62
CHƯƠNG CHƯƠNG 2: 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ CẤU TẠO PHÂN TỬ 1

CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

  • Upload
    lekien

  • View
    240

  • Download
    14

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

CHƯƠNGCHƯƠNG 2:2:

LIÊN KẾT HÓA HỌC &LIÊN KẾT HÓA HỌC &

CẤU TẠO PHÂN TỬCẤU TẠO PHÂN TỬ

CHƯƠNGCHƯƠNG 2:2:

LIÊN KẾT HÓA HỌC &LIÊN KẾT HÓA HỌC &

CẤU TẠO PHÂN TỬCẤU TẠO PHÂN TỬ

1

Page 2: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Nội dungNội dung

1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học

2. Liên kết cộng hóa trị

3. Liên kết ion

4. Liên kết hyđro

5. Liên kết Van Der Vaal

1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học

2. Liên kết cộng hóa trị

3. Liên kết ion

4. Liên kết hyđro

5. Liên kết Van Der Vaal

Page 3: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

1. Những khái niệm cơ bản về liên kết hóa học

1.1 Bản chất của liên kết

Các loại liên kết hoá học đều cùng có bản chất điện,

do tương tác của hạt nhân nguyên tử và electron

Chỉ có các electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng

tham gia vào liên kết hóa học)

3

1.1 Bản chất của liên kết

Các loại liên kết hoá học đều cùng có bản chất điện,

do tương tác của hạt nhân nguyên tử và electron

Chỉ có các electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng

tham gia vào liên kết hóa học)

Page 4: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

1.2. Độ dài liên kết

là khoảng cách giữa hai hạt nhân nguyên tử liên kết với nhau.

4

Ví dụ Liên kết: H-F H-Cl H-Br H-Id (A0) 0,92 1,28 1,42 1,62

Page 5: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Là góc tạo thành bởi 2 đoạn thẳng nối hạt nhân nguyên tử

trung tâm với 2 hạt nhân nguyên tử liên kết.

1.3. Góc hóa trị

5

Page 6: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Bậc liên kết là số liên kết tạo thành giữa 2 nguyên tử

tương tác trực tiếp với nhau

1.4. Bậc liên kết

6

Page 7: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

1.5. Năng lượng liên kết

Năng lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết có trong 1 mol

phân tử ở trạng thái khí

EH-H = 431 kj/mol

7

Năng lượng liên kết càng lớn liên kết càng bền

Page 8: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Năng lượng liên kết phụ thuộc vào độ dài liên

kết, bậc liên kết.

8

Page 9: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

2. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

Liên kết cộng hoá trị theo Lewis (1916)

HF:

H2O:

H F

H F

H O H

H O H

9

H2O:

NH3:

CH4:

H O H

H O H

H N HH

H N H

H

H C HH

H

H C H

H

H

Page 10: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

O2:

N2:

=O O

N N

10

N2: N N

Page 11: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO CƠ HỌCLƯỢNG TỬ

PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT HÓA TRỊ(VB)

11

PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT HÓA TRỊ(VB)

PHƯƠNG PHÁP ORBITAL PHÂN TỬ(MO)

Page 12: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Thuyết liên kết hoá trị(Valence bond-VB)

12

Page 13: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Liên kết cộng hóa trị hình thành do sự xen phủ của haiorbital, trong đó có 2 electron có spin trái dấu

13

Liên kết cộng hóa trị càng bền khi độ che phủ của cácorbital nguyên tử càng lớn

Page 14: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Các kiểu xen phủ

Xen phủ trục liên nhân

s-s s-p

Liên kết sigma σ

14

s-s s-p

p-p

Page 15: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

H - H

Cl - Cl

15

Cl - Cl

H - Cl

Page 16: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Xen phủ hông (bên) Liên kết pi

16

p-p

Page 17: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụ:

Xác định công thức cấu tạo (số bậc liên kết, loại liên

kết, góc hóa trị) của các phân tử sau: F2, O2, N2, H2O.

17

Page 18: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Thuyết lai hóa các orbital nguyên tử

Trước khi tham gia liên kết, các orbital s, p, d tổ hợp lạivới nhau để tạo ra các orbital lai hóa.

Các orbital lai hóa có năng lượng, hình dạng và kíchthước giống nhau.

Có bao nhiêu AO tham gia lai hóa thì có bấy nhiêu AO laihóa tạo thành, và bố trí đối xứng trong không gian.

Các kiểu lai hóa sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2

18

Trước khi tham gia liên kết, các orbital s, p, d tổ hợp lạivới nhau để tạo ra các orbital lai hóa.

Các orbital lai hóa có năng lượng, hình dạng và kíchthước giống nhau.

Có bao nhiêu AO tham gia lai hóa thì có bấy nhiêu AO laihóa tạo thành, và bố trí đối xứng trong không gian.

Các kiểu lai hóa sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2

Page 19: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Lai hóa sp

Sự tổ hợp của 1 orbital s và 1 orbital p để hình thành2 orbital sp.

2 orbital sp phân bố đối xứng có cùng trục nằm trênmột đường thẳng (1800)

19

s

p

1800

Page 20: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

20

Page 21: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

21

Page 22: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Lai hóa sp2

1200

22

Page 23: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

23

Page 24: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Lai hóa sp3

109,50

24

Page 25: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

2s 2p

4sp3

C

CH4

25

Page 26: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

2s 2p

4sp3

N

NH3

26

Page 27: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

27

Page 28: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Thuyết đẩy nhau giữa các cặp electron hóa trị(VSEPR)

NH3

28

Page 29: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

NH3

29

Page 30: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

H2O

30

Page 31: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

H2O

31

Page 32: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Dự đoán trạng thái lai hóa

SỐ ĐiỆN TỬ(Te )

TRẠNG THÁILAI HÓA

4 sp

6 sp2

32

6 sp2

8 sp3

10 sp3d

12 sp3d2

Page 33: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Tính Te

Xét các hợp chất: MLn, ,

M: nguyên tử trung tâm.L: các nguyên tử biên (ligand)

xnML y

nML

33

Te

Số e hóa trịcủa M

Mỗi ligandđóng góp 1 e(trừ O và S)

Cộng y(e):nếu là anion

Trừ x(e): nếulà cation

Page 34: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụVí dụPHÂN TỬ/ ION NGUYÊN TỬ

TRUNG TÂMTe TRẠNG THÁI

LAI HÓA

CO2 C

NO2 N

N4NH

34

N

N

N

C23CO

4NH

2NH

2NO

Page 35: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Bậc liên kết =Tổng số e tham gia liên kết

2 * Số liên kết

35

Page 36: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụ 1: Chọn câu trả lời đúng:trong phân tử NH3 kiểu lai hóa của Nvà dạng hình học của phân tử NH3 là:

A. sp3, tháp tam giác

B. sp2, tam giác phẳng

C. sp2, góc

D. sp, thẳng hàng.

36

Ví dụ 1: Chọn câu trả lời đúng:trong phân tử NH3 kiểu lai hóa của Nvà dạng hình học của phân tử NH3 là:

A. sp3, tháp tam giác

B. sp2, tam giác phẳng

C. sp2, góc

D. sp, thẳng hàng.

Page 37: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụ 2: Dãy có góc hóa trị OSOgiảm dần:

A. SO3 > SO2 > SO32- > SO4

2-

B. SO3 > SO2 > SO42- > SO3

2-

C. SO2 > SO3 > SO32- > SO4

2-

D. SO32- > SO4

2- > SO2 > SO3

37

Ví dụ 2: Dãy có góc hóa trị OSOgiảm dần:

A. SO3 > SO2 > SO32- > SO4

2-

B. SO3 > SO2 > SO42- > SO3

2-

C. SO2 > SO3 > SO32- > SO4

2-

D. SO32- > SO4

2- > SO2 > SO3

Page 38: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụ 3: Phân tử CS2 có đặc điểmcấu tạo là:

A. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp,bậc liên kết 1,5

B. Dạng góc, C lai hóa sp3, bậc liênkết 1,33

C. Dạng góc, C lai hóa sp2, bậc liênkết 1

D. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp,bậc liên kết 2.

38

Ví dụ 3: Phân tử CS2 có đặc điểmcấu tạo là:

A. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp,bậc liên kết 1,5

B. Dạng góc, C lai hóa sp3, bậc liênkết 1,33

C. Dạng góc, C lai hóa sp2, bậc liênkết 1

D. Dạng đường thẳng, C lai hóa sp,bậc liên kết 2.

Page 39: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Độ phân cực của phân tử

Momen lưỡng cực

39

Page 40: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

40

Page 41: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụ 4: Phân tử có momen lưỡngcực μ = 0:

A. BeCl2, CO2, SO3

B. CO2, SO2, SO3

C. BeCl2, NH3, SO3

D. CO2, NH3, SO2

41

Ví dụ 4: Phân tử có momen lưỡngcực μ = 0:

A. BeCl2, CO2, SO3

B. CO2, SO2, SO3

C. BeCl2, NH3, SO3

D. CO2, NH3, SO2

Page 42: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

3. LIÊN KẾT ION

Liên kết ion là loại liên kết được tạo thành nhờ lực hút tĩnhđiện giữa các ion trái dấu

+ -+ -

42

+ -Na (3s1) Cl (3s23p5)

+ -

Page 43: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Mạng tinh thể ion

NaCl CsCl

43

Lập phương tâm diện Lập phương tâm khối

Page 44: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

QUAN HỆ GIỮA NĂNG LƯỢNG MẠNG TINHQUAN HỆ GIỮA NĂNG LƯỢNG MẠNG TINH THỂ (U)THỂ (U)VÀ NHIỆT ĐỘ SÔI, NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢYVÀ NHIỆT ĐỘ SÔI, NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY

Tinh thể NaF NaCl NaBr NaI

Umạng[kcal/mol]

217 183 176 164

44

Umạng[kcal/mol]

Nhiệt độ sôi[0C]

1695 1441 1393 1300

Nhiệt độn.chảy [0C]

993 801 766 665

Page 45: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

MgO Tnc = 2500oC Mg2+ O2-

NaCl Tnc = 800oC Na+ Cl-

So sánh nhiệt độ nóng chảy NaCl và MgO

45

Page 46: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

So sánh LK Cộng hóa trị & LK ion

LK CÔNG HÓA TRỊ LK ION

∆χ < 1,7 ∆χ > 1,7

Có tính định hướng Bất định hướng

46

TÍNHCHẤT

Có tính định hướng Bất định hướng

Có tính bão hòa Bất bão hòa

Page 47: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tốcàng lớn tính ion của hợp chất càng cao.

∆χ Độ ion % ∆χ Độ ion % ∆χ Độ ion %

0,2 1 1,2 30 2,2 70

Sự phân cực ion

47

Sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tốcàng lớn tính ion của hợp chất càng cao.

0,2 1 1,2 30 2,2 70

0,4 4 1,4 39 2,4 76

0,6 9 1,6 47 2,6 82

0,8 15 1,8 55 2,8 86

1,0 22 2,0 63 3,0 89

Page 48: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

TínhTínhcộngcộnghóahóatrịtrịtăngtăngdầndần

Điện tích cation càng lớn, bán kính cation càngnhỏ, tác dụng phân cực càng mạnh.

TínhTínhcộngcộnghóahóatrịtrịtăngtăngdầndần

Page 49: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

TínhTínhcộngcộnghóahóatrịtrịtăngtăngdầndần

Bán kính anion càng lớn, anion càng dễ bịbiến dạng

TínhTínhcộngcộnghóahóatrịtrịtăngtăngdầndần

Page 50: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ảnh hưởng của sự phân cực ion đến tính chất các hợp chấtẢnh hưởng của sự phân cực ion đến tính chất các hợp chất

Sự phân cực ion làm giảm độ bền tinh thể của hợp chất

Chất LiF LiCl LiBr LiI

Nhiệt độ nóng chảy (0C) 848 607 550 469

50

Sự phân cực ion làm giảm độ điện ly của hợp chất iontrong dung dịch

Page 51: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

4. LIÊN KẾT HYDRO

X- H+… Y

Là liên kết được hình thành bởi nguyên tử H linh động (Hliên kết với 1 nguyên tử có độ âm điện lớn) với 1 nguyên tửcó độ âm điện lớn khác.

51

X- H+… Y

X, Y là các nguyên tử có độ âm điện lớn (F, O, Cl, N)

Page 52: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

PHÂN LOẠI

Liên kết hydro liên phân tử

52

Page 53: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Liên kết hydro nội phân tử

O

HNOO

O

HCOH

octo- Nitrobenzen andehit salyxilic

53

O

HNOO

O

HCOH

octo- Nitrobenzen andehit salyxilic

Page 54: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ảnh hưởng của liên kết HydroẢnh hưởng của liên kết Hydro

Liên kết Hydro liên phân tử làm tăng nhiệt độ sôi,nhiệt độ nóng chảy của hợp chất

o C2H5OH có ts , tnc cao hơn CH3OCH3

oCH3COOH có ts , tnc cao hơn HCOOCH3

54

o C2H5OH có ts , tnc cao hơn CH3OCH3

oCH3COOH có ts , tnc cao hơn HCOOCH3

Page 55: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Liên kết Hydro liên phân tử với dung môi làm tăngđộ tan của hợp chất trong dung môi đó.

o C2H5OH tan trong H2O tốt hơn trong CH3OCH3

55

Page 56: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

5. LIÊN KẾT VAN DER WALLS

Là liên kết được hình thành giữa các phân tử trung hòa

Có tính không định hướng, không bão hòa, không chọnlọc

56

Page 57: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

PHÂN LOẠI

Tương tác định hướng

57

Page 58: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Tương tác cảm ứng

58

Page 59: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Tương tác khuếch tán

59

Page 60: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

TÍNH CHẤT

Lực định hướng > Lực cảm ứng > Lực khuếch tán

Lực VDW càng lớn khi kích thước (khối lượng) cànglớn

60

Lực VDW càng lớn khi kích thước (khối lượng) cànglớn

Page 61: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Ví dụ : Trong các khí CO2, SO2 ,NH3 , He thì khí khó hóa lỏng nhất là:

a. CO2

b. SO2

c. NH3

d. He

61

Ví dụ : Trong các khí CO2, SO2 ,NH3 , He thì khí khó hóa lỏng nhất là:

a. CO2

b. SO2

c. NH3

d. He

Page 62: CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ LIÊN KẾT

Bài tập :

Các bài II.11, II.20, II.23, II.24, II.26

62