- Phân tử BF3 tồn tại nhưng phân tử BH3 khơng tồn tại? Axit orthoboric H3BO3 là axit một lần axit?
7.Loại liênkết nào cĩ thể được hình thành thêm trong BX3 giữa nguyên tử trung tâm Bo và một trong số các nguyên tử halogen của nĩ, cĩ chứa những cặp electron
tâm Bo và một trong số các nguyên tử halogen của nĩ, cĩ chứa những cặp electron tự do, nhằm thoả mãn quy tắc "bát tử"? hãy giải thích tại sao liên kết hình thành thêm này cĩ ảnh hưởng dến tính axit Lewis của BX3.
Hướng dẫn:
1. - Sự cĩ mặt của liên kết π trong các phân tử BF3, BCl3… làm cho các lớp vỏ hố trị của nguyên tử B lẫn nguyên tử halogen đạt quy tắc bát tử(bền vững). Khơng cĩ được liên kết π ở BH3, quanh B chỉ cĩ 6e ở lớp vỏ ngồi cùng nên phân tử
BH3 khơng bền vững và cĩ khuynh hướng dime hố để cĩ cấu trúc bền
vững. (Sự cĩ mặt 2 liên kết 3 tâm xuất hiện sự xen phủ của 2 obital lai hĩa
sp2 của nguyên tử B và obital 1s của H làm cho các nguyên tử B đều bão
hịa phối trí và cĩ cơ cấu bền vững)
- Nguyên tử trung tâm B cĩ lai hố sp2 và BX3 cĩ cấu tạo tam giác.
2. Khi hình thành một liên phân với pyridin, cấu trúc xung quanh nguyên tử trung tâm bo chuyển thành cấu trúc lai hố sp3 tứ diện. Sự thay đổi cấu trúc này bị cản trở khơng gian khi xung quanh nguyên tử bo cĩ những nhĩm hoặc nguyên tử lớn (chẳng hạn iot) và sự hình thành liên phân là khơng thuận lợi. Vì thế, BF3 được dự đốn cĩ khuynh hướng tạo thành liên phân mạnh nhất. (BF3 được dự đốn cĩ tính axit Lewis mạnh nhất). X B X X N: + X B X X N sp2 sp3
3. Halogen cĩ độ âm điện lớn hơn sẽ di chuyển mạnh hơn mật độ khỏi nguyên tử trung tâm bo và vì thế làm tăng tính axit.
FB B F F : : : :: :: : F F F F : : :: : : : : F B F F : : :: :: : :
4. Cũng giống như phản ứng trung hồ giữa HCl và NaOH, phản ứng tạo thành liên phân axit-bazơ bền, được dự đốn, cũng toả nhiệt. Biến thiên entanpy sẽ là lớn nhất ở axit Lewis mạnh nhất, BF3.
5. BF3 BCl3 BBr3
ΔH3 = ΔH1 + ΔH2; - 31,7 - 39,5 - 44,5 (kcal/mol)
Thứ tự thực tế của tính axit là ngược với các dự đốn dựa trên độ âm điện của các halogen.
6. A = BF3 H2O; B = B(OH)3, C = 3 HX (3 HCl hay 3 HBr)
Các axit Lewis mạnh như BCl3 và BBr3 cĩ thể hoạt hố các liên kết O-H trong phân tử nước để tạo thành B(OH)3 đồng thời giải phĩng HX. Các liên kết σ cho nhận, tạo thành bởi một đơi electron độc thân của O, cĩ mức năng lượng tương đương với obitan trống pz của Bo, cĩ thể ổn định cấu trúc B(OH)3. pz-obitan trống trong nguyên tử bo cĩ thể tiếp nhận một liên kết π cho nhận từ một cặp electron độc thân của flo, để thoả mãn quy tắc bát tử đối với bo và rút ngắn khoảng cách liên kết B-F.
Vì các cấu trúc cộng hưởng như trên sẽ khơng tồn tại trong hợp chất liên phân, hiệu ứng cộng hưởng sẽ làm yếu khuynh hướng tạo thành liên phân với piriđin.
Khả năng hình thành liên kết cho nhận π giảm đi mạnh ở các nguyên tố (halogen) nặng hơn, do sự khác nhau về năng lượng giữa B và X. Sự cộng hưởng của các liên kết cho nhận π trở thành ít quan trọng hơn trong các clorua và ít quan trọng nhất ở bromua. Các cấu trúc cộng hưởng cĩ liên kết cho nhận π cĩ ảnh hưởng lớn đến mức độ nhận electron và cĩ thể làm đảo ngược khuynh hướng được dự đốn từ hiệu ứng cảm ứng tương đối và các hiệu ứng khơng gian khi hình thành liên phân tử.
M = 20
µ = 1,91 Debye
M = 18
µ = 1,84 Debye
Phân tử HF và phân tử H2O cĩ momen lưỡng cực, phân tử khối gần bằng nhau (HF =1,91D, H2O = 1,84D, MHF = 20, MH O2 = 18); nhưng nhiệt độ nĩng chảy của hiđroflorua là – 830C thấp hơn nhiều so với nhiệt độ nĩng chảy của nước đá là 00C, hãy giải thích vì sao?
Hướng dẫn
Phân tử H-F ; Phân tử H-O-H
cĩ thể tạo liên kết hiđro – H…F – cĩ thể tạo liên kết hiđro – H…O –
* Nhiệt độ nĩng chảy của các chất rắn với các mạng lưới phân tử (nút lưới là các phân tử) phụ thuộc vào các yếu tố:
- Khối lượng phân tử càng lớn thì nhiệt độ nĩng chảy càng cao.
- Lực hút giữa các phân tử càng mạnh thì nhiệt độ nĩng chảy càng cao. Lực hút giữa các phân tử gồm: lực liên kết hiđro, lực liên kết Van der Waals .
* Nhận xét: HF và H2O cĩ momen lưỡng cực xấp xỉ nhau, phân tử khối gần bằng nhau và đều cĩ liên kết hiđro khá bền, đáng lẽ hai chất rắn đĩ phải cĩ nhiệt độ nĩng chảy xấp xỉ nhau, HF cĩ nhiệt độ nĩng chảy phải cao hơn của nước (vì HF mo men lưỡng cực lớn hơn, phân tử khối lớn hơn, liên kết hiđro bền hơn). Tuy nhiên, thực tế cho thấy Tnc (H2O) = 00C > Tnc(HF) = – 830C.
* Giải thích:
Mỗi phân tử H-F chỉ tạo được 2 liên kết hiđro với 2 phân tử HF khác ở hai bên H-F…H- F…H-F. Trong HF rắn các phân tử H-F liên kết với nhau nhờ liên kết hiđro tạo thành chuỗi một chiều, giữa các chuỗi đĩ liên kết với nhau bằng lực Van der Waals yếu. Vì vậy khi đun nĩng đến nhiệt độ khơng cao lắm thì lực Van der Waals giữa các chuỗi đã bị phá vỡ, đồng thời một phần liên kết hiđro cũng bị phá vỡ nên xảy ra hiện tượng nĩng chảy.
Mỗi phân tử H-O-H cĩ thể tạo được 4 liên kết hiđro với 4 phân tử H2O
khác nằm ở 4 đỉnh của tứ diện. Trong nước đá mỗi phân tử H2O
liên kết với 4 phân tử H2O khác tạo thành mạng lưới khơng gian 3
chiều. Muốn làm nĩng chảy nước đá cần phải phá vỡ mạng lưới khơng gian 3 chiều với số lượng liên kết hiđro nhiều hơn so với ở HF rắn do đĩ địi hởi nhiệt độ cao hơn.
1. Dùng cấu trúc của ion SO32– để giải thích khả năng phản ứng: 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4. và Na2SO3 + S → Na2S2O3. 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4. và Na2SO3 + S → Na2S2O3.