Chương 8 THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ
- Trong NO2- : Số AO hóa trị của N phải là : - Trong I3- : Số AO hóa trị của I phải là :
x + n ∓ p 5 + 0 +1 2 = = 3 . N lai hóa sp 2 2
x + n ∓ p 7 + 2 +1 3 = = 5 .⇒ I lai hóa sp d 2 2
b) Dự đoán góc hóa trị và cấu trúc hình học của một số phân tử : Sau khi đã biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm rồi, dùng thuyết VSEPR (1) kết hợp với hiệu ứng không gian (2) và sự chênh lệch về độ âm điện (3) giữa nguyên tử trung tâm và phối tử ta có thể dự đoán góc hóa trị, qua đó dự đoán cơ cấu không gian của các phân tử : (1) : Khi đã biết kiểu hình học ứng với trạng thái lai hóa, dựa trên thuyết VSEPR, trong đó chú ý đến kiểu hình học có góc hóa trị không bằng nhau như sp3d (dsp3) thì có nhiều cấu hình có thể có ứng với một phân tử không đối xứng, ta chọn ưu tiên sao cho sự đẩy của các đôi electron là cực tiểu. Chi tiết hơn, nếu trong AO không liên kết (KL) chỉ chứa 1 electron, do mật độ điện tích âm bé hơn thì sự đẩy dĩ nhiên phải nhỏ hơn AO liên kết (L) (có một đôi electron). Thí dụ 1 : Xét phân tử IF3 (Dạng AB3K2) : (Như trên, ta dự đoán được trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm I là
7+3 =5. 2
Vậy lai hóa sp3d) I :...5s2 5p5 5d0. Ở trạng thái kích thích I* :...5s2 5p4 5d1 I dùng 1 AO5s, 3AO5p và 1AO5d lai hóa với nhau để tạo ra 5AO lai hoá sp3d hướng về 5 đỉnh của hình lưỡng tháp tam giác với I ở tâm của hình, trong số đó có 2AO lai hoá mỗi AO lai hoá có 1 đôi electron, 3AO lai hoá còn lại mỗi AO chứa 1 electron, I dùng 3 AO lai hoá (chứa electron độc thân) phủ với 3AO 2p của 3 nguyên tử F để tạo 3 liên kết σ (L), còn 2AO (chứa đôi electron) không tạo liên kết chỉ thuộc riêng của I - gọi là AO không liên kết (KL) Vì vậy cấu hình có thể là : 4
4
4 1
1
1 2
3 5
A
A
A 2
3 5
2
3 5
Dạng c Dạng b Dạng a Nếu vận dụng lý thuyết VSEPR ta thấy : (Khi các đôi electron nằm trong 2 AO tạo với nhau một góc nhỏ hơn 1200 thì sẽ gây ra lực đẩy đáng kể - do cùng mang điện tích âm). Ở (a) có : 0 lực đẩy KL-KL (vì 2 AO không liên kết (KL) tạo với nhau một góc 1800 ; 6 lực đẩy KL-L (vì 2 AO liên kết (L) tạo với nhau A 0 0 một góc 90 ) và 0 lực đẩy L-L (vì 2 AO L tạo với nhau một góc 120 ). B B Ở (b) có : 1 lực đẩy KL-KL ; 3 lực đẩy KL-L và 2 lực đẩy L-L. B Ở (c) có : 0 lực đẩy KL-KL ; 4 lực đẩy KL-L và 2 lực đẩy L-L. Ta thấy ở cấu hình (c) lực đẩy ít nhất. Vậy phân tử IF3 có dạng hình chữ T hơi bị cụp xuống do sự đẩy giữa đôi electron KL lên L mạnh hơn L-L. Thí dụ 2 : Xét phân tử I 3− (Dạng AB2K3) : (Cũng tính toán như trên ta dự đoán được nguyên tử I trung tâm thuộc dạng lai hóa sp3d). Xem nguyên tử trung tâm là I- có cấu hình electron : I- : ... 5s2 5p6 5d0. Ở trạng thái kích thích I-* : ...5s2 5p5 5d1 65
HOÁ ĐẠI CƯƠNG 1