lỉ It It
3.1.2. Khái quát về liên kết hóa học
Căn cứ vào đặc điểm của sự p h ân bố m ật độ electron ỏ trong chất, người ta p h â n biệt cácloại liên kết: liên k ết cộng hoá trị, liên k ết ion, liên k ế t kim loại, liên k ết Van der W aals và liên k ết hiđro. T a sẽ lần lượt khảo sá t các loại liên k ết này ở những p h ầ n tiếp theo.
Theo Côt-xen và Li-uyt, các nguyên tử có xu hướng liên k ế t với n h a u đề đ ạ t được cấu trú c electron của khí hiếm bền hơn cấu trú c electron của từ ng nguyên tử riêng rẽ. Có 2 cách chính đề đ ạt được cấu h ìn h bền vững của khí hiếm và từ đó dẫn đến h ai loại liên k ế t cơ bản là liên kết cộng hoá trị và liên k ết ion.
N hững đặc trư n g cơ b ản của liên k ế t hóa học là độ bền liên kết, hướng (góc) liên k ết và độ dài liên kết.
N ă n g lư ơ n g liê n k ế t
Thước đo của độ bền liên k ết là năng lượng liên kết. “Đó
là năng lượng được g iả i p h ó n g ra kh i h ìn h th à n h m ột liên kết. N ă n g lượng liên kết có g iá trị âm và thường được tín h ra k J ¡m ol {hoặc kcal / m oi)”.
Ví dụ: H + H = H.;, AH = -103,6 kcal/mol
Khi một nguyên tử liên kết với nhiều nguyên tử khác, người ta dùng k h ái niệm n ăn g lượng liên k ế t tru n g bình.
AH = - 3 9 2 k ca l/m o l
N ăng lượng liên kết tru n g bình ứng với mỗi liên kết: c -
H trong CH4:
-3 9 2
——— = -98 kcal/mol 4
N ăng lượng liên kết càng lốn thì liên kết càng bền.
Độ bển liên kết hóa học còn có thể đo bằng năng lượng phân li liên kết. “ỡ ó là năng lượng cần tiêu tốn đ ể ngắt đứt một liên kết. Nó có giá trị bằng năng lượng liên kết nhưng m ang dấu dương”.
Đô d à i liê n k ế t
Độ dài liên kêt. được xác định bởi khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử tham gia liên kết. Độ dài liên kết phụ thuộc vào bản chất của các nguyên tử tham gia liên kêt và bản chất môì liên kết.
V í dụ: c + 4 H --- » C H 4,
Bảng 8. Độ dài liên kết của một sỏ loại liên kết
Liên kết Độ dài liên kết
H - H 0,74 Ả
c - H (trong CH„) 1,09 Ả
c - c (trong hiđrocacbon no) 1,54 Ả c = c (trong các anken) 1,34 Ả c = c (trong các an kin) 1,20 Ả
Khi các nguyên tử tham gia liên kết như nhau thì độ dài liên kết càng ngắn, liên kết càng bền.
Góc h o á tr ị
Đối với nhữ ng p h â n tử có từ 3 nguyên tử trở lên th ì cấu tạo h ìn h học của p h â n tử ch ẳn g nhữ ng được đặc trư n g bằng độ dài các liên k ết m à còn được đặc trư n g bằng góc hoá trị. Đó là góc tạo bỏi h a i n ử a đường th ẳ n g x u ấ t p h á t từ h ạ t n h â n của một nguyên tử nào đó và đi qua h ạ t n h ân của 2 nguyên tử khác liên k ết trự c tiếp vối nguyên tử trên.
Góc: o c o = 180° H N H = 107°37’ HCH= 109°5
3.1.3. Đ ộ â m đ iệ n
Đế đánh giá độ p h â n cực của liên kết, người ta dùng đại lượng độ âm điện.
Độ âm điện là đại lượng k in h nghiêm đặc trưng cho khả năng h ú t các electron của nguyên tử trong p h â n tử. Nó được k í hiệu là X {đọc là kapa).
Vì tổng năng lượng ion hoá và ái lực electron (I + E) của một nguyên tố càng lớn, th ì lực h ú t electron của nguvên tử nguvên tô đó càng lớn, nên M uliken (Mulliken) đã lấy một nử a tông (I + E) làm sô” đo độ âm điện.
_ = 1ạ + E a
/ a 2
7_x - độ âm điện của nguyên tố A; IA. E x - năng lượng ion hoá và ái lực electron tương ứng của nguyên tử nguyên tố
đó. Giá trị độ âm điện của một sô nguyên tô được đưa vào bảng 9.
Bảng 9. Độ âm điện của một sô' nguyên tố (tinh theo quy UÖc Xlì ~ !)•
Ng. tố 7. Ng. tổ’ 7 Ng. tô" 7 Ng. tố* X Ng. tô* X H 2,0 Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 c 2,5 N 3,0 Na 0,9 Mg 1,2 AI 1,5 Si 1,8 p 2,1 • K 0.8 Ca 1,0 Sc 1,5 Ti 1,6 0 3,5 Rb 0,8 Sr 1,0 Y 1,3 Zn 1,6 ' s 2,5 C s 0.7 Ba 0,9 G e 1,8 F 4,0 Sn 1,7 C l 3,0 Br 2,8 I . 2,4 Nêu hai nguyên tử tham gia tạo th àn h liên kết có độ âm điện rấ t khác nhau (ví dụ giữa Na và Cl: yNa = 0,9; ycl = 3,0) thì electron liên kết bị chuyến hẳn về phía nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn làm nó th àn h ion âm, còn nguyên tử kia th àn h ion dương. Hai ion mang điện trái dấu h ú t nhau bằng lực h ú t tĩn h điện tạo th àn h liên kết ion.
Nếu hai nguyên tử tham gia liên kết có độ âm điện bằng n h au thì electron liên kết được phân bô" đều giữa hai nguyên tử và liên kết được tạo th àn h là liên kết cộng hoá trị th u ần tuý (không có cực). Nếu chúng có độ âm điện khác nhau không nhiều thì electron liên kết sẽ bị lệch một mức độ nào đó về phía nguyên tử của nguyên .tố có độ âm điện lớn hơn và hình th àn h liên kết cộng hoá trị có cực.