KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ******************
THẢO LUẬN HÓA VÔ CƠ Chủ đề: Các loại lực lên kết
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
H
Ơ
N
MỤC LỤC
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
ẠO
1.2 Đặc trưng của liên kết hóa học ..................................................................... 2
N
G
1.2.1 Độ dài liên kết ........................................................................................ 2
H Ư
1.2.2 Góc liên kết ............................................................................................ 3
TR ẦN
1.2.3 Bậc liên kết ............................................................................................. 4 1.2.4 Năng lượng liên kết ................................................................................ 4
10 00
B
1.2.5 Momem lưỡng cực của liên kết .............................................................. 5
A
1.3 Phân loại liên kết hóa học............................................................................. 6
H
Ó
CHƯƠNG 2. CÁC LOẠI LỰC LIÊN KẾT .......................................................... 7
-L
Í-
2.1 Liên kết ion ................................................................................................... 7
ÁN
2.1.1 Định nghĩa .............................................................................................. 7
TO
2.1.2 Điều kiện tạo thành liên kết ion ............................................................. 7
Đ
2.1.4 Hóa trị của nguyên tố trong hợp chất ion ............................................... 8 2.2 Liên kết cộng hóa trị ..................................................................................... 9
D
IỄ N
2.1.3 Đặc điểm của liên kết ion ....................................................................... 8
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
1.1. Bản chất của liên kết hóa học ...................................................................... 2
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC ..................................... 2
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
N
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
2.2.1 Thuyết Lewis về liên kết cộng hóa trị .................................................... 9
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
N
2.2.2 Quan đểm của cơ học lượng tử về liên kết CHT .................................. 11
H
Ơ
2.2.3 Liên kết phối trí .................................................................................... 17
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
ẠO
2.3.3 Ảnh hưởng của liên kết hydro đến tính chất của các chất .................... 20
N
G
2.3.4 Năng lượng liên kết hydro .................................................................... 21
H Ư
2.3.5 Liên hệ thực tế ...................................................................................... 21
TR ẦN
2.4 Liên kết Van der Waals. ............................................................................. 21 2.4.1 Định nghĩa ............................................................................................ 21
10 00
B
2.4.2. Các thành phần của liên kết vanderwaals............................................ 22
A
2.4.3 Năng lượng của liên kết Vanderwaals.................................................. 23
H
Ó
2.4.4 Ảnh hưởng của liên kết Vanderwaals đến tính chất của các chất ........ 23
-L
Í-
2.5 Liên kết kim loại......................................................................................... 24
ÁN
2.5.1 Định nghĩa ............................................................................................ 24 2.5.1 So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị ....... 24
D
IỄ N
Đ
ÀN
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 25
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
2.3.2 Nguyên nhân hình thành liên kết hidro ................................................ 19
TO
http://daykemquynhon.ucoz.com
2.3.1 Định nghĩa ............................................................................................ 18
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
N
2.3 Liên kết hidro. ............................................................................................ 18
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
DANH MỤC CÁC BẢNG
H
Ơ
N
Bảng 1.1. Độ dài liên kết của một số chất ............................................................. 2
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
TO
ÁN
D
IỄ N
Đ
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
Bảng 1.4. Mô men lưỡng cực của một số hợp chất ............................................... 6
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
Bảng 1.3. Năng liên kết trong một số hợp chất ..................................................... 5
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
N
Bảng 1.2. Góc liên kết trong một số hợp chất ....................................................... 4
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
H
Ơ
N
Hình 1.1. Độ dài liên kết trong phân tử NaCl và MgO ......................................... 3
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
ẠO
Hình 2.4: Liên hết hydro trong hỗn hợp rượu và nước ....................................... 19
N
G
Hình 2.5: Liên hết hydro trong 1 phân tử ............................................................ 19
H Ư
Hình 2.6 Lực định hướng .................................................................................... 22
TR ẦN
Hình 2.7 Lực định hướng .................................................................................... 22
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
Hình 2.8 Lực định hướng .................................................................................... 22
D
IỄ N
Đ
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
Hình 2.3: Liên hết hydro trong phân tử HF ......................................................... 18
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
Hình 2.2 Liên kết π .............................................................................................. 12
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
N
Hình 2.1 Liên kết σ .............................................................................................. 12
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
1
N
MỞ ĐẦU
H
Ơ
Chất được tạo nên từ các phần tử nhỏ bé nhất là phân tử, các phân tử được
.Q
Đ
Các lực liên kết hóa học giữ cho các nguyên tử cùng nhau trong các phân
G
tử hay các tinh thể do đó ảnh hưởng tới lý tính và hóa tính của chất. Vậy nên hiểu
H Ư
N
bản chất các lực liên kết hóa học là cơ sở để giải thích nhiều hiện tượng và tiến
TR ẦN
hành các nghiên cứu chuyên sâu, điều đó có ý nghĩa và tầm quan trọng rất lớn trong học tập và nghiên cứu hóa học.
B
Nhận thức được tầm quan trọng đó, trong bài báo cáo thảo luận mang chủ
10 00
đề các lực liên kết hóa học, các tác giả đã cố gắng thực hiện nghiên cứu các nội
A
dung chính như sau:
H
Ó
1. Tổng quan về liên kết hóa học: bản chất, đặc trưng và phân loại liên kết
Í-
hóa học.
-L
2. Các loại lực liên kết hóa học: phân tích chi tiết các loại liên kết hóa học,
ÁN
bao gồm: liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết hydro, kiên kết Val der Waals
Đ
ÀN
TO
và liên kết kim loại. Các tác giả đã cố gắng tìm tòi học hỏi và làm việc nghiêm túc nhưng sẽ khó
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
kết hóa học giữa các nguyên tử, phân tử trong chất đó.
IỄ N D
TP
các mối liên kết giữa các phân tử và nguyên tử, cụ thể là nghiên cứu về lực liên
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
với nhau bằng năng lượng. Vì vậy, nghiên cứu về một chất chính là nghiên cứu
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
tạo nên từ tập hợp những nguyên tử cùng loại hoặc khác loại, chúng được gắn kết
tránh khỏi những thiếu sót, vậy nên nhóm nghiên cứu rất mong nhận được ý kiến bổ sung, đóng góp từ thầy giáo và các bạn để chúng ta nắm đúng và vững kiến thức hơn, đồng thời xây dựng nội dung bài thảo luận được hoàn thiện. Xin chân thành cảm ơn!
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
2
N
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC
H
Ơ
1.1. Bản chất của liên kết hóa học
.Q
Electron thực hiện liên kết hóa học trong mọi trường hợp chủ yếu là các
TP
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
hóa trị.
N
G
1.2 Đặc trưng của liên kết hóa học
H Ư
1.2.1 Độ dài liên kết
TR ẦN
Độ dài liên kết được xác định bởi khoảng cách giữa 2 hạt nhân của hai nguyên tử tham gia liên kết, nếu các nguyên tử tham gia liên kết như nhau, thì liên
10 00
B
kết càng bền khi độ dài liên kết càng bé.
H-Cl
0,92
1,28
H-Br
Ó
o
1,42
H-I
F2
Cl2
Br2
I2
N2
O2
CO
Na2
1,62
1,42
1,99
2,28
2,68
1,1
1,21
1,28
3,08
Í-
d( )
H-F
H
Liên kết
A
Bảng 1.1. Độ dài liên kết của một số chất
-L
Công thức tính gần đúng độ dài liên kết:
TO
ÁN
- Khi các nguyên tử có độ âm điện gần bằng nhau:
dAB: Độ dài liên kết giữa 2 nguyên tử A và B
D
IỄ N
Đ
Trong đó:
dAB= rA-rB
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
electron của những phân lớp ngoài cùng: ns, np, (n-1)d, (n-2)f, được gọi là electron
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
là lực tương tác của các hạt mang điện là hạt nhân nguyên tử và electron.
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
Liên kết hóa học có bản chất điện, vì cơ sở tồn tại của mọi liên kết hóa học
rA, rB: bán kính nguyên tử A và B - Khi độ âm điện khác nhau nhiều:
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
3
G
Đ
* Độ dài liên kết phụ thuộc vào:
H Ư
N
- Kiểu liên kết, độ bội liên kết: nếu độ bội liên kết tăng thì độ dài liên kết giảm.
TR ẦN
- Năng lượng liên kết: nếu năng lượng liên kết cao thì độ dài liên kết nhỏ. - Trạng thái hóa trị của các nguyên tố, độ bền hợp chất.
10 00
B
Độ dài liên kết có thể xác định chính xác bằng thực nghiệm nhờ các phương pháp vật lí hiện đại: nhiễu xạ Rownghen, quang phỏ phân tử… Còn tính toán lý
Í-
H
1.2.2 Góc liên kết
Ó
A
thuyết chỉ cho độ chính xác tương đối.
-L
Góc liên kết là góc tạo bởi 2 nửa đường thẳng xuất phát từ hạt nhân của một
ÁN
nguyên tử và đi qua hạt nhân của 2 nguyên tử khác liên kết trực tiếp với nguyên
TO
tử trên. Góc hóa trị phụ thuộc vào bản chất nguyên tử tương tác, cấu hình không
D
IỄ N
Đ
ÀN
gian của phân tử.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
Hình 1.1. Độ dài liên kết trong phân tử NaCl và MgO
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
.Q TP
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
N
H
Ơ
N
dAB =rA+rB – 0,09|XA-XB|
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
4
Góc
HOH
HCH
FBF
FBeF
Giá trị (độ)
104o30'
109,5o
120o
.Q TR ẦN
Bậc liên kết là số liên kết tạo thành giữa 2 nguyên tử tương tác trực tiếp với nhau. Đối với liên kết cộng hóa trị thì bậc liên kết được xác định bởi số cặp electron
10 00
B
tham gia liên kết giữa hai nguyên tử.
Liên kết đơn có bậc liên kết bằng 1, liên kết đôi có bậc liên kết bằng 2 và
Ó
A
liên kết 3 có bậc liên kết bằng 3. Đối với các hệ liên hợp, bậc liên kết không phải
Í-
H
là số nguyên mà là số thập phân.
ÁN
-L
Bậc liên kết càng lớn thì liên kết càng bền
TO
VD: trong Benzen bậc liên kết C-C là 1,5.
Đ
ÀN
1.2.4 Năng lượng liên kết
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
Đ
G
N H Ư
1.2.3 Bậc liên kết
IỄ N D
ẠO
TP
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
180o
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
BeF2
Ơ
BF3
H
CH4
N
H2O
U Y
Hợp chất
N
Bảng 1.2. Góc liên kết trong một số hợp chất
Năng lượng của một liên kết hoá học là năng lượng cần thiết để phá vỡ hoặc
tạo thành liên kết của 1 mol nguyên tử ở thể khí. Ví dụ: Năng lượng của liên kết (H-H) trong phân tử H2 chính là hiệu ứng nhiệt của quá trình:
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
5
H2 (k) → H (k) + H (k), ∆H = 104,2 kcal/mol
Ơ
N
Hiệu ứng nhiệt phản ứng bằng hiểu của tổng năng lượng liên kết của chất
U Y
TP
.Q
càng lớn thì liên kết càng bền.
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
liên kết.
O2
H2O2
N2
BeF2
148
110
145
213
945
145
TR ẦN
Hợp chất
H Ư
N
G
Bảng 1.3. Năng liên kết trong một số hợp chất
A
H
Ó
121
Í-
498
-L
Độ dài liên kết (pm) Năng lượng liên kết (kJ/mol)
10 00
B
Liên kết
ÁN
1.2.5 Momem lưỡng cực của liên kết Trong nguyên tử, các electron bao quanh hạt nhân được phân bố toàn toàn
D
IỄ N
Đ
ÀN
đối xứng khắp mọi phía nên trọng tâm của các điện tích trùng với tâm của hạt nhân
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
Năng lượng liên kết phụ thuộc vào độ dài liên kết, độ bội liên kết, độ bền
TO
http://daykemquynhon.ucoz.com
Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết, năng lượng liên kết
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
tham gia phản ứng với tổng năng lượng liên kết của sản phẩm.
(trọng tâm của điện tích dương). Trong phân tử, trọng tâm của các điện tích âm và dương có thể trùng nhau hoặc không trùng nhau.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
6
- Nếu trọng tâm điện tích âm và trọng tấm điện tích âm trong phân tử trùng
Ơ
N
nhau ta có phân tử không phân cực. Ví dụ: Phân tử H2, N2, F2 …
U Y
TP
.Q
Debye (D). Ví dụ: Phân tử H-Cl
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
tích dương sang điện tích âm.
N
G
Mômen lưỡng cực của phân tử được xác định bằng thực nghiệm, mômen
H Ư
lưỡng cực của phân tử cộng hoá trí nằm trong khoảng 0 - 4D và của các phân tử
TR ẦN
ion nằm trong khoảng 4 - 11D.
Momem lưỡng cực của liên kết đặc trưng cho độ phân cực của liên kết và
10 00
B
phân cực của phân tử.
Bảng 1.4. Mô men lưỡng cực của một số hợp chất KBr
A
KCl
Ó
Hợp chất
HCl
HBr
HI
9,2
1,07
0,79
0,38
-L
Í-
H
8,2 µ (D) 0,8 1.3 Phân loại liên kết hóa học
KI
ÁN
Sự phân bố mật độ electron khác nhau trong trường hạt nhân của các nguyên
TO
tử đưa đến xuất hiện các kiểu liên kết khác nhau. Các loại liên kết chủ yếu trong hóa học bao gồm:
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
Momem lưỡng cực là đại lượng vector, chiều quy ước từ trọng tâm từ điện
- Liên kết ion.
D
IỄ N
Đ
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
phân cực. Lúc này phân tử có một mômen lưỡng cực, ký hiệu là µ, có đơn vị đo là
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
- Nếu trọng tâm điện tích âm và dương không trùng nhau thì ta có phân tử
- Liên kết cộng hóa trị. - Liên kết Hydro. - Liên kết Van der Valls.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
7
N
- Liên kết kim loại.
H
Ơ
CHƯƠNG 2. CÁC LOẠI LỰC LIÊN KẾT
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
ẠO
nguyên tử có xu hướng mất đi hay nhận thêm một vài electron để có cấu hình bền
Đ
của khí hiếm ngay trước hay sau chúng trong bảng hệ thống tuần hoàn. Từ đó ông
N
G
cho rằng có một loại liên kết hoá học được hình thành trong phân tử gọi là liên kết
H Ư
ion.
TR ẦN
Liên kết ion là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.
10 00
B
Ví dụ: Na + Cl → Na+ + Cl- → NaCl
A
Những hợp chất tạo nên bằng cách này gọi là hợp chất ion.
H
Ó
2.1.2 Điều kiện tạo thành liên kết ion
-L
Í-
Điều kiện tạo thành liên kết ion là: độ âm điện của 2 nguyên tử tham gia
ÁN
liên kết phải khác nhau nhiều (hiệu số độ âm điện ≥ 2).
TO
Độ âm điện của một nguyên tố là đại lượng đặc trưng cho khả năng của
nguyên tử của nguyên tố đó trong phân tử hút cặp electron dùng chung về phía
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
Nhà vật lý học người Đức Kossel nhận thấy rằng trong nhiều hợp chất các
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
2.1.1 Định nghĩa
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
N
2.1 Liên kết ion
D
IỄ N
Đ
mình. Độ âm điện của nguyên tố càng lớn thì khả năng hút cặp electron càng mạnh, tính phi kim của nguyên tố càng mạnh.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
8
Nếu hiệu số độ âm điện của 2 nguyên tử tham gia liên kết lớn (≥ 2) thì đám
Ơ
N
mây electron gần như bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn và hình thành
U Y
Đ
Ion được xem như quả cầu tích điện có điện trường phân bố đều mọi hướng
N
G
trong không gian dẫn đến một số đặc điểm của liên kết ion như sau:
TR ẦN
các ion trái dấu theo một phương bất kỳ.
H Ư
- Liên kết ion không có tính định hướng: mỗi ion có thể hút về phía mình
- Liên kết ion không có tính bão hoà: do tương tác tĩnh điện giữa các ion
10 00
B
ngược dấu không dẫn đến sự triệt tiêu hoàn toàn điện trường của nhau, do đó một ion sau khi đã liên kiết với một ion thứ 2 ngược dấu với nó vẫn còn khả năng liên
Ó
A
kết với các ion ngược dấu khác theo các phương khác, nên liên kết ion không có
H
tính bão hoà.
-L
Í-
Do hai tính chất này mà các phân tử hợp chất ion có khuynh hướng tự kết
ÁN
hợp lại mạnh mẽ, các phân tử ion riêng lẻ chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao. Còn ở nhiệt
TO
độ thường mọi hợp chất ion đều tồn tại ở trạng thái rắn, có cấu trúc tinh thể và
Đ
ÀN
toàn bộ tinh thể được xem như một phân tử khổng lồ.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP ẠO
2.1.3 Đặc điểm của liên kết ion
IỄ N D
.Q
loại mạnh và nguyên tố có tính phi kim mạnh.
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
=> Như vậy, liên kết ion dễ được tạo thành từ các nguyên tố có tính kim
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
liên kết ion.
Ví dụ: muối, oxit kim loại, hidroxit kim loại thường là các hợp chất ion.
2.1.4 Hóa trị của nguyên tố trong hợp chất ion - Hoá trị của nguyên tố trong ion đơn bằng điện tích ion. Ví dụ: Na+, Cl- thì Na và Cl đều có hoá trị 1
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
9
- Đối với ion đa nguyên tử: ta không nói đến hoá trị của từng nguyên tố mà
Ơ
N
nói đến hoá trị của cả ion.
U Y ẠO
Trong 2 kiểu liên kết chính của phân tử, liên kết ion được giải thích bằng
Đ
thuyết tĩnh điện của Kossel còn liên kết cộng hoá trị đã là đối tượng nghiên cứu
N
G
của nhiều nhà khoa học suốt từ thế kỷ 19 đến nay. Trong số các thuyết này có thể
H Ư
kể đến 2 quan điểm chủ yếu là quan điểm của Lewis và quan điểm của cơ học
TR ẦN
lượng tử.
2.2.1 Thuyết Lewis về liên kết cộng hóa trị
10 00
B
Theo Lewis khi nguyên tử của 2 nguyên tố có độ âm điện xấp xỉ nhau tham gia liên kết, chúng sẽ chung các electron làm thành cặp electron dùng chung cho
Ó
A
cả 2 nguyên tử, khi đó chúng cũng có được cấu hình bền vững của khí hiếm, liên
Í-
H
kết này gọi là liên kết cộng hoá trị - mỗi cặp electron dùng chung tạo thành một
-L
liên kết.
Đ
ÀN
TO
ÁN
Ví dụ:
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
2.2 Liên kết cộng hóa trị
IỄ N D
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
SO42-, HPO42- có hoá trị 2
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
Ví dụ: NH4+, SO3-, ClO4- có hoá trị 1
Mỗi cặp electron dùng chung được ký hiệu bằng một vạch ngang gọi là vạch
hoá trị. Khi 2 nguyên tử liên kết với nhau bằng 1 cặp electron chung ta có liên kết đơn, 2 cặp electron chung là liên kết đôi, 3 cặp electron là liên kết 3. Số liên kết giữa 2 nguyên tử gọi là bậc liên kết.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
10
- Nếu độ âm điện của 2 nguyên tử tạo liên kết bằng nhau hoặc sự khác nhau
Ơ
N
về độ âm điện giữa các nguyên tử liên kết nhỏ hơn 0,5, cặp electron dùng chung
.Q
- Nếu độ âm điện của hai nguyên tử tạo liên kết hơi khác nhau, sự khác nhau
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
ẠO
chung sẽ bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn ta có liên kết cọng hoá
G
Đ
trị phân cực .
H Ư
N
* Hoá trị của một nguyên tố trong liên kết cộng hoá trị: là số liên kết hình
TR ẦN
thành giữa một một nguyên tử của nguyên tố đó với các nguyên tử khác trong phân tử.
10 00
B
Ví dụ: Trong HCl, Clo và hydrô có hoá trị 1. Trong phân tử CO2, Oxi có hoá trị 2, Cácbon có hoá trị 4.
Ó
A
Trong phân tử NH3, Nito có hóa trị 3, hydro có hóa trị 1.
H
Thuyết Lewis đã giải thích khá đơn giản, dễ hiểu về sự tạo thành liên kết
-L
Í-
giữa các nguyên tử trong phân tử, giải thích được các trạng thái hoá trị của nguyên
ÁN
tố trong các hợp chất. Tuy nhiên thuyết này cũng gặp một số hạn chế và không
TO
giải thích được từ tính của một số chất.
Đ
ngoài cùng tương tự nguyên tử khí hiếm. Các electron không tham gia tạo thành liên kết CHT gọi là các electron không liên kết.
D
IỄ N
Khi tạo thành liên kết, các nguyên tử tham gia liên kết có 8 electron lớp
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
về độ âm điện giữa các nguyên tử liên kết ở giữa 0,5 và 1,9, cặp electron dùng
ÀN
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
Cl2 …)
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
được phân bố đều giữa 2 nguyên tử ta có liên kết cộng hoá trị không phân cực (H2,
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
11
*Quy tắc bát tử: mối nguyên tử khi tham gia liên kết có cấu hình electron
Ơ
N
lớp ngoài cùng có 8 electron giống với khí hiếm (ns2np6).
U Y .Q N
H Ư
tử trong phân tử để thu được cấu hình khí hiếm.
G
Đ
N là tổng số electron cần thiết ở lớp ngoài cùng của tất cả các nguyên
A số electron có ở lớp ngoài cùng của tất cả các nguyên tử có mặt
TR ẦN
trong phân tử (chúng ta phải điều chỉnh A khi nguyên tử thay thế bằng ion, thêm
B
electron đối với điện tích âm và trừ electron đối với điện tích dương).
10 00
2.2.2 Quan đểm của cơ học lượng tử về liên kết CHT
A
Hai thuyết gần đúng của cơ học lượng tự được sử dụng rộng rãi để giải thích
H
Ó
bản chất của liên kết cộng hoá trị là thuyết liên kết hoá trị viết tắt là VB (Valence
-L
Í-
Bond) và thuyết orbital phân tử viết tắt là MO (Molecular orbital).
ÁN
2.2.2.1 Thuyết liên kết hóa trị VB (Valence Bond).
TO
a) Liên kết σ, liên kết π, liên kết δ
D
IỄ N
Đ
ÀN
Thuyết VB dùng sự xen phủ của các orbital nguyên tử (AO) để mô tả sự tạo
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
S là tổng số electron dung chung trong phân tử.
TP
Trong đó:
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
S=N–A
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
*Quy tắc bát tử và cách tính số electron liên kết:
thành các liên kết. Tuy theo tính đối xứng của vùng xen phủ giữa các AO tham gia liên kết đối với trục liên kết (trục với tâm 2 hạt nhân), người ta phân biệt liên kết xích ma (σ), liên kết (π) và liên kết (δ).
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
12
Liên kết σ: nếu sự xen phủ các AO xảy ra trên trục liên kết thì liên kết này
Ơ
N
gọi là liên kết σ khi đó phần xen phủ trong liên kết σ sẽ nhận trục nối giữa 2 hạt
TR ẦN
các liên kết thứ 2, 3 do các đám mây p còn lại định hướng theo phương vuông góc với trục nối giữa 2 hạt nhân nguyên tử, các đám mây xen phủ ở 2 bên trục liên kết
B
gọi là liên kết π.
Hình 2.2 Liên kết π
Giữa 2 nguyên tử liên kết với nhau trong phân tử bao giờ cũng chỉ tồn tại
một liên kết σ và số liên kết π có thể có là 0, 1, 2.
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
Ví dụ: phân tử nitơ (N2) có một mối liên kết σ và 2 mối liên kết π.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
H Ư
N
Liên kết π: Nếu giữa 2 nguyên tử xuất hiện liên kết đôi hoặc liên kết 3, thì
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
.Q Đ
G
Hình 2.1 Liên kết σ
ẠO
TP
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
N
H
nhân làm trục liên kết.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
13
Liên kết δ: Liên kết này ít gặp, đó là liên kết suất hiện do sự xen phủ của
Ơ
N
các orbital d.
TP
Đ
này được xem như chung cho cả 2 nguyên tử.
N
G
- Khi đó xảy ra sự xen phủ giữa 2 đám mây electron liên kết, sự xen phủ
H Ư
càng mạnh thì liên kết càng bền.
TR ẦN
- Liên kết được phân bố theo phương mà tại đó sự xen phủ lẫn nhau giữa các AO tham gia liên kết là lớn nhất, và như vậy sẽ có những phương được ưu tiên
10 00
B
trong không gian phù hợp với cấu hình không gian của phân tử vì vậy liên kết cộng hoá trị có tính định hướng.
Ó
A
- Liên kết cộng hoá trị có tính bão hoà nghĩa là mỗi liên kết chỉ đảm bảo bởi
Í-
H
2 electron và ở một nguyên tử tham gia liên kết chỉ có một số giới hạn các liên kết
-L
hoá trị.
N kết hợp với H tạo NH3 , không tạo ra các phân tử NH4, NH5 S liên kết với H tạo H2S, không tạo ra các phân tử H3S, H4S
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
Ví dụ:
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
thân có spin trái dấu của 2 nguyên tử khác nhau tương tác với nhau, cặp electron
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
.Q
- Mỗi liên kết cộng hoá trị được tạo thành do sự ghép đôi 2 electron độc
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
- Trong phân tử các electron vẫn chuyển động trên các AO.
U Y
N
H
b) Luận điểm cơ bản:
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
14
c) Các thuyết trong khuôn khổ thuyết VB:
Ơ
N
* Thuyết spin về hóa trị: Hoá trị cộng hoá trị của một nguyên tố được xác
U Y TP
.Q
Ví dụ:
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
độc thân ở phân lớp 3s do đó Na có hoá trị 1.
N
G
O (Z = 8) có cấu hình electron:1s22s22p4, phân lớp 2p có 3AO chứa 4 eletron
H Ư
trong đó có 2 electron độc thân nên oxi có hoá trị 2.
TR ẦN
Trong quá trình phản ứng khi được cung cấp năng lượng đủ lớn một số electron đã ghép đôi có thể bị kích thích để nhảy ra các AO còn trống ở các phân
10 00
B
mức năng lượng của nó đang tồn tại để trở thành độc thân làm cho số electron độc thân tăng lên nên làm tăng hoá trị của nguyên tố.
Ó
A
Ví dụ:
Í-
H
C (Z = 6), trạng thái cơ bản: 1s22s22p2
=> Hóa trị 4
ÁN
-L
trạng thái kích thích:
=> Hóa trị 2
Tuy nhiên trong điều kiện thường của các phản ứng hoá học thường không
đủ năng lượng để cho các electron ở các lớp bên trong nhảy ra các lớp có mức
D
IỄ N
Đ
ÀN
năng lượng cao hơn, do đó sự kích thích chỉ được thực hiện giữa các phân lớp có
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
Na (Z = 11) có cấu hình electron: 1s22s22p23s1, như vậy Na có 1 electron
TO
http://daykemquynhon.ucoz.com
xét.
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
định bằng số electron độc thân của nguyên tử của nguyên tố đó ở trạng thái đang
mức năng lượng bằng nhau (trong cùng một lớp). Như vậy qua thuyết này ta giải thích được hoá trị của nhiều nguyên tố. Tuy vậy nó cũng gặp hạn chế nhưng không giải thích được sự hình thành liên kết trong
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
15
các ion phân tử và từ tính của một số chất, không giải thích được độ bền của các
Ơ
N
phân tử …
U Y
ẠO
Điều kiện để các AO lai hoá bền là:
Đ
- Năng lượng của các AO tham gia lai hoá phải xấp xỉ nhau
H Ư
N
G
- Năng lượng của các AO tham gia lai hoá thấp
- Độ xen phủ các AO lai hoá với các AO của các nguyên tử khác tham gia
TR ẦN
liên kết phải lớn.
B
Các kiểu lai hoá giữa các AO ns và np
10 00
- Lai hoá sp: đó là sự tổ hợp giữa một AOs và một AOp thuộc cùng một lớp nguyên tử, tạo thành 2 orbital lai hoá có năng lượng tương đương và hình dạng
Ó
A
giống nhau, trục đối xứng của 2 AO lai hoá này tạo với nhau một góc 180o, Trường
Í-
H
hợp lai hoá này thường xảy ra trong nguyên tử khi tạo thành các hợp chất có dạng
-L
đường thẳng như BeF2, BeH2, BeCl2, CO2, C2H2 …
ÁN
- Lai hoá sp2 (Lai hoá tam giác): Là sự lai hoá giữa một AO s với 2 AO p
TO
tạo ra 3AO lai hoá sp2 nằm trong cùng một mặt phẳng, trục đối xứng của chúng
D
IỄ N
Đ
ÀN
tạo với nhau một góc là 1200 hướng về 3 đỉnh của một tam giác đều. Lai hoá sp2
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
.Q
dạng và định hướng rõ rệt trong không gian.
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
trong một nguyên tử để tạo thành các AO lai hoá giống nhau về năng lượng, hình
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
* Thuyết lai hoá orbital: Sự lai hoá orbital là sự tổ hợp các AO nguyên tử
được dùng để giải thích cấu trúc hình học của các phân tử BH3, BF3, BCl3, SO2, SO3 và giải thích liên kết đôi của các nguyên tử C trong các hợp chất hữu cơ. - Lai hoá sp3 (lai hoá tứ diện) Đó là sự lai hoá giữa một AO s và 3 AO p tạo ra 4 AO lai hoá sp3 hoàn toàn giống nhau tạo thành phân tử có cấu trúc tứ diện hoặc
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
16
gần tứ diện như CH4, CCl4, SiCl4, H2O, NH3 … với góc hoá trị là 109028' hoặc gần
Ơ
N
với góc đó.
.Q G
Đ
tử gọi là các MO.
H Ư
N
- Các MO được thành lập từ sự tổ hợp các AO của hai nguyên tử trong phân
TR ẦN
tử:
10 00
B
Trong đó:
A
ϕi: các AO nguyên tử
H
Ó
Ci: là hằng số nói lên sự đóng góp của hàm ϕi vào ψMO
Í-
- Các AO tham gia tổ hợp phải phù hợp nhau về mặt tính đối xứng và có
ÁN
-L
mức năng lượng xấp xỉ nhau, khi tham gia tổ hợp chúng phải xen phủ nhau rõ rệt.
TO
- Số MO thu được bằng số AO tham gia tổ hợp các MO thu được sắp xếp
Đ
ÀN
theo thứ tự tăng dần mức năng lượng.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
- Trong phân tử các electron chuyển động trên các hàm sóng chung của phân
IỄ N D
TP
a) Luận điểm cơ bản
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
Thuyết MO được xây dựng bởi các nhà bác học Mucliken, Hund, Cenard - Jones.
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
2.2.2.2 Thuyết obital phân tử (thuyết MO)
- Từ đó ta xây dựng được giản đồ mức năng lượng và viết được cấu hình
electron của phân tử. Như vậy theo thuyết này, bài toán phân tử qui về việc xác định các MO và các mức năng lượng tương ứng của chúng.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
17
Thuyết VB
Thuyết MO
Ơ
So sánh
N
* So sánh thuyết VB và thuyết MO.
Í-
mà cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đưa ra, nguyên tử này gọi là
-L
nguyên tử cho. Ở đây có sự chuyển cặp electron tự do của nguyên tử cho và orbital
ÁN
trống của nguyên tử nhận. Liên kết phối trí được ký hiệu bằng một mũi tên hướng
Đ
ÀN
TO
từ nguyên tử cho sang nguyên tử nhận. Ví dụ: H3N: + H+ = [H3N : H]+
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
H
Ó
Liên kết phối trí còn gọi là liên kết CHT cho nhận. Là liên kết cộng hoá trị
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
TP
ẠO
Đ
G
N
H Ư
A
2.2.3 Liên kết phối trí
10 00
B
TR ẦN
Khác nhau
IỄ N D
.Q
Giống nhau
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
N
H
- Đều phân biệt liên kết σ và liên kết π. - Đều đưa đến sự phân bố giống nhau của electron trong phân tử. - Yếu tố quan trọng nhất để tạo thành liên kết cộng hóa trị là sự tập trung xác suất tìm thấy electron (hay mật độ electron) ở giữa hai hạt nhân nguyên tử. - Để có thể tạo thành liên kết, các obital của những nguyên tử liên kết phải che phủ nhau. - Cho phép mô tả liên kết trong - Mô tả phân tử một cách cụ thể: phân tử bất kì. cho phép dung khái niệm hóa trị - Mô tả được trạng thái bị kích rất quen thuộc trong hóa học và động của phân tử, trạng thái biểu diễn một phân tử bằng công sinh ra do sự chuyển electron thức cấu tạo. khi hấp thụ ánh sáng trong vùng - Không giải thích được sự tồn tại tử ngoại hay vùng trông thấy => của ion H2+, tính thuận từ của giải thích được quang phổ phân tử O2. electron của phân tử.
hay [H3N → H]+ hay NH4+ Trong thực tế, không thể phân biệt liên kết phối trí và liên kết cộng hoá trị thông thường.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
18
Ví dụ: trong NH4+, bốn liên kết của N với H hoàn toàn giống nhau về đồ dài
Ơ
N
liên kết và năng lượng liên kết. Liên kết phối trí thường gặp trong các phức chất.
U Y
.Q
Nguyên tử hydro ngoài khả năng tham gia liên kết cộng hoá trị thông
TP
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
độ âm điện lớn và kích thước nhỏ như F, O, N. Mối liên kết thứ hai này kém bền
G
hơn nhiều so với liên kết cộng hoá trị thông thường và được gọi là liên kết hydro,
H Ư
N
ký hiệu bằng dấu ba chấm (…)
TR ẦN
Ví dụ:
Hình 2.3: Liên hết hydro trong phân tử HF
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
- Liên kết hydro liên phân tử:
Trong phân tử HF, nguyên tử H sau khi liên kết với nguyên tử F bằng một
liên kết cọng hoá trị còn hình thành mối liên kết thứ hai (liên kết hydrô) với nguyển
D
IỄ N
Đ
ÀN
tử F của phân tử HF khác tạo nên phân tử liên hợp (HF)n.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
thường, còn có khả năng tạo một mối liên kết thứ hai với một nguyên tử khác có
TO
http://daykemquynhon.ucoz.com
2.3.1 Định nghĩa
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
2.3 Liên kết hidro.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
ẠO
- Liên kết hydro nội phân tử:
A
Hình 2.5: Liên hết hydro trong nội phân tử
H
Ó
2.3.2 Nguyên nhân hình thành liên kết hidro
Í-
Do đặc điểm cấu tạo nguyên tử của hydro là chỉ có một electron duy nhất
-L
nên khi nguyên tử hydro liên kết cộng hoá trị với một nguyên tử của nguyên tố có
ÁN
độ âm điện lớn thì mây electron của hydro bị hút lệch mạnh về phía nguyên tử đó
TO
và làm nguyên tử hydro bị biến thành hạt tích điện dương mặc khác còn do kích khác, thậm chí thâm nhập vào lớp vỏ electron của các nguyên tử hay ion khác để hình thành nên mối liên kết hydro.
D
IỄ N
Đ
ÀN
thước của hydro rất nhỏ nên ion hydro dễ dàng tiến gần đến các nguyên tử hay ion
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
Hình 2.4: Liên hết hydro trong hỗn hợp rượu và nước
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
.Q
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
N
H
Ơ
N
19
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
20
* Điều kiện hình thành liên kết hidro.
Ơ
N
Điều kiện cần để hình thành liên kết hidro là nguyên tử X kết hợp với H
U Y
TP
.Q
được quá lớn.
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
2.3.3 Ảnh hưởng của liên kết hydro đến tính chất của các chất
H Ư
N
G
Liên kết hydro ảnh hưởng đến tính chất của các chất như sau: - Làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất do liên kết hydro
TR ẦN
tạo nên lực hút giữa các phân tử, gây nên sự trùng hợp phân tử làm phân tử lượng trung bình của các chất tăng nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt dộ sôi của các chất
10 00
B
tăng.
- Làm giảm độ điện li, giảm tính axit của các chất.
Ó
A
- Làm tăng độ tan của các chất: liên kết hydro giữa các phân tử chất tan và
Í-
H
dung môi làm độ tan của các chất tăng do dễ hình thành solvat.
-L
- Liên kết hydro liên phân tử còn làm giảm tính bazơ của các chất và gây
ÁN
nên sự biến đổi bất thường về khối lượng riêng. - Liên kết hydro môi phân tử làm thu gọn các phân tử lại đồng thời làm giảm
chảy, nhiệt độ sôi và độ tan của các chất, liên kết này cũng làm giảm tính axit của các chất.
D
IỄ N
Đ
ÀN
khả năng tạo liên kết hydro giữa chất với dung môi do đó làm giảm nhiệt độ nóng
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
ẠO
Ta thường gặp liên kết hidro trong hợp chất của H với Flo, Nito, Oxi…..
TO
http://daykemquynhon.ucoz.com
các ion, X phải có cặp electron chưa sử dụng và bán kính nguyên tử của X không
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
phải có khả năng hút electron làm cho liên kết X-H phân cực mà chưa đứt ra thành
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
21
N
2.3.4 Năng lượng liên kết hydro
H
Ơ
Liên kết hidro là liên kết yếu.
.Q TP
2.3.5 Liên hệ thực tế
ẠO
- Trong dãy HX các axit HCl, HBr, HI là các axit mạnh nhưng do trong các
Đ
phân tử HF có liên kết hydro liên phân tử nên HF là chất điện li yếu và có tính axit
H Ư
N
G
trung bình.
- Giữa rượu và nước có liên kết hydro nên rượu tan vô hạn trong nước, trong
TR ẦN
khi ête (ROR) không tan trong nước do giữa ête và nước không có liên kết hidro. Sự hình thành liên kết hydro liên phân tử cho phép giải thích tính dễ hoà tan của
10 00
B
các hợp chất có nhóm phân cực trong những dung môi phân cực như nước, rượu 2.4 Liên kết Van der Waals.
Ó
A
2.4.1 Định nghĩa
Í-
H
Lực liên kết Van der Waals là lực tương tác giữa các phân tử, nó có bản
-L
chất tĩnh điện. Lực Vanderwaals càng lớn thì mômen lưỡng cực của phân tử, kích
ÁN
thước và khối lượng của phân tử càng lớn. Lực vanderwaals bé hơn với năng lượng
TO
của liên kết ion và liên kết cộng hoá trị nên nó chỉ có ảnh hưởng chủ yếu đến một
D
IỄ N
Đ
ÀN
số tính chất lý học của các chất.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
hydro kém bền hơn liên kết hoá học thông thường (khoảng hằng trăm kcal/mol).
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
Năng lượng của liên kết hydro rất bé (khoảng 2 - 10 kcal/mol) nên liên kết
Ví dụ: Theo dãy F2, Cl2, Br2, I2 thì kích thước và khối lượng tăng từ đầu đến
cuối dãy nên lực vanderwaals tăng dần do đó nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của các chất này tăng dần.
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
22
N
2.4.2. Các thành phần của liên kết vanderwaals
H
Ơ
Lực Van der Waals bao gồm các thành phần sau: E = E1 + E2 + E3
U Y
H Ư
Hình 2.6 Lực định hướng
TR ẦN
- Lực cảm ứng E2: các phân tử phân cực tương tác với các phân tử không
Hình 2.7 Lực cảm ứng
H
Ó
A
10 00
B
phân cực làm xuất hiện lưỡng cực giữa chúng.
-L
Í-
- Lực khuyếch tán E3: các phân tử không phân cực ở gần nhau do chuyển
ÁN
động của các electron làm cho mật độ electron luôn luôn biến đổi nên làm dịch
TO
chuyển trọng tâm điện tích dương và âm nên làm xuất hiện các lưỡng cực tạm thời
D
IỄ N
Đ
ÀN
và chúng hút nhau bằng lực hút tĩnh điện.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
có trật tự nhằm làm giảm năng lượng của hệ.
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
với nhau bằng lực tĩnh điện làm cho các phân tử xoay hướng để sắp xếp một cách
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
- Lực định hướng E1: khi các phân tử phân cực ở gần nhau chúng tương tác
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
Hình 2.8 Lực khuếch tán
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
23
N
2.4.3 Năng lưᝣng cᝧa liĂŞn káşżt Vanderwaals
Ć
Láťąc liĂŞn káşżt Val der Waals lĂ máť™t loấi láťąc liĂŞn káşżt yáşżu giᝯa cĂĄc phân táť, cĂł
U Y .Q
đ?‘&#x;.đ?‘&#x;.
Ä?
áş O
Trong Ä‘Ăł:
H ĆŻ
Năng lưᝣng liĂŞn káşżt nháť?: 2-10 kJ/mol.
N
G
r: là khoảng cåch
TR ẌN
2.4.4 Ảnh hĆ°áť&#x;ng cᝧa liĂŞn káşżt Vanderwaals Ä‘áşżn tĂnh chẼt cᝧa cĂĄc chẼt LiĂŞn káşżt Vanderwaals cĂł tĂĄc d᝼ng giᝯ cĂĄc phân táť lấi váť›i nhau Ä‘áťƒ táşp hᝣp
10 00
B
lấi thĂ nh cĂĄc trấng thĂĄi: rắn, láť?ng, khĂ. Láťąc Vanderwaals tuy nháť? nhĆ°ng cĹŠng ảnh hĆ°áť&#x;ng Ä‘áşżn tĂnh chẼt váşt lĂ˝ cᝧa
Ă?-
H
Ă“
A
cåc chẼt như nhiᝇt đ᝙ nóng chảy, nhiᝇt đ᝙ sôi ‌
-L
L᝹c khuếch tån đã đóng vai trò quyết đᝋnh trong liên kết Van der Waals
Ă N
giᝯa cĂĄc phân táť khĂ´ng phân cáťąc, nháť? nĂł mĂ khi kháť‘i lưᝣng phân táť tăng thĂŹ nhiᝇt
D
Iáť„ N
Ä?
Ă€N
TO
Ä‘áť™ nĂłng chảy vĂ nhiᝇt Ä‘áť™ sĂ´i cĹŠng tăng.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
F=
đ?‘?.đ?‘?′
TP
Diáť…n Ä‘Ă n háť— trᝣ giĂĄo d᝼c : Ä?/C 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp Quy NhĆĄn NgĆ°áť?i sĂĄng láşp : Nguyáť…n Thanh TuẼn - Chᝧ quản tĂ i nguyĂŞn : Nguyáť…n Thanh TĂş
http://daykemquynhon.ucoz.com
c᝹c cảm ᝊng p'. L᝹c nà y giảm rẼt nhanh theo khoảng cåch.
Dáş Y KĂˆM QUY NHĆ N OFFICIAL ST> : Ä?/C 1000B TRẌN HĆŻNG Ä?áş O TP.QUY NHĆ N
N
H
bản chẼt tÄŠnh Ä‘iᝇn, nĂł đưᝣc đảm bảo báť&#x;i láťąc hĂşt giᝯa cĂĄc lưᝥng cáťąc p hoạc lưᝥng
Ä?Ăłng gĂłp PDF báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
24
2.5 Liên kết kim loại
Ơ
N
2.5.1 Định nghĩa
.Q
của mạng tinh thể. Các electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
Đ
ẠO
này và các ion dương tạo nên liên kết kim loại.
G
Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim
H Ư
N
loại trong mạng tinh thể do sự tham gia của các electron tự do
TR ẦN
2.5.1 So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị * So sánh liên kết kim loại với liên kết ion:
10 00
B
Giống: Đều được tạo thành do lực hút tĩnh điện giữa các phần tử mang điện.
A
Khác: - Trong liên kết ion, liên kết do lực hút của ion - ion.
H
Ó
- Trong liên kết kim loại, liên kết tạo ra do lực hút ion - electron.
-L
Í-
* So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hóa trị:
ÁN
Giống: đều có sự đóng góp electron đồng đều giữa các nguyên tử. Khác: - Trong liên kết cộng hóa trị, các cặp electron chung do hai nguyên tử đóng
- Trong liên kết kim loại, mọi nguyên tử kim loại đều bỏ chung các electron
tự do tạo thành một khối electron chung.
D
IỄ N
Đ
ÀN
góp.
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
TP
nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể. Lực hút giữa các electron
TO
http://daykemquynhon.ucoz.com
U Y
(trừ Hg). Trong tinh thể kim loại, ion dương và nguyên tử kim loại ở những nút
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
N
H
Hầu hết các kim loại ở điều kiện thường đều tồn tại dưới dạng tinh thể
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com
25
N
TÀI LIỆU THAM KHẢO
H
Ơ
1. Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ, tập 1, Nhà xuất bản Giáo dục.
.Q
https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú
http://daykemquynhon.ucoz.com
Giáo dục.
DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST> : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
U Y
N
2. Đặng Như Tài, Ngô Thị Thuận (2012), Hóa học hữu cơ, tập 1, Nhà xuất bản
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial