›
›

Bài giảng Hóa đại cương - Chương 4: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

pdf 103 trang Hùng Dũng 05/01/2024 430
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa đại cương - Chương 4: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử - Huỳnh Kỳ Phương Hạ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_dai_cuong_chuong_4_lien_ket_hoa_hoc_va_cau_tao.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hóa đại cương - Chương 4: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

  1. CHÖÔNG 4 LIEÂN KEÁT HOÙA HOÏC VAØ CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ CuuDuongThanCong.com
  2. Moät soá khaùi nieäm cô baûn  Baûn chaát lieân keát: Löïc huùt giöõa caùc nguyeân töû,coù baûn chaát ñieän giöõa caùc haït nhaân tích ñieän döông vaø electron tích ñieän aâm.  Caùc electron thöïc hieän lieân keát hoùa hoïc chuû yeáu laø caùc electron nhöõng phaân lôùp ngoaøi cuøng: ns, np, (n-1)d, (n-2)f, goïi laø caùc electron hoùa trò.  Ñoä daøi lieân keát: Khoaûng caùch giöõa hai haït nhaân cuûa caùc nguyeân töû töông taùc vôùi nhau. (thöôøng tính baèng A0). CuuDuongThanCong.com
  3.  Goùc hoùa trò laø goùc taïo thaønh bôûi hai ñoaïn thaúng töôûng töôïng noái haït nhaân nguyeân töû trung taâm vôùi haït nhaân hai nguyeân töû lieân keát. CuuDuongThanCong.com
  4. ‟ Linear : Ñöôøng thaúng ‟ Trigonal planar: Tam giaùc phaúng (ñeàu) ‟ Tetrahedral: Töù dieän (ñeàu) ‟ Trigonal pyramicdal: Hai kim töï thaùp tam giaùc (ñeàu) ‟ Octahedral: Baùt dieän (ñeàu)  Naêng löôïng lieân keát: (kcal hay kJ/mol) laø naêng löôïng caàn tieâu toán ñeå phaù huûy leân keát.  Ñoä boäi lieân keát: Laø soá moãi lieân keát ñöôïc hình thaønh giöõa hai nguyeân töû trong lieân keát. ‟ Ví duï: C ‟ C ñoä boäi 1, C C ñoä boäi 3. CuuDuongThanCong.com
  5.  Quy tắc Bát bộ (octet - Lewis và Langmuir) – “Để có một trạng thái electron ổn định giống khí trơ, các nguyên tử có khuynh hướng nhận, cho, hay chia sẻ các electron để tầng ngoài cùng có thể có hoặc góp phần vào 4 cặp electron (bát bộ).”  Quy tắc bát bộ có những ngoại lệ. Thí dụ như với hydrogen và helium, số electron tối đa là 2 thay vì 8; với phosphorus (P) số này là 10; với sulfur (S) số này có thể là 12  Coù 3 tröôøng hôïp ngoaïi leä cuûa quy taéc octet: ‟ Phaân töû coù caùc electron ñoäc thaân (ClO2, NO, vaø NO2). ‟ Phaân töû coù 1 nguyeân töû coù ít hôn 1 octet (BF3). ‟ Phaân töû coù 1 nguyeân töû coù nhieàu hôn 1 octet (caùc nguyeân toá chu kyø 3). CuuDuongThanCong.com
  6. CuuDuongThanCong.com
  7.  Caùc loaïi lieân keát hoùa hoïc: ‟ Lieân keát coäng hoùa trò (Covalent bond) laø keát quaû cuûa vieäc chia, gheùp electron giöõa caùc nguyeân töû, thöôøng gaëp giöõa caùc phi kim. ‟ Lieân keát ion (Ionic bond) laø keát quaû cuûa vieäc chuyeån electron töø kim loaïi sang phi kim. ‟ Lieân keát kim loaïi (Metallic bond) löïc huùt giöõa caùc nguyeân töû kim loaïi tinh khieát vôùi nhau. ‟ Lieân keát hydro (Hydrogen bond) laø löïc töông taùc ñaëc bieät (coù theå giöõa caùc löôõng cöïc-löôõng cöïc) toàn taïi giöõa moät nguyeân toá coù ñoä aâm ñieän lôùn vaø hydro. CuuDuongThanCong.com
  8. LIEÂN KEÁT COÄNG HOÙA TRÒ  Phöông phaùp Heitler-London (Valence Bond Theory ‟ VB, hay L-H) ‟ Do Walter Heitler vaø Fritz London ñöa ra naêm 1927 phaùt trieån treân lyù thuyeát caáu truùc Lewis. Veà sau Linus Pauling phaùt trieån theâm thuyeát coäng höôûng vaø lai hoùa (1930). CuuDuongThanCong.com
  9.  Coøn goïi laø phöông phaùp caëp electron. ‟ Döïa treân cô sôû nghieân cöùu söï hình thaønh phaân töû H2. + + Hb Ha ra2 rb2 ra1 rb2 - - e1 e2 CuuDuongThanCong.com
  10. 1 2  Khi ôû xa nhau thì = a . b (1) ‟ : Haøm soá soùng phaân töû moâ taû söï chuyeån ñoäng cuûa hai electron. 1 2 ‟ a , b Haøm soùng nguyeân töû (giöõa a vaø 1, b vaø 2)  Khi Ha, Hb laïi gaàn nhau thì ta coù theâm löïc huùt giöõa a e2, b e1, do ñoù caàn boå sung: 2 1 ’ = a . b (2)  Haøm soùng gaàn ñuùng laø toå hôïp cuûa (1) vaø (2), daïng: CuuDuongThanCong.com
  11. 1 2 2 1 ‟ H-H = C1 a . b + C2 a . b ‟ Giaûi phöông trình soùng Schrodinger, ta coù: C1=C2 , C1= - C2 Coù hai haøm soùng ñaëc tröng cho chuyeån ñoäng cuûa hai electron: 1 2 2 1 S = CS( a . b + a . b ), 1 2 2 1 A = CA( a . b - a . b ) S: Haøm soùng ñoái xöùng, öùng vôùi traïng thaùi hai electron coù spin ngöôïc nhau. A: Haøm soùng baát ñoái xöùng, öùng vôùi traïng thaùi hai electron coù spin cuøng daáu. CuuDuongThanCong.com
  12. Söï keát hôïp 2 nguyeân töû H A S CuuDuongThanCong.com
  13. YÙ nghóa cuûa haøm soùng ‟ Haøm S: Töông öùng vôùi tröôøng hôïp hai electron cuûa 2 H coù spin ngöôïc nhau, ñeán gaàn nhau daãn ñeán huùt nhau taïo phaân töû Hydro (coù lieân keát) ‟ Haøm A: Coù hai electron spin gioáng nhau, tieán gaàn nhau daãn ñeán ñaåy nhau, töùc khoâng taïo phaân töû Hydro. CuuDuongThanCong.com
  14. Ñöôøng cong theá naêng cuûa nguyeân töû Hydro CuuDuongThanCong.com
  15.  Moät soá ñieåm cô baûn cuûa phöông phaùp VB veà lieân keát coäng hoùa trò: ‟ Lieân keát coäng hoùa trò laø lieân keát hai electron hai taâm. ‟ Lieân keát coäng hoùa trò hình thaønh do söï che phuû laãn nhau giöõa caùc ON hoùa trò cuûa caùc nguyeân töû töông taùc. ‟ Lieân keát coäng hoùa trò caøng beàn khi ñoä che phuû cuûa caùc ON töông taùc caøng lôùn. Ñoä che phuû phuï thuoäc kích thöôùc, hình daïng caùc ON vaø höôùng che phuû cuûa chuùng. Lieân keát coäng hoùa trò coù tính ñònh höôùng, baõo hoøa vaø phaân cöïc. CuuDuongThanCong.com
  16. Bieåu dieãn lieân keát coäng hoùa trò theo caáu truùc Lewis „ Lieân keát coäng hoùa trò coù theå bieåu dieãn: Cl + Cl Cl Cl „ Trong caáu truùc Lewis moãi caëp electron trong lieân keát ñöôïc bieåu dieãn baèng moät gaïch ñôn: H H O H N H Cl Cl H F H C H H H H Löu yù: ON s bao giôø cuõng coù daáu + ON p coù moät ñaàu + moät ñaàu -. CuuDuongThanCong.com
  17. Caùc kieåu lieân keát coäng hoùa trò  Lieân keát : Lieân keát coäng hoùa trò taïo thaønh do söï che phuû giöõa caùc ON xaûy ra theo truïc noái hai haït nhaân nguyeân töû. s ‟ s, s ‟ p, p ‟ p, s ‟ d. ‟ Chuù yù: Cuøng daáu thì che phuû, khaùc daáu khoâng che phuû s-s p-p s-p s-sp3 s-sp2 s-sp p-sp3 p-sp2 p-sp sp3 - sp3 sp2-sp2 sp - sp Bao goàm caû söï keát hôïp cuûa s, p, d, vaø caùc orbital lai hoùa. CuuDuongThanCong.com
  18. CuuDuongThanCong.com
  19. CuuDuongThanCong.com
  20. CuuDuongThanCong.com
  21.  Lieân keát coäng hoùa trò : Khi caùc ON töông taùc che phuû vôùi nhau veà hai beân cuûa truïc noái hai haït nhaân: p ‟ p, p ‟ d, d ‟ d. CuuDuongThanCong.com
  22. Etylene Acetylene CuuDuongThanCong.com
  23. Lieân keát coäng hoùa trò xuaát hieän khi 20N d naèm trong hai maët phaúng song song che phuû nhau theo caû 4 “caùnh hoa”. CuuDuongThanCong.com
  24.  Xeùt ví duï taïo thaønh phaân töû N2. ‟ Caáu truùc electron nguyeân töû 1s22s22p3 ‟ Söû duïng 3 electron ñoäc thaân ôû orbital 2p ñeå taïo lieân keát. ‟ Phaân töû coù moät lieân keát , hai lieân keát . CuuDuongThanCong.com
  25. Ví duï: Phaân töû Acetylene CuuDuongThanCong.com
  26.  Baäc lieân keát: Laø soá chæ ra soá caëp electron chung giöõa 2 nguyeân töû taïo thaønh lieân keát coäng hoaù trò. ‟ Lieân keát ñôn baäc baèng 1, lieân keát ñoâi baäc baèng 2, lieân keát ba baäc baèng 3. Ngoaøi ra lieân keát coøn coù theå coù giaù trò leû. ‟ Ví duï: Baäc lieân keát Cl ‟ Cl laø 1,12, cuûa C ‟ O trong laø 1,33 CuuDuongThanCong.com
  27. Ví duï:  Lieân keát F ‟ F , O = O , N N  Baäc lieân keát 1 2 3  Ñoä daøi lieân keát (A0) 1.42 1.207 1.095  Naêng löôïng lieân keát E 151 493 940 (KJ/Kmol)  Baäc lieân keát caøng lôùn thì ñoä daøi lieân keát caøng giaûm, E caøng lôùn.  Baäc lieân keát leû do coù moät lieân keát vaø moät lieân keát di ñoäng. CuuDuongThanCong.com
  28.  Lieân keát di ñoäng (khoâng ñònh choã) hai electron, ña taâm  Ví duï: Benzene C6H6 ‟ C : 1s22s22p2, söû duïng 4 electron beân ngoaøi ñeå lieân keát (lai hoùa sp2 vaø 1 ON p) CuuDuongThanCong.com
  29. CAÙC TÍNH CHAÁT LIEÂN KEÁT COÄNG HOÙA TRÒ 1. Tính baõo hoøa cuûa lieân keát coäng hoùa trò  Lieân keát coäng hoùa trò ñöôïc hình thaønh theo hai cô cheá: ‟ Cô cheá gheùp ñoâi: Lieân keát coäng hoùa trò ñöôïc hình thaønh do söï goùp chung hai electron hoùa trò ñoäc thaân coù spin ngöôïc nhau cuûa hai nguyeân töû töông taùc, trong ñoù moãi nguyeân töû ñöa ra moät cho neân soá lieân keát coäng hoùa trò baèng soá electron gheùp ñoâi. CuuDuongThanCong.com
  30. Ví duï söï taïo thaønh caùc phaân töû H2, HF hay F2 CuuDuongThanCong.com
  31.  Cô cheá cho – nhaän (lieân keát coäng hoùa trò phoái hôïp): ‟ Söï hình thaønh caëp electron gheùp ñoâi cuûa lieân keát coäng hoùa trò chæ do moät trong hai nguyeân töû töông taùc ñöa ra, coøn nguyeân töû kia nhaän laáy. ‟ Caëp electron coù saün cuûa nguyeân toá cho ñöôïc goïi laø caëp electron hoùa trò töï do. ‟ Khi lieân keát ñöôïc taïo thaønh, ñoä beàn cuûa noù khoâng khaùc gì so vôùi lieân keát coäng hoùa trò gheùp ñoâi. ‟ Thöôøng ñöôïc taïo thaønh trong caëp base Lewis (cho caëp e) ‟ acid Lewis (nhaän caëp e). + ‟ Trong phaân töû ‟ ion, ví duï NH4 , lieân keát ñöôïc taïo thaønh töø proton (H+) coù orbital troáng, vaø moät caëp e töø NH3 (töø N) CuuDuongThanCong.com
  32. CuuDuongThanCong.com
  33. 2. Tính ñònh höôùng cuûa lieân keát coäng hoùa trò  Theo lyù thuyeát thì lieân keát neáu taïo thaønh töø caùc ON s, p, d ñôn thuaàn thì goùc lieân keát seõ laø 900 hay 1800.  Ví duï xeùt phaân töû H2O. ‟ O : 1s22s22p4, neáu O duøng 2 ON p chöùa 1 e ñoäc thaân (giaû söû px vaø pz) ñeå che phuû taïo lieân keát vôùi 2 ON 1s1 cuûa H thì goc lieân keát seõ laø 900. Keát quaû nhö hình sau: CuuDuongThanCong.com
  34. CuuDuongThanCong.com
  35.  Nhöng thöïc nghieäm thì cho thaáy goùc lieân 0 keát cuûa H2O laø 104.5 .  Coù raát nhieàu phaân töû coäng hoùa trò coù goùc khaùc vôùi caùc giaù trò neáu nhö duøng caùc ON ñôn thuaàn ñeå taïo lieân keát, do ñoù chæ ñôn thuaàn xeùt söï che phuû cuûa caùc ON töông taùc maø keát luaän caáu hình khoâng gian laø khoâng chính xaùc.  Töø ñoù Linus Pauling ñaõ ñöa ra thuyeát lai hoùa. CuuDuongThanCong.com
  36. THUYEÁT LAI HOÙA  Caùc nguyeân töû töông taùc vôùi nhau coù theå khoâng duøng nhöõng ON s, p, d, thuaàn tuùy maø duøng nhöõng ON “troän laãn” môùi ñöôïc taïo thaønh trong noäi boä nguyeân töû ñeå che phuû vôùi nhöõng ON khaùc. Hieän töôïng naøy goïi laø söï lai hoùa caùc ON. ‟ Ví duï: Lai hoùa sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2  Caùc ON lai hoùa coù hình daïng vaø naêng löôïng hoaøn toaøn gioáng nhau, trong ñoù coù bao nhieâu ON tham gia lai hoùa seõ coù baáy nhieâu ON lai hoùa ñöôïc taïo thaønh vaø phaân boá ñoái xöùng trong khoâng gian. CuuDuongThanCong.com
  37. Ñieàu kieän coù lai hoùa beàn vöõng  Caùc ON tham gia lai hoùa phaûi coù naêng löôïng gaàn nhau.  Maät ñoä electron cuûa caùc ON phaûi ñuû lôùn.  Maät ñoä che phuû cuûa caùc ON caøng taêng thì lai hoùa caøng beàn. Döôùi ñaây seõ xeùt moät soá daïng lai hoùa. CuuDuongThanCong.com
  38. Lai hoùa sp Do söï toå hôïp moät ON s vôùi moät ON p (cuûa cuøng moät nguyeân töû). Keát quaû taïo ra hai ON lai hoùa sp phaân boá ñoái xöùng goùc 1800. CuuDuongThanCong.com
  39.  Ví duï: Xeùt söï taïo thaønh phaân töû BeCl2. ‟ Be: 1s22s22p0. ÔÛ traïng thaùi bình thöôøng Be seõ khoâng taïo lieân keát Be chuyeån leân traïng thaùi kích thích 1s22s22p1, vaø Be suû duïng 1ON s, 1ON (chöùa e) ñeå lai hoaù taïo 2 ON lai hoùa sp. ‟ Cl: 1s22s22p7, coù 1 ON p chöùa e ñoäc thaân, neân Cl söû duïng ON naøy ñeå che phuû taïo lieân keát . ‟ Be söû duïng 2 ON lai hoùa naøy ñeå che phuû vôùi 2 ON 2p (chöùa electron ñoäc thaân) cuûa Cl taïo phaân töû BeCl2. CuuDuongThanCong.com
  40. Lai hoùa sp2 Xaûy ra giöõa moät ON s vaø hai ON p (cuøng moät nguyeân töû) taïo ba ON lai hoùa vaø goùc laø 1200. Ví duï: Xeùt phaân töû BF3 CuuDuongThanCong.com
  41. Lai hoùa sp3 Xaûy ra giöõa moät ON s vaø ba ON p taïo ra boán ON lai hoùa phaân phoái ñoái xöùng nhau trong khoâng gian theo höôùng ñeán boán ñænh moät töù dieän ñeàu vôùi goùc laø 109028’. CuuDuongThanCong.com
  42. Tham khaûo theâm: Lai hoùa sp3d CuuDuongThanCong.com
  43. Tham khaûo theâm: Lai hoùa sp3d2 CuuDuongThanCong.com
  44. Ñaëc bieät 0 0 Xuaát hieän caùc giaù trò goùc 104.5 (H2O), 107 (NH3) (gaàn vôùi109028’) laø do coù maët caëp electron hoùa trò töï do trong nguyeân töû trung taâm taïo neân hieäu öùng ñaåy. CuuDuongThanCong.com
  45. Quay trôû laïi vaán ñeà phaân töû H2O O lai hoaù sp3, trong ñoù coù 2 ON lai hoaù chöùa 1 e ñoäc thaân che phuû taïo lieân keát vôùi H, 2 ON lai hoùa coøn laïi chöùa 1 caëp e khoâng taïo lieân keát vaø gaây hieäu öùng ñaåy vôùi 2 caëp e lieân keát neân goùc lieân keát baây giôø chæ coøn 104.50 thay vì 109028’. CuuDuongThanCong.com
  46. SÖÏ PHAÂN CÖÏC CUÛA LIEÂN KEÁT COÄNG HOÙA TRÒ  Trong lieân keát coäng hoùa trò, caëp electron laø duøng chung.  Vieäc söû duïng chung caëp electron naøy khoâng hoaøn toaøn ñoàng ñeàu cho caû 2 nguyeân töû taïp lieân keát. Trong nhieàu phaân töû, caëp electron seõ phaân boá gaàn moät nguyeân töû hôn laø nguyeân töû kia.  Hieän töôïng naøy daãn ñeán söï phaân cöïc lieân keát. CuuDuongThanCong.com
  47.  Vaäy: ‟ Söï phaân cöïc cuûa lieân keát coäng hoùa trò laø do caëp electron hoùa trò chuyeån (bò huùt) veà nguyeân toá coù ñoä aâm ñieän cao hôn, laøm cho noù bò phaân cöïc aâm, nguyeân toá kia phaân cöïc döông. Daàn daàn tieán ñeán giôùi haïn lieân keát ion, goïi laø söï ion hoùa (khi ñoä cheânh leäch cuûa ñoä aâm ñieän (chöông 3) giöõa hai nguyeân toá lôùn).  Thang ñoä aâm ñieän cuûa Pauling töø 0.7 (Cs) to 4.0 (F). CuuDuongThanCong.com
  48. CuuDuongThanCong.com
  49. Söï khaùc bieät ñoä aâm ñieän xaùc ñònh ñoä phaân cöïc cuûa lieân keát: ‟ Söï khaùc bieät ñoä aâm ñieän khoaûng 0 thì phaân töû khoâng phaân cöïc. ‟ Söï khaùc bieät ñoä aâm ñieän 0< <3 thì lieân keát coäng hoùa trò phaân cöïc. ‟ Söï khaùc bieät ñoä aâm ñieän khoaûng 3 trôû leân thì taïo lieân keát ion. CuuDuongThanCong.com
  50.  Löôõng cöïc vónh vieãn (Permanent dipole): Xaûy ra khi 2 nguyeân töû trong moät phaân töû thöïc chaát khaùc nhau veà ñoä aâm ñieän, moät nguyeân töû huùt e maïnh hôn nguyeân töû kia.  Löôõng cöïc nhaát thôøi (Instantaneous dipole): Chæ xuaát hieän nhaát thôøi ôû moät thôøi ñieåm naøo ñoù (ví duï trong phaân töû ) do söï phaân boá maät ñoä e töùc thôøi gaàn moät nguyeân töû hôn nguyeân töû kia.  Löôõng cöïc caûm öùng (Induced dipole): Xuaát hieän döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng ngoaøi, noù seõ maát khi ñieän tröôøng thoâi taùc duïng. Ví duï do löïc ñaåy hoaëc huùt cuûa moät phaân töû phaân cöïc gaàn noù. CuuDuongThanCong.com
  51. Moment löôõng cöïc  Xeùt HF: ‟ Söï sai bieät ñoä aâm ñieän daãn ñeán taïo lieân keát phaân cöïc. ‟ Maät ñoä electrong phaân boá gaàn F hôn H. ‟ HF taïo thaønh moät “löôõng cöïc”. ‟ Cöïc döông trong löôõng cöïc kyù hieäu + vaø cöïc aâm kyù hieäu -.  Moment löôõng cöïc, : = Q.r ‟ Q laø ñoä lôùn cuûa ñieän tích (Coulomb), r laø khoaûng caùch 2 haït nhaân (m). ‟ Ñôn vò cuûa moment löôõng cöïc laø debyes, D CuuDuongThanCong.com
  52. TOÙM LAÏI  Öu ñieåm cuûa phöông phaùp VB laø giaûi thích ñöôïc khaû naêng taïo lieân keát, caùc ñaëc tröng lieân keát, giaûi trích ñöôïc caáu truùc vaø tính chaát cuûa nhieàu phaân töû vaø nhaát laø coù tính chaát roõ raøng deå hình dung.  Nhöôïc ñieåm: Chöa giaûi thích ñöôïc heát caùc tính chaát, nhö tính thuaän töø, ñoä maøu + saéc, söï taïo thaønh ion H2 CuuDuongThanCong.com
  53. NAÊNG LÖÔÏNG LIEÂN KEÁT CUÛA MOÄT SOÁ LIEÂN KEÁT COÄNG HOÙA TRÒ (kJ/mol) CuuDuongThanCong.com
  54. PHÖÔNG PHAÙP ORBITAL PHAÂN TÖÛ (MO)  Phöông phaùp naøy do hai nhaø baùc hoïc Friedrich Hund vaø Robert S. Mulliken ñöa ra (1927-1928). Khôûi ñieåm khaûo saùt vôùi + tröôøng hôïp ion H2 thay vì H2 phaân töû .  Trong tröôøng hôïp naøy haøm soá soùng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: + [H2 ]= C1 a+ C2 b  Giaûi phöông trình soùng Schrodinger treân cuõng cho hai lôøi giaûi: C1=C2 vaø C1=-C2 CuuDuongThanCong.com
  55.  Töùc laø ta coù: S = CS( a+ b), laø haøm soùng bieåu dieãn caùc OP lieân keát. A = CA( a - b), laø haøm soùng bieåu dieãn caùc OP phaûn lieân keát.  OP lieân keát coù naêng löôïng thaáp hôn OP phaûn lieân keát. e - ra rb + + Ha Rab Hb CuuDuongThanCong.com
  56. CuuDuongThanCong.com
  57. Moät soá luaän ñieåm cuûa phöông phaùp MO ‟ Phaân töû laø toå hôïp thoáng nhaát cuûa caùc haït nhaân nguyeân töû vaø e, trong ñoù moãi e chuyeån ñoäng trong tröôøng caùc haït nhaân vaø nhöõng e coøn laïi. Caùc haït nhaân vaø e laø cuûa chung phaân töû neân coù theå xem laø “nguyeân töû phöùc taïp”. ‟ Trong phaân töû traïng thaùi electron ñöôïc ñaëc tröng baèng haøm soá soùng phaân töû , töùc laø baèng OP. ‟ Caùc OP ñöôïc taïo thaønh do söï toå hôïp tuyeán tính (+ hoaëc -) caùc ON (söï che phuû), soá OP taïo thaønh baèng soá ON tham gia che phuû. CuuDuongThanCong.com
  58.  Söï toå hôïp tuyeán tính + caùc ON OP lieân keát.  Söï toå hôïp tuyeán tính ‟ caùc ON OP phaûn lieân keát. EOP lieân keát < Exuaát phaùt < EOP phaûn lieân keát  Lieân keát trong phaân töû ñöôïc xaùc ñònh baèng soá e lieân keát khoâng bò trieät tieâu bôûi e phaûn lieân keát (moät e phaûn lieân keát trieät tieâu moät e lieân keát). Baäc lieân keát = [ elk - eplk]/2  Lieân keát coù teân goïi cuûa OP chöùa elk khoâng bò trieät tieâu. CuuDuongThanCong.com
  59. Ñieàu kieän ñeå caùc ON toå hôïp thaønh OP  Caùc ON phaûi gaàn nhau veà naêng löôïng, phaûi che phuû nhau ñaùng keå vaø phaûi coù ñoái xöùng gioáng nhau ñoái vôùi ñöôøng lieân keát trong phaân töû.  Caùc electron trong phaân töû seõ phaân boá treân caùc OP theo nhöõng quy luaät gioáng nhö treân caùc ON: Theo traät töï taêng daàn naêng löôïng, treân moãi OP toái ña chæ coù hai electron coù spin ngöôïc nhau, xeáp sao cho soá electron ñoäc thaân nhieàu nhaát CuuDuongThanCong.com
  60. Khaûo saùt moät soá phaân töû ñôn giaûn baèng phöông phaùp MO Caùc phaân töû caáu taïo töø hai nguyeân töû cuøng loaïi cuûa chu kyø 1 (H2, He2) Caùc OP taïo thaønh töø caùc ON 1s trong ñoù coù 1 OP plk lk 1s coù naêng löôïng cao hôn OP 1s CuuDuongThanCong.com
  61.  Caùc phaân töû caáu taïo töø hai nguyeân töû cuøng loaïi cuûa nhöõng nguyeân toá chu kyø 2 ‟ Ngoaøi ON 1s coøn coù 4 ON 2s, 2px,y,z , do ñoù beân caïnh lieân keát coøn taïo lieân keát . ‟ Do söï sai khaùc veà naêng löôïng neân söï che phuû chæ xaûy ra giöõa caùc ON s vôùi nhau vaø p vôùi nhau. Töùc laø töø 10 ON toå hôïp tuyeán tính taïo 10 OP, ôû ñaây caùc OP 1s ñaõ ñieàn ñaày vaø ñöôïc xaùc ñònh nhö caùc nguyeân toá chu kyø 1 neân chæ xeùt töø caùc ON lôùp 2. CuuDuongThanCong.com
  62. OP cuûa caùc ON 2p CuuDuongThanCong.com
  63. Khi möùc naêng löôïng 2s vaø 2p caùch xa nhau (s vaø p aûnh höôûng yeáu, ñoái vôùi caùc nguyeân toá cuoái chu kyø coù ñoä aâm ñieän lôùn, O, F vaø Ne) caùc OP phaân boá theo chieàu taêng daàn naêng löôïng nhö sau. CuuDuongThanCong.com
  64. Ví duï phaân töû Oxygen, O2 CuuDuongThanCong.com
  65.  Ñoái vôùi caùc nguyeân toá ñaàu chu kyø, naêng löôïng 2s vaø 2p gaàn nhau (s vaø p aûnh höôûng nhau maïnh) vaø ñoä aâm ñieän nhoû, caùc OP phaân boá nhö sau: CuuDuongThanCong.com
  66. CuuDuongThanCong.com
  67. Ví duï phaân töû Nitrogen, N2 CuuDuongThanCong.com
  68. CuuDuongThanCong.com
  69. CuuDuongThanCong.com
  70. Nhaän xeùt Taêng caùc e hoùa trò taêng baäc lieân keát vaø naêng löôïng lieân keát, giaûm chieàu daøi lieân keát trong daõy B2 - C2 ‟ N2, laø do vieäc taêng e hoùa trò vaøo caùc OP lieân keát. Ngöôïc laïi trong daõy O2 ‟ F2 ‟ Ne2, laø do söï taêng e hoaù trò seõ ñieàn vaøo caùc OP phaûn lieân keát. Ôû phaân töû khí trô soá electron lieân keát baèng soá electron phaûn lieân keát neân caùc phaân töû khí trô khoâng theå toàn taïi ôû ñieàu kieän bình thöôøng. CuuDuongThanCong.com
  71. GIAÛI THÍCH MOÄT SOÁ TÍNH CHAÁT  Töø tính ‟ Chaát thuaän töø khi phaân töû coù chöùa e ñoäc thaân (do e taïo töø tröôøng khi chuyeån ñoäng). ‟ Chaát coù hai e gheùp ñoâi thì hai e sinh ra töø tröôøng ngöôïc nhau (do spin ngöôïc nhau) daãn ñeán trieät tieâu nhau vaø daãn ñeán nghòch töø.  Maøu saéc ‟ Caùc electron khi bò kích thích seõ chuyeån töø OP naøy sang OP khaùc coù naêng löôïng cao hôn, söï chuyeån naøy keøm theo söï haáp thuï naêng löôïng töông öùng vôùi böôùc soùng (A0) öùng vôùi caùc tia ñôn saéc taïo maøu. ‟ Ví duï: Coù maøu tím khi electron chuyeån töø * sang * öùng vôùi =5200 A0, töùc vaøng ‟ luïc ‟ tím. CuuDuongThanCong.com
  72.  Thöôøng ta bieåu dieãn ñôn giaûn coâng thöùc electron phaân töû theo phöông phaùp MO nhö sau: 2 2 4 2 lk plk lk lk N 2 : s s y , z x 2 2 2 4 4 lk plk lk lk plk F 2 : s s x y , z y ,z CuuDuongThanCong.com
  73.  Caùc phaân töû caáu taïo töø hai nguyeân töû khaùc nhau cuûa chu kyø 2. ‟ Cuõng gioáng treân, tuy nhieân do caùch bieät naêng löôïng giöõa caùc ON s vaø p cuûa 2 nguyeân töû giaûm neân ta duøng tröôøng hôïp caùc nguyeân töû ñaàu chu kyø. ‟ Ví duï: Xeùt caùc tröôøng hôïp CO, CN, CN- NO+, NO, NO- Do caáu truùc saép xeáp 10e hoùa trò CO gioáng N2 neân chuùng coù nhieàu ñaëc tröng lyù hoùa gioáng nhau. CuuDuongThanCong.com
  74. AO MO AO B BN N 2p 2p 2s 2s 1s nonbonding 1s CuuDuongThanCong.com
  75. MOÄT SOÁ VÍ DUÏ VEÀ CAÙC PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ CuuDuongThanCong.com
  76. CuuDuongThanCong.com
  77. CuuDuongThanCong.com
  78. CuuDuongThanCong.com
  79. LIEÂN KEÁT ION Baûn chaát lieân keát ion: ‟ Laø löïc huùt tónh ñieän giöõa caùc ion traùi daáu (löïc Coulomb). ‟ Khaû naêng taïo Cation: Phuï thuoäc naêng löôïng ion hoùa cuûa nguyeân toá. I beù thì khaû naêng taïo cation lôùn. ‟ Khaû naêng taïo anion: Phuï thuoäc aùi löïc electron cuûa nguyeân toá. E caøng lôùn thì khaû naêng taïo anion caøng lôùn. CuuDuongThanCong.com
  80. Lieân keát Ion trong NaCl CuuDuongThanCong.com
  81. Lieân keát Ion trong LiI CuuDuongThanCong.com
  82. Ñaëc ñieåm lieân keát ion  Lieân keát ion coù hai tính chaát ñaëc tröng traùi ngöôïc haún vôùi lieân keát coäng hoùa trò laø khoâng ñònh höôùng vaø khoâng baõo hoøa.  Do ion laø quaû caàu coù ñieän tröôøng ñeàu neân noù huùt caùc ion ngöôïc daáu theo baát kyø höôùng naøo trong khoâng gian. Ñaëc bieät trong tinh theå moãi ion ñöôïc bao quanh baèng caùc ion ñoái daáu vôùi löïc lieân keát hoaøn toaøn nhö nhau daãn ñeán khoâng coù ion tuyeät ñoái. ‟ Ví duï: Cs+-F- coù 94% lieän keát ion, 6% lieân keát coäng hoùa trò. CuuDuongThanCong.com
  83. Baùn kính nguyeân töû - Ion CuuDuongThanCong.com
  84. Söï phaân cöïc ion  Laø söï dòch chuyeån caùc ñaùm maây electron ñoái vôùi haït nhaân cuûa moät ion döôùi taùc duïng cuûa moät ñieän tröôøng moät ion khaùc. ‟ Ion coù ñaùm maây electron bò bieán daïng goïi laø ion bò phaân cöïc. ‟ Ion coù ñieän tröôøng taùc duïng goïi laø ion phaân cöïc.  Khaû naêng phaân cöïc ion phuï thuoäc vaøo ñieän tích, kích thöôùc vaø caáu hình electron cuûa chuùng: ‟ Ion coù r caøng lôùn thì caøng deã bò phaân cöïc. ‟ Ion coù r caøng lôùn thì coù khaû naêng phaân cöïc caøng yeáu. CuuDuongThanCong.com
  85.  Ñoä bò phaân cöïc caøng taêng theo chieàu sau (daõy kieàm vaø halogen) Li Na K Rb Cs F Cl Br I CuuDuongThanCong.com
  86.  Caáu hình khí trô coù ñoä bò phaân cöïc nhoû nhaát.  Khaû naêng phaân cöïc: Ñieän tích ion taêng thì ñoä phaân cöïc taêng.  Kích thöôùc taêng thì ñoä phaân cöïc giaûm.  Ñoä phaân cöïc cuûa daõy ion kieàm: Li Na K Rb Cs CuuDuongThanCong.com
  87. LIEÂN KEÁT KIM LOAÏI Caáu taïo kim loaïi vaø lieân keát kim loaïi  Kim„loaïi coù naêng löôïng ion hoaù thaáp ( 900 kJ/mol).  „Thöôøng thì chöùa 1023 electrons/ cm3.  Treân nuùt maïng laø caùc ion döông (hoaëc nguyeân töû kim loaïi trung hoøa töùc thôøi), beân trong maïng laø caùc electron töï do (böùt khoûi nguyeân töû kim loaïi) chuyeån ñoäng hoån loaïn trong toaøn boä tinh theå. Do ñoù caùc lieân keát tónh ñieän khoâng oån ñònh cao ñoä, hay noùi caùch khaùc laø lieân keát raát nhieàu taâm vì khi electron lieân keát ñoàng thôøi thoäc veà toaøn boä caùc nguyeân töû trong tinh theå. CuuDuongThanCong.com
  88. CuuDuongThanCong.com
  89. Lyù thuyeát mieàn naêng löôïng veà caáu taïo kim loaïi  Cô sôû cuûa lyù thuyeát naøy laø thuyeát OP aùp duïng cho heä khoaûng 1023 nguyeân töû.  Theo thuyeát OP thì hai nguyeân töû töông taùc nhau xaûy ra söï che phuû taïo ra caùc OP lieân keát vaø phaûn lieân keát. Töùc laø moãi traïng thaùi naêng löôïng nguyeân töû ñöôïc taùch thaønh hai traïng thaùi naêng löôïng phaân töû.  Vaäy neáu coù 3, 4, 5 nguyeân töû töông taùc vôùi nhau thì moãi traïng thaùi naêng löôïng nguyeân töû laïi taùch thaønh 3, 4, 5 traïng thaùi naêng löôïng phaân töû.  Xeùt tinh theå coù nguyeân töû töông öùng vôùi möùc naêng löôïng toå hôïp nhau taïo OP. Caùc möùc naêng löôïng traûi ñeàu nhau trong moät giaûi naêng löôïng ñöôïc xem nhö lieân tuïc. CuuDuongThanCong.com
  90. Sô ñoà taùch traïng thaùi naêng löôïng nguyeân töû thaønh traïng thaùi naêng löôïng phaân töû CuuDuongThanCong.com
  91. Chieàu roäng vaø vò trí cuûa mieàn naêng löôïng ñöôïc quyeát ñònh bôûi giaù trò cuûa khoaûng caùch caân baèng giöõa caùc nguyeân töû trong tinh theå chaát raén. ‟ Mieàn chöùa caùc electron hoùa trò goïi laø mieàn hoùa trò(1). ‟ Mieàn töï do naèm treân mieàn hoùa trò goïi laø mieàn daãn (2). ‟ Mieàn xuaát hieän giöõa (1) vaø (2) (neáu coù) laø mieàn caám (3). CuuDuongThanCong.com
  92. CuuDuongThanCong.com
  93.  Electron vaø ion döông trong kim loaïi coù löïc huùt raát maïnh. Töùc laø phaûi caàn naêng löôïng raát lôùn ñeå phaù huûy naêng löôïng naøy. Do ñoù naêng löôïng thöôøng coù nhieät ñoä soâi raát cao, nguyeân lyù gaàn gioáng lieân keát ion.  Vì baûn chaát lieân keát kim loaïi neân kim loaïi coù caùc tính chaát ñaëc tröng: Beàn, deã daùt moûng, deã keùo sôïi, daãn nhieät vaø daãn ñieän vaø aùnh kim. CuuDuongThanCong.com
  94. Caáu truùc kim loaïi, chaát baùn daãn vaø chaát caùch ñieän Kim loaïi: E 3eV CuuDuongThanCong.com
  95. CAÙC LOAÏI LIEÂN KEÁT YEÁU (GIÖÕA CAÙC PHAÂN TÖÛ) Lieân keát Hydro  Lieân keát taïo thaønh giöõa H ñaõ tham gia lieân keát trong phaân töû naøy vôùi nguyeân töû coù ñoä aâm ñieän maïnh trong phaân töû khaùc. ‟ Ví du: Trong dung dòch HF, H2O, NH3  Lieân keát Hydro (E = 8 40KJ/mol) aûnh höôûng ñeán nhieàu quaù trình. ‟ Ví duï: Laøm nhieät ñoä soâi , nhieät ñoä noùng chaûy chaát taêng cao, aûnh höôûng ñeán quaù trình boác hôi trong dung dòch CuuDuongThanCong.com
  96.  Lieân keát Hydro coù theå hình thaønh noäi phaân töû (vôùi chaát höõu cô nhieàu nhoùm chöùc, ví duï axit amin).  Baûn chaát lieân keát Hydro: ‟ Laø lieân keát coù tính chaát ion. ‟ Coù tính cho, nhaän (H+ nhaän caëp electron). ‟ Thöù töï giaûm daàn lieân keát Hydro: F, O, N (Giaûm theo ñoä aâm ñieän giaûm daàn). CuuDuongThanCong.com
  97.  Lieân keát hydro maïnh nhaát laø vôùi caùc nguyeân toá fluorine, nitrogen, vaø oxygen. Lieân keát hydro yeáu nhaát ñöôïc taïo trong chloroform vaø acetylene  Lieân keát Hydro maïnh hôn lieân keát Van der Waals, nhöng yeáu hôn lieân keát coäng hoùa trò vaø lieân keát ion.  Lieân keát hydro bieán thieân töø raát yeáu (1-2 kJ/mol) ñeán raát maïnh (40 kJ/mol), nhö trong HF2−.  Caùc giaù trò lieân keát hydro tham khaûo: O†H :N (29 kJ/mol or 6.9 kcal/mol) O†H :O (21 kJ/mol or 5.0 kcal/mol) N†H :N (13 kJ/mol or 3.1 kcal/mol) N†H :O (8 kJ/mol or 1.9 kcal/mol) CuuDuongThanCong.com
  98. Moät vaøi minh hoïa cuûa lieân keát Hydro CuuDuongThanCong.com
  99. CuuDuongThanCong.com
  100. AÛnh höôûng cuûa lieân keát Hydro ñeán nhieät ñoä soâi CuuDuongThanCong.com
  101. Lieân keát Van der Waals  Baûn chaát cuõng laø töông taùc tónh ñieän, goàm ba thaønh phaàn töông taùc sau: ‟ Töông taùc ñònh höôùng: Xuaát hieän giöõa caùc phaân töû coù cöïc. Töông taùc taêng khi moment löôõng cöïc cuûa caùc phaân töû taêng vaø nhieät ñoä giaûm. ‟ Töông taùc caûm öùng: Phaân töû khoâng cöïc tieán ñeán gaàn phaân töû phaân cöïc maïnh vaø bò phaân cöïc taïm thôøi, töông taùc vôùi nhau. ‟ Töông taùc khueách taùn: Xuaát hieän giöõa caùc phaân töû coù cöïc hoaëc khoâng cöïc baát kyø, nhôø löôõng cöïc nhaát thôøi.  Löïc lieân keát Van der Walls yeáu, deã bò phaù vôõ. CuuDuongThanCong.com
  102. CuuDuongThanCong.com
  103. So saùnh ñoä lôùn caùc lieân keát  Bond type Relative strength (kJ/mol)  Ionic bonds 1000  Covalent bond 500  Hydrogen bonds 100  Dipole-dipole 1-10 (Van der Waals) CuuDuongThanCong.com