Su Lai Hoa Cac Obitan Nguyen Tu

H-H Cl-Cl H-Cl O=O

NN

Coù 1 lieân keát ñôn xích-ma :Coù 1 lieân keát ñôn xích-ma :Coù 1 lieân keát ñôn xích-ma :Coù 1 lieân keát ñôn xích-ma :

vaø 1 lieân keát pi Coù 1 lieân keát ñôn xích-ma :

vaø 2 lieân keát pi Những phân tử gồm hai nguyên tử, thông thường không có sự lai hóa obitan

Xét một số phân tử khác

H2O H + O + H H O H

H – O H

NH3

CH4

3H + N H N H

H H

4H + C H C H

H

H – N – H

H

H – C – H

H

H

I. KHAÙI NIEÄM VEÀ SÖÏ LAI HOÙA

Traïng thaùi cô baûn

6C 1s2 2s2 2p2

Traïng thaùi kích thích

C H

H

H

H

6C 1s2 2s1 2p3

Trong phân tử mêtan các liên kết như nhau

chứng tỏ có sự đồng nhất các obitan tham gia liên kết

Nguyeân nhaân söï lai hoùa: Nguyeân nhaân söï lai hoùa: caùc obitan ôû caùc phaân lôùp khaùc nhau coù caùc obitan ôû caùc phaân lôùp khaùc nhau coù naêng löôïngnaêng löôïng vaø vaø hình daùnghình daùng khaùc nhaukhaùc nhau caàn caàn phaûi ñoàng nhaát ñeå taïo ñöôïc lieân keát beàn phaûi ñoàng nhaát ñeå taïo ñöôïc lieân keát beàn vôùi caùc nguyeân töû khaùcvôùi caùc nguyeân töû khaùc

Lai hoùa obitanLai hoùa obitan laø söï toå hôïp “troän laãn” moät soá obitan laø söï toå hôïp “troän laãn” moät soá obitan ñeå ñöôïc cuøng soá obitan lai hoaù gioáng nhau ñeå ñöôïc cuøng soá obitan lai hoaù gioáng nhau nhöng ñònh höôùng khaùc nhau trong khoâng nhöng ñònh höôùng khaùc nhau trong khoâng giangian

II. CAÙC KIEÅU LAI HOÙA

THÖÔØNG GAËP

+

1. lai hoùa sp

4Be 1s2 2s2 2p04Be 1s2 2s1 2p1

BeH2 H-Be-H

Traïng thaùi cô baûn

Traïng thaùi kích thích

Be toå hôïp 1 obitan 2s vaø1 obitan 2p

taïo thaønh 2 obitan lai hoaù sp gioáng heät nhau

Lực đẩy giữa các obitan tích điện cùng dấu =>góc xa nhất tạo thành giữa hai obitan:180o

1. lai hoùa sp

4Be 1s2 2s2 2p04Be 1s2 2s1 2p1

BeH2 H-Be-H

Traïng thaùi cô baûn

Traïng thaùi kích thích

Be toå hôïp 1 obitan 2s vaø1 obitan 2p

taïo thaønh 2 obitan lai hoaù sp gioáng heät nhau

Phaân töû coù daïng ñöôøng thaúng

H H-Be-

sp2 sp2 sp2

2. lai hoùa sp2

BH3

5B 1s2 2s2 2p15B 1s2 2s1 2p2

H-B-HH

Traïng thaùi cô baûn

Traïng thaùi kích thích

B toå hôïp 1 obitan 2s vaø 2 obitan 2p

taïo thaønh 3 obitan lai hoaù sp2 gioáng heät nhauLực đẩy giữa các obitan tích điện cùng dấu =>góc xa nhất tạo thành giữa ba obitan:120o

Phaân töû daïng tam giaùc

120o

-B-H HH

3. lai hoùa sp3

CH4

C H

H

H

H

• Traïng thaùi cô baûn

6C 1s2 2s2 2p2

• Traïng thaùi kích thích

6C 1s2 2s1 2p3

Lực đẩy giữa các obitan tích điện cùng dấu =>

góc xa nhất tạo thành giữa bốn obitan:109o28

109028

CH4

Phaân töû daïng töù ñieän ñeàu

N

N 1s2 2s2 2p3

H-N-HH

Phaân töû daïng thaùp ñaùy tam giaùc

O

O 1s2 2s2 2p4

H-O-H

H2O

Phaân töû daïng goùc

Kieåu lai hoaù

Soá obitan lai hoaù môùi taïo thaønh

Phaân boá khoâng gian cuûa caùc obitan lai hoaù

sp

sp2

sp3

2

3

4

Höôùng ngöôïc nhau treân cuøng ñöôøng thaúngHöôùng veà ba ñænh cuûa tam giaùc ñeàuHöôùng veà boán ñænh cuûa töù dieän ñeàu

Soá obitan lai hoaù = soá lk xích ma + soá ñoâi e töï do

Phaân töû

Hình daïngphaân töû

H-Be-H

Ñöôøng thaúng

H-B-H H

tam giaùc ñeàutöù dieän ñeàu

HH-C-H H

Goùc giöõa hai obitan

lai hoaù

180o

120o

109o

28

C = C

• Traïng thaùi kích thích

6C 1s2 2s1 2p3 H

H H

H

Vieát CTCT , cho bieát kieåu lai hoaù cuûa nguyeân töû löu huyønh, cacbon vaø hình daïng phaân töû : SO2, SO3, CO2

Ví dụ1. Phân tử NO2 có khả năng

đime hoá để tạo N2O4, vậy CO2 có tính chất đó không? giải thích ?

Hướng dẫn :

*Xét phân tử NO2:

Cấu tạo trên nguyên tử N sau khi liên kết còn 1e độc thân và N mới chỉ có 7 e lớp ngoài cùng ,nên hai phân tử NO2 đã tạo liên kết với nhau, bằng cặp e dùng chung giữa hai nguyên tử N chứa e độc thân của hai phân tử đó , hay phân tử NO2có khả năng đime hoá để tạo N2O4

*) Xét phân tử CO2:

Cấu tạo : O=C=O . Khác với N trong NO2 có 7e lớp ngoài cùng ,còn 1e độc thân thì C trong CO2 có 8 e lớp ngoài cùng (bền ) và không còn e hoá trị nào chưa

liên kết , nên không có khã năng đi me hoá như NO2

Ví dụ 2.

Giải thích sự tạo thành liên kết giữa phân tử NH3 với phân tử BCl3 để tạo Cl3BNH3.

Hướng dẫn :

+) BCl3 : nguyên tử B mới có 6 e lớp ngoài cùng , còn một Obitan trống (1)

+) NH3: nguyên tử N còn có một cặp e chưa tham gia liên kết (2) .

Từ (1) và (2) N trong NH3dùng cặp e hoá trị ⇒còn lại tạo liên kết cho nhận với obitan trông của B trong phân tử BCl3

H Cl

H- N→ B-Cl

H Cl

Ví dụ 3.

So sánh khả năng hoà tan của CO2và SO2 trong nước .

Hướng dẫn :CO2 nguyên tử C lai hoá sp phân tử có ⇒

cấu trúc thẳng , liên kết giữa Cvà O là liên kết cộng hoá trị có cực , nhưng do hai nửa triệt tiêu lẫn nhau ,vì vậy phân tử CO2 là phân tử không phân cực tan rất ít trong ⇒nước là dung môi phân cực .

SO2 Nguyên tử S lai hoá sp2 phân tử SO2⇒ có cấu trúc góc làm cho phân tử SO2 là phân tử phân cực d⇒ ễ hoà tan trong nước hơn so với CO2

Ví dụ 4.

Giải thích vì sao monoxiclopropan lại dễ tham gia phản ứng cộng mở vòng ?

Nhận xét : Khi số cạnh trên vòng tăng lên thì góc liên kết nó tiến gần đến 109,28’,nên độ bền của các chất đó tăng lên xiclobutan chỉ cộng mở ⇒vòng với H2, còn xiclopentan và

xiclohexan không có khả năng cộng mở vòng trong đk trên .

III. So sánh góc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử Cơ sở để so sánh :

- Dựa vào trạng thái lai hoá của nguyên tố trung tâm

- Dựa vào ảnh hưởng của cặp electron hoá trị chưa liên kết của nguyên tố trung tâm

- Dựa vào khoảng cách giữa các cặp eletron liên kết

Ví dụ 1. So sánh góc liên kết trong các phân tử sau :CH4, CO2 và SO3?

Ví dụ 2. So sánh góc liên kết trong các phân tử sau : NH3,H2O ,CH4 ?

Ví dụ 3. So sánh góc liên kết trong các cặp phân tử sau:

a) Cl2O và F2O

b) NH3 và NF3

c) OCl2 và SCl2

IV. Giải thích phân tử có lai hoá , phân tử không có lai hoá

Ví dụ 1. Ôxi và lưu huỳnh cùng thuộc nhóm VI A, cùng tạo hợp chất với hiđrô ở dạng công thức tổng quát là H2R . Nhưng O trong H2O lai hoá còn S trong H2S lại không lai

hoá . Hãy giải thích vì sao?

Ví dụ 2.

Giải thích tương tự cho N trong NH3lai hoá , còn P trong PH3 lại không lai hoá

Cần lưu ý rằng:

+) Khi lai hoá thì nó phải thu thêm năng lượng

+) Khi liên kết tạo thành thì lại giải phóng năng lượng

Do đó nếu năng lượng giải phóng khi liên kết không bù lại được phần năng lượng đã thu thì quá trình lai hoá sẽ không xẩy ra .

Nhận xét về lai hoá :

-) Nguyên tử trung tâm mới lai hoá; hay nguyên tử đó phải liên kết với ít nhất là hai nguyên tử khác thì mới có thể xẩy ra quá trình lai hoá .

-) Khi bán kính nguyên tử trung tâm nhỏ hơn hoặc lớn hơn không nhiều so với nguyên tử liên kết với nó thì thường xẩy ra ra quá trình lai hoá .

- ý nghĩa :Định hướng không gian đối xứng hơn cho các obitan liên kết Tạo vùng xen phủ tốt hơn khi liên kết

⇒ Tạo được liên kết bền , hợp chất bền Lưu ý:

Liên kết bền do tạo được vùng xen phủ lớn , hợp chất bền do phân tử có cấu tạo đối xứng cao và liên kết bền

KẾT LUẬN1) Dự đoán kiểu lai hoá của nguyên tử trung

tâm trong phân tử có lai hoá.Bước 1. Tính tổng số liên kết δ và số cặp electron hoá trị chưa liên kết của nguyên tửđó ( Đặt bằng a ) Bước 2. Xét a và suy ra dạng lai hoá của nguyên tử đó

a=2:nguyên tử đó lai hoá sp:C2H2,BeH2,BeCl2

a=3:nguyên tử đó lai hoá sp2:BCl3, C2H4, BF3

a=4:nguyên tử đó lai hoá sp3:CH4, H2O ,NH3

2) Xét khã năng tạo liên kết cộng hoá trị của một nguyên tố .

- Bước 1. Viết cấu hình electron cho nguyên tử của nguyên tố đó

- Bước 2. Biểu diển sự phân bố eletron vào các obitan hoá trị .

Từ đó số electron ⇒+) e độc thân : Dể tham gia phản ứng nhất

+) E ghép đôi : Tạo liên kết cho nhận

+) Obitan trống : Tạo được liên kết cho nhận

+) Nhiều obitan chứa e độc thân : Có khả năng dồn e

+) Còn obitan trống , có cặp e hoá trị : Có thể kích thích nhảy e lên Obitan trống để tạo liên kết