Bài giảng Hóa đại cương Chương II: Liên kết hóa học

Bài giảng Hóa đại cương Chương II: Liên kết hóa học trình bày về các đặc trưng của liên kết hóa học, liên kết cộng hóa trị, liên kết ion, các loại liên kết yếu. Mời các bạn tham khảo tài liệu để nắm vững nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa đại cương Chương II: Liên kết hóa họcCHƯƠNG IILIÊN KẾT HÓA HỌCI. Các đặc trưng của liên kết hóa học1. Độ dài liên kết: là khoảng cách ngắn nhất nối liền2 hạt nhân của 2 nguyên tử tham gia liên kếtLiên kết H─FH─ClH─BrH─Id(Ao)0,921,281,421,622. Góc liên kết:là góc tạo thành bởi 2 đoạn thẳngtưởng tượng nối liền nhân nguyên tử với 2 nhâncủa 2 nguyên tử liên kết với nó.●HTd: H2O O● αα = 104,50●H5. Các loại liên kết.Gồm:Liên kết ionLiên kết cộng hóa trịLiên kết HidroLực Van Der WallsLiên kết trong phức chất3. Bậc liên kết:Là số mối liên kết được hình thành giữa 2 nguyên tửEtanH3C─CH3blk = 1EtenH2C = CH2blk = 2EtinHC ≡ CHblk =34. Năng lượng liên kếtα. Phân tử 2 nguyên tử: AB Q A(k) + B(k): Q là nhiệt hấp thu của pư Q>0  EAB = Qβ. Phân tử nhiều nguyên tử:CH4(k) Q C(k) + 4H(k) ECH = 1Q4EAB > 0 và EAB↑  độ bền liên kết↑Blk↑ EAB, đblk,↑ nhưng dAB↓  II. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ1. Nguyên tắc:Liên kết AB: 0 ≤│χA – χB │< 1,7 lkchtKhi 2 nguyên tử A và B tiến lại gần nhau, các AOcủa chúng tiến lại gần nhau,đến 1 khoảng cách xđcác AO nguyên tử của chúng sẽ che phủ lên nhau các Orbital phân tử: Molecular Orbital (MO)* MO là vùng không gian quanh 2 nhân, trên đóxác suất tìm thấy e cực đại từ 90→99%Mỗi MO cũng chỉ chứa tối đa 2e với spin ngượcchiều.Các loại liên kết yếuĐể phân biệt lk ion và lkcht ta có thể căn cứ vàođộ âm điện của 2 nguyên tử tham gia liên kết.0 ≤│χA - χB│< 1,7 lkchtLk (AB)│χA – χB │≥ 1,7 lk ionAO(A)AO(B)MO(AB)↑↑+→ ↑↓↑↓Liên kết phối trí→ ↑↓+↑↓(cho nhận)→ ↑↓+▪ Chỉ có các AO hóa trị(AO chứa các e hóa trị)mới tham gia che phủ tạo liên kết.▪ Qui tắc che phủ hữu hiệu* Che phủ cực đại:các AO tiến lại với nhautheo hướng như thế nào để cho cácAO che phủlên nhau càng nhiều càng tốt* ∆E2AO ↓Che phũ hữu hiệu ↑ độ bền lk ↑2. Các thí dụ:H(1s1)* H2H(1s1)↑*+↑↑↑↓↑↑ ↑ →→1HF H(1s )2 2s2 2p5)F(1sH2 H:H H─H↑↑↓↑↓↑↓↑↑↓↑↓2sMO σs↑↓↑↓2p↑↓σspH:F̤̈:H─F̲̅‫׀‬*F(1s2 2s2 2p5)F(1s2 2s2 2p5)F2↑*N2ZH2O↑↓↑↑↓↑↓↑↑↓N─Nσp↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↑↑‫׀‬N≡N‫׀‬ZZ↑*↑↓↑↓→↑N(1s2 2s2 2p3)N(1s2 2s2 2p3)X↑↓↑Z↑↓σyYXXH(1s1)YN2: ‫׀‬N≡N‫׀‬X*↑O(1s2 2s2 2p4)H(1s1)↑↓↑↓↑NH3:3H(1s1)N(1s2 2s2 2p3)↑↑↑↑ ↑↑↑HHHO──HLý thuyết: HOH=900 nhưng thực nghiệm:= 104,50*↑↑↓CH4 4H(1s1)C(1s2 2s2 2p2)→C*(1s2 2s1 2p3)HHCH↑↑↑↑↑↑↑↑HLý thuyết: CH4 gồm 2 loại liên kết C─H3 C─H tạo thành tam diện vuông, C─H thứ tưkhông định hướngThực nghiệm: CH4 có dạng tứ diện đều, gócHCH=109,50NHLý thuyết: HNH= 900 nhưnh thực nghiệm= 10703. Thuyết lai hóa các AOTrước khi tạo liên1 nguyên tử tự che phủcác AO hóa trị →những AO lai(có hình dáng,kết,kích thước, năng lượng hoàn toàn giống nhau).hóaSau đó, nó dùng các AO lai hóa này che phủ vớicác AO của những nguyên tử khác để tạo liên kếta. Các trạnαg thái lai hóa:α. Lai hóa sp: 1(s) + 1(p) →2(sp)→Trạng thái lai hóa sp dùng để giải thích cơ cấucủa các phân tử thẳng hàng.Trong hóa hữu cơ, lai hóa sp dùng để giải thích cơcấu của carbon liên kết ba (C ≡ )spsp spTd: O=C=O ; HC≡CHβ.Trạng thái lai hóa sp2:1(s) + 2(p) → 3(sp2)→Trạng thái lai hóa sp2 dùng để giải thích cácphân tử có dạng ∆ hoặc góc. Trong hóa hữu cơ:giải thích cơ cấu của C liên kết đôi (C = )BF3Có cơ cấu tam giác đều: tâm là nhân nguyên tử,3 trục đối xứng của 3(sp3) hướng ra 3 đỉnh của ∆γ. Trạng thái lai hóa sp3:1(s) + 3(p) → 4(sp3) Có dạng tứ diện đều,4 trục đxHướng ra 4 đỉnh của tứ diện đềuTrạng thái lai hóa sp3 được dùng để giải thích cơcấu của phân tử có dạng tứ diện, tháp tamgiác,góc.Trong hóa hữu cơ,dùng để giải thích cơcấu củ C nối đơn.δ. Trạng thái lai hóa dsp3;1(s) + 3(p) + 1(d)  5(dsp3)Có dạng hình 5 mặt ( lưỡng tháp đáy tam giác)4. Dự đoán cơ cấu lập thể của hóa chấtXem chất: MLn ; MLnx+ ; MlnyM:nguyên tố trung tâm(ng.tố có lượng ng.tử nhỏ nhất.)L: ligand(các ng.tố chung quanh liên kết với M)n; chỉ số ligand ( n ≥ 2)X+: điện tích (+) của cation. Y(-): điện tích (-) của anionĐể xác định cơ cấu lập thể của hóa chất, ta lần lượtthực hiện các bước sau đây:▪ ∑ehtlh(M) =∑ehtcb(M) + ∑e đóng góp bởi các L(1L góp 1e trừ O;S = 0e)+ y(e) nếu là anion- x(e) nếu là cationε. Trạng thái lai hóa d2sp31(s) + 3(p) + 2(d) →6(d2sp3)Có dạng hình 8 mặt (lưỡng tháp đáy hình vuông)▪ Xác định trạng thái lai hóa của (M) và dạng lập thể∑ehtlh: ∑Aolh: trạng thái lhdạng lập thể42spthẳng hàng63sp2tam giác; góc84sp3tứ diện; tháp ∆; góc3105dsplưởng tháp đáy ∆126d2sp3hình bát diệnTd: CO2: C(4 + 2.0 = 4)  sp  O =C = O2.2eBlk=1(σ)+─── (π)= 2••2.2O─C─O••2O2-: C (4 + 3.0 + 2 =6)  sp2CO3COO▪▪▪▪OO∑ehtlh = 4 + 4.1= 8lh sp3 Blk CH = 1NO2: ∑ehtlh = 5 + 2.0 = 5  lh sp2▪▪CO1.2(e)Blk = 1(σ) + ─── (π) = 1,333.2NO2- : ∑ehtlh = 5 + 2.0 +1 = 6  lh sp2••••≡ ≡≡≡≡≡••≡ NOO ≡ ≡≡≡≡≡2.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 1,52.2NO2 : ∑ehtlh = 5 + 2.0 – 1 = 4lh sp≡≡≡ ••O───N───O▪▪•O••NO1.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 1,52.2NH3: ∑ehtlh = 5 + 3.1 = 8 lh sp3Blk = 1NH4 : ∑ehtlh = 5 + 4.1 -1 = 8 lh sp3+Blk = 1NO3 : ∑ehtlk = 5 + 3.0 +1 = 6 lh sp2••••O1.2e•• N──OBlk = 1(σ) + ───(π)O3.2-+••CH42.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 22.2= 1,33≡≡≡H2O : ∑ehtlh = 6 + 2.1 = 8sp3SO3: ∑ehtlk = 6 + 3.0 = 6  sp2••≡O≡ ≡≡•••• ≡ S──O≡ ≡O ≡ ≡≡≡≡SO2: ∑ehtlh = 6 + 2.0 = 6  lh sp2•• ≡≡ ••≡≡•• S──OO ≡ ≡≡≡1.2eBlk = 1(σ) + ── (π) = 1,52.21.2eBlk = 1(σ) + ─── (π) = 1,333.2SO32- :∑ehtlh = 6 + 3.0 +2 =8  lh sp3••SO42- : ∑ehtlh = 6 + 4.0 + 2 = 8  lh sp32-OOSOOPCl5 : ∑ehtlh = 5 + 5.1 =10 lh dsp3d. Lkcht có tính bão hòa, định hướng, có thể khôngphân cực hoặc phân cực.Lk: AB có │χA – χB │= 0  AB không phâncực; μAB =0Td: H2 có μ = 0 ••5. Tính c ...