CHƢƠNG 2 LIÊN KẾT HĨA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.3 Thuyết liên kết hĩa trị
2.3.4 Sự lai hĩa các AO trong liên kết
Ta hãy xét sự hình thành phân tử CH4. Khi đi vào liên kết nguyên tử C ở trạng thái kích thích C*.
Nếu khi hình thành phân tử CH4 nguyên tử C sử dụng 4AO (1 mây s và 3 mây p) xen phủ với 4 mây s của 4 nguyên tử H (một liên kết hình thành do sự xen phủ s-s và 3 liên kết do sự xen phủ p-s). Như vậy lẽ ra các liên kết phải khác nhau, nhưng trong thực tế chúng lại hồn tồn giống nhau. Điều này được Poling giải thích bằng sự lai hĩa các AO.
Khi liên kết các nguyên tử cĩ thể khơng sử dụng các đám mây s, p... thuần mà chúng cĩ thể tổ hợp với nhau tạo thành những obitan (mây) mới giống nhau (gọi là các đám mây lai hĩa L) và sau đĩ các đám mây lai này sẽ tham gia liên kết. Như vậy:
Lai hĩa là sự tổ hợp các đám mây khác loại để tạo ra các đám mây giống nhau về hình dạng, kích thích và năng lượng nhưng cĩ hướng khác nhau.
Khi cĩ n đám mây tham gia lai hĩa sẽ tạo ra n đám mây lai hĩa. Để cĩ sự lai hĩa các đám mây phải cĩ năng lượng khác nhau khơng lớn. Ví dụ: 2s-2p; 3s-3p-3d... Dưới đây là một số kiểu lai hĩa và những đặc điểm của các đám mây lai:
* Lai hĩa sp
Sự tổ hợp một đám mây s với một đám mây p tạo ra 2 đám mây lai hướng theo 2 hướng trong khơng gian. Trục của 2 đám mây này tạo ra gĩc 180º
* Lai hĩa sp2
Sự tổ hợp một đám mây s với hai đám mây p tạo ra 3 đám mây lai hướng theo 3
* Lai hĩa sp3
Sự tổ hợp một đám mây s với ba đám mây p tạo ra 4 đám mây lai hướng theo 4
đỉnh của một tứ diện đều. Trục của các AO này tạo ra gĩc 109o28'. Ví dụ sự lai hĩa
của đám mây s với 3 đám mây p trong nguyên tử C khi hình thành phân tử CH4.