Một số nội dung cơ bản về liên kết hóa học trong chương trình phổ thông theo thuyết VBT

Cơ sở lý thuyết

Một cỏch gần ủỳng coi cấu tạo electron của nguyờn tử vẫn ủược bảo toàn khi hỡnh thành phõn tử từ nguyờn tử, nghĩa là trong phõn tử vẫn cú sự chuyển ủộng của cỏc e trong AO, tuy nhiên khi 2 OA hóa trị của nguyên tử xen phủ nhau tạo liên kết hóa học thì vùng xen phủ là vùng chung của hai nguyên tử. Mỗi liờn kết hoỏ học giữa hai nguyờn tử ủược bảo ủảm bởi 2 e spin ủối song mà trong trường hợp chung, trước khi tham gia liờn kết mỗi nguyờn tử ủú cú một e ủộc thõn trong một AO húa trị của nguyờn tử, mỗi liờn kết húa học ủược tạo thành ủú là một liên kết hai tâm ( 2 nguyên tử).

Nôi dung cơ bản của thuyết VB

Lai hoá sp2 là sự tổ hợp tuyến tính giữa 1 orbitan s và 2 orbitan p tạo thành 3 orbitan lai hoỏ, cũn ủược gọi là lai hoỏ tam giỏc vỡ 3 orbitan lai hoỏ này nằm trờn một mặt phẳng, trục của chỳng tạo với nhau một gúc bằng 1200 và hướng về ba ủỉnh của một tam giỏc ủều, gúc tạo thành giữa cỏc AO lai hoỏ là 1200. Ta chỉ tiến hành xem xét khái niệm lai hóa với các nguyên tử của các nguyên tố chu kỡ 2, tuy nhiờn ủối với cỏc nguyờn tử chu kỡ khỏc (lớn hơn 2), ủặc biệt là cỏc nguyên tử chuyển tiếp, xuất hiện các orbitan hóa trị d nên các orbitan này cũng có khả năng tham gia lai húa.

Mụ hỡnh sự ủẩy cặp electron vỏ hoỏ trị (thuyết VSEPR) 1. Cỏc luận ủiểm cơ sở

Hiệu ủộ õm ủiện và liờn kết hoỏ học 1. Hiệu ủộ õm ủiện và liờn kết cộng hoỏ trị khụng cực

Khảo sát hình học phân tử một số hợp chất cộng hoá trị

Nhận xột: Ta thấy ủối với cỏc trường hợp trong phõn tử khụng cú cặp electron riờng nờn hỡnh dạng tương tỏc ủẩy ủối với cỏc cặp electron cũng chớnh là hỡnh học phõn tử của chỳng. Trong trường hợp ngược lại, cỏc phõn tử cú ủụi electron riờng thỡ do tương hổ giữa chỳng với cỏc cặp electron liờn kết nờn hỡnh học phõn tử của chỳng sẽ biến ủổi theo cỏc quy luật như ủó trỡnh bày ở phần trờn. Như vậy, khi bạn ủó xỏc ủịnh tổng số cặp electron của cụng thức Lewis, từ ủú suy ra mụ hỡnh tương tỏc ủẩy của chỳng, tiếp theo là dựa vào mức ủộ tương quan giữa các cặp e liên kết và các cặp e riêng (của nguyên tử trung tâm) ta suy ra hình học phân tử của cỏc cụng thức ủú.

- Hỡnh dạng tương tỏc ủẩy là tứ diện, nhưng do trờn nguyờn tử P cũn một ủụi e riêng nên hình học phân tử có hình tháp chóp (hay hình tháp tam giác) giống trường hợp của phân tử NH3. - Theo nguyờn tắc hỡnh dạng tương tỏc ủẩy là hỡnh tứ diện, tức là cỏc ủụi mõy e của nguyờn tử trung tõm phõn bố cú dạng là hỡnh tứ diện ủều, cỏc gúc tứ diện bằng nhau và bằng 109029’. Tuy nhiờn cú một ủụi e riờng trong số ủú chiếm khoảng khụng gian lớn, dẫn ủến sự thu hẹp cỏc mõy e liờn kết nờn từ hỡnh tứ diện (dạng tương tỏc ủẩy) chuyển sang dạng thỏp tam giỏc (hỡnh thỏp chúp).

+ Tính số electron hóa trị bảo hòa dành cho các nguyên tử biên liên kết với nguyờn tử trung tõm (kớ hiệu Y), (bỏt tử ủối với mỗi nguyờn tử biờn núi chung và 2 electron ủối với mỗi nguyờn tử biờn là nguyờn tử H).

PCl 5

+ Tính hiệu số giữa tổng số electron hóa trị của phân tử và số electron hóa trị dành cho các phân tử biên (X – Y). Hiệu số này chính là số electron hóa trị tự do của nguyên tử trung tâm cần tìm. Kết quả tính toán số cặp electron hóa trị tự do của các nguyên tử trung tõm ủối với một số phõn tử và ion.

TeCl 4

Lai hoá AO nguyên tử 1. Lai hoá sp 3

Nếu như 4 AO 1s của 4 nguyên tử H tiến vào xen phủ với 4 AO hóa trị 1 electron của nguyờn tử C thỡ sẽ tạo thành 4 liờn kết cộng húa trị (sự gúp chung ủụi electron hỡnh thành liờn kết). Mà cụ thể là dạng lai hóa sp3, 4 AO lai hoa tạo thành hoàn toàn giống nhau, khi xen phủ với 4 AO 1s của 4 nguyên tử H sẽ cho các liên kết giống nhau và chỳng ủịnh hướng trong khụng gian hỡnh tứ diện ủều. Vì vậy trong những trường hợp mà nguyờn tử trung tõm cú những cặp ủiện tử khụng phõn chia và khi hiệu năng lượng của cỏc AO khụng quỏ lớn, cỏc liờn kết trong phõn tử cũng ủược giải thích bằng các AO lai hóa.

Nhưng sở dĩ, cú sự chờnh lệch ủụi chỳt giữa gúc liờn kết và gúc tứ diện là do 2 cặp ủiện tử tự do của O ủó chiếm cứ 2 trong số 4 AO lai húa của nguyờn tử O, và lực ủẩy của 2 mõy electron tự do này mạnh hơn so với cỏc mõy electron liờn kết làm giảm ủộ lớn của gúc. Mụmen lưỡng cực xuất hiện ở ủõy khụng phải chỉ do sự phõn cực của H2O, mà cũn do mụmen lưỡng cực của cỏc cặp ủiện tử tự do, trọng tõm ủỏm mõy ủiện tử khụng trựng với hạt nhân nguyên tử trung tâm. Do ủú, nguyờn tử B trong phõn tử BCl3 phải tham gia lai húa sp2 Quá trình lai hóa giải thích như sau: Nguyên tử B bị kích thích có cấu hình electron vỏ hóa trị là 2s1 2p2 và khi tham gia tạo liên kết với các nguyên tử Cl nó ở trạng thái lai húa sp2, ta sẽ cú hỡnh dạng tương ứng là hỡnh tam giỏc ủều (chỳng phõn bố trờn cựng một mặt phẳng, 3 ủỉnh của tam giỏc ủều là 3 nguyờn tử Cl).

Liờn kết này cú bậc lớn hơn 1 do cú sự che phủ bổ sung giữa obitan hóa trị tự do của B và AO chứa cặp electron hóa trị tự do của Cl.

MỘT SỐ KẾT QUẢ BAN ðẦU 3.1. Kết quả khảo sát

- Yêu cầu HS nhận xét trong quá trình tạo cặp electron chung của các phân tử trên có sự xen phủ của những orbitan nguyên tử nào?. - Khi tạo thành cặp electron chung giữa các nguyên tử phi kim thì orbitan chứa electron ủộc thõn của những nguyờn tử này cú hoạt ủộng gỡ?. - Trỡnh chiếu mụ hỡnh phõn tử CH4 ủược xỏc ủịnh trong thực nghiệm ủể HS thấy rằng phõn tử CH4 có 4 liên kết như nhau về hình dạng và năng lượng.

- Trình chiếu mô phỏng lai hoá sp2 cho HS nhận xét: AO tham gia lai hoá, số orbitan lai hoá tạo thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hoá. - Trình chiếu các dạng không gian của BeH2, BeCl2 cho HS nhận xét và phân tích trạng thái lai hoá của nguyên tử Be. - Trình chiếu mô phỏng lai hoá sp2 cho HS nhận xét: AO tham gia lai hoá, số orbitan lai hoá tạo thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hoá.

- Trình chiếu mô phỏng lai hoá sp3 cho HS nhận xét: AO tham gia lai hoá, số orbitan lai hoá tạo thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hoá. + Khi trục của orbitan tham gia liên kết trựng với ủường nối tõm của 2 nguyờn tử liên kết thì gọi là xen phủ trục. + Khi trục của orbitan tham gia liên kết song song nhau và vuụng gúc với ủường nối tâm của 2 nguyên tử liên kết thì gọi là xen phủ bên.