Có nhiều dạng lai hoá, ỏ đây ta chỉ xét những dạng lai ho á chính.
L a i hoá sp (lai hoá thẳng)
Một obitan s tô hợp với một obitan p tạo thành hai obitan lai hoá sp giôhg hệt nhau nằm trên cùng một đường thẳng hướng về hai phía. Đó là lai hoá sp.
V í dụ. Trong p h ân tử BeH2 (Be (Z = 4): l s 2 2s2 2p -» Be* l s 2 2S1 2pT) có 1 obitan 2s và một obitan 2p của Be tổ hợp với
nhau tạo th àn h 2 obitan lai hoá sp nằm trên cùng một đường thẳng chứa Be hướng về hai phía, hai obitan lai hoá này xen phủ vối 2 obitan ls của 2 nguyên tử H tạo ra 2 liên kết ơ.
Hình 16. Lai hoá sp và sự hình thành liên kết trong BeH2
Lai hoá sp2(lai hoá tam giác)
Một obitan s tô hợp với hai obitan p tạo ra ba obitan lai hoá sp2 giống hệt nhau, nằm trong một m ặt phẳng hợp với nhau những góc 120" và hướng về ba đỉnh của một tam giác đều gọi là lai hoá sp2.
Ví dụ: C9H 4. c (Z = 6): l s 2 2s2 2p2 -» c : ls 2 2 S 1 2p3. Một obitan 2s v à ^ o b ita n 2p tổ hợp với nhau tạo thành ^a/obitan lai hoá sp2 giông hệt nhau. Các obitan sp2 này xen phủ với nhau và xen phủ vối các obtan ls của hiđro tạo th àn h các liên kết ơ. Hai obitan p còn lại của hai nguyên tử cacbon xen phủ với nhau tạo thành liên kết 71.
Hình 17. La/ hoá sp2 và sựtạo thành liên kết trong phân tử C 2H4
L ai hoá sp3 (lai hoá tứ diện)
Một obitan s tổ hợp với ba obitan p tạo th à n h bôn obitan lai hoá sp3 giống hệt nhau hướng về bôn đ ỉn h của h ìn h tứ diện đều gọi là lai hoá sp3 (hay lai hoá tứ diện).
Lai hoá sp3 có trong các p h ân tử an k an (ví dụ CH4 đã nêu ở p h ần trên), H 20 .
3.5. PHƯƠNG PHÁP OBITAN PHÂN TỬ (LÍ THUYẾT MO)
3.5.1. L u ận đ iể m cơ b ả n củ a p h ư ơ n g p h áp MO
Phương pháp VB cho rằn g trong phân tử vẫn còn tồn tại các obitan nguyên tử (còn tín h cá thể). Phương pháp MO có luận điểm gần n hư trá i ngược lại, nhưng lại cho kết quả phù hợp nhau. Theo phương pháp MO, phân tử gồm một số giới hạn các h ạ t n h â n nguyên tử và các electron được p h ân bố trên các obitan chung của cả phân tử.
Như vậy, th u y ế t MO th ừ a n h ận là trong p h ân tử cũng tồ n tại nhữ ng trạ n g th á i riêng lẻ cho từng electron. Tương tự trong trường hợp ngu3^ên tử nhiều electron có các AO một electron th u được k h i áp dụng mô hìn h các h ạ t độc lập. Khi chưa chú ý đến spin th ì trạ n g th á i đó được đặc trư n g bằng một hàm sóng không gian Vị/ gọi là obitan p h ân tử - viết tắ t là MO (M olecular O rb ital - MO).
- Phương pháp MO hoàn toàn tôn trọng các nguyên lí và quy tắc chung áp dụng cho nguyên tử (nguyên lí Pauli, nguyên lí vững bền, quy tắc Hund).
Các MO thường được th à n h lập từ sự tổ hợp tu y ến tín h các AO (viêt t ắ t là MO-LCAO: M olecular O rbital - L inear Com bination of Atomic Orbitals). Nội dung của phương pháp
này như sau: Trong phân tử, khi một electron chuyển động gần một h ạt n h ân nguyên tử nào đó thì nó chịu tác dụng chủ yếu của điện trường h ạt n h ân đó, còn tương tác giữa electrồn khảo sá t đối với các electron và h ạ t nhân còn lại là không đáng kể (xem hình 16). Khi đó, ta có:
n
V = + c2cp2 + ... + cn(pn = X Cịíp i i = l trong đó: Vị/: MO ; cpj: các AO
Điều kiện để các AO tổ hợp hiệu quả là: + Các AO có năng lượng xấp xỉ nhau. + Có mức độ xen phủ rõ rệt.
+ Có tính đôi xứng giông nhau đôi với trục nối giữa hai nguyên tử.
3.5.2. P h ư ơ n g p h á p MO và io n p h â n tử h iđ ro ( H , )
P h ân tử Họ là đốì tượng nghiên cứu cơ bản và đơn giản n h ấ t của phương pháp MO. Ion phân tử hiđro (H 2) gồm 2 proton và 1 electron (hình 18). • ©--- © @— --- © • e e a b a b V = sa \ịi - sb b) Hình 18. a) Sơ đồ phân tử H ị ; b) Sự thành lập các MO từ các AO.
(Để đơn giản ta dùng các kí hiệu s, p,... th ay cho ọ s, <pp) Phương trìn h Schrửedinger trong trường hợp này có