Bài giảng Hóa hữu cơ 1: Chương 1 - Cấu trúc nối hóa học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa hữu cơ 1" Chương 1 - Cấu trúc nối hóa học, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cấu trúc của nguyên tử; Cấu trúc của nguyên tử: vân đạo (orbital); Cấu trúc nguyên tử: cấu hình điện tử (electron configuration); Các loại liên kết hóa học; Sự lai hóa (tạp chủng) vân đạo;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa hữu cơ 1: Chương 1 - Cấu trúc nối hóa học

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa – Bộ môn Hóa Học Hữu cơ HÓA HỮU CƠ 1 1
Chương 1 : Cấu trúc nối hóa học 1. Cấu trúc của nguyên tử • Nguyên tử gồm 2 phần: Hạt nhân Hạt nhân: ở trung tâm chứa các (proton + neutron) proton mang điện tích dương và các neutron không mang điện. Không gian Các electron mang điện tích âm chứa các electron quay xung quanh hạt nhân. • Trong một nguyên tử, số e = số p nên nguyên tử trung hòa về mặt điện tích. • Đồng vị: Các nguyên tử có cùng số hiệu nguyên tử Số khối (tổng số p + n) (Z), nhưng khác nhau về số khối (A) được gọi Ký hiệu là các đồng vị. • Khối lượng nguyên tử: nguyên tố Là khối lượng trung bình của các đồng vị tự Số hiệu nguyên tử (số p) nhiên, tính bằng đơn vị khối lượng (amu). 2
2. Cấu trúc của nguyên tử: vân đạo (orbital) • Trong nguyên tử, các e được phân bố theo các mức năng lượng rõ rệt. • Các lớp đầu tiên ở gần nhân nhất có mức năng lượng thấp nhất. Các lớp xa nhân có kích thước lớn hơn và có mức năng lượng cao hơn. Mức năng lượng của các điện tử trong một nguyên tử 3
2. Cấu trúc của nguyên tử: vân đạo (orbital) Vân đạo: vùng không gian mà ở đó điện tử xuất hiện nhiều nhất. Vân đạo nguyên tử có các dạng cơ bản như: s, p, d, f Vân đạo p gồm có px, py, pz hướng lần lượt theo các trục x, y, z. Ba vân đạo p này thẳng góc với nhau. 4
3. Cấu trúc nguyên tử: cấu hình điện tử (electron configuration) Cấu hình điện tử của mỗi nguyên tử khi ở trạng thái căn bản luôn tuân theo ba quy tắc sau: 1. Nguyên lý Aufbau: Trong nguyên tử, các electron sẽ phân bố vào các orbital theo thứ tự năng lượng từ thấp đến cao. 2. Nguyên lý loại trừ Pauli: Mỗi vân đạo chứa tối đa 2 electron có spin ngược chiều nhau. 3. Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, ứng với cùng một trạng thái năng lượng nhất định,các electron sẽ được phân bố để tổng số spin là cực đại. Nghĩa là: Số electron độc thân (không ghép cặp) là tối đa. 5
3. Cấu trúc nguyên tử: cấu hình điện tử (electron configuration) Cấu hình điện tử của một số nguyên tố 6
4. Các loại liên kết hóa học Độ âm điện: Là tính chất của một nguyên tử có thể hút các điện tử về phía nó. Các nguyên tố ở bên phải của BPLTH có độ âm điện mạnh hơn các nguyên tố ở bên trái của bảng Độ âm điện của một số nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn Các liên kết hóa học: liên kết ion và liên kết cộng hóa trị. 7
Liên kết ion (ionic bond) • Được tạo thành do lực hút tĩnh điện giữa một cation và một anion. • Nối ion được thành lập khi nguyên tử có ĐÂĐ mạnh gặp nguyên tử có ĐÂĐ yếu. Khi sự chênh lệch về ĐÂĐ đủ lớn một nguyên tử sẽ nhường một hoặc nhiều điện tử ở tầng vân đạo ngoài cùng của nó cho nguyên tử kia, tạo thành một cation và một anion. Sự tạo thành nối ion trong hợp chất LiF 8
Liên kết cộng hóa trị (covalent bond) • Hai nguyên tử tạo liên kết cộng hóa trị với nhau sẽ đóng góp điện tử ở tầng vân đạo ngoài cùng của chúng cho nhau. • Liên kết cộng hóa trị được tạo thành giữa các nguyên tử có ĐÂĐ không quá mạnh hoặc không quá yếu. Sự tạo thành nối cộng hóa trị trong hợp chất Cl2 9
Hai hình thức để biểu diễn một nối hóa trị 10
5. Sự lai hóa (tạp chủng) vân đạo Cấu hình điện tử của nguyên tử C (Z=6) 1s2 2s2 2p2 Trạng thái cơ bản: Không thể giải thích được hóa trị của Carbon trong các hợp chất kiểu CH4, C2H4, C2H2 cũng như cơ cấu lập thể của các chất đó. Pauling và Slater đã đưa ra khái niệm tạp chủng hóa vân đạo nguyên tử. Trạng thái kích thích: Sự tạp chủng (lai hóa) vân đạo: Là sự tổ hợp giữa một vân đạo 2s với 1, 2 hoặc 3 vân đạo 2p để tạo thành lần lượt 2 vân đạo tạp chủng sp, 3 vân đạo tạp chủng sp2, 4 vân đạo tạp chủng sp3. 11
Lai hóa sp3, góc nối 109,5° 12
Lai hóa sp2, góc nối 120° 13
Lai hóa sp, góc nối 180° 14
Sự tạo nối của C lai hóa • Nối : được hình thành do sự xen phủ theo trục giữa các vân đạo sp3, sp2, sp với nhau hoặc giữa các vân đạo này với vân đạo s của hidrogen. • Nối : được hình thành do sự xen phủ bên của 2 vân đạo p có trục song song với nhau. Nối này được nhận thấy trong các nối C=C, C=O, C=N, CC. 15
Sự tạo nối của C lai hóa sp3 Nối σ Nối C-H Nối C-C 16
Sự tạo nối của C lai hóa sp2 H H H H C C H H H H Nối σ Nối C-C và C-H Nối π 17
Sự tạo nối của C lai hóa sp H C C H H C C H Nối σ Nối C-C và C-H Nối π 18
Cấu trúc phân tử methane Cấu trúc tứ diện Mô hình ball-and-stick Mô hình space-filling Nối nằm trong mặt phẳng Nối hướng ra ngoài mặt phẳng Nối hướng ra sau mặt phẳng Cấu trúc phối cảnh 19
BT: Vẽ cấu tạo lai hóa orbital (tạp chủng vân đạo) của alkane: Octane C8H18 Dạng zigzag của các alkane mạch hở Các nối đơn đều quay tự do chung quanh trục của nó 20