ĐỘ ÂM ĐIỆN VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC

LIÊN KẾT HOÁ HỌC

II. ĐỘ ÂM ĐIỆN VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC

1. Quan hệ giữa liên kết cộng hóa trị không cực, liên kết cộng hóa trị có cực và liên kết ion

-GV tổ chức HS thảo luận, so sánh để rút ra -HS : Thảo luận theo nhóm.

TIẾT:24 TUẦN:12

sự giống nhau và khác nhau giữa liên kết cộng hoá trị không cực, liên kết cộng hoá trị có cực và liên kết ion.

Rút ra kết luận :

1. Trong phân tử, nếu cặp electron chung giữa 2 nguyên tử liên kết ta có liên kết cộng hóa trị không cực.

2. Nếu cặp electron chung lệch về một nguyên tử (có gía trị độ âm điện lớn hơn), thì đó là liên kết cộng hoá trị có cực.

3. Nếu cặp electron chung lệch hẳn về một nguyên tử, ta sẽ có liên kết ion.

-GV kết luận : Như vậy giữa liên kết cộng hóa trị không cực, liên kết cộng hóa trị có cực và liên kết ion có sự chuyển tiếp với nhau. Sự phân loại chỉ có tính chất tương đối. Liên kết ion có thể được coi là trường hợp riêng của liên kết cộng hoá trị.

Hoạt động 4 (10 phút)

2. Hiệu độ âm điện và liên kết hoá học -GV đặt vấn đề : Để xác định kiểu liên kết trong phân tử

hợp chất, người ta dựa vào hiệu độ âm điện. Theo thang độ âm điện của Pau-linh, người ta dùng hiệu độ âm điện để phân loại một cách tương đối loại liên kết hoá học theo quy ước sau :

Hiệu độ âm điện

(∆χ) Loại liên kết

0 ≤ ∆χ ≤ 0,4 Liên kết cộng hoá trị không cực 0,4 ≤ ∆χ ≤ 1,7 Liên kết cộng hoá

trị có cực

∆χ ≥ 1,7 Liên kết ion

-HS : Ghi bảng phân loại liên kết dựa vào hiệu độ âm điện.

-GV hướng dẫn HS vận dụng bảng phân loại liên

kết trên để làm các thí dụ trong SGK. -HS : a) trong NaCl : ∆χ = 3,16 – 0,93 = 2,33

> 1,7 → liên kết giữa Na và Cl là liên kết ion.

b) Trong phân tử HCl : ∆χ = 3,16 – 2,2 = 0,96

→ 0,4 ≤ ∆χ ≤ 1,7 → liên kết giữa H và Cl là liên kết cộng hóa trị có cực.

c) Trong phân tử H2 : ∆χ = 2,20 – 2,20 = 0,0

→ 0 ≤ ∆χ ≤ 0,4 → liên kết giữa H và H là liên kết cộng hoá trị không cực.

Hoạt động 5 (5 phút)

CỦNG CỐ BÀI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ

• GV yêu cầu HS :

- Phân biệt liên kết cộng hoá trị không cực, liên kết cộng hóa trị có cực, liên kết ion.

- Sữ dụng hiệu độ âm điện để xét tính chất ion, cộng hoá trị của một số hợp chất, đơn chất.

• Bài tập về nhà : 5, 6, 7 (SGK)

IV/.HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP:

1. Đáp án D.

2. Đáp án B.

3. Đáp án A.

4. Theo SGK.

5.

Phân tử CaCl2 AlCl3 CaS Al2S3

Hiệu độ âm điện (∆χ) 2,16 1,55 1,58 0,97

Loại liên kết Ion Cộng hoá trị có cực

6. Công thức electron và công thức cấu tạo các phân tử sau :

7. a) 9X : 1s22s22p5 → Đây là F có độ âm điện là 3,98.

19A : 1s22s22p63s22p64s1 → Đây là K có độ âm điện là 0,82.

8Z : 1s22s22p4 → Đây là O có độ âm điện là 3,44.

b) Cặp X và A, ∆χ= 3,98 – 0,82 = 3,16 → liên kết ion.

Cặp A và Z, ∆χ = 3,44 – 0,82 = 2,62 → liên kết ion.

Cặp X và Z, ∆χ = 3,98 – 3,44 = 0,54 → liên kết cộng hoá trị có cực.

V/.TƯ LIỆU THAM KHẢO:

-Hiện nay có hai phương pháp cơ học lượng tử để khảo sát liên kết hoá học là phương pháp liên kết hoá trị hay phương pháp cặp electron (viết tắt VB – Valence Bond) và phương pháp obitan phân tử (viết tắt MO – Molecular Orbital).

1. Phương pháp VB a) Nội dung cơ bản

• Phương pháp Vb cho rằng trong phân tử các electron vẫn chuyển động trên các obitan nguyên tử (AO – Atomic Orbital). Sự phân bố electron và các AO đó tạo nên cấu hình electron của phân tử.

• Mỗi liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự ghép đôi hai electron có spin đối song mà mỗi electron này trước khi tham gia liên kết thuộc một nguyên tử (trường hợp chung).

• Trong sự hình thành liên kết hóa học có sự xen kẻ phủ hai AO tham gia liên kết. Sự xen phủ này được ưu tiên theo phương của trục nối hai hạt nhân nguyên tử (tính định hướng của liên kết cộng hoá trị) và được phân bố theo hướng sự xen phủ lớn nhất (nguyên lí xen phủ cực đại).

• Độ xen phủ các AO hoá trị càng lớn thì lkết càng bền (độ xen phủ càng lớn khi nlượng và hiệu nlượng các AO hoá trị càng nhỏ).

b) Liên kết δ và liên kết π

Cả hai đều là liên kết cộng hóa trị, chỉ khác :

• Liên kết δ là liên kết được tạo thành do sự xen phù các AO hoá trị học theo trục liên kết → xen phủ “đầu với đầu” (head to head).

• Liên kết π được tạo thành do sự xen phủ các AO hoá trị ở hai bên trục liên kết → xen phù “bên với bên” (side to side). ⇒ Liên kết δ bên hơn liên kết π.

Giữa hai nguyên tử liên kết với nhau trong phân tử bao giờ cũng chỉ tồn tại 1 liên kết δ, còn số liên kết π có thể bằng 0, 1 hoặc 2.

c) Độ bội liên kết theo phương pháp VB

• Độ bội liên kết giữa 2 nguyên tử bằng số liên kết giữa chúng, nghĩa là bằng số electron liên kết giữa 2 nguyên tử.

• Độ bội liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và độ dài liên kết càng ngắn. Ngoài ra độ bội liên kết còn phụ thuộc vào độ xen phủ AO hoá trị.

d) Sự lai hoá AO

• Thuyết lai hoá cho phép giải thích được bản chất liên kết cộng hóa trị cho nhiều phân tử hữu cơ và phức chất, giải quyết được hai khó khăn của phương pháp VB : dạng hình học của phân tử và độ bền của các liên kết.

• Sự lai hóa của một nguyên tử là sự tổ hợp các AO hoá trị của nguyên tử đó ở trạng thái cơ bản hoặc kích thích sao cho tạo được số AO lai hoá bằng đúng số AO tổ hợp nhưng có năng lượng tương đương (sự san bằng năng lượng), tạo điều kiện thuận lợi cho việc xen phủ AO hoá trị của các nguyên tử xung quanh để hình thành các liên kết cộng hoá trị bền vững. Bao gồm các dạng lai hóa.

+ Lai hoá sp3 (tứ diện đều) : 1AOs + 3AOp → 4AOsp3 + Lai hóa sp2 (tam giác) : 1AOs + 2AOp → 3AOsp2 + Lai hóa sp (đường thẳng) : 1AOs + 1AOp → 2AOsp Và một số dạng khác như sp3d, sp3d2, …

• Điều kiện lai hoá bền :

+ Năng lượng các Ao tham gia lai hoá thấp và xấp xỉ bằng nhau.

+ Độ xen phủ các AO lai hoá với các AO nguyên tử khác tham gia liên kết phải lớn hơn.

• Dự đoán kiểu lai hoá và dạng hình học của phân tử :

Xét phân tử AXmEn trong đó nguyên tử X liên kết với nguyên tử ở trung tâm A bằng những liên kết δ và n cặp electron không liên kết hay cặp electron tự do (E). Khi đó tổng m + n xác định dạng hình học của phân tử :

m + n = 2 → A lai hoá sp → phân tử thẳng m + n = 3 → A lai hoá sp2 → phân tử phẳng tam giác m + n = 4 → A lai hoá sp3→ phân tử tứ diện m + n = 5 → A lai hoá sp3d → phân tử tháp đôi đáy tam giác m + n = 6 → A lai hoá sp3d2 → phân tử tháp đôi đáy vuông (bàt diện)

Ví dụ : Trong BeH2 có m + n = 2 → Be lai hoá sp Trong Bf3 có m + n = 3 → B lai hoá sp2 Trong CH4 có m + n = 4 → C lai hoá sp3 Trong NH3 có m + n = 4 → N lai hoá sp3 Trong PCl5 có m + n = 5 → P lai hoá sp3d Trong XeF4 có m + n = 6 → Xe lai hoá sp3d2. 2. Phương pháo MO

a) Nội dung cơ bản

• Phương pháp MO cho rằng phân tử không tồn tại các AO mà các electron của phân tử chuyển động trên các obitan chugn của phân tử được gọi là MO. Về nguyên tắc, lên kết hoá học theo phương pháp MO là liên kết giải tỏa (chung cho cả phân tử).

• Obitan chung của phân tử được hình thành do sự tổ hợp tuyến tính các obitan phân tử có một electron. Người ta hình dung lấy obitan phân tử một electron như sau : Khi một electron chuyển động gần hạt nhân hơn so với các hạt nhân khác thì AO mô tả chuyển động của electron đó gọi là obitan phân tử (MO) một electron.

⇒ MO chung tổ hợp tuyến tính được viết như sau :

∑∞

=

=

1 i

i

Ciψ ψ

Người ta gọi đó là sự gần đúng Mo – LCAO (Molecular Orbitan is the Linear Combination of Atomic orbitals).

• Về nguyên tắc phải lấy vô số hàm cơ sở (i = 1→ ∞) thì kết quả tính trên mới thật sự là tin cậy. Tuy nhiên sẽ gặp trở ngại về thời gian tính toán vì vậy ngừơi ta lấy một số hữu hạn (i = 1→ k) hàm cơ sở :

∑=

= k

i i

Ci 1

ψ ψ

Đặt ψ vào phương trình Schrodinger rồi giải ra sẽ tìm được hàm ψ và năng lượng E tương ứng. Về nguyên tắc, số MO thu được bằng tổng số AO tham gia tổ hợp. Các Mo này gồm 2 loại : MO liên kết (năng lượng thấp). và MO phản liên kết (năng lượng cao).

• Sự điền evào các MO đó (tuân theo nguyên lí vững bền, nguyên lí Pauli, quy tắc Hund) cho ta cấu hình electron của phân tử.

b) Điều kiện tổ hợp có hiệu quả các AO

• Các AO phải có cùng tính chất đối xứng.

• Năng lượng các AO phải xấp xỉ nhau.

• Các AO phải xen phủ nhau rõ rệt.

Về mặt định tính, để biết được các AO có cùng tính chất đối xứng hay không, có thề dựa vào sự xen phủ dương, âm hoặc bằng không của các AO :

- Sự xen phủ dương nếu miền xen phủ của 2 AO đều cùng cấu hình (Hình 1a).

- Sự xen phủ âm nếu miền xen phủ của 2 AO khác dấu (Hình 1b)

- Sự xen phủ bằng không khi các miền xen phủ dương và âm bằng nau (Hình 1c).

a)

b)

c)

Hình 1 . Sự xen phủ dương (a), âm (b)và bằng không (c) của các AO.

• Chỉ có xen phủ dương mới có thể tạo được liên kết và trong trường hợp này các Ao mới có củng tính chất đối xứng nghĩa là chúng mới tổ hợp được với nhau. Tuy nhiên việc tổ hợp có hiệu quả hay không còn phụ thuộc vào hai điều kiện còn lại.

------

s – s (δ) p – p (δ) s – p (δ) p – p (π)

p – d (π)

Tinh thể nguyên tư û- Tinh thể phân tử

I/ MỤC TIÊU

1. Giúp HS hiểu : Cấu tạo mạnh tinh thể nguyên tử, liên kết trong mạng tinh thể nguyên tử là liên kết cộng hoá trị, tính chất chung của mạng tinh thể nguyên tử. Cấu tạo mạng tinh thể phân tử, liên kết trong mạng tinh thể phân tử là lực liên kết yếu giữa các phân tử, tính chất chung của mạng tinh thể phân tử.

2. HS có kĩ năng vận dụng : So sánh mạng tinh thể nguyên tử, mạng tinh thể phân tử, mạng tinh thể ion. Biết tính chất chung của từng loại mạng tinh thể để có cách sử dụng tốt và hiệu quả các vật liệu có cấu tạo từ các loại mạng tinh thể kể trên.

II/ CHUẨN BỊ CỦA GV VÁ HS:

• GV : máy tính, máy chiếu, một số mô phỏng động về cấu trúc tinh thể ntử, phân tử, ion. Nếu không có các mô phỏng động, GV có thể phóng to hình vẽ cuối bài này làm tư liệu dạy học. Một ít tinh thể iot …

• HS : Chuẩn bị bài và nghiên cứu các hình vẽ và mô hình cấu trúc phân tử trong SGK.

III/ TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS