Chương 7 : KHÁI QUÁT VỀ PHÂN TỬ VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC
Lượng năng lượng ∆Ε này sẽ làm thay đổi trạng thái của phân tử dưới các hình thức : làm cho phân tử quay, làm cho phân tử dao động (tịnh tiến) hoặc kích thích electron trong phân tử. Mỗi một hình thức đều hấp thụ một năng lượng riêng mà ∆Ε = hν = h
c
λ
. Điều đó có
nghĩa, mỗi hình thức đòi hỏi một bức xạ điện từ có tần số ν nhất định (suy ra có λ nhất 0
định). Các bức xạ này tương ứng với λ : 1mm − 1000 A (10 −7 m) . Các bước sóng này nằm trong vùng vi sóng, hồng ngoại, khả kiến và tử ngoại. - Ở miền vi sóng, hồng ngoại : có ν nhỏ nên năng lượng ∆ E nhỏ chỉ đủ để làm phân tử quay - quang phổ tương ứng là quang phổ quay. - Ở miền khả kiến : năng lượng tương ứng sẽ làm phân tử dao động - quang phổ tương ứng là quang phổ dao động. - Ở miền tử ngoại : λ nhỏ suy ra ν lớn nên năng lượng lớn hơn 2 miền kia mới đủ năng lượng để kích thích electron trong phân tử lên mức có năng lượng cao hơn - quang phổ tương ứng là quang phổ điện tử phân tử. 7.4.3. Từ tính : Một phân tử có thể có các từ tính : thuận từ, nghịch từ hay sắt từ. - Một phân tử có tính thuận từ khi phân tử bị hút bởi nam châm và người ta nhận thấy loại phân tử này có electron độc thân. Còn khi phân tử bị đẩy bởi từ trường ngoài - phân tử đó có tính nghịch từ - loại phân tử này có các electron đã ghép cặp hết. Còn tính sắt từ là tính thuận từ ở cường độ rất mạnh. Sở dĩ các phân tử có từ tính như vậy là do phân tử có momen từ vĩnh cửu hay không. - Monmen từ vĩnh cửu có được chỉ khi phân tử có electron độc thân vì khi một hạt bất kỳ nào có mang điện tích, lúc đó hạt chuyển động sẽ sinh ra momen từ không phụ thuộc vào việc có từ trường ngoài hay không. Electron mang điện tích âm, được spin hoá (chuyển động quay chung quanh nó) nên sinh ra momen từ spin µ s : µ s = g s ( s + 1) ( µ B ) với g : Tỷ số từ quay =
momentæì ≈ 2; momengoïc
µ B : Đơn vị từ tính gọi là Magneton Bohr với µ B =
eh 2mc
(e : điện tích electron ; h : hằng số Planck ; m : khối lượng electron ; c : vận tốc ánh sáng). Thí dụ : với 1 electron có : µ = 2
1 1 ( + 1) = 1,73 µ B 2 2
Electron khi chuyển động trên orbital sẽ gây ra momen từ orbital µ l . Kết quả của 2 momen từ này gây ra từ tính của chất (có electron độc thân) và có µ = µ s + µ l . Nhưng thường µ l << µ s . - Thuận từ : Khi một chất đã có momen từ vĩnh cửu dưới tác dụng của từ trường ngoài thì momen từ vĩnh cửu sẽ định hướng theo từ trường ngoài - Vì vậy nó bị hút bởi nam châm. - Nghịch từ : Khi phân tử không có electron độc thân thì phân tử không có momen từ lúc không có từ trường ngoài. Khi có từ trường ngoài tác dụng lên phân tử, thì phân tử sẽ sinh ra một momen từ cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài. Momen từ cảm ứng này chỉ do momen từ orbital gây ra - nên momen cảm ứng rất nhỏ - còn momen spin thì không bị ảnh
53
HOÁ ĐẠI CƯƠNG 1