Chương 1 cấu tạo chất SV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG www.nuce.edu.vn HANOI UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG GENERAL CHEMISTRY Bậc học: Level of Course: Cử nhân/ Kỹ sư Bachelor/ Engineer Khối kiến thức: Course Status: Khoa học Basic Science Mã số: Course ID: 240131 240131 Khối lượng tín chỉ: Credit: 2 Lecturer: Email: Dr Do Thi Thanh Ha hadtt@nuce.edu.vn Học kỳ: Semester: or TÀI LIỆU THAM KHẢO Course Books & Reference Books [1] Nguyễn Minh Tuyển, Lê Sỹ Phóng, Trương Văn Ngà, Nguyễn Thị Lan Hóa học đại cương Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2008 [2] Đỗ Thị Thanh Hà, Lê Mạnh Cường, Nguyễn Trường Giang, Trần Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Tuấn Minh Bài tập hóa đại cương Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2020 [3] Đỗ Thị Thanh Hà, Trần Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Tuấn Minh, Vũ Thị Minh Thanh, Đặng Văn Đam Thực hành hoá học đại cương Nhà xuất giao thông vận tải, 2015 [4] Nivaldo J,Tro Chemistry: structure and properties Pearson Education, USA, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG www.nuce.edu.vn NATIONAL UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING Chương CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC Chương CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC Cấu tạo nguyên tử 1.1 Những sở lý thuyết học lượng tử 1.2 Bốn số lượng tử ý nghĩa 1.3 Nguyên tử có nhiều điện tử Liên kết hố học 2.1 Các đại lượng đặc trưng cho liên kết 2.2 Các loại liên kết hoá học chủ yếu 2.3 Thuyết liên kết hoá trị Pauling CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1.1 Những sở lý thuyết học lượng tử: - Giả thuyết De Broglie - Nguyên lý bất định Heisenberg - Phương trình sóng Schrưdinger 1.1 Những sở lý thuyết học lượng tử 1.1.1 Giả thuyết De Broglie: - - Sự chuyển động hạt vật chất liên kết với q trình sóng gọi sóng vật chất Hệ thức De Broglie: l: h: m: v: h λ= m.v bước sóng sóng vật chất số Planck, h = 6,62.10-34 khối lượng vật vận tốc chuyển động vật (m) (Js) (kg) (m/s) VD: Ø Vật thể: m = 1kg; chuyển động với v = 103m/s Ø Điện tử: me = 9,1.10-31kg; chuyển động với v = 2,2.106m/s 1.1.2 Nguyên lý bất định Heisenberg: - - Tọa độ động lượng (hay vận tốc) hạt vi mơ khơng thể đồng thời có giá trị xác định Hệ thức bất định Heisenberg: Xét riêng tọa độ x: Vì p = mv nên: h Dq.Dp ³ 2p h Dx.Dp x ³ 2p Dx.Dv x ³ h 2pm Dx: độ bất định tọa độ x Dpx, Dvx : độ bất định thành phần động lượng vận tốc phương x VD: Ø Vật thể: m = 1kg, chuyển động với Dvx = 0,1m/s Ø Điện tử: me = 9,1.10-31kg, chuyển động với Dvx = 1m/s 1.1.3 Phương trình sóng Schrưdinger: - Hàm số orbital Y: hàm số sóng mơ tả cđ e nguyên tử theo học lượng tử Điều kiện chuẩn hóa hàm sóng: W = ò dW = ò Y dV = ¥ ¥ 10 2.1.2 Độ dài liên kết: d (Ao, nm…) Độ dài liên kết khoảng cách hạt nhân nguyên tử hình thành nên liên kết dH-H = 0,74 Ao Độ dài liên kết ngắn liên kết bền C-C C=C CºC d (Ao) 1,54 1,34 1,2 Elk (kJ/mol) 347 597,7 811 28 2.1.3 Góc liên kết: Góc liên kết góc lập liên kết gần phân tử chất Biết góc liên kết xác định cấu hình hình học phân tử 29 2.2 Các loại liên kết hóa học chủ yếu - Liên kết ion: Dc ³ 1,9 1s2 2s2 2p6 3s1 ® Na+ 1s2 2s2 2p6 [Ne] 2 ® Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 [Ar] 17Cl 1s 2s 2p 3s 3p Na+ + Cl- = NaCl 11Na - Liên kết cộng hóa trị: + Liên kết cộng hóa trị khơng phân cực: + Liên kết cộng hóa trị phân cực: - Dc = Dc ¹ Liên kết kim loại Lực tương tác phân tử: Liên kết Vandecvan Liên kết Hydro 30 2.3 Thuyết liên kết hóa trị Pauling 2.3.1 Nội dung phương pháp VB Pauling: - Liên kết cộng hoá trị đảm bảo nhiều cặp e dùng chung nguyên tử Cặp e do: + Mỗi ngtử bỏ e 2e có spin đối song + Hoặc cặp e ngtử bỏ cịn ngtử có orbital trống - Sự xen phủ orbital nguyên tử tiêu chuẩn để đánh giá độ bền liên kết cộng hóa trị Þ Ngun lý xen phủ cực đại: Liên kết phân bố theo hướng mà mức độ xen phủ orbital liên kết có giá trị lớn 31 2.3.2 Các loại liên kết: v Liên kết s: ss-s v Liên kết p: pp-p lkết đường nối tâm hạt nhân ss-p sp-p lkết hai bên đường nối tâm hạt nhân pp-d pd-d 32 2.3.3 Cộng hóa trị: v C: 1s2 2s2 2p2 C: 1s2 2s1 kích thích 2p3 v P: 3s2 3p3 3d 3s1 3p3 3d1 v S: 3s2 3p4 3d 3s2 3p3 3d1 3s1 3p3 3d2 33 2.3.4 Tính chất liên kết cộng hóa trị: v Tính bão hịa Mỗi nguyên tử tạo thành số liên kết định v Tính phân cực v Tính định hướng 34 2.3.5 Thuyết lai hóa: v BeH2: Be: 1s2 2s1 2p1 H: 1s1 Ha – Be – Hb v H2O: O: 1s2 2s2 2p4 H: 1s1 v CH4: C: 1s2 2s1 2p3 H: 1s1 Þ Lai hóa tổ hợp phân bố lại AO có hình dạng lượng khác thành AO lai hố có hình dạng, lượng định hướng khơng gian cho có lợi lượng hình thành nên liên kết 35 v Lai hóa sp: 1AOs + 1AOp 2AO lai hố sp VD: 36 v Lai hóa sp2: 1AOs + 2AOp 3AO lai hoá sp2 VD: 37 v Lai hoá sp3: 1AOs + 3AOp 4AO lai hoá sp3 VD: CH4 38 Cách dự đốn kiểu lai hóa ngun tử trung tâm: ® cấu hình e ® - CTPT CTCT - (Số liên kết s + số cặp e chưa chia) = ® lai hóa sp = ® lai hóa sp2 = ® lai hóa sp3 39 Bài tập 1.6: Dự đốn kiểu lai hóa ngun tử trung tâm cấu hình hình học phân tử sau: NH3, NH4+, NF3 BeH2, BeCl2 H2O, H3O+, OF2 BF3, BF4CO2, SO2, SO3 40 Bài tập 1.7: Mơ tả hình thành liên kết phân tử sau: C2H6; CHCl3 C2H4; C2H2 41 Bài tập 1.8: Hãy dự đoán kiểu lai hóa nguyên tử C,N,O hợp chất sau: 1) CH3 – CH = O 2) CH2 = C = CH2 3) CH3 – NH – CH3 4) H – C º N 42 ... ENGINEERING Chương CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC Chương CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC Cấu tạo nguyên tử 1.1 Những sở lý thuyết học lượng tử 1.2 Bốn số lượng tử ý nghĩa 1.3 Nguyên... Pauling CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1.1 Những sở lý thuyết học lượng tử: - Giả thuyết De Broglie - Nguyên lý bất định Heisenberg - Phương trình sóng Schrưdinger 1.1 Những sở lý thuyết học lượng tử 1.1 .1 Giả... Bài tập 1.1 : - Viết cấu hình e ngtử có Z = 9; 26; 33; 48 - Xác định vị trí nguyên tố bảng HTTH tính chất hóa học đặc trưng 23 Bài tập 1.2 : Ion X3+ có phân lớp electron ngồi 3d2: - Viết cấu hình