất hữu với axit nitric bốc khói, lưu huỳnh phân tử hữu
chuyển thành SO4
2-t o kết t a BaSO
4 phân tích cách cân
e Phân tích oxi
Thơng thư ng hàm lượng oxi hợp chất hữu đợc xác định gián tiếp cách
lấy 100% trừ cho tổng số % c a nguyên tố khác hợp chất Tuy vậy, cần thiết xác định trực tiếp cách chuyển oxi hợp chất hữu thành CO
định lượngCO dựa theo ph n ng:
5CO + I2O5 → 5CO2 + I2
1.2.1.3 Thiết lập công th c phân tử (CTPT)
2 2 CO CO C
H O H O
H
12m 12m .100
m %C
44 44a
2m' 2m' .100
m %H 18 18a 2 N N
28 p f
m V
t
22.400 760 1
273 m 100
%N
(8)Sau phân tích nguyên tố xác định phân tử khối ta có cơng th c phân tử dựa vào phương pháp phổ biến sau:
a Lậpcông th c đơn gi n (cơng th c ngun) từ lập CTPT
Phân tích định lượng: mH, mC, mO, mN, Chia đ i lượng cho khối lượng
mol nguyên tử tương ng, chia cho ước số chung lớn ta thu tỉ lệ số lượng
nguyên tử c a nguyêntố phân tử Từ lập cơng th c đơn gi n
Ví dụ: Đốt hồn tồn 0,09g X cho 0,13g CO2 0,054g H2O Tỉ khối c a X so với
hidro 30 Hãy thiết lập CTPT c a X?
Công th c đơn gi n nhất: CH2O
PTK : MX = 2.30 = 60
Hay (12.1+1.2+16.1)n = 60 → n =
Vậy CTPT c a X (CH2O)2 hay C2H4O2
b Dựa vào khối lượng s n phẩm đốt cháy Mx mà không qua công th c đơn gi n
Đặt CT c a hợp chất X CxHyOz
Theo sơ đồ
z tính từ x, y Mxdựa theo CxHyOz
Theo ví dụ trên: ta tính x = 2, y = 4, z =
c Dựa vào thành phần % nguyên tố Mx
Thành phần % nguyên tố tỉ lệ với khối lượng nguyên tố phân tử:
C H O 12.0,13 m 0,036(g) 44 2.0,054 m 0,006(g) 18
m 0,09 (0,036 0,006) 0,048(g) 0,036 0,006 0,048
C: H : O : : 1: 2:1
12 16
2
2
x y Z 2
X CO H O
X CO X H O
y C H O xCO H O
2 y
18 M
44x 2
m m a
M m M m
x ,y
(9)1.2.2 Công th c c u t o, thuyết c u t ohóa h c
1.2.2.1 Cơng th c cấu t o
Nếu CTPT cho biết số lượng ngun tử phân tử CTCT cịn cho biết
trật tự kết hợp cách liên kết nguyên tử phân tử, t c thể cấu t o hóa học c a phân tử hữu
Khi biểu diễn CTCT cần tuân theo số qui định:
- Mỗi liên kết đơn biểu thị v ch nối, nguyên tố có hóa trị
biểu thị nhiêu v ch xung quanh kí hiệu
- H có hóa trị 1, có v ch: -H
- O có hóa trị 2, có v ch: =O -O-
- CTCT:
Tuy nhiên gọn CTCT ngư i ta bỏ qua không biểu diễn v ch liên kết
Ví dụ: CH3CH2OH CH2=CH-CH=CH2
Trong nhiều cơng th c d ng vịng khơng ghi kí hiệu nguyên tử cacbon,
nhóm metylen (-CH2-), metin (-C), mà hiểu ngầm có mặt c a nhóm qua
v ch hóa trị c a chúng đỉnh đa giác Ví dụ:
Để thiết lập CTCT c a hợp chất hữu , ngư i ta áp dụng phương pháp thực nghiệm (phương pháp hóa học phương pháp vật lí) kết hợp với thuyết cấu t o hóa học 1.2.2.2 Thuyết cấu t o hóa học
X
X X X
M 12x 1y 16z 12x y 16z
%C %H %O 100 100 M %C M %H M %O
x ;y ;z
(10)Ngày 11/9/1861 t i hội nghị hóa học Speyer (Đ c) Butlerop đọc b n báo cáo khoa
học cấu t o hóa học c a chất Nội dung gồm luận điểm sau:
- Các nguyên tử hợp chất hữu kết hợp với theo trật tự xác định theo
đúng hoá trị c a chúng; thay đổi trật có chất
- C phân tử hợp chất hữu ln ln có hố trị Các ngun tử C khơng
những liên kết với nguyên tố khác mà liên kết với để t o m ch C có d ng khác (m ch không nhánh, m ch có nhánh, m ch vịng )
- Tính chất c a hợp chất hữu phụ thuộc vào thành phần phân tử (b n chất số
lượng nguyên tử ) cấu tao hoá học (th tự kết hợp nguyên tử) Các nguyên tử phân tử có nh hư ng lẫn (thư ng nguyên tử liên kết trực tiếp với m nh
hơn gián tiếp)
1.2.3 Khái ni m đ ng đẳng vƠ đ ng phơn c u t o
1.2.3.1 Đồng đẳng
Là tượng chất hữu có cấu t o tính chất tương tự nhau, thành phần
phân tử sai khác nhiều nhóm metylen (-CH2-)
1.2.3.2 Đồng phân
Là tượng ng với cơng th c phân tử có nhiều hợp chất khác
Nguyên nhân c a tượng đồng phân nhiều chất có CTPT song cấu
trúc l i khác nhau, cấu trúc gồm cấu t o hóa học lẫn cấu trúc khơng gian nên có lo i đồng phân: đồng phân cấu t o đồng phân không gian
Đồng phân cấu t o (đồng phân phẳng): chất có CTPT có cấu
t o khác tính chất khác nhau.Ví dụ:
- Đồng phân cấu t o m ch cacbon: xếp m ch cacbon khác
Butan Isobutan
CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3 CH3
- Đồng phân cấu t o nhóm ch c: khác lo i nhóm ch c
CH3-CH2-OH ; CH3-O-CH3
- Đồng phân cấu t o vị trí: đồng phân khác vị trí nhóm ch c, vị trí
nhóm thế, vị trí liên kết bội
(11)C4H8: CH3-CH=CH-CH3 ; CH2=CH-CH2-CH3 1.3 C u trúc không gian vƠ đ ng phơn l p thể
1.3.1 Khái ni m c u trúc không gian vƠ công th c mô t c u trúc không gian
1.3.1.1 Thuyết cacbon t diện
Được ch ng minh nh hố học lượng tử thí nghiệm lí-hố học Năm 1874, Lebel
Vant’Hoff đưa thuyết cấu t o t diện c a cacbon Thuyết cho nguyên tử C a,
b, c, d phân bố t diện đều, nguyên tử C nằm t i tâm t diện, bốn nhóm a, b, c,
d nằm t i đỉnh c a t diện,thuyết hoàn toàn phù hợp với thuyết lai hóa C ( tr ng thái
lai hóa sp3 )
1.3.1.2 Công th c mô t cấu trúc không gian
Công th c mô t cấu trúc khơng gian gồm có lo i: a Cơng th c phối c nh
Cách 1: Trong công th c phối c nh, nét g ch liền bình thư ng (-) biểudiễn liên kết
cộng hóa trị có trục nằm mặt phẳng giấy, nét g ch gián đo n mô t liên kết hướng phía sau t giấy, cịn nét đậm liên kết phía trước t giấy
Ca, Cb: nối mặt phẳng giấy Cc: nối trước mặt phẳng giấy Cd: nối sau mặt phẳng giấy
Cách 2: Công th c phối c nh thư ng dùng cho phân tử có liên kết đơn C-C
trung tâm Theo cách biểu diễn liên kết C-C biểu diễn đư ng chéo từ trái qua
ph i xadần ngư i quan sát
(12)Trong công th c Newman, ngư i ta qui ước quan sát việc nhìn thẳng trục liên kết C-C
trung tâm, nguyên tử C th gần ngư i quan sát biểu diễn chấm t i vịng
trịn, liên kết t o góc 1200
Nguyên tử C th bị che khuất
Ví dụ: D ng meso c a axit tactric biểu diễn cơng th c Newman sau:
c Công th c Fisher
Trong công th c chiếu này, ngư i ta qui ước nguyên tử cacbon t diện dấu chữ thập
- nối nằm ngang qui ước nối trước mặt phẳng
- nối thẳng đ ng sau mặt phẳng
Ví dụ: axit lactic CH3CHOHCOOH
(13)COOH > -CHO > -CH2OH > -CH3 1.3.2 Đ ng phơn hình h c
Đồng phân hình học (đồng phân cis/trans ) lo i đồng phân không gian (hay đồng
phân lập thể), đồng phân xuất nhiều lo i hợp chất đặc biệt hợp chất có nối đơi C=C, C=N, N=N vịng no (vịng nhỏ) nguyên tử C c a nối đôi hay mắc
vịng ph i có nhóm khác
- a khác b c khác d
- Chất có nhóm giống hay gần giống phía gọi đồng phân cis,
khác phía gọi đồng phân trans
Thư ng đồng phân trans bền cisvà có nhiệt độ nóng ch y cao nhiệt độ
sơi mô men lưỡng cực thấp
Đối với hợp chất hữu có nhiều nối đơi liên hợp số đồng phân cis-transnhư:
(14)Đồng phân quang học hợp chất có cơng th c khai triển mặt phẳng
nhưng công th c lập thể khác nhau, đưa đến kết qu hiệu ng c a chúng ánh
sáng phân cực phẳng khác
1.3.3.1 Khái niệm tính quang ho t tính khơng trùng vật nh
Tính chất làm quay mặt phẳng c a ánh sáng phân cực sang bên ph i sang bên trái
một góc được gọi tính quang ho t, cịn chất có ho t động quang học gọi chất
quang ho t
Điềukiện xuất tính quang ho t mộtchất: ph i có yếu tố khơng trùng vật- nh
Ví dụnhư bàn tay đối x ng qua gương phẳng khơng chồng khít lên
Đồng phân quang học có ch a C bất đối, kí hiệu C* là C mang bốn nguyên tử hay
nhóm nguyên tử khác
C*a,b,c,d với a khác b khác c khác d
Ví dụ:
Vậy chất hữu tượng đồng phân quang học đặc trưng cho phân tử không trùng với hình nh c a chúng gương
Khi có C* có đồng phân quang học, có2 cấu hình đối x ng qua mặt phẳng
gương, tương tự ngư i nh qua gương
Ví dụ: Glixerandehit CH2OH-CHOH-CHO có 1C* nối với nguyên tử hay nhóm
nguyên tử khác –H, -OH, -CH2OH, -CHO
- Hai d ng (+, -) glixerandehit đồng phân quang học c a nhau, chúng khác
(15)- Hai chất đối quang có cấu t o hóa học giống nhau, kho ng cách nguyên tử
trong phân tử giống nhau, chúng khác phân bố nguyên tử nhóm
nguyên tử chung quanh C*nên gọi đồng phân cấu hình (vì khác nhau về cấu hình)
hay đồng phân không gian
- Hỗn hợp chất đối quang c a với số mol gọi biến thể raxemic Ví
dụ: (+, -) glixerandehit
Trong cơng th c Fischer, nhóm OH t i C* đánh số lớn phân bố bên ph i
gọi D-, bên trái gọi L- D viết tắt từ Dextrorotatory: quay ph i, L viết tắt từ
Levorotatory: quay trái
Khi số nguyên tử C* tăng lên, số đồng phân quang học tăng lên có nC*
(khơng
giống nhau) có 2nđồng phân quang học.
1.3.4 S l c đ ng phơn c u d ng
Là lo i đồng phânsinh quay quanh hay nhiều liên kết đơn (trục liên kết) t o
ra nhiều d ng hình học khác nhau, với khác Các cấu d ng có độ bền khác mặt lượng, cấu d ng bền có m c lượng thấp
Đồng phâncấu d ng biểu diễn công th c phối c nh hay Newman
1.3.4.1 Cấu d ng c a hợp chất m ch h
Đặc trưng cấu d ng c a hợp chất m ch h cấu d ng che khuất cấu d ng xen kẽ
Thông thư ng d ng che khuất bền d ng xen kẽ nguyên tử H C gần
đẩy
Ví dụ: với 1,2-dibromoetan
- Cấu d ng xen kẽ (cấu d ng lệch): bao gồm đối lệch (lệch 180o) bán lệch (lệch
60o)
(16)Công th c Newman:
- Cấu d ng che khuất: gồm che khuất tồnphần bán phần
Cơng th c phối c nh:
Công th c Newman:
1.3.4.2 Cấu d ng c a hợp chất m ch vòng
Xét cấu d ng c a xiclohexan : gồm cấu d ng bền cấu d ng không bền
- D ng bền: d ng ghế (hình gấp khúc hình ghế)
(17)1.4 C u trúc electron Liên kết cộng hóa tr vƠ liên kết yếu 1.4.1 B n ch t vƠ đặc điểm c a liên kết cộng hóa tr
Trong hố học vơ liên kết ch yếu liên kết ion, hố học hữu liên kết ch yếu liên kết cộng hoá trị
Thuyết cổ điển: Cho nguyên tử liên kết với ngun tử góp
electron c a mình, electron ch y quĩ đ o với electroncũ làm nên lớp vỏ khí trơ
Thuyết đ i: Liên kết cộng hoá trị t o xen ph cực đ i obitan
nguyên tử (AO) t o nên obitan phân tử (MO)
1.4.1.1 Sự xen ph obitan Có kiểu xen ph chính:
- Xen ph trục: t o thành liên kết (liên kết đơn)
Liên kết được hình thành xen ph trục nằm trục nối h t nhân c a
nguyên tử
- Xen ph bên: t o liên kết (liên kết đôi, liên kết ba)
Liên kết hình thành nh xen ph bên c a obitan p c nh có trục
song song với (thư ng 2AOpxhoặc 2AOpy)
Liên kết bền liên kết nên dễ bị đ t ph n ng hóa học
1.4.1.2 Sự lai hóa obitan
Để gi i thích hóa trị c a cacbon, ngư i ta cho tr ng thái kích thích 1electron
2s chuyển sang obitan trống 2p
Tr ng thái b n C có cấu hình: 1s22s22p2
Tr ng thái kích thích: 1s22s22p3
(18)Có kiểu lai hóa:
- Lai hóa sp3 (lai hóa t diện) Liên kết đơn 1AO-s + 3AO-p = 4AO-sp3
Khi obitan s obitan p tổ hợp với t o thành obitan lai hóa sp3 Trục
obitan t o góc 1090
28' hướng đỉnh c a t diện mà tâm nguyên tử
cacbon
Trong phân tử hợp chất hữu obitan sp3 sẽ xen ph trục với AO nguyê
n
tử khác t o nên liên kết
Ví dụ: Xét hình thành liên kết trong phân tử etan.
- Lai hóa sp2 (lai hóa tam giác) Liên kết đôi 1AO-s + 2AO-p = 3AO-sp2
Khi obitan s obitan p tổ hợp với t o thành obitan lai hóa sp2có trục nằm
trên mặt phẳngvà t o góc 1200và hướng đỉnh c a tam giác mà tâm nguyên tử
cacbon
Obitan sp2 xen ph với AO c a nguyên tử khác t o liên kết Khi cacbon sp2 cịn AO-2p chưa lai hố có trục thẳng góc với mặt phẳng ch a trục
c a obital sp3, AO xen ph bên với AO
-2p c a nguyên tử C khác t o liên kết
(19)Ví dụ: etylen
- Lai hóa sp (lai hóa đư ng thẳng) Liên kết ba 1AO-s + 1AO-p = 2AO-sp
Khi obitan s obitan p tổ hợp với t o thành obitan lai hóa sp có trục nằm
trên đư ng thẳng t o góc 1800
- 2AO-sp xen ph trục với AO c a nguyên tử khác t o liên kết với góc hố trị 1800 Cịn AO-2p chưa lai hố có trục thẳng góc với thẳng góc với trục đối
x ng chung c a AO-sp, xen ph bên với 2AO chưa lai hoá c a nguyên tử khác t o
liên kết Tập hợp gồm liên kết liên kết nguyên tử t o thành liên kết ba
Ví dụ: axetilen
1.4.1.3 Một số đặc điểm c a liên kết cộng hóa trị a Năng lượng liên kết
< 0: To nhiệt : Năng lượng to hình thành phân tử từ nguyên tử (t o
liên kết)
> 0: Thu nhiệt: Phân tử bị phá vỡ (liên kêt bị đ t)
(20)Ta phân biệt lượng liên kết giá trị trung bình khơng tính đến phần l i c a phân tử sau làm đ t liên kết, lượng phân li liên kết đ i lượng đặc
trưng cho phân cắt liên kếtnhất định c a phân tử cụ thể
Ví dụ: Metan
Năng lượng liên kết C – H 1659 : = 415 KJ/mol
Năng lượng phân li liên kết: không
b Độ dài liên kết - dA-B
Kho ng cách h t nhân c a nguyên tử liên kết với gọi độ dài liên kết
Ví dụ: liên kết C -C C = C C C d 1,54A0 1,34A0 1,20A0
- Một cách gần tính dA-Btừ bán kính cộng hố trị rA rB : dA-B = rA + rB
- Nhìn chung bậc c a liên kết (đơn, đôi ba) tăng liên kết ngắn; đối
với liên kết đơn C với nguyên tử khác, d gi m tăng tỉ lệ s AO lai hoá: sp3 >
sp2 > sp
1.4.2 Liên kết hiđro 1.4.2.1 Khái niệm
Liên kết hiđro (biểu thị dấu chấm) liên kết yếuxuất nguyên tử
H nguyên tử nhóm ngun tử có tính âm điện O, N, F có
ngun tử có cặp electron chưa sử dụng (tự do) nh tương tác tĩnh điện yếu kho ng 20-25
KJ/mol
CH 4H C , H 1659KJ / mol
3 2
CH H CH H , H 435KJ / mol
CH H CH H , H 433KJ / mol
CH H C H H , H 433KJ / mol
C H C H , H 338KJ / mol