Đang tải... (xem toàn văn)
ThuyÕt lai hãa cho r»ng mét sè AO cã møc n¨ng lîng gÇn b»ng nhau khi tham gia liªn kÕt cã xu híng tæ hîp víi nhau ®Ó t¹o ra c¸c AO lai hãa cã n¨ng lîng thÊp h¬n, liªn kÕt h×nh thµnh bë[r]
(1)Chơng I: Lí thuyết liên kết hóa học I Khái niệm phân tử liên kết hãa häc
Phân tử phần tử nhỏ chất, mang tính chất đặc trng cho chất, phân chia thành hạt nhỏ phản ứng hố học tồn độc lập
Sự kết hợp nguyên tử để đạt tới trạng thái bền vững đợc gọi liên kết hóa học
I.2 C¸c khuynh híng hình thành liên kết hóa học:
I.2.1 Các khuynh hớng hình thành liên kết - Qui tắc bát tử (Octet)
Nội dung qui tắc bát tử: “ Khi tham gia vào liên kết hóa học nguyên tử có khuynh hớng dùng chung electron trao đổi để đạt đến cấu trúc bền khí bên cạnh với 8 hoặc electron lớp cùng”
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
chuyên đề BỒI DƯỠNG GIÁO VIấN CHUYấN THPT
liên kết hố học
(2)VÝ dơ:
H + Cl : Cl :
H : H-Cl
Na Cl Na+ Cl -(2/8) (2/8/8)
+ : NaCl
(2/8/1) (2/8/7)
I.2.2 Một số đại lợng đặc trng cho liờn kt húa hc
I.2.4.1 Độ dài liên kết (d): Là khoảng cách hai hạt nhân hai nguyªn tư liªn kÕt trùc tiÕp víi
VÝ dơ: Trong ph©n tư níc, dO-H = 0,94 A0
Độ dài liên kết hai ngun tử A-B tính gần tổng bán kính hai nguyên tử A B
H H
O
0,94 A 104028'
Giữa nguyên tử cho trớc, độ dài liên kết giảm bậc liên kết tăng VD:
Liªn kÕt C – C C = C C C
E [kcal/mol] 83 143 194
D (A0) 1,54 1,34 1,2
I.2.4.2 Góc liên kết: Là góc tạo hai nửa đờng thẳng xuất phát từ hạt nhân nguyên tử qua hạt nhân hai nguyên tử liên kết trực tiếp với nguyên tử Ví dụ: Trong phân tử n ớc HOH = 104028
Góc liên kết phụ thuộc vào:
+Trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm
+ Độ âm điện nguyên tử trung tâm A phối tử X: nguyên tử trung tâm A có độ âm điện lớn kéo mây đôi electron liên kết phía nhiều hơn, hai đám mây hai liên kết mà lớn lại gần gây lực tơng tác đẩy làm cho độ lớn góc liên kết tăng lên Nếu phối tử X có độ âm điện lớn gây tác dụng ngợc lại
I.2.4.3 Năng lợng liên kết
Nng lng liờn kết A-B lợng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn liên kết A-B (thờng đợc qui mol liên kết - kJ/mol kcal/mol)
EH-H = 103 kcal/mol : H2 2H H = 103 kcal/mol
Năng lợng liên kết (năng lợng phân li liên kết), trị tuyệt đối, lợng hình thành liên kết nhng ngợc dấu Tổng lợng liên kết phân tử lợng phân li phân tử
- Năng lợng liên kết nguyên tử tăng bậc liên kết ( đơn < đôi < ba)
II liªn kÕt ion
Định nghĩa liên kết ion: liên kết ion liên kết hoá học đợc tạo thành lực hút tĩnh điện ion mang điện ngc du
Bản chất lực liên kết ion: lực hút tĩnh điện
Độ lớn lực liên kết ion (F) phụ thuộc vào trị số điện tích cation (q1) anion (q2) bán kính ion chúng lần lợt r1 r2
F~ 2 q q
r ( r = r1 + r2 )
Khi lực liên kết ion lớn liên kết ion bền, lợng mạng lới ion lớn liên kết ion khó bị phân li, mạng lới ion khó bị phá vỡ, hợp chất ion khó nóng chảy, khó bị hoà tan dung môi phân cực
II.3 Cỏc yu t nh hởng đến tạo thành liên kết ion.
- Năng lợng ion hoá - lực với electron - Năng lợng mạng lới
II.3.1 Năng lợng ion hoá.
a) Khái niệm: Năng lợng ion hoá lợng cần thiết để tách electron khỏi nguyên tử trạng thái (trạng thái khơng kích thích) tạo cation trạng thái khí
(3)M+ + I2 M2+ + 1e M2+ + I3 M3+ + 1e
M(n - 1)+ + In Mn+ + 1e
Các giá trị I1, I2, I3,, In lợng ion hoá thứ nhất, thứ 2, thứ 3,… vµ thø n
b) Qui luËt: + I1 < I2 < I3 << In
+ Những nguyên tử có lợng ion hoá nhỏ dễ biến thành ion dơng
II.3.2 ái lực với electron.
a) Khái niệm: lực electron lợng tỏa (hay thu vào) nguyên tử kết hợp với electron để trở thành ion âm
X + 1e X - + A1 ( A1: lực electron thứ nhất.)
b) Qui luật: lực electron ngun tố lớn ngun tố d chuyn thnh ion õm
II.3.3 Năng lợng mạng líi.
a) Khái niệm: Năng lợng mạng lới lợng toả ion kết hợp với để tạo thành mạng lới tinh thể
b) Qui luật: Năng lợng mạng lới lớn hợp chất ion đợc tạo nên bền
Tóm lại: Kim loại dễ nhờng electron, phi kim dễ nhận electron, ion đợc tạo thành hút mạnh thuận lợi cho tạo thành liên kt ion
III Liên kết cộng hóa trị
III.1 Lí thuyết phi học lợng tử ( Thuyết electron hóa trị Lewis - Langmuir)
III.1.1 Sự hình thành liên kết cộng hóa trị.
Khi hỡnh thành liên kết cộng hóa trị, nguyên tử có khuynh hớng dùng chung cặp electron để đạt cấu trúc bền khí gần kề ( với hoc electron lp ngoi cựng)
Các cặp electron dïng chung cã thĨ sù gãp chung cđa hai nguyên tử tham gia liên kết (cộng hóa trị thông thờng) nguyên tử bỏ (céng hãa trÞ phèi trÝ)
Số electron góp chung nguyên tử thờng - n (n: số thứ tự nhóm nguyên tố) Khi hết khả góp chung, liên kết với nguyên tử cịn lại đợc hình thành cặp electron nguyên tử bỏ (thờng nguyên tử nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn)
VÝ dơ: Công thức phân tử Công thức electron Công thức cấu t¹o H2O H :O: H H - O - H
SO2 :O:: S: O: O= SO
III.2 Lí thuyết học lợng tử
III.2.1 Thuyết VB (Valent Bond - Liên kết hóa trị) III.2.1.1 Các luận điểm sở thuyết VB
Một cách gần đúng, coi cấu tạo e nguyên tử đợc bảo tồn hình thành phân tử từ nguyên tử, nghĩa phân tử có chuyển động e AO Tuy nhiên AO hóa trị hai nguyên tử xen phủ tạo liên kết hóa học vùng xen phủ chung cho hai nguyên tử
Mỗi liên kết hóa học hai nguyên tử đợc đảm bảo e có spin đối song mà trờng hợp chung, trớc tham gia liên kết, e e độc thân AO hóa trị nguyên tử Mỗi liên kết hóa học đợc tạo thành liên kết tâm (2 ngun tử) Liên kết khơng thể hình thành từ e (thiếu e) từ 3e trở lên (tính bão hịa liên kết cộng hóa trị)
Sự xen phủ AO có 2e nguyên tử mạnh liên kết đợc tạo bền (nguyên lý xen phủ cực đại) Liên kết hóa học đợc phân bố theo phơng có khả lớn xen phủ AO (thuyết hóa trị định hớng)
III.2.1.2 Thut VB vỊ hình thành liên kết cộng hóa trị
Liờn kết hai nguyên tử bền mức độ xen phủ obitan lớn, nh xen phủ obitan tuân theo nguyên lí xen phủ cực đại: “ liên kết đợc phân bố theo phơng nào mà mức độ xen phủ obitan liên kết có giá trị cực đại”
VÝ dơ: 1H 1s1 17Cl 1s22s22p63s23p5
H2 H : H H – H
H H
(4)
HCl H :Cl H – Cl
Cl H
Cl2 Cl : Cl Cl – Cl
Cl Cl
III.2.1.3 Thuyết VB vấn đề hóa trị nguyên tử hợp chất cộng hóa trị
Cộng hóa trị nguyên tử (hóa trị nguyên tử) số liên kết mà nguyên tử tạo đợc với nguyên tử khác
VÝ dô: Trong CO2 (O= C =O) nguyên tử C O lần lợt có hóa trị
Theo thuyt VB, để tạo đợc liên kết cộng hóa trị, nguyên tử sử dụng e độc thân chúng Nh vậy, nói cộng hóa trị nguyên tử số e độc thân nguyên tử dùng để tham gia liên kết
Cũng theo thuyết VB, tham gia liên kết ngun tử bị “kích thích” Sự kích thích có ảnh hởng đến cấu hình e ngun tử, e cặp đơi tách chiếm AO trống lớp Nh số e độc thân nguyên tử thay đổi cộng hóa trị nguyên tử có giá trị khác hợp chất khác (Bảng 2)
VD1: Céng hãa trị S H2S ; SO2 ; H2SO4
VD2: Cộng hóa trị cđa Clo HClO lµ 1; HClO2 lµ ; HClO3 lµ 5; HClO4 lµ
Bảng 2: Số e độc thân có nguyên tố thuộc phân nhóm chính
Nhóm Cấu hình electron hóa trị Số e- độc thân
IIA ns2
X*
2
IIIA ns2 np1
X*
1, 3
IVA ns2 np2
X*
2, 4
VA
Tõ chu k× ns2 np3 X*
3, 5
VIA
Tõ chu k×
ns2 np4
X* X**
2,4, 6
VIIA
Tõ chu k×
ns2 np5
X* X** X***
1, 3, 5, 7
III.2.1.5 BËc liªn kÕt
(5)a) Liên kết bậc (liên kết đơn): có liên kết cộng hóa trị nguyên tử VD: H-H ; H- Cl …
b) Liên kết bậc (liên kết đơi): có liên kết cộng hóa trị nguyên tử VD: O= C =O …
c) Liªn kÕt bËc ba (liªn kÕt ba): cã liªn kết cộng hóa trị nguyên tử VD: N N ; H- C C - H , …
Các liên kết đơi liên kết ba cịn đợc gọi chung liên kết bội
Khi số electron chung lớn, lực hút tĩnh điện electron với hạt nhân của hai nguyên tử mạnh, độ bền liên kết tăng khoảng cách hai tâm nguyên tử giảm Do bậc liên kết lớn lợng liên kết lớn và độ dài liên kết nhỏ.
VD: Liªn kÕt: C - C C = C C C
E (kcal/mol): 83 143 194
dC-C (A0 ) : 1,54 1,34 1,2
III.2.1.6 Liªn kÕt xichma () liên kết pi ().
a) Liờn kt xichma () : loại liên kết cộng hóa trị đợc hình thành phơng pháp xen phủ đồng trục obitan nguyên tử, vùng xen phủ nằm trục liờn kt
Liên kết có loại s-s , s-p , p-p , … s
s s p p p
Liªn kÕt thêng bỊn, có vùng xen phủ lớn nguyên tử quay tự xung quanh trục liên kết mà không phá vỡ liên kết
b) Liờn kt : Là loại liên kết cộng hóa trị đợc hình thành phơng pháp xen phủ song song trục obitan nguyên tử, vùng xen phủ nằm hai phía so với trục liên kết
Liªn kết có loại p-p , p-d ,
Liªn kÕt kÐm bỊn có vùng xen phủ nhỏ nguyên tử quay tự xung quanh trục liên kết mà không phá vỡ liên kết
z z
y
y x
x
z z
y
Liên kết đơn liên kết , liên kết đôi gồm liên kết liên kết , liên kết ba gồm liên kết liên kết
III.2.1.7 Liªn kÕt cộng hoá trị cho-nhận (liên kết phối trí).
a) Định nghĩa: Liên kết cộng hoá trị cho - nhận liên kết cộng hố trị cặp electron dùng chung nguyên tử cung cấp – gọi nguyên tử cho, nguyên tử lại nguyên tử nhận
VD:
N H H
H
+ H+ N
H H
H
H +
hay N
H H
H
H +
(6)N O
O
N O
O hay
b) Điều kiện tạo liên kết cho nhận:
- Nguyên tử “ cho ” phải có lớp vỏ e bão hồ cịn cặp e tự (ch a tham gia liên kết) có bán kính nhỏ, độ âm điện tơng đối lớn
- Nguyên tử nhận phải có obitan trống
III.2.1.8 Sự lai hóa obitan nguyên tử.
Thuyết lai hóa cho số AO có mức lợng gần tham gia liên kết có xu hớng tổ hợp với để tạo AO lai hóa có lợng thấp hơn, liên kết hình thành xen phủ AO lai hóa bền vững
Số obitan lai hóa tạo thành số obitan nguyên tử tham gia lai hóa obitan lai hóa tạo có lợng tơng đơng (bảng 2)
B¶ng 3: Một số đặc điểm phân tử
KÝ
hiÖu Sự lai hóa Phân bố không gian obitan lai hãa
sp p sp
s
1800 Đờng thẳng sp2 p
sp2
s
1200 Tam gi¸c
sp3 p
sp3 s
109028’ Tø diÖn
sp3d
p d
sp3d s
Lỡng tháp đáy tam giác
sp3d2
p d
sp3d2 s
B¸t diƯn
Ngời ta dự đốn kiểu lai hóa ngun tử lý thuyết: số obitan lai hoá tổng số liên kết mà nguyên tử tạo số cặp electron tự nguyên tử (H) Giá trị n tính đợc 2, 3, 4, 5, tơng ứng với trạng thái lai hóa sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2.
VÝ dô: H-O-H , HO = 2+2 = O lai hãa sp3
(7)Dới số ví dụ hình thành phân tử sở kết hợp thuyết VB thuyết lai hóa obitan nguyªn tư :
CH4 (C lai hãa sp3)
H H
H H
CH2 = CH2 (C lai hãa sp2) H
H H
H
CH CH (C lai hãa sp)
H H
III.1.2.11 Mét sè tÝnh chÊt cđa ph©n tư
1- Mơ hình đẩy đơi electron vỏ hóa trị
- Qui ớc: Trong phân tử có cơng thức AXnEm A ngun tử trung tâm, X phối tử, n số cho biết số phối tử, E đôi e riêng, m số cho biết số đôi e riêng
- Mỗi mây electron chiếm khoảng không gian định Hình dạng phân tử phụ thuộc vào khoảng khơng gian chiếm mây electron vỏ hóa trị A hay hình dạng phân tử phụ thuộc vào phân bố đôi electron hay mây electron vỏ hóa trị nguyên tử trung tâm A
- Nội dung mơ hình đẩy đơi electron vỏ hóa trị: Các đơi (hay cặp electron vỏ hóa trị đợc phân bố cách tới mức xa đợc (hay đơi electron vỏ hóa trị đẩy xa tới mức đợc) để lực đẩy chúng mức thấp
- Đôi electron riêng chịu lực hút hạt nhân ngun tử trung tâmA Cịn đơi e liên kết chịu tác dụng hút hai hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết A X Do đơi electron riêng mây electron chiếm khoảng không gian rộng khoảng không gian chiếm mây electron đôi electron liên kết
2- Hình dạng số phân tử
1 Trờng hợp AXn (n = 6)
Nguyên tử trung tâm A có từ đến cặp electron liên kết tạo với phối tử X, A khơng có đơi electron riêng
+ Khi n = 2 : hai đôi e liên kết đợc phân bố đờng thẳng phân tử có dạng đờng thẳng, góc liên kết 1800
VD: BeH2 : H - Be - H
+ Khi n = 3: ba đôi electron đợc phân bố mặt phẳng hớng đỉnh tam giác phân tử có hình tam giác đều, góc liên kết 1200
VD: BF3, AlCl3, F | Be
F F
+ Khi n= 4: đôi electron hớng đỉnh tứ diện đều, A tâm phân tử có hình tứ diện đều, góc liên kết 109,50
VD: CH4; NH4+
+ Khi n = 5: đôi electron đợc phân bố đỉnh lng thỏp tam giỏc
Phân tử hình lỡng th¸p tam gi¸c
Có đơi electron nằm mặt phẳng tam giác đều, tâm tam giác hạt nhân A Ba đôi e tạo liên kết ngang, góc liên kết 1200
Cịn lại đơi e nằm đờng thẳng vng góc với tam giác tâm A tạo liên kết trục Độ dài liên kết ngang < liên kết trục đôi e liên kết trục chịu tơng tác đẩy đơi e ngang, góc tơng tác 900 lực đẩy lớn độ dài liên kết lớn, cịn đơi e liên kết ngang chịu t-ơng tác đẩy đơi e trục, đơi e ngang cịn lại nhng tt-ơng tác đẩy đôi e ngang yếu góc tơng tác lớn 1200 lực đẩy yếu độ dài liên kết nhỏ VD: PCl5
+ Khi n = 6: đôi e đợc phân bố bát diện Các góc liên kết nh (900)nên độ dài liên kết nh lực đẩy tơng hỗ đơi e nh phân tử hình bát diện
VD: SF6
2) Trờng hợp AXnEm:ngoài phối tử ngun tử trung tâm A có đơi e riêng Cần lu ý đến không tơng đơng đôi e liên kết với đôi e riêng
+ AX2E: Đơi e riêng có mây e chiếm khoảng khơng gian rộng đôi electron liên kết nên
(8)
A
X X
+ AX3E: Phân tử hình tháp tam giác, góc liên kết < góc tứ diện (109,50) VD: NH3; amin
+ AX2E2: Có đơi e riêng nên khác với AX4 AX3E mà phân tử có góc, tơng tác đẩy đôi e riêng góc liên kết < 109,50 VD: H2O
+ AXE3: Phân tử thẳng VD: HX
+ AX4E, AX3E2, AX2E3: xÐt tõ trêng hỵp AX5
Mây e ngang tạo với mây e trục góc 900, mây e ngang tạo với góc 1200 nên có đơi e riêng đơi e riêng phân bố mặt phẳng tam giác lực đẩy tơng hỗ đôi e riêng với đôi e liên kết nhỏ
VËy ta cã thể có dạng hình trờng hợp nh sau
- AX4E: hình bập bênh, đẩy đơi e riêng mạnh nên góc liên kết trục liên kết ngang < 900, góc liên kết ngang với liên kết ngang < 1200
VD: SF4,
- AX3E2: đôi electron riêng nằm mặt phẳng tam giác phân tử hình chữ T, góc liên kết liên kết ngang liên kết trục < 900
VD: ClF3, HClO2
- AX2E3: đôi e riêng phân bố mặt phẳng, đôi e liên kết nằm trục vng góc với mặt phẳng phân tử có dạng đờng thẳng
VD: ClF2, HOCl
+ AX5E, AX4E2, : xuất phát từ hình dạng phân tử AX6
- AX5E: đôi e liên kết phân bố mặt phẳng hình vng, đơi e trục, đơi e khơng liên kết nằm trục cịn lại Do đôi e không liên kết chiếm khoảng không gian lớn nên góc liên kết liên kết trục với liên kết ngang < 900, độ dài liên kết trục < độ dài liên kết ngang ( liên kết trục bị đẩy yếu so với liên kết ngang)
VD: BrF5
- AX4E2: để lực đẩy nhỏ đơi e riêng phải phân bố cho góc đẩy lớn
hai đơi e riêng nằm trục vng góc với mặt phẳng chứa đơi e liên kết cịn lại phân tử vng phẳng
VD: XeF4
B¶ng dới số mô hình cấu trúc hình học phân tử Đờng
thng Ch V Tam giácphẳng Tháp tamgiác diệnTứ đáy tam giácLỡng tháp Vuôngphẳng vuôngTháp diệnBát
* Mỗi loại lai hóa có khả tạo hay số cấu trúc đó:
Lai hóa sp: Tạo cấu trúc đờng thẳng (nh phân tử BeH2, ZnCl2, CO2, C2H2, …)
H C C H
Lai hãa sp2: Tạo cấu trúc chữ V( nh phân tử SO2, O3, ), tam giác phẳng (nh phân tư vµ ion: BF3, SO3, HNO3, C2H4, NO3-, CO32-…).
S O O
H O N+
O
O
- Lai hóa sp3: Tạo cấu trúc chữ V (nh phân tử H2O, H2S, ), tháp tam giác (nh NH3, H3O+, ) tứ diện (nh phân tử ion: CH4, CCl4, NH4+, PO43-, SO42-, ClO4-, …).
O
H H
N H H
H
H
C H H
(9) Lai hãa sp3d: T¹o cÊu trúc thẳng (nh XeF2), chữ T (nh ClF3), lỡng tháp tam giác (nh trong phân tử PCl5,)
F Xe F F Cl F
F
P Cl
Cl Cl
Cl
Cl
Lai hãa sp3d2: Tạo cấu trúc vuông phẳng (nh phân tử XeF4, ), tháp vuông (nh phân tử BrF5 ) cấu trúc bát diện (nh: SF6, AlF63-, SiF62-)
F Xe
F F
F
F
Br F F
F F
F
S F F
F F
F
b) Sù ph©n cùc cđa ph©n tư
Lỡng cực điện: Lỡng cực điện hệ gồm hai điện tích +q -q cách khoảng cách l Lỡng cực điện đặc trng đại lợng momen l-ỡng cực với định nghĩa momen lỡng cực tích điện tích q cách tay địn l = l.q
+q
-q l lìng cùc ®iÖn
Trong hệ SI momen lỡng cực đợc tính Cm (coulomb.met) Với phân tử momen lỡng cực có giá trị nhỏ nên ngời ta thờng tính theo D (Debye) với qui ớc :
1D =
3 10
-29 Cm
Lỡng cực liên kết: liên kết ion liên kết cộng hóa trị phân cực lỡng cực điện có momen lỡng cực xác định đợc gọi momen lỡng cực liên kết Liên kết phân cực mạnh momen lỡng cực lớn
VÝ dơ: HF HCl HBr HI Liªn kÕt H F H Cl H Br H I
(D) 1,83 1,08 0,82 0,44
Lìng cùc phân tử: Trong việc khảo sát lỡng cực phân tử, ngêi ta thõa nhËn thuéc tÝnh céng tÝnh cña momen lỡng cực liên kết coi momen lỡng cực phân tử tổng vectơ momen l-ỡng cực liên kÕt
VÝ dơ:
Víi ph©n tư CO2 : O = C = O = Víi ph©n tư H2O : ( = 1,84D)
Việc khảo sát momen lỡng cực phân tử thông số cần thiết cho việc nghiên cứu tính chất liên kết (khi lớn, tính ion liên kết mạnh), cấu trúc hình học phân tử nh tính chất vật lÝ, hãa häc cña mét chÊt
c) Tõ tÝnh cđa ph©n tư
Chất thuận từ: Chất thuận từ chất bị hút nam châm Về mặt cấu tạo, phân tử chất có e cha ghép đơi ( e độc thân)
Ví dụ: NO2 chất thuận từ cấu tạo e độc thân nguyên tử N : O = N O
Chất nghịch từ: Chất nghịch từ chất bị đẩy nam châm Về mặt cấu tạo, phân tử chất khơng có e độc thân
IV Liªn kÕt kim loại
IV.1 Định nghĩa: Liên kết kim loại liên kết hoá học hình thành electron tự gắn kết ion dơng kim loại mang tinh thĨ kim lo¹i hay kim lo¹i láng
(10)IV.2 Mét sè kiĨu m¹ng tinh thĨ kim lo¹i.
IV.2.1 Mạng lập phơng đơn gin:
- Đỉnh khối lập phơng nguyên tử kim loại hay ion dơng kim loại; Số phối trí =
IV.2.2 Mạng lập phơng tâm khối:
- Đỉnh tâm khối hộp lập phơng nguyên tử hay ion dơng kim lo¹i; Sè phèi trÝ =
IV.2.3 M¹ng lËp phơng tâm diện
- Đỉnh tâm mặt khối hộp lập phơng nguyên tử ion dơng kim loại; Số phối trí = 12
IV.2 Mạng sáu phơng đặc khít (mạng lục phơng):
- Khối lăng trụ lục giác gồm ô mạng sở Mỗi ô mạng sở khối hộp hình thoi Các đỉnh tâm khối hộp hình thoi nguyên tử hay ion kim loại;
- Sè phèi trÝ = 12
IV.3 ảnh hởng liên kết kim loại đến tính chất vật lý kim loại
Do cấu trúc đặc biệt mạng tinh thể kim loại mà kim loại rắn có tính chất vật lý chung: tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, tính dẻo, ánh kim Các tính chất vật lý chung electron tự kim loại gây
Ngoài đặc điểm liên kết kim loại: Mật độ nguyên tử (hay độ đặc khít), mật độ electron tự do, điện tích cation kim loại ảnh hởng đến tính chất vật lý khác kim loại nh: độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, tỷ khối
IV.4 Độ đặc khít mạng tinh thể, khối lợng riêng kim loại.
IV.4.1 Độ đặc khít mạng tinh thể
a) Mạng tinh thể lập phơng tâm khối
2 a
a a
= 4r Số cầu ô sở : + 1/8 =
Tổng thể tích cầu 2.4 3 r
3
4
2 .( )
3 a
ThÓ tích ô sở a3 a3
b) Mạng tinh thể lập phơng tâm diện
=
(11)a
a a = 4.r
Số cầu ô së : 1/2 + 1/8 = Tæng thể tích cầu 4.4
3 r
3
4
4 .( )
3 a
ThĨ tÝch cđa mét ô sở a3 a3
c) Mạng tinh thể lục phơng chặt khít
Số cầu ô sở: 1/6 + 1/12 + = Tổng thể tích cầu 2.4
3 r
3 .( )
3
a
Thể tích ô sở . 6.
2
a
a a a3 2
a
a
a a
a
a a
3 2a
3
a = 2.r Ô sở
b= a
IV.4.2 Khối lợng riêng kim loại
a) Công thức tính khối lợng riêng kim loại
D = .3
4 A M P r N
(*)
M : Khối lợng kim loại (g) ; NA: Sè Avoga®ro
P : Độ đặc khít (mạng lập phơng tâm khối P = 68%; mạng lập phơng tâm diện, lục phơng chặt khít P = 74%)
r : Bán kính nguyên tử (cm)
b) ¸p dơng:
VÝ dơ 1: TÝnh khèi lợng riêng tinh thể Ni, biết Ni kết tinh theo mạng tinh thể lập ph-ơng tâm mặt bán kÝnh cđa Ni lµ 1,24 A0 .
a
a a = 4.r
a =
0
4 4.1, 24
3,507( )
2
r
A
; P = 0,74
Khối lợng riêng Ni:
8 23
3.58,7.0,74
4.3,14.(1, 24.10 ) 6,02.10 =9,04 (g/cm3)
= = = 74%
(12)Ví dụ 2: Xác định khối lợng riêng Na, Mg, K
Kim lo¹i Na Mg Al
Nguyên tử khối (đv.C) 22,99 24,31 26,98
Bán kính nguyên tử (A0 ) 1,89 1,6 1,43
Mạng tinh thĨ Lptk Lpck Lptm
Độ đặc khít 0,68 0,74 0,74
Khối lợng riêng lý thuyết (g/cm3) 0,919 1,742 2,708 Khối lợng riêng thực nghiệm (g/cm3) 0,97 1,74 2,7
V Liên kết hiđro V.1 Khái niệm
- Liên kết hyđro liên kết hố học đợc hình thành lực hút tĩnh điện yếu nguyên tử hyđro linh động với nguyên tử phi kim có độ âm điện lớn, mang điện tích âm phân tử khác phân tử
C O O
O
H
H
VD
O
H H
O
H H
O
H
H
V.2 B¶n chÊt lực liên kết hyđro.
- Bản chất lực liên kết hyđro lực hút tĩnh điện
- Liên kết hiđro thuộc loại liên kết yếu, có lợng liên kết vào khoảng 10-40 kJ/mol, yếu nhiều so với liên kết cộng hóa trị mà lợng liên kết vào khoảng trăm đến vài ngàn kJ/mol, nhng lại gây nên ảnh hởng quan trọng lên tính chất vật lí (nh nhiệt độ sơi tính tan nớc) nh tính chất hóa học (nh tính axit) nhiều chất hữu
H
X :
1
Y
V.3 Điều kiện hình thành liên kết hyđrô.
+ X phi cú õm in cao, bán kính nguyên tử phải tơng đối nhỏ( O, N, F) + Y: có ít cặp e cha sử dụng, có r nhỏ (O, N, F)
- Có loại liên kết H
+ Liên kết H phân tử ( liên kết H liên ph©n tư)
VD:
O H
R
O H
R
Có thể có loại liên kết H liên phân tử tạo thành vòng khép kín (dạng đime) bền khó tách bay
+ Liên kết H nội phân tử: Xuất phân tử có
H
X vµ :
1
Y chúng phải
ở tơng đối gần để hình thành liên kết H tạo thành đợc vòng 5-6 cạnh ( thờng vịng cạnh bền hơn)
VD H2C CH2
O H
O H
C O OH
O H
;
+ - +
- - +
• • •
(13)Trong phân tử có liên kết H nội phân tử: có liên kết H liên phân tử nh ng vô cùng khó khăn tạo liên kết H nội phân tử dễ dàng bền liên kết H liên phân tử
b) ảnh hởng liên kết H
+) ảnh hởng đến độ sơi, nhiệt độ nóng chảy
- Liên kết hyđro liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, sức căng bề mặt khả hoà tan vào nớc chất
- Các chất có liên kết hyđro nội phân tử giảm khả tạo liên kết hyđro liên phân tử, làm giảm nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, khả hố lỏng so với hợp chất có khối lợng phân tử t-ơng đt-ơng nhng có liên kết hyđro liên phân tử
C O
O
O
H
H
(I)
C O
O
H
O H
(II) VD
(II) có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi cao hơn(I)
+) ảnh hởng đến độ tan: Xét ảnh hởng liên kết H phân tử dung mơi - Nếu có liên kết H phân tử hợp chất dung mơi độ tan ln
- Những chất có khả tạo liên kết H nội phân tử dễ tan dung môi không phân cực, khó tan dung môi phân cực so với chất có liên kết H liên ph©n tư
VD: Do có liên kết hyđro nên H2O, NH3, HF có nhiệt độ sơi cao hợp chất có khối lợng phân tử tơng đơng(hoặc lớn hơn) nhng khơng có liên kết hyđro nh H2S, HBr, HI Liên kết hyđro C2H5OH với H2O làm cho rợu etylic tan vô hạn nớc
O - H C2H5 H- O
C2H5
O - H C2H5
O - H
H
O - H H
+) ảnh hởng đến độ bền đồng phân
VD: Hiện tợng đồng phân tautome:
+) ảnh hởng đến tính axit – bazơ
- Ngồi liên kết hyđro ảnh hởng đến khả cho nhận proton(H+), tức ảnh hởng đến tính axit-bazơ cht
VD: HF tạo liên kết hyđro mạnh dung dịch nên tính axit HF giảm mạnh so với các axit HCl, HBr, HI.
VI liên kết Vanđecvan (Liên kết phân tử) VI.1 Định nghĩa:
Liên kết Vanđecvan liên kết hố học đợc hình thành lực hút tĩnh điện yếu phân tử phân cực thờng trực hay phân cực tạm thi
Lực liên kết Vanđecvan hình thành tập hợp chất rắn, lỏng, khí
VI.2 Các yếu tố ảnh hởng tới lực liên kết Vanđecvan.
Độ lớn lực liên kết Vanđecvan phụ thuộc vào yếu tố sau: (Ký hiệu F lực liên kết vanđecvan):
- Độ phân cực phân tử tăng F tăng
- Khoảng cách phân tử giảm F tăng - Khối lợng phân tử tăng F tăng
VI.2.1 Tơng tác Vanđecvan gồm :
- Tng tác lỡng cực : tơng tác tĩnh điện phân tử phân cực Tơng tác lỡng lực tăng độ phân cực phân tử tăng
CH3 – C – CH2 – C – CH3 || ||
O O
CH
CH3 – C C – CH3 || ||
(14)- Tơng tác cảm ứng : Khả làm phân cực hoá lẫn phân tử Các hợp chất có chứa liên kết linh động, chứa cặp electron hoá trị tự do, hợp chất thơm chất dễ bị phân cực hoá, nên tơng tác cảm ứng chúng mạnh
- T¬ng tác khuyếch tán : Tơng tác phụ thuộc vào kích thớc phân tử lực hút
cỏc phân tử Các phân tử có kích thớc nhỏ, có tính đối xứng cao có cấu trúc tơng đồng dễ khuyếch tán vào (dễ tan vào có mặt chất lỏng)
VI.2.2 ảnh hởng lực hút Vanđecvan đến tính chất vật lý chất :
- Tơng tự ảnh hởng liên kết hyđro nhng yếu : Tơng tác Vanđecvan mạnh chất có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi cao, dễ hố lỏng, tan vào đáng kể
Ví dụ : SO2 có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi cao CO2, : MSO2 = 64 > MCO2 = 44
Ph©n tư SO2 ph©n cùc, ph©n tư CO2 không phân cực S
O O O = C = O
> =
Do lực liên kết Vanđecvan phân tử SO2 lớn phân tử CO2 làm cho nhiệt độ sôi SO2 cao hn CO2
Chơng II:
bài tập Về liên kết hóa học
I Cấu tạo phân tử liên kết hóa học:
Bài 1 HÃy cho biết kiểu lai hoá nguyên tố loại liên kết (, ) hợp chất sau: Cl – CH2– CH = O ; CH2= CH – C N ; CH2= C = O
Bài 2 Axit 3-aminobenzoic có cấu tạo nh hình vẽ bên Hãy xác định hoá trị số oxihoá tất nguyên tố trạng thái lai hoá nguyên tử trung tâm công thức cho giải thích
Bài 3 Cho phân tử: ClF3 hãy: - Viết công thức cấu tạo; Cho biết kiểu lai hố phân tử; Mơ tả hình dạng phân tử Cho: (độ phân cực) phân tử O,55 D ; góc liên kết FClF = 870 Giải thớch
Bài 4. Độ phân ly nhiệt (tính theo %) ë 1000 K cđa c¸c halogen:
F2 Cl2 Br2 I2
% 4,3 0,035 0,23 2,8
Hãy nêu quy luật chung biến thiên độ phân ly nhiệt, giải thích bất thờng độ phân ly nhiệt từ F2 đến Cl2
Bµi 5 Cho trị số góc liên kết phân tử PX3: 100,30; 97,80; 101,50; 1020 góc liên kết IPI; FPF; ClPCl; BrPBr HÃy gán trị số cho góc liên kết giải thích
Bài 6. a) Tại phân tử H2O,NH3 góc liên kết HOH (104,29 0)
HNH (1070) lại nhỏ góc tứ diện (1090,28) ?
b) Xét phân tử H2O H2S góc HSH (92 015) lại nhỏ
HOH (104029) c) Xét phân tử H2O F2O góc FOF (103 015) lại nhỏ
HOH (104029)
Bài 7 Cho phân tử: Cl2O ; O3 ; SO2 ; NO2 ; CO2 trị sè gãc liªn kÕt: 1200 ; 1110 ; 1320 ; 116,50 ; 1800 HÃy ghi giá trị góc liên kết cho phù hợp với phân tử tơng ứng giải thích (ngắn gọn)
Bi 8 Mt ba chất hữu sau: ortho-diclobenzen ; meta-diclobenzen ; para-điclobenzen có momen lỡng cực 1,53 D Hãy rõ chất nào? có giải thích, biết
mônôclobenzen có momen lỡng cực 1,53D)
Bài 9. Có chất hữu với giá trị mômen lỡng cực tơng ứng nh sau:
Chất hữu c¬ A B C D E
(D) 0,0 1,89 1,97 1,71 2,13 BiÕt A, B, C, D, E thuéc c¸c chÊt sau:
cis - CHCl = CHCl ; cis - CH3– CH = CH – Cl ; trans - CHCl = CHCl;
trans - CH3–CH = CH–Cl vµ trans - CH3– CH = CH – COOH H·y rõ A,B,C,D,E chất nào? giải thích
2
(15)Bài 10 Giải thích : nhiệt độ thờng, lu huỳnh có tính trơ hóa học nhng đun nóng độ hoạt động hóa học tăng ?
Bài 11 Trong phân tử HCHO có góc liên kết 1160 1220 Hãy cho biết góc nào? Giải thích
Bài 12: Cho phân tử SCl2, F2O, Cl2O với trị số góc đo đợc 1110, 1030, 1050 Hỏi góc nào? Giải thớch
Bài 13 Giải thích CCl4 hợp chất trơ, không bị thuỷ phân H2O, SiCl4 lại bị thuỷ phân mạnh H2O Viết phơng trình phản ứng
Bài 14 Mô tả cấu trúc phân tử N(CH3)3 N(SiH3)3 So sánh góc liên kết CNC với SiNSi So sánh tính bazơ hợp chất
Bi 15 Hp cht A có tổng số electron phân tử = 100 A đợc tạo thành từ phi kim thuộc chu kì nhỏ thuộc nhóm khác Xác định công thức phân tử A, biết tổng số nguyên tử nguyên tố A Mô tả cấu tạo phân tử A (hình dạng, kiểu liên kết)
Xác định trạng thái lai hoá nguyên tử trung tâm hình dạng phân tử
Bài 16. Vì nớc đá lại nhẹ nớc lỏng?
Hớng dẫn : Xác định mạng tinh thể nớc đá đợc hình thành nh nào, loại liên kết tinh thể nớc đá so với nớc lỏng từ so sánh thể tích lợng nớc đá khối lợng riêng
Bài 17. Momen lỡng cực liên kết C Cl 1,6D Triclo- benzen C6H3Cl3 có momen lỡng cực = Hãy rõ cấu tạo đồng phân này? Nêu cấu tạo đồng phân C6H3Cl3 có momen lỡng cực lớn tính momen
Bài 18. Axit Flohydric axit yếu axit HX nhng lại tạo đợc muối axit cịn axit khác khơng có khả ?
Bµi19 Bo vµ Nhôm hai nguyên tố kề phân nhóm IIIA có phân tử Al2Cl6 nhng ph©n tư B2Cl6 ?
Bài 20 Có hidrocacbon: C2H6 ; C2H4 ; C2H2 Ngời ta ghi đợc số liệu sau: - Về góc hố trị (góc liên kết) : 1200 ; 1800 ; 1090
- Về độ dài liên kết: 1,05 Å ; 1,07 Å ; 1,09 Å ; 1,200 Å ; 1,340 Å ; 1,540 Å - Độ âm điện nguyên tử cacbon : 2,5 ; 2,69 ; 2,75
H·y điền các giá trị phù hợp với hidrocacbon theo bảng sau: Hidrocacbon Kiểu
lai hoá
Góc hoá trị
Độ âm điện nguyên tử cacbon
Độ dài liên kết C-C (A0 )
Độ dài liªn kÕt C-H (A0 ) CH3-CH3
CH2 = CH2 CHCH
Hớng dẫn : Trạng thái lai hoá nhỏ Độ âm điện lớn Độ dài liên kết nhỏ Bài 21 Viết cấu trúc Lewis NO2 nêu dạng hình học Dự đoán dạng hình học
ion NO2- ion NO2+ So sánh hình dạng ion với NO2.
Bài 22 Năng lợng liên kết BF3 = 646 kJ/mol cßn cđa NF3 chØ = 280 kJ/mol Giải thích khác biệt lợng liên kết nµy
Bài 23 Điểm sơi NF3 = 1290C NH3 = 330C Amoniac tác dụng nh bazơ Lewis cịn NF3 khơng Momen lỡng cực NH3= 1,46D lớn nhiều so với momen lỡng cực NF3 = 0,24D độ âm điện F lớn nhiều so với H Hãy giải thích
Bài 24 Tại có phân tử BF3, BCl3, BBr3 nhng phân tử BH3?
Bi 25 Nhơm clorua hồ tan vào số dung môi bay nhiệt độ không cao tồn dạng đime (Al2Cl6) nhiệt độ cao (7000C) đime bị phân li thành monome (AlCl3) Viết công thức cấu tạo Lewis phân tử đime monome; Cho biết kiểu lai hoá nguyên tử nhôm, kiểu liên kết phân tử ; Mơ tả cấu trúc hình học phân tử ú
Bài 26 Phân tử HF phân tử H2O có momen lỡng cực, phân tử khối gần (HF =1,91 D, H2O = 1,84 D, MHF = 20,
2 H O
M = 18); nhng nhiệt độ nóng chảy hiđroflorua – 830C thấp nhiều so với nhiệt độ nóng chảy nớc đá 00C, giải thích sao?
Bµi 27: Khi nghiªn cøu cÊu tróc cđa PCl5(r), PBr5(r) ë trạng thái tinh thể tia X ngời ta thấy: a) PCl5 gồm ion [PCl4]+; [PCl6] phân bố tinh thĨ.
b) PBr5 gåm c¸c ion [PBr4]+; Br–
H·y cho biết cấu trúc không gian phần tử giải thích có khác trên?
(16)2Na2SO3 + O2 2Na2SO4 vµ Na2SO3 + S Na2S2O3
Bài 30 Khuynh hớng dime hóa AlX3 MCl3 thay đổi chuyển từ F đến I chuyển từ Al đến In
Bài 31 Hãy vẽ rõ ràng dạng hình học anion NiCl42-,PtCl62-,PdCl42-và cấu trúc phân tử Pd(NH3)2Cl2 Ghi kí hiệu lập thể giải thích
Bài 32 Bằng thực nghiệm ngời ta xác định đợc giá trị momen lỡng cực phân tử H2S 1,09D liên kết S – H 2,61.10–30 C.m Hãy xác định:
a) Gãc liªn kÕt HSH
b) Độ ion liên kết S – H , biết độ dài liên kết S – H 1,33 Å Cho 1D = 3,33 10– 30C.m Giả sử cặp electron không chia S không đáng kể.
Bài 33 Xác định momen lỡng cực (D) Clvà
NO
c¸c dÉn xuÊt thÕ lần nhân benzen sau: 1,2 dinitrobenzen ( = 6,6 D); 1,3 – diclobenzen ( = 1,5 D); para –
nitr«Toluen ( = 4,4 D); nitrobenzen ( = 4,2 D)
II.1 4.1 Liªn kÕt ion
Bài 34 Mô tả chuyển dịch electron từ nguyên tử liti sang nguyên tử flo để tạo thành hợp chất litiflorua theo ba cách:
a) Theo cÊu h×nh electron
b) Theo sơ đồ obitan (các lợng tử) c) Theo kí hiệu Liuyt
Bài 35: Mô tả tạo thành ion Na+ O2- từ nguyên tử theo sơ đồ obitan kí hiệu Liuyt. Xác định công thức hợp chất ?
Bài 3: Mô tả kiểu liên kết hợp chÊt CaO, CaCl2, Ca(OH)2, NaClO3, Na2SO3
Bµi 36 a) Năng lợng tạo thành mạng lới ion (gọi tắt lợng mạng lới, kí hiệu Hml ) ? - Năng lợng phân li mạng lới ion g× ?
- Quan hệ hai đại lợng ? b) Những yếu tố ảnh hởng đến Hml ?
c) Hml ảnh hởng đến tính chất tinh thể ion ?
Bài 37: 1)Dự đốn xem hợp chất sau có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, hịa tan n ớc nhiều ? Vì ?
a) NaCl vµ RbCl b) CsCl vµ NaCl c) NaI hay LiF d) CsI hay CsBr
2) Đự đoán xem nhiệt độ nóng chảy chất sau cao hơn: a) MgO BaO b) NaCl MgCl2
III.1.4.2 Liên kết cộng hóa trị
Bi 38 Vit cụng thức electron (theo sơ đồ Liuyt) phân tử ion sau: a) Amoniac NH3 b) Fomanđehit H2CO
c) Ion hipoclorit Ocl- d) Ion nitroni NO2+ - Dựa vào quy tắc để viết công thức ?
Bài 39 Viết cơng thức phân tử ion sau theo sơ đồ Liuyt: a) Cl2, N2 b) H2S, SO2, SO3, H2O, CO, HCN
c) NH4+, NO+ d) NO2-, NO3-, CO32-, SO32-, PO43-, SO42-, ClO2-, ClO3-, ClO4
-Bài 40.Xét liên kết cacbon-oxi fomalđehit H2CO cacbon monoxit CO - Trong phân tử liên kết cacbon-oxi ngắn ?
- Trong phân tử liên kết cacbon-oxi bền ? Vì ?
Bài 41 So sánh liên kết nitơ - nitrơ hiđrazin H2NNH2 khí cời N2O - Trong phân tử liên kết nitơ - nitơ ngắn ?
- Trong phân tử liên kết nitơ - nitơ bền ? V× ?
HD: Liên kết nitơ-nitơ hiđrazin liên kết đơn, liên kết nitơ-nitơ “khí cời” N2O liên kết ba nên liên kết nitơ-nitơ phân tử hiđrazin ngắn bền liên kết nitơ-nitơ N2O
Bµi 42 a) So sánh liên kết liên kết
b) Tại lợng liên kết đôi C = C (614 kJ/mol) không lớp gấp đôi lợng liên kết đơn C – C (347 kJ/mol) lợng liên kết ba C C lại không lớn gấp ba ?
Bài 43 Dựa vào công thức Liuyt lợng liên kết, : a) Tính nhiệt phản ứng đốt cháy metan (CH4) ?
b) TÝnh nhiƯt cđa ph¶n øng clo hãa metan tạo thành CHCl3 ?
(17)a) N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k) b) C2H4 (k) + HBr (k) C2H5Br (k)
Bài 45. Bằng cách dùng luồng photon với bớc sóng xác định, nhà bác học phân li hiđro iođua (HI) thành nguyên tử Khi HI bị phân li, nguyên tử H chuyển động nhanh nguyên tử I tơng đối nặng nên chuyển động chậm
a) Hỏi bớc sóng dài (tính theo nm) để phân li đợc phân tử HI ? b) Nếu dùng photon có bớc sóng 254 nm lợng d (tính theo J) so với lợng cần thiết để phân li ?
c) Nếu ngun tử H nhận tồn lợng d nh động tốc độ bao nhiờu (theo m/s)
Cho biết: - Năng lợng phân li H-I 295 kJ/mol
- Khối lợng nguyên tử H 1,66.10-27 kg.
Bi 46 Các nhà hóa học dùng laze phát ánh sáng có lợng xác định để phá vỡ liên kết hóa học
a) Hỏi photon phải có lợng tối thiểu tần số để phân li phân tử Cl2 ? b) Ngời ta cho giai đoạn trình phá hủy tầng ozon tầng bình lu chất clorofloro cacbon (CCl2F2) công nghiệp gây phân li liên kết C-Cl ánh sáng
Hỏi photon phải có bớc sóng dài gây phân li ? Cho biết: - Năng lợng phân li Cl – Cl 243kJ/mol
- Năng lợng phân li C Cl lµ 339 kJ/mol
;
H N H
N H H
O N N
Bµi 47. a) Có thể tồn phân tử sau hay không ? Giải thích ? SF6, Cl7F, ClF3
b) Giải thích dãy hợp chất HF, HCl, HBr, HI nhiệt độ sôi nhiệt độ nóng chảy HF cao HCl tăng dần theo th t HCl, HBr, HI
III.1.5 Dạng hình học phân tử : Bài 48 a) Góc liên kết ?
b) Trong phõn t nớc H2O, độ dài liên kết O-H 0,96.10-10m góc HOH 104,50 Tính khoảng cách hai ngun tử H (theo nm) ?
Bài 49 a) Căn vào nguyên tắc để xác định dạng hình học phân tử ion đơn giản b) Trên thực tế thờng gặp dạng ?
c) Dự đoán dạng hình học số phân tư vµ ion sau:
- BeCl2, CO2, CS2, HCN, C2H2 - BF3, CH2O, NO3-, CO32- - CH4, NH4+, SO42-, PO43-.
- NH3, PH3, H3O+, PF3. - H2O, SO2, SCl2, OF2
d) Hãy nêu số bớc cần tiến hành để xác định dạng hình học phân tử
e) NhËn xÐt vÒ mối liên hệ số nhóm electron xung quanh nguyên tử trung tâm dạng hình học phân tư nÕu phÇn c
Bài 50 Trong phân tử amoniac NH3, độ dài liên kết l liên kết N - H 100 pm Góc liên kết HNH 1070 Tính khoảng cách hai nguyên tử hiđro (theo pm).
Bµi 51. a) Dïng thuyÕt obitan lai hóa, hÃy giải thích liên kết hóa học H2S, BeH2 SO2 b) HÃy cho biết dạng h×nh häc cđa NH4+, PCl5, NH3, SF6 b»ng h×nh vÏ X¸c
định trạng thái lai hóa ngun tử trung tâm
Bài 52 Hãy cho biết dạng hình học phân tử SO2 CO2 Từ so sánh nhiệt độ sơi độ hịa tan nc ca chỳng
Bài 53. So sánh giải thích:
a) Góc ONO phân tử NO2; KNO2; NO2Cl b) Góc FBF, HNH, FNF phân tö BF3; NH3; NF3
Bài 54. Clotriflorua (ClF3) tác nhân flo hóa mạnh đợc dùng để tách urani khỏi sản phẩm khác có nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng
a) ViÕt cÊu tróc chÊm Liuyt cđa ClF3
b) Dùa thuyết liên kết hóa trị hÃy vẽ dạng hình học phân tử có ClF3
c) Mô tả rõ dạng hình học phân tử tồn thực tế ClF3, giải thích tồn dạng
(18)III.1.5.2 Sự lai hóa obitan
Bài 55 a) Thế lai hóa obitan nguyên tử ? b) Cã mÊy kiĨu lai hãa ?
Bµi 56 Trong trờng hợp xảy lai hãa sp, sp2, sp3 ? Khi mét nguyªn tư lai hóa theo kiểu sp, sp2, sp3 obitan p tuý (tức không lai hóa) nguyên tử ? Có thể tạo thành liên kết ?
Bài 57 Mô tả tạo thành phân tử sau theo thuyết lai hóa: BeF2, HCN, BCl3, H2CO, SiCl4, NH3, H2O, SCl2
Bµi 58 Cã kiểu lai hóa xảy phân tử axit axetic CH3COOH ?
Bµi 59 a) Dïng thuyÕt obitan lai hóa, hÃy giải thích liên kết hóa học H2S, BeH2 vµ SO2
Bài 60 Vẽ cơng thức Liúyt phân tử O3, biết góc liên kết khoảng 1190C độ dài liên kết nh Hỏi nguyên tử oxi trung tâm thuộc loại lai hóa gỡ ?
Bài 61 a) Mô tả dạng hình học phân tử, trạng thái lai hóa nguyên tử nguyên tố trung tâm phân tử: IF5, XeF4, Be(CH3)2
b) So sánh độ lớn góc liên kết phân tử sau Giải thích PI3, PCl5, PBr3, PF3
Bài 62. Ngày nay, ngời ta cô lập đợc số hợp chất nguyên tố khí nh Kripton Xenon
a) Dïng thuyết liên kết hóa trị, dự đoán hình học phân tư cã thĨ cã cđa XeF2 vµ XeF4
b) Số oxi hóa Xe hợp chất ? Ta dự đoán chúng phản ứng nh mét chÊt oxi hãa hay chÊt khö ?
Bài 63. Dựa vào lí thuyết lai hóa obitan, hÃy giải thích tạo thành ion phân tư: [Co(NH3)6]3+ , [MnCl4]2- , [Pt(NH3)2Cl2].
III.1.6 Sù ph©n cực liên kết Phân tử phân cực không phân cực
Bài 64 Bộ âm điện C C2H6, C2H4, C2H2 t¬ng øng b»ng 2,48; 2,75; 3,29
Hãy xếp ba chất theo thứ tự giảm dần độ phân cực liên kết C-H; lấy ví dụ phản ứng hoá học để minh họa dùng số liệu để giải thích xếp
Bài 65 Trong cặp liên kết nêu sau đây, nêu rõ liên kết phân cực dùng mũi tên để chiều phân cực (từ dơng sang âm) liên kết
a) C – O vµ C – N b) P – O vµ P – S c) P – H vµ P – N d) B – H vµ B – I
HD: Dựa vào hiệu độ âm điện nguyên tử tạo thành liên kết Hiệu độ âm điện lớn độ phân cực liên kết lớn
Trong liªn kÕt A – B ; giả sử A >B = A - B ; lớn liên kết A B phân cực, theo chiều AB
Bi 66 Phân tử sau acrolein, chất đầu để điều chế số chất plastic
H C C C O
H H H
a) Trong phân tử, liên kết phân cực ? Những liên kết không phân cực ? b) Liên kết phân cực phân tử ?
Bài 67 Cho phân tử sau:
a) CO2 b) H2O c) NH3 d) NF3
- Ph©n tử có liên kết phân cực ?
- Phân tử phân cực ? Không phân cực ? Vì ?
Bài 68. Phân tử sau phân cực ? Không phân cực ? Vì ?
a) BF3 b) HBF3 c) CH4 d) CH3Cl e) CH2Cl2 f) CHCl3 g) CCl4
Bài 6 Chất đicloroetilen (công thức phân tử C2H2Cl2) có ba đồng phân kí hiệu X, Y, Z - Chất X khơng phân cực, cịn chất Z phân cực
- ChÊt X vµ chÊt Z kÕt hợp với hiđro cho sản phẩm
C2H2Cl2 (X hc Z) + H2 ClCH2 – CH2Cl a) ViÕt công thức cấu tạo X, Y, Z
b) ChÊt Y cã momen lìng cùc kh«ng ?
Bài 69 Đinitơ điflo, phân tử vơ bền có nối đôi N = N Chất tồn d ới hai dạng đồng phân cis trans
a) Dự đốn góc liên kết phân tử hai dạng đồng phân ? b) Dự đoán xem dạng phân cực ? Không phân cực ?
Bài 70 Clo triflorua chất hoạt động ngời ta biết Nó phản ứng mãnh liệt với nhiều chất đợc coi trơ đợc dùng chế tạo bom cháy chiến tranh giới thứ II Nó đợc điều chế cách đun nóng Cl2 F2 thùng kín
(19)c) Viết công thức Liuyt phân tử ClF3
d) BiÕt r»ng ph©n tư ClF3 ph©n cùc, dù kiÕn hình dạng phân tử ?
Bi 71 Gia cis đicloroetilen trans đicloroetilen, chất có nhiệt độ sơi lớn hơn? Vì ?
C C
H
Cl H
Cl
d¹ng cis ( 0)
C C
H Cl H
Cl
dạng trans ( = 0)
Bài 72 Các chất sau có liên kết hiđro ?
a) C2H6 b) CH3OH c) CH3 – CO – NH2
Nếu chất có liên kết hiđro, vẽ liên kết hiđro hai phân tử
Bi 73 Cú lực tác dụng phân tử trờng hợp sau xếp tơng tác theo chiều mạnh dần
a) CH4 … CH4 (láng) b) H2O … CH3OH c) LiCl … H2O
Bài 74 Các chất sau chất có nhiệt độ sơi lớn hơn:
a) CH3NH2 vµ CH3F b) PH3 vµ NH3 c) LiCl vµ HCl
Bài 75. Sắp xếp chất sau theo chiều tăng nhiệt độ sôi : H2S, H2O, CH4, H2, KBr
Bài 76 Cho số liệu NH3 NF3 nh sau:
NH3 NF3
Momen lìng cùc 1,46D 0,24D
Nhiệt độ sôi -330C -1290C
Giải thích khác momen lỡng cực nhiệt độ sôi hai phân tử
III.1.7 Tinh thể kim loại
Bài 77 Đồng (Cu) kết tinh có dạng tinh thể lập phơng tâm diện
a) Tính cạnh lập phơng a(A0 ) mạng tinh thể khoảng cách ngắn hai tâm hai nguyên tử đồng mạng, biết ngun tử đồng có bán kính 1,28A0
b) Tính khối lợng riêng d Cu theo g/cm3 (Cho Cu = 64).
Bài 78. Phân tử CuCl kết tinh dới dạng lập phơng tâm diện HÃy biểu diễn mạng sở CuCl a) Tính số ion Cu+ Cl - suy số phân tử CuCl chứa mạng tinh thể
cơ sở
b) Xác định bán kính ion Cu+.
Cho: d(CuCl) = 4,136 g/cm3 ; rCl = 1,84
A ; Cu = 63,5 ; Cl = 35,5
Bài 79 Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn dạng Fe với cấu trúc lập phơng tâm khối, từ 1185K đến 1667K dạng Fe với cấu trúc lập phơng tâm diện 293K sắt có khối lợng riêng d = 7,874g/cm3.
a) HÃy tính bán kính nguyên tử Fe
b) Tính khối lợng riêng sắt 1250K (bỏ qua ảnh hởng không đáng kể dãn nở nhiệt) Thép hợp kim sắt cacbon, số khoảng trống nguyên tử sắt bị chiếm
bởi nguyên tử cacbon Trong lò luyện thép (lị thổi) sắt dễ nóng chảy chứa 4,3% cacbon khối lợng Nếu đợc làm lạnh nhanh nguyên tử cacbon đợc phân tán mạng lới lập phơng nội tâm, hợp kim đợc gọi martensite cứng dịn Kích thớc tế bào sơ đẳng Fe khơng đổi
c) Hãy tính số nguyên tử trung bình C tế bào sơ đẳng Fe với hàm lợng C 4,3%
d) HÃy tính khối lợng riêng martensite (cho Fe = 55,847; C = 12,011; sè N = 6,022 1023 )
(20)b) Biết số mạng a = 3,5A0 Hãy tính khoảng cách nguyên tử C nguyên tử C láng giềng gần Mỗi nguyên tử C nh đợc bao quanh nguyên tử khoảng cách đó?
c) Hãy tính số ngun tử C tế bào sơ đẳng khối lợng riêng kim cơng
Bµi 81 Tinh thĨ NaCl cã cÊu trúc lập phơng tâm mặt ion Na+, ion Cl- chiếm các lỗ trống tám mặt ô mạng sở ion Na+, nghĩa có ion Cl- chiếm tâm hình lập phơng Biết cạnh a ô mạng sở 5,58 A0 Khối lợng mol Na Cl lần lợt 22,99 g/mol; 35,45 g/mol
Tính :
a) Bán kính ion Na+. b) Khối lợng riêng NaCl (tinh thể). III.1.9 Bài tập tổng hợp
Bài 82 áp dụng thuyết lai hóa giải thích kết thực nghiệm xác định đợc BeH2, CO2 phân tử thẳng
Bµi 83.
1) Nhơm clorua hịa tan vào số dung mơi bay nhiệt độ khơng q cao tồn dạng đime (Al2Cl6) nhiệt độ cao (7000C) đime bị phân li thành monome (AlCl3) Viết công thức cấu tạo Liuyt phân tử đime monome; cho biết kiểu lai hóa ngun tử nhơm, kiểu liên kết phân tử; Mơ tả hình học phân tử
2) Phân tử HF phân tử H2O có momen lỡng cực, phân tử khối gần (HF : 1,91D , 20đv.C ; H2O: 1,84D , 18đv.C); nhng nhiệt độ nóng chảy hiđroflorua -830C thấp hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy nớc đá 00C, giải thích ?
Bµi 84.
1) Trong số phân tử ion: CH2Br2, F-, CH2O, Ca2+, H3As, (C2H5)2O Phân tử ion có thể tạo liên kết hiđro với phân tử nớc ? Hãy giải thích viết sơ đồ mơ tả hình thành liên kết 2) a) 238U tự phân rã liên tục thành đồng vị bền chì Tổng cộng có hạt đợc phóng ra
trong q trình Hãy giải thích viết phơng trình phản ứng chung q trình
b) Uran có cấu hình electron [Rn]5f36d17s2 Nguyên tố có electron độc thân ? Có thể có mức oxi hóa cao ?
3) Trong nguyên tố ion dơng tơng ứng có từ electron trở lên, electron chuyển động trờng lực đợc tạo từ hạt nhân nguyên tử electron khác Do trạng thái cấu hình electron có trị số lợng Với nguyên tử Bo (số đơn vị điện tích hạt nhân Z = 5) trạng thái có số liệu nh sau:
CÊu hình electron Năng lợng (eV) Cấu hình electron Năng lợng (eV)
1s1 -340,000 1s22s2 -660,025
1s2 -600,848 1s22s22p1 -669,800
1s22s1 -637,874
Trong đó: eV đơn vị lợng; dấu - biểu thị lợng tính đợc electron chịu lực hút hạt nhân
a) HÃy trình bày chi tiết kết tính trị số lợng ion hóa có nguyên tử Bo theo eV dùng kiện cho bảng
b) Hóy nờu ni dung giải thích qui luật liên hệ lợng ion hóa