CHƯƠNG 2:2: CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG 2:2:
LIÊN KẾT HÓA HỌC & LIÊN KẾT HÓA HỌC & LIÊN KẾT HÓA HỌC & LIÊN KẾT HÓA HỌC &
CẤU TẠO PHÂN TỬ CẤU TẠO PHÂN TỬ CẤU TẠO PHÂN TỬ CẤU TẠO PHÂN TỬ
1
Nội dung Nội dung
1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học 1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học
2. Liên kết cộng hóa trị 2. Liên kết cộng hóa trị
3. Liên kết ion 3. Liên kết ion
4. Liên kết hyđro 4. Liên kết hyđro
5. Liên kết Van Der Vaal 5. Liên kết Van Der Vaal
1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học
Các loại liên kết hoá học đều cùng có bản chất điện, Các loại liên kết hoá học đều cùng có bản chất điện,
do tương tác của hạt nhân nguyên tử và electron do tương tác của hạt nhân nguyên tử và electron
Chỉ có các electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng Chỉ có các electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng
tham gia vào liên kết hóa học) tham gia vào liên kết hóa học)
3
1.1 Bản chất của liên kết 1.1 Bản chất của liên kết
là khoảng cách giữa hai hạt nhân nguyên tử liên kết với nhau.
Ví dụ Liên kết: H-F
H-Br
H-I H-Cl d (A0) 0,92 1,28 1,42 1,62
4
1.2. Độ dài liên kết
Là góc tạo thành bởi 2 đoạn thẳng nối hạt nhân nguyên tử
trung tâm với 2 hạt nhân nguyên tử liên kết.
5
1.3. Góc hóa trị
Bậc liên kết là số liên kết tạo thành giữa 2 nguyên tử
tương tác trực tiếp với nhau
6
1.4. Bậc liên kết
Năng lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết có trong 1 mol
phân tử ở trạng thái khí
1.5. Năng lượng liên kết
7
EH-H = 431 kj/mol
Năng lượng liên kết phụ thuộc vào độ dài liên
kết, bậc liên kết.
Năng lượng liên kết càng lớn liên kết
8
càng bền
2. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
Liên kết cộng hoá trị theo Lewis (1916)
HF:
H F
H F
H O H H O H
H O H H O H
H2O: H2O:
NH3:
H N H H
CH4:
9
H N H H H H C H H
H H C H H
O2:
=O O
N N N N
N2: N2:
10
LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ
PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT HÓA TRỊ PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT HÓA TRỊ (VB) (VB)
PHƯƠNG PHÁP ORBITAL PHÂN TỬ (MO)
11
Thuyết liên kết hoá trị (Valence bond-VB)
12
Liên kết cộng hóa trị hình thành do sự xen phủ của hai orbital, trong đó có 2 electron có spin trái dấu
Liên kết cộng hóa trị càng bền khi độ che phủ của các orbital nguyên tử càng lớn
13
Các kiểu xen phủ
Liên kết sigma σ
Xen phủ trục liên nhân
s-p s-p
s-s s-s
p-p
14
H - H
Cl - Cl Cl - Cl
H - Cl
15
Liên kết pi
Xen phủ hông (bên)
p-p
16
Xác định công thức cấu tạo (số bậc liên kết, loại liên
kết, góc hóa trị) của các phân tử sau: F2, O2, N2, H2O.
17
Ví dụ:
Thuyết lai hóa các orbital nguyên tử
Trước khi tham gia liên kết, các orbital s, p, d tổ hợp lại Trước khi tham gia liên kết, các orbital s, p, d tổ hợp lại với nhau để tạo ra các orbital lai hóa. với nhau để tạo ra các orbital lai hóa.
Các orbital lai hóa có năng lượng, hình dạng và kích Các orbital lai hóa có năng lượng, hình dạng và kích thước giống nhau. thước giống nhau.
Có bao nhiêu AO tham gia lai hóa thì có bấy nhiêu AO lai Có bao nhiêu AO tham gia lai hóa thì có bấy nhiêu AO lai hóa tạo thành, và bố trí đối xứng trong không gian. hóa tạo thành, và bố trí đối xứng trong không gian.
Các kiểu lai hóa sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2 Các kiểu lai hóa sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2
18
Lai hóa sp
Sự tổ hợp của 1 orbital s và 1 orbital p để hình thành 2 orbital sp.
2 orbital sp phân bố đối xứng có cùng trục nằm trên một đường thẳng (1800)
p
s
1800
19
20
21
Lai hóa sp2
1200
22
23
Lai hóa sp3
109,50
24
C
2p
4sp3
2s
CH4
25
N
2p
4sp3
2s
NH3
26
27
Thuyết đẩy nhau giữa các cặp electron hóa trị (VSEPR)
NH3
28
NH3
29
H2O
30
H2O
31
Dự đoán trạng thái lai hóa
SỐ ĐiỆN TỬ (Te ) 4
TRẠNG THÁI LAI HÓA sp
6 6
sp2 sp2
8
sp3
10
sp3d
12
sp3d2
32
Tính Te
y nML
x nML Xét các hợp chất: MLn, ,
M: nguyên tử trung tâm. L: các nguyên tử biên (ligand)
Te
Số e hóa trị của M
Cộng y(e): nếu là anion
Trừ x(e): nếu là cation
Mỗi ligand đóng góp 1 e (trừ O và S)
33
Ví dụVí dụ
PHÂN TỬ/ ION
Te
NGUYÊN TỬ TRUNG TÂM
TRẠNG THÁI LAI HÓA
C
CO2
N
NO2
N N
4NH 4NH
N
2NH
N
2NO
C
2 3CO
34
Toång
tham
gia
lieân
keát
Baäc
lieân
keát
2*
esoá Soá
lieân
keát
35
Ví dụ 1: Chọn câu trả lời đúng: Ví dụ 1: Chọn câu trả lời đúng: trong phân tử NH3 kiểu lai hóa của N trong phân tử NH3 kiểu lai hóa của N và dạng hình học của phân tử NH3 là: và dạng hình học của phân tử NH3 là:
A. sp3, tháp tam giác A. sp3, tháp tam giác
B. sp2, tam giác phẳng B. sp2, tam giác phẳng
C. sp2, góc C. sp2, góc
D. sp, thẳng hàng. D. sp, thẳng hàng.
36
Ví dụ 2: Dãy có góc hóa trị OSO Ví dụ 2: Dãy có góc hóa trị OSO giảm dần: giảm dần:
A. SO3 > SO2 > SO3 A. SO3 > SO2 > SO3
B. SO3 > SO2 > SO4 B. SO3 > SO2 > SO4
C. SO2 > SO3 > SO3 C. SO2 > SO3 > SO3 2- > SO4 2- > SO4
D. SO3 D. SO3
2- 2- 2- > SO4 2- > SO4 2- 2- 2- > SO3 2- > SO3 2- 2- 2- > SO4 2- > SO4 2- > SO2 > SO3 2- > SO2 > SO3
37
Ví dụ 3: Phân tử CS2 có đặc điểm Ví dụ 3: Phân tử CS2 có đặc điểm cấu tạo là: cấu tạo là:
A. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp, A. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp,
bậc liên kết 1,5 bậc liên kết 1,5
B. Dạng góc, C lai hóa sp3, bậc liên B. Dạng góc, C lai hóa sp3, bậc liên
kết 1,33 kết 1,33
C. Dạng góc, C lai hóa sp2, bậc liên C. Dạng góc, C lai hóa sp2, bậc liên
kết 1 kết 1
D. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp, D. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp,
bậc liên kết 2. bậc liên kết 2.
38
Độ phân cực của phân tử
Momen lưỡng cực
39
40
Ví dụ 4: Phân tử có momen lưỡng Ví dụ 4: Phân tử có momen lưỡng cực μ = 0: cực μ = 0:
A. BeCl2, CO2, SO3 A. BeCl2, CO2, SO3
B. CO2, SO2, SO3 B. CO2, SO2, SO3
C. BeCl2, NH3, SO3 C. BeCl2, NH3, SO3
D. CO2, NH3, SO2 D. CO2, NH3, SO2
41
3. LIÊN KẾT ION
Liên kết ion là loại liên kết được tạo thành nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu
+ - + -
- -
+ +
Cl (3s23p5)
Na (3s1)
42
Mạng tinh thể ion
CsCl
NaCl Lập phương tâm diện
Lập phương tâm khối
43
THỂ (U) QUAN HỆ GIỮA NĂNG LƯỢNG MẠNG TINH THỂ (U) QUAN HỆ GIỮA NĂNG LƯỢNG MẠNG TINH VÀ NHIỆT ĐỘ SÔI, NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY VÀ NHIỆT ĐỘ SÔI, NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY
Tinh thể NaF NaCl NaBr NaI
217 183 176 164
Umạng Umạng [kcal/mol] [kcal/mol]
1695 1441 1393 1300
Nhiệt độ sôi [0C]
993 801 766 665
44
Nhiệt độ n.chảy [0C]
So sánh nhiệt độ nóng chảy NaCl và MgO
45
MgO NaCl Mg2+ O2- Na+ Cl- Tnc = 2500oC Tnc = 800oC
So sánh LK Cộng hóa trị & LK ion
LK CÔNG HÓA TRỊ
LK ION
∆χ < 1,7
∆χ > 1,7
Có tính định hướng Có tính định hướng
Bất định hướng Bất định hướng
TÍNH CHẤT
Có tính bão hòa
Bất bão hòa
46
Sự phân cực ion
Độ ion %
Độ ion %
Độ ion %
Sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tố Sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tố càng lớn tính ion của hợp chất càng cao. càng lớn tính ion của hợp chất càng cao.
∆χ ∆χ ∆χ
0,2 0,2 1 1 1,2 1,2 2,2 2,2 30 30 70 70
0,4 4 1,4 2,4 39 76
0,6 9 1,6 2,6 47 82
0,8 15 1,8 2,8 55 86
47
1,0 22 2,0 3,0 63 89
Điện tích cation càng lớn, bán kính cation càng nhỏ, tác dụng phân cực càng mạnh.
TínhTính TínhTính cộngcộng cộngcộng hóahóa hóahóa trịtrị trịtrị tăngtăng tăngtăng dầndần dầndần
Bán kính anion càng lớn, anion càng dễ bị biến dạng
TínhTính TínhTính cộngcộng cộngcộng hóahóa hóahóa trịtrị trịtrị tăngtăng tăngtăng dầndần dầndần
Ảnh hưởng của sự phân cực ion đến tính chất các hợp chất Ảnh hưởng của sự phân cực ion đến tính chất các hợp chất
Sự phân cực ion làm giảm độ bền tinh thể của hợp chất
Chất
LiF
LiCl
LiBr
LiI
Nhiệt độ nóng chảy (0C)
848
607
550
469
Sự phân cực ion làm giảm độ điện ly của hợp chất ion trong dung dịch
50
4. LIÊN KẾT HYDRO
Là liên kết được hình thành bởi nguyên tử H linh động (H liên kết với 1 nguyên tử có độ âm điện lớn) với 1 nguyên tử có độ âm điện lớn khác.
X- H+… Y X- H+… Y
X, Y là các nguyên tử có độ âm điện lớn (F, O, Cl, N)
51
PHÂN LOẠI
52
Liên kết hydro liên phân tử
O O
H H
O O
O O
H H
H H
N N
C C
O O
O O
andehit salyxilic andehit salyxilic
octo- Nitrobenzen octo- Nitrobenzen
53
Liên kết hydro nội phân tử
Ảnh hưởng của liên kết Hydro Ảnh hưởng của liên kết Hydro
Liên kết Hydro liên phân tử làm tăng nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của hợp chất
o C2H5OH có ts , tnc cao hơn CH3OCH3 o C2H5OH có ts , tnc cao hơn CH3OCH3 o CH3COOH có ts , tnc cao hơn HCOOCH3 o CH3COOH có ts , tnc cao hơn HCOOCH3
54
Liên kết Hydro liên phân tử với dung môi làm tăng độ tan của hợp chất trong dung môi đó.
o C2H5OH tan trong H2O tốt hơn trong CH3OCH3
55
5. LIÊN KẾT VAN DER WALLS
Là liên kết được hình thành giữa các phân tử trung hòa
Có tính không định hướng, không bão hòa, không chọn lọc
56
PHÂN LOẠI
57
Tương tác định hướng
58
Tương tác cảm ứng
59
Tương tác khuếch tán
Lực định hướng > Lực cảm ứng > Lực khuếch tán
Lực VDW càng lớn khi kích thước (khối lượng) càng Lực VDW càng lớn khi kích thước (khối lượng) càng lớn lớn
60
TÍNH CHẤT
Ví dụ : Trong các khí CO2, SO2 , Ví dụ : Trong các khí CO2, SO2 , NH3 , He thì khí khó hóa lỏng nhất là: NH3 , He thì khí khó hóa lỏng nhất là:
a. CO2 a. CO2 b. SO2 b. SO2 c. NH3 c. NH3 d. He d. He
61
Bài tập :
Các bài II.11, II.20, II.23, II.24, II.26
62
