Bài giảng Hóa học 1: Chương 4(tt) - TS. Nguyễn Văn Bời

Mục tiêu của chương này giúp người học nắm được các kiến thức về liên kết hóa học và cấu tạo phân tử như: Luận điểm cơ bản của phương pháp MO; thuyết MO đối với phân tử H2+, H2, He2+ và He; phân tử 2 nguyên tử đồng hạch A2;... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa học 1: Chương 4(tt) - TS. Nguyễn Văn Bời HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 4:Liên kết hóa học và cấu tạo pt (TIẾP THEO)Slide 1 of 48 General Chemistry: HUI© 2006. 4.3.3 Phương pháp orbital phân tử (MO) Slide 2 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 1. Luận điểm cơ bản của phương pháp MO• Trong phân tử, tính độc lập của các nguyên tử không còn tồn tại mà là một tổ hợp thống nhất bao gồm các hạt nhân nguyên tử và các e của các nguyên tử tạo thành phân tử, trong đó mỗi e chuyển động trong trường tác dụng của các hạt nhân và các e còn lại. Hay nói cách khác phân tử có thể coi là nguyên tử đa nhân phức tạp• Phân tử có cấu trúc orbital như nguyên tử, nghĩa là trong phân tử các e được đặc trung bởi orbital phân tử MO tương ứng với hàm sóng xác định.• Các MO được tạo thành từ sự tổ hợp tuyến tính ( tổ hợp cộng và trừ) của các AO. Trong AO, các e được đặc trưng bằng các số lượng tử và tương ứng với các AO có tên s, p, d, f … thì trong MO e đặc trưng bởi bộ các số lượng tử và tương ứng với các MO có tên s, ,,…. Slide 3 of 48 General Chemistry: HUI© 2006• Việc điền các e vào MO tuân theo nguyên lý bền vững, nguyên lý Pauli, quy tắc Hund tương tự như AO.• Cứ n AO tổ hơp lại cho n MO. Các AO được sử dụng tổ hợp phải thỏa mãn các điều kiện sau: + Có E gần bằng nhau + Có mức độ che phủ đáng kể + Có tính đối xứng giống nhau đối với trục nối hai hạt nhân nguyên tử• Chỉ các AO có tính đối xứng giống nhau mới có khả năng xen phủ với nhau tạo thành một MO liên kết hoặc phản liên kết tuỳ thuộc vào miền của chúng ở vùng xen phủ. Đối với các AO không có tính đối xứng nhau thì không xen phủ (S=0) khi đó ta có MO không liên kết Soáelectron lieânkeát Soáelectron phaûnlieânkeát Baäclieânkeát 2Slide 4 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 2. Thuyết MO đối với phân tử H2+, H2, He2+ và He N e    c i i rA rB i 1 HA RAB HB2 AOs (A,B)  2 MOs (+,) + = N+(A + B) MO liên kết  = N(A  B)MO phản liên kết 1 1 N  N  21  S AB  21  S AB Slide 5 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 Về năng lượng• Từ phương trình Ĥ = E , nhân 2 vế với  rồi tích phân toàn không gian và từ điều kiện chuẩn hoá của hàm  ta có kết quả + E+= α + β, + E-= α – β,( α và β Phân tử H2+ MO liên kết MO phản liên kếtSlide 7 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 Sự tổ hợp các orbital nguyên tử Tổ hợp cộng MO liên kết Tổ hợp trừ MO phản liên kết Ψ 1 = φ1 + φ2 Ψ 2 = φ1 - φ2Slide 8 of 48 General Chemistry: HUI© 20063 . Phân tử 2 ngtử đồng hạch A2Chu kỳ 1: H2+, H2, He2+, He2.Các ngtố thuộc chu kỳ 1 chỉ có 1 lớp lượng tử 1s do vậy sựtổ hợp tuyến tính của 2 ngtử cho ta 2 MO s1s và s1s*Cấu hình ion phân tử: H2+ (1e) : (s1slk)1 H2 (2e) : (s1slk)2 He2+ (3e): (s1slk)2(s1s*)1 He2 (4e) : (s1slk)2 (s1s*)2 Slide 9 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 MO phân tử H2Slide 10 of 48 General Chemistry: HUI© 2006MO phân tử hiđro H H s Phản Liên kết 1s H . . H .H .H 1s Liên kết H H s General Chemistry: HUI© 2006Năng lượng Bậc LK = (e-LK - e-phản LK )/2 Bậc LK = (1-0)/2 = ½ H2+ Bậc LK = (2-0)/2 = 1Năng lượng H2 Bậc LK = (2-1)/2 = ½ He2 + Bậc LK = (2-2)/2 = 0 He2 Slide 12 of 48 General Chemistry: HUI© 2006 Sự tổ hợp MO H2+ H2 He2+ He2 s1s*   s1slk     Baäc 0,5 1 0,5 0 lieân keátSlide 13 of 48 General Chemistry: HUI© 2006Chu kyø 2:Mỗi ngtử của ngtố thuộc chu kỳ 2 chứa tối đa5 orbital. 1 orbital 1s, 1 orbital 2s và 3 orbital2p. Như vậy sự tổ hợp tuyến tính 5 orbital nàytạo nên 10 MO khác nhau gồm s1s, s*1s, s2s,s*2s, s2px, s*2px, 2py, *2py, 2pz, *2pz Slide 14 of 48 General Chemistry: HUI© 2006Slide 15 of 48 General Chemistry: HUI© 2006Slide 16 of 48 General Chemistry: HUI© 2006• Các ngtố đầu chu kỳ (Li, B, C, N) cấu hình ...