Bài giảng Hóa đại cương: Chương 5 - Mô hình liên kết cộng hóa trị đơn giản (không dùng cơ học lượng tử)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa đại cương" Chương 5: Mô hình liên kết cộng hóa trị đơn giản, trình bày khái niệm và bản chất của liên kết cộng hóa trị theo hướng tiếp cận cổ điển, không sử dụng cơ học lượng tử. Nội dung giúp người học hiểu cách các nguyên tử chia sẻ electron để tạo thành phân tử, phân biệt liên kết đơn, đôi, ba và xác định cấu trúc Lewis của phân tử.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương: Chương 5 - Mô hình liên kết cộng hóa trị đơn giản (không dùng cơ học lượng tử)

HÓA ĐẠI CƯƠNG – PHẦN CẤU TẠO Chương 5 MÔ HÌNH LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ ĐƠN GIẢN (KHÔNG DÙNG CƠ HỌC LƯỢNG TỬ) 1 1
Trong một phân tử, các nguyên tử có khuynh hướng kết hợp với nhau bằng cách tạo các liên kết sao cho cấu trúc đạt được cấu trúc bền vững của khí trơ với 8e- electron (2e- cho He) ở lớp ngoài cùng. Để đạt được cấu trúc bền vững của khí trơ: 2 cách Chuyển electron từ nguyên tử ⇔ Liên kết ion này sang nguyên tử khác. Các nguyên tử góp chung electron. ⇔ Liên kết cộng hóa trị Muối ăn Kim cương 22 2
Electron hoá trị đóng vai trò quan trọng trong việc tạo liên kết hóa học. Được biểu thị theo ký hiệu Lewis. • Ký hiệu Lewis • Si • • Ký hiệu nguyên tố biểu thị hạt nhân và G. N. Lewis các electron bên trong. (1875-1946, Mỹ) Dấu chấm xung quanh biểu thị electron hóa trị. 33 3
H ? Cl Liên kết sinh ra từ các nguyên tử dùng chung electron. 44 4
Thuyết liên kết cộng hóa trị theo Lewis Sự hình thành liên kết CHT Liên kết CHT được hình thành giữa những nguyên tử cùng một nguyên tố hay của hai nguyên tố có sự chênh lệnh nhỏ về độ âm điện (X < 2): Mô hình LK cộng hóa trị theo Lewis Các nguyên tử có xu hướng sử dụng chung electron để đạt tới cấu hình lớp vỏ ngoài cùng bền vững có 8 electron Các nguyên tử dùng chung điện tử: 2e (liên kết đơn); 4e (liên kết đôi); 6e (liên kết ba) 5 5
Cặp electron nối Các cặp electron không nối Cặp electron liên kết được dùng chung cho 2 nguyên tử Cặp electron không liên kết (hay cô lập) 1 vạch thường được thay cho 2 chấm biểu thị cặp electron liên kết. 6 6
• • • • • • O• O C O •• • C• •O •• •• •• •• • •• •• • •• • • • •• •• O C O O C O •• •• •• • •• •• •• • • • • N• •N •• N N •• •• •• • • • • • N N N N •• •• •• •• • 7 7
Baäc lieân keát cuûa lieân keát CHT Caùc lk coäng hoùa trò coù theå laø lk ñôn (baäc 1), lk ñoâi (baäc 2), lk ba (baäc 3) … ñeå noùi leân ñaëc ñieåm naøy ta duøng khaùi nieäm baäc lieân keát Bậc của liên kết đựợc xác định bởi số cặp e tham gia liên kết giữa 2 nguyên tử Toång soá e tham gia lieân keát Baäc lieâ . n keát = Soá lieân keát σ * 2 Lieân keát B lk Lieân keát B lk Lieân keát B lk C–C 1 N–N 1 O–O 1 C C 1,5 N=N 2 O O 1,5 C=C 2 N=N 2,5 O=O 2 C≡C 3 N≡ N 3 O=O 2,5 8 8
Liên kết được tạo thành do dùng chung: • 1 cặp e- → liên kết đơn, bậc liên kết = 1 • 2 cặp e- → liên kết đôi, bậc liên kết = 2 • 3 cặp e- → liên kết ba, bậc liên kết = 3 Khi bậc liên kết giữa 2 nguyên tử tăng, chiều dài liên kết giảm. Ví dụ, chiều dài liên kết trung bình giữa 2 nguyên tử Nitơ 9 9
Thuyết LK cộng hóa trị theo Lewis LK cộng hóa trị phân cực và không phân cực Liên kết không phân cực: tạo thành khi 2 ngtử tham gia có đâđ bằng nhau •• •• Đôi e liên kết phân bố đều giữa 2 ngtử tạo liên kết H •• H • • Cl •• • • Cl • •• • Liên kết phân cực: tạo thành khi 2 ngtử tham gia có đâđ khác nhau δ+ • • δ− δ+ δ− Đôi e liên kết phân bố đều giữa 2 ngtử tạo liên kết H Cl • • •• • • H→ Cl Liên kết phối trí Loại liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron dùng chung do 1 nguyên tử đóng góp + H H 00 00 00 00 H N + H + H N 00 H H H 10 10
Cách viết CTPT theo Lewis Có mặt tất cả các electron hóa trị. Các electron ghép cặp. Mỗi nguyên tử cần có 8 e- xung quanh (H cần 2 e-). Có thể có liên kết đa hình thành từ C, N, O, S & P. 11 11 11
Cách viết CTPT theo Lewis 1. Viết cấu trúc khung - Nguyên tử trung tâm: dương điện (độ âm điện thấp, số oxy hóa dương cao) - Nguyên tử biên: âm điện hơn nguyên tử trung tâm - H: luôn là nguyên tử biên (vì chỉ tạo 1 liên kết cộng hóa trị) 2. Tính tổng số e- hoá trị của tất cả nguyên tử trong phân tử Với các ion nhiều nguyên tử, trừ bớt một e- cho mỗi điện tích dương và cộng thêm một e- cho mỗi điện tích âm. 3. Với mỗi liên kết trong cấu trúc khung, trừ 2 e- trong tổng số e- hoá trị. Số e- còn lại là số e- sẽ thêm vào cấu trúc Lewis. 4. Tính số e- không liên kết cần thiết để thỏa quy tắc bát tử. Nếu bằng với số e- tính ở bước 3 thì hoàn tất cấu trúc Lewis bằng cách thêm các cặp e- không liên kết. 5. Nếu số e- hoá trị còn lại ít hơn số e- cần thiết để thoả quy tắc bát tử, cấu trúc Lewis có các liên kết đa. Tạo ra số liên kết đa thích hợp và hoàn tất cấu trúc Lewis bằng cách thêm các cặp e- không liên kết. 12 12 12
1.Cấu trúc khung. 2. Σ e- hóa trị của phân tử: H O 1(O) 1×6 = 6 → Σ e- =8 2(H) 2×1 = 2 H 3.Cấu trúc khung có hai liên kết, dùng 4 e- hoá trị Số e- hoá trị còn lại = 8 - 4 = 4 Caà n 4 ñieä n töû ñeå coù ñuû 8 ñieä n töû H O 4.Để thoả quy tắc bát tử, nguyên tử O cần phải có bốn e- không liên kết H 5.Số e- còn lại là bốn, thoả quy tắc bát tử với hai H O cặp e- không liên kết trên O H 13 13 13
Viết CTPT theo Lewis của acetonitril CH3CN 1.Cấu trúc khung. 2. Σ e- hóa trị của phân tử: H 2(C) 2×4 = 8 H C C N 3(H) 3×1 = 3 → Σ e- = 16 H 1(N) 5×1 = 5 3.Cấu trúc khung có 5 liên kết, dùng 10 e- hoá trị Số e- hoá trị còn lại = 16 – 10 = 6 Caàn 4 ñieän töû Caàn 6 ñieän töû H 4.Để thoả quy tắc bát tử H C C N → cần phải có 10 e- không liên kết. H Khoâng caàn theân ñieän töû 5.Thiếu 4 e- để thoả quy tắc bát tử → H cần có liên kết đa H C C N H 14 14 14
Viết CTPT theo Lewis của các hợp chất sau: COCl2; HOCl; ClO3-; CH3OH •• O •• •• COCl2 24 e •• •• Cl C Cl •• •• •• •• •• •• HOCl 14 e H O Cl •• •• •• − •• •• O •• •• ClO3− 26 e •• O •• Cl •• O •• H •• CH3OH 14 e H C O H •• H 15 15
Trong cấu trúc Lewis, liên kết cộng hoá trị được hình thành do sự góp chung các cặp e-, mỗi nguyên tử góp một e-. Nếu viết các liên kết theo cách ấy tất sẽ dẫn đến sự tổng quát hoá là: Các nguyên tố 6A thường tạo 2 liên kết để đạt đến 8 e- Các nguyên tố 5A tạo 3 liên kết Các nguyên tố 4A tạo 4 liên kết Không phải mọi cấu trúc Lewis đều có thể được viết theo nguyên tắc ấy. 16 16 16
Ví dụ cấu trúc Lewis của CO có thể viết: C O Trong công thức trên: C và O tạo 3 liên kết Thông thường: C tạo ra 4 liên kết và O tạo 2 liên kết Xét riêng các nguyên tố ở dạng ký hiệu Lewis và chia một nửa số điện tử dùng chung. - + C O → Cấu trúc Lewis được viết với điện tích hình thức: C O 17 17 17
Ấn định điện tích hình thức là một phương pháp để đếm số electron. Mặc dù điện tích hình thức không biểu diễn điện tích thật sự trên nguyên tử, tổng của điện tích hình thức trên các phân tử trung tính phải là 0. Đối với các ion, tổng của điện tích hình thức phải bằng điện tích trên các ion. Phần lớn cấu trúc Lewis không cần đến các điện tích hình thức. Các cấu trúc cần đến điện tích hình thức có thể được nhận biết qua số liên kết được tạo thành bởi các nguyên tố. (C thông thường tạo 4 liên kết, N tạo 3 liên kết, O tạo 2 liên kết và F tạo 1 liên kết). Nếu các cấu trúc Lewis cần các liên kết nhiều hơn thế, nguyên tử sẽ có điện tích hình thức dương; nếu cần các liên kết ít hơn thế, thì nguyên tử sẽ có điện tích hình thức âm. C O 18 18
Phần lớn cấu trúc Lewis không cần đến các điện tích hình thức. Các cấu trúc cần đến điện tích hình thức có thể được nhận biết qua số liên kết được tạo thành bởi các nguyên tố. (C thông thường tạo 4 liên kết, N tạo 3 liên kết, O tạo 2 liên kết và F tạo 1 liên kết). Nếu các cấu trúc Lewis cần các liên kết nhiều hơn thế, nguyên tử sẽ có điện tích hình thức dương; nếu cần các liên kết ít hơn thế, thì nguyên tử sẽ có điện tích hình thức âm. 19 19 19
Điện tích hình thức trên nguyên tử cũng có thể được tính: Điện tích hình thức = V – (L + ½ S) V: số electron hóa trị của nguyên tử L: số electron cô lập S: số electron dùng chung C O Điện tích hình thức của C = 4 - (2 + ½x6) = -1 Điện tích hình thức của O = 6 - (2 + ½x6) = +1 C O 20 20 20