Bài giảng Hóa đại cương: Chương 6 - Thuyết liên kết hóa trị

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa đại cương" Chương 6: Thuyết liên kết hóa trị, trình bày cơ sở lý thuyết về cách hình thành liên kết hóa trị dựa trên sự xen phủ orbital nguyên tử. Nội dung tập trung vào các loại xen phủ (trực tiếp, bên), khái niệm orbital lai hóa, liên kết σ và π, từ đó giải thích cấu trúc hình học và tính chất phân tử một cách khoa học và trực quan.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương: Chương 6 - Thuyết liên kết hóa trị

THUYEÁT LIEÂN KEÁT HOÙA TRÒ Valence Bond Theory 81 1
Cấu trúc Lewis và mô hình VSEPR không giải thích được sự hình thành nối. Bằng cách nào để diễn tả hình dạng phân tử theo các số hạng của cơ học lượng tử ? Các vân đạo (orbital) có liên quan đến liên kết? Sử dụng lý thuyết liên kết hóa trị (VB) Liên kết được hình thành từ sự xen phủ (overlap) của các vân đạo hoá trị nguyên tử tham gia dùng chung đôi electron. Có 2 electron có spin ngược chiều nhau trong vân đạo xen phủ. Xen phủ càng nhiều, liên kết càng mạnh. 82 2
Sự hình thành phân tử H2 (1s1) (1s1) Vùng xen phủ Sự hình thành phân tử HCl và Cl2 Vùng xen phủ 83 3
Điều kiện tạo liên kết cộng hóa trị theo VB - 2 nguyên tử tạo liên kết phải ở khá gần nhau sự xen phủ của các AO - Có 2 electron trong vùng xen phủ - Điều kiện để các AO xen phủ nhau: - Các AO phải có năng lượng xấp xỉ nhau (đồng năng) - Các AO cùng dấu trong vùng xen phủ - Hướng xen phủ thích hợp xen phủ cực đại 84 4
Caùc luaän ñieåm cô baûn cuûa thuyeát VB Lieân keát coäng hoùa trò ñöôïc hình thaønh do söï gheùp ñoâi 2 electron coù spin ñoái song khi coù söï xen phuû cuûa 2 vaân ñaïo nguyeân töû. Möùc ñoä xen phuû caøng lôùn thì lieân keát caøng beàn 85 5
Ñoä beàn lieân keát CHT Lieân keát caøng beàn khi möùc ñoä xen phuû caùc Orbital caøng lôùn (maät ñoä điện töû giöõa hai haït nhaân laø lôùn nhaát) 1. Möùc ñoä xen phuû phuï thuoäc vaøo: hình daïng, kích thöôùc, naêng löôïng cuûa caùc orbital, höôùng xen phuû vaø kieåu xen phuû giöõa chuùng. 2. Caùc orbital coù naêng löôïng töông ñöông nhau seõ xen phuû toát 3. Xen phuû theo truïc höõu hieäu hôn xen phuû theo maët phaúng. Độ bền của LK cộng hóa trị Độ bền của LK cộng hóa trị càng lớn khi Hai vân đạo LK có năng lượng gần nhau (đồng năng) Độ xen phủ giữa hai vân đạo càng lớn (xen phủ) Mật độ điện tử trong vùng xen phủ càng lớn (mật độ) Quan trọng nhất 86 6
Ñoä beàn lieân keát CHT H – 1s1 F – 2s22p5 Cl – 3s23p5 Br – 4s24p5 I– 5s25p5 Độ mạnh axit Độ bền liên kết H-A (kJ/mol) 87 7
Tính chaát cuûa lieân keát CHT Lieân keát coäng hoùa trò coù 2 tính chaát ñaëc tröng laø: ◦ Ñònh höôùng: Caùc nguyeân töû lieân keát vôùi nhau theo caùc phöông xaùc ñònh sao cho söï xen phuû laø lôùn nhaát. ◦ Baõo hoøa: Moät nguyeân töû lieân keát vôùi moät löôïng xaùc ñònh caùc nguyeân töû khaùc cho ñeán luùc khoâng coøn electron hoùa trò ñoäc thaân. Nguyên tử chu kỳ 1: 1 vân đạo hóa trị → tối đa 1 LK cộng hóa trị Nguyên tử chu kỳ 2: 4 vân đạo hóa trị → tối đa 4 LK cộng hóa trị Nguyên tử chu kỳ 3: 9 vân đạo hoá trị → nhiều hơn 4 LK cộng hóa trị 88 8
Các kiểu xen phủ cơ bản Xen phủ σ Xen phủ π 89 9
Các kiểu xen phủ : sự tạo liên kết σ Liên kết sigma σ : Hình thành do sự xen phủ trục, tức là sự xen phủ xãy ra dọc theo trục liên kết giữa 2 nguyên tử (gia tăng mật độ electron trên đường nối liên nhân) 90 10
Liên kết sigma 91 11
Ví duï H2: 1s 1s HF: 1s 2p F2 : 2p 2p 92 12
Liên kết π: Liên kết π : xen phủ bên, gia tăng mật độ electron về 2 phía của mặt phẳng chứa đường nối liên nhân Liên kết σ bền hơn liên kết π vì mức độ xen phủ lớn hơn 93 13
Xen phủ bên p-p tạo liên kết pi (π) Phân tử Etylen 94 14
Sự hình thành phân tử H2S 2 H – 1s1 S – [Ne] 3s23p4 Nếu liên kết được hình thành từ sự xen phủ của 2 vân đạo 3p trên S với 1s trên mỗi H, thì dạng hình học của H2S? H2 S Dự đoán HSH = 90° Thực nghiệm HSH = 92° → Phù hợp với kết quả thực nghiệm 95 15
Sự hình thành phân tử NH3 ? 3 H – 1s1 N – 1s22s22p3 Nếu liên kết được hình thành từ sự xen phủ của 3 vân đạo 2p trên N với 1s trên mỗi H, N N thì dạng hình học của NH3? N NH3 Dự đoán HNH = 90° Thực nghiệm HNH = 107° → Không phù hợp với kết quả thực nghiệm 96 16
Thuyết lai hóa Nguyên tắc ðể giải thích hình dáng của BeH2, BF3, CH4… Pauling và Slater bổ sung khái niệm lai hóa vào thuyết VB Lai hóa: Tổ hợp n orbital hóa trị của ngtử n orbital ngtử mới (orbital lai hóa) Hình dáng giống nhau Năng lượng bằng nhau ðịnh hướng khác nhau trong không gian Giuɴp xen phuɼ tôɴt hơn liên kêɴt hóa hoʖc bêɳn vưɶng hơn Orbital lai hóa: dùng cho xen phuɼ truʖc liên kêɴt σ Orbital không lai hóa: có thêɼ dùng cho xen phuɼ hông liên kêɴt π Dưʖ đoaɴn daʖng hình hoʖc cuɼa phân tưɼ hay ion Các dạng lai hóa thường gặp: sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2 97 17
Söï lai hóa (taïp chuûng) orbital Tröôùc khi taïo lieân keát, caùc orbital cuûa nguyeân töû seõ toå hôïp vôùi nhau taïo ra caùc orbital taïp chuûng. Soá orbital taïp chuûng hình thaønh ñuùng baèng soá orbital tham gia toå hôïp. s p + sp sp Một vân đạo 2s tạp chủng với 1 vân đạo 2p sẽ cho hai vân đạo tạp chủng mới, có hình dạng và định hướng khác các vân đạo 2s và 2p. 98 18
Lai hóa các orbital nguyên tử Lai hóa sp: BeCl2 Be : s p p p Kích thích: s p p p Taïp chuûng: sp sp sp sp p p 99 19
Vân đạo tạp chủng sp BeCl2 100 20