Các loại liên kết trong hoá hữu cơ
Chương Liên kết hóa học Hóa Hữu 2.1 Thuyết xen phủ cực đại ● Liên kết hóa học hình thành theo hướng xác định, xen phủ cực đại đám mây điện tử liên kết, lk bền xen phủ lớn Giải thích hóa trị hầu hết ngt phân tử Một số phân tử có góc hóa trị biến dạng so với lý thuyết lực đẩy tĩnh điện điện tích dấu Khơng giải thích tạo thành liên kết góc liên kết CH4 2.2 Sự lai hóa liên kết Đặt vấn đề Xét phân tử CH4 C: 1s2 2s2 2p2 H: 1s1 - liên kết C-H khác độ dài, hướng không xác định Mâu thuẫn với thuyết hóa trị định hướng thực nghiệm Thuyết lai hóa Định nghĩa lai hóa: Lai hóa tổ hợp tuyến tính orbital (AO) khác nhau, mức lượng gần nhau, tạo orbital giống hệt (năng lượng, hình dạng), khả xen phủ cao hơn, liên kết hình thành bền Sau hình thành AO lai hóa, AO tham gia xen phủ để hình thành liên kết Các orbital s, p khiết Các trạng thái lai hóa nguyên tử carbon a Lai hóa sp3 (lai hóa tứ diện-tetragonal) 1AOs + 3AO px, py, pz 4AO lai hóa sp3 hướng từ tâm tới đỉnh hình tứ diện, góc liên kết 109,5o Hàm sóng thật AO lai hóa sp3: i = s + bi px + ci py + di pz Độ lớn cực đại: 1 = 2 = 3 = 4= Carbon lai hóa sp3 Lai hóa C trạng thái kích thích C lai hóa sp3 Lai hóa tứ diện Ví dụ 1: Lai hóa sp3 phân tử CH4 Xen phủ tạo liên kết CH4 Công thức tứ diện CH4 - Hàm lượng AO s đóng góp lai hóa sp3 25% - Đặc trưng cho hợp chất no (C bão hịa) Ví dụ 2: Lai hóa sp3 phân tử C2H6 Xen phủ tạo liên kết Công thức tứ diện C2H6 b Lai hóa sp2 (Lai hóa tam giác - trigonal) 1AOs + 2AO px, py tạo 3AO lai hóa sp2 nằm mặt phẳng, hướng từ tâm tới đỉnh tam giác đều, góc tạo thành 120o Hàm sóng thật AO lai hóa sp2: i = s + bi px + ci py Độ lớn cực đại: 1 = 2 = 3 = 1,991 Carbon lai hóa sp2 - Hàm lượng AOs đóng góp 33,33% - Đặc trưng cho hợp chất hữu không no (ngt C mang liên kết đôi); hợp chất kiểu BX3, AlX3 (hợp chất vô cơ) Ví dụ 3: Lai hóa sp2 phân tử C2H4 Liên kết hình thành xen phủ sp2 - s Liên kết hình thành xen phủ sp2 – sp2 Hình thành lk Xen phủ hình thành liên kết C2H4 Hình thành lk c Lai hóa sp (lai hóa đường thẳng - digonal) 1AOs + 1AO pz tạo 2AO lai hóa sp nằm đường thẳng, góc tạo thành 180o Hàm sóng thật AO lai hố sp: i = s + bi pz Độ lớn cực đại: 1 = 2 = 1,93 Carbon lai hóa sp AO lai hóa sp Carbon lai hóa sp - Hàm lượng AOs đóng góp 50% - Đặc trưng cho hợp chất hữu không no chứa liên kết CC =C= - Các hợp chất vô cơ: ZnX2, CdX2, HgX2 Ví dụ 4: Lai hóa sp phân tử C2H2 Liên kết hình thành xen phủ sp – s Liên kết hình thành xen phủ sp – sp Hình thành lk Xen phủ hình thành liên kết C2H2 Hình thành lk Bài tập áp dụng: Cho biết trạng thái lai hóa nguyên tử carbon xen phủ hình thành liên kết phân tử sau: Nhận xét chung ● Độ lớn cực đại hàm sóng: s < p < sp < sp2 < sp3 1,93 1,991 Hàm lượng AO p AO lai hóa lớn khả xen phủ hiệu Độ dài lk Csp3-H =1,1 Ao > Csp2-H = 1,09 Ao > Csp-H = 1,06 Ao Khả xen phủ AO lai hóa hiệu so với AO khiết ● Độ âm điện Csp3 < Csp2 < Csp 2,1 2,8 3,5 Các liên kết CH phân cực, H dễ bị thay kim loại, có chất axit Một số lưu ý trạng thái lai hóa C nguyên tử khác Lai hóa sp3 Carbanion Lai hóa sp2 Bài tập áp dụng Cho biết trạng thái lai hóa nguyên tử phân tử sau: CH3-CH=O H2C=NH CH2=C=O CH2=CH-CN 2.3 Các loại liên kết , hợp chất Hữu Liên kết : Hình thành xen phủ AO dọc theo trục liên kết • Xen phủ AO lai hóa với với AO khiết khác • Đặc điểm: - LK bền vững, hình thành đầu tiên, đặc trưng cho h/c có lk đơn - Đối xứng trục, khơng cản trở quay phân tử, xuất đồng phân cấu dạng Liên kết : Hình thành có xen phủ bên đám mây electron liên kết (nằm ngồi vng góc với trục lk) p- p; p- d; d-d ● Đặc điểm: - Kém bền vững liên kết nhân nguyên tử không lại gần được, xen phủ hiệu - Hình thành sau lk h/c chứa lk bội - Đối xứng mặt phẳng, cản trở quay phân tử, tồn đồng phân cis-trans Bài hôm để ngày mai!