Chuong 3 lkhh

9/8/2014

1

Hóa Đại Cương 1

LIÊN KẾT HÓA HỌC & CẤU TẠO PHÂN TỬ

CHƯƠNG 3

2 Hóa Đại Cương

Khi các ng.tử ở thật xa nhau tiến đến gần nhau tương tác

đầu tiên xuất hiện là lực hút, đến một khoảng cách nhất

định bắt đầu xuất hiện tương tác đẩy, khi có sự cân bằng

giữa hai lực thì liên kết hóa học hình thành.

Liên kết hóa học hình thành tương ứng với các nguyên tử

phải sắp xếp lại cấu trúc e các phân lớp ngoài cùng sao

cho đạt tổng năng lượng chung của hệ phải nhỏ thì liên kết

mới bền, nghĩa là khi có sự tạo thành liên kết thì quá trình

phát nhiệt (ΔH < 0)

SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT HÓA HỌC


Đường cong thế năng của nguyên tử Hydro

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ


Bản chất liên kết: lực tương tác giữa các hạt nhân (+)

và electron (-).

Electron thực hiện liên kết hóa học là những electron

ở phân lớp ngoài cùng: ns, np, (n-1)d, (n-2)f.



Theo cơ học lượng tử, nghiên cứu liên kết là

nghiên cứu sự phân bố mật độ e trong trường hạt

nhân của các nguyên tử tạo nên hợp chất.

Những thông số chính đặc trưng cho phân tử và

cho liên kết:

Độ dài liên kết

Góc hóa trị

Năng lượng liên kết.



Độ dài liên kết: khoảng cách giữa 2 hạt nhân của

các nguyên tử tương tác với nhau, Å Công thức gần đúng: dA-B=rA+rB

Nếu A, B có độ âm điện khác nhau:

dA-B=rA+rB-0.09A-B

ĐỘ DÀI LIÊN KẾT

9/8/2014

2


Góc hóa trị: là góc tạo thành bởi hai đoạn thẳng tưởng

tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với hai hạt

nhân nguyên tử liên kết.

Góc hóa trị thay đổi theo qui luật và phụ thuộc vào:

Bản chất nguyên tử.

Kiểu liên kết.

Dạng hình học phân tử.

Tương tác đẩy giữa các đôi electron liên kết và không

liên kết trong phân tử.

GÓC HÓA TRỊ

7


Đường thẳng

Tam giác đều

8

GÓC HÓA TRỊ


Tứ diện đều

Hai kim tự tháp

tam giác đều

GÓC HÓA TRỊ


Bát diện đều

GÓC HÓA TRỊ


104.5O107O

NHH

H

C

H

HHH109.5O

OHH

GÓC HÓA TRỊ


Năng lượng liên kết, kj/mol hoặc kcal/mol: là năng

lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết (hay là năng

lượng giải phóng ra khi tạo thành liên kết).

Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền liên kết.

Năng lượng liên kết phụ thuộc vào độ dài liên kết, độ

bội liên kết, độ bền liên kết.

A-B(k) +EA-B A(k) + B(k), EA-B=EphânlyA-B

ABn(k) +EABn A(k) + nB(k), EA-B=(1/n)EABn

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

9/8/2014

3


Ví dụ:

• Đối với H2:

Ephân li =Elk H-H = 431.4kj/mol

• Đối với H2O:

ElkTB O-H =1/2Epl H2O = 919.6/2 = 459.8kj/mol

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT


• Độ bội liên kết: laø soá lieân keát ñöôïc hình thaønh giöõa

hai nguyeân töû trong lieân keát.

Ví duï: C – C ñoä boäi 1, C C ñoä boäi 3.

ĐỘ BỘI LIÊN KẾT


“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 lớp ngoài cùng có thể có hoặc góp phần vào

4 cặp electron (bát bộ).”

Các ngoại lệ:

Thí dụ như với hydrogen và helium, số electron tối đa là

2; với phosphorus (P) số này có thể là 10; với sulfur (S)

số này có thể là 12.

QUY TẮC BÁT BỘ


QUY TẮC BÁT BỘ


Liên kết cộng hóa trị -Covalent bond: là kết quả của việc

chia ghép electron giữa các nguyên tử, thường gặp giữa các

phi kim.

Liên kết ion-Ionic bond: là kết quả của việc chuyển electron

từ kim loại sang phi kim.

Liên kết kim loại-Metalic bond: là lực hút giữa các nguyên

tử kim loại tinh khiết với nhau. (Tự đọc)

Liên kết hydro-Hydrogen bond: Là lực tương tác đăc biệt

tồn tại giữa 1 nguyên tố có độ âm điện lớn và hydro.

Liên kết Vander Wall: là loại liên kết xuất hiện giữa các

phân tử.

CÁC LOẠI LIÊN KẾT HÓA HỌC


Phương pháp Valence Bond (Phương pháp VB) còn gọi

là phương pháp cặp electron.

Phương pháp này dựa trên cơ sở nghiên cứu sự hình

thành H2.

Do Walter Heitler và Fritz London đưa ra năm 1927 phát

triển trên lý thuyết cấu trúc Lewis. Về sau Linus Pauling

phát triển thêm thuyết cộng hưởng và lai hóa (1930).

Thuyết orbital phân tử (MO : Molecule Orbital)

(Mulliken):

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

9/8/2014

4


Nghiên cứu LK cộng hóa trị dựa trên cơ sở nghiên cứu sự

hình thành H2.

Khi 2 ng tử ở xa nhau:

1= a1b2

Khi 2 ng tử ở gần nhau xuất hiện

Các tương tác (Ha-e2, Hb-e1):

2= a2b1

PT sóng đối với hệ H2:

H2= C1a1b2 + C2a2b1 (4.8)

+

e2

Hb

Ha

+

-

ra1 rb2

-

ra2 rb2

e1

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ (VB)


Giải PT sóng (4.8):

s= Cs(a1b2 +a2b1)

A= CA(a1b2 _a2b1)

s là hàm đối xứng (2 electron có spin ngược nhau).

A là hàm bất đối xứng (2 electron có spin giống nhau).



Hàm s: Tương ứng với 2 e trao đổi có spin ngược

dấu nhau nên hút nhau làm mật độ e trong vùng

không gian giữa hai hạt nhân tăng lên → lực hút gia

tăng nên liên kết được hình thành.

Hàm A: Tương ứng với 2 e trao đổi có spin cùng dấu

nhau nên đẩy nhau làm mật độ e trong vùng không

gian giữa hai hạt nhân triệt tiêu → nên liên kết không

hình thành.



Một số điểm cơ bản của phương pháp VB:

LK CHT hình thành trên cơ sở cặp electron ghép

đôi, spin ngược nhau và thuộc về đồng thời cả hai

ng tử tương tác. LKCHT còn gọi là LK 2 tâm.

LK CHT hình thành do sự che phủ lẫn nhau giữa các

orbital hóa trị.

LK CHT càng bền khi độ che phủ càng lớn. Độ che

phủ phụ thuộc vào kích thước, hình dạng các orbital

và hướng che phủ.


23 Hóa Đại Cương 23

Liên kết cộng hoá trị là loại liên kết bằng cặp eletron

ghép đôi.

Cặp electron ghép đôi được gọi là cặp electron liên

kết.

Khi hai nguyên tử liên kết với nhau bằng 1 cặp

electron chung-liên kết đơn, 2 cặp e chung- liên kết

đôi, 3 cặp electron-liên kết 3.

Số liên kết giữa 2 nguyên tử gọi là bậc liên kết



LK CHT có thể biểu diễn bằng dấu “:” hoặc dấu “-”

Ví dụ:

Cl°

° °

° °

° °

Cl

°° °

° ° °°+ Cl°

° °

° °

° °

Cl

°° °

° ° °° Cl°

°

° °

° °

Cl

° °° ° °

°

NH

H

H

3H

°

N

°

°° °

°+°°

°°

°°

°°


9/8/2014

5


Cơ chế tạo liên kết CHT:

Cơ chế ghép đôi (góp chung)

Cơ chế cho nhận



Cơ chế góp chung:

Là sự góp chung 2 electron độc thân có spin

ngược nhau của 2 ng.tử tương tác, trong đó mỗi

ng.tử góp 1 electron. Số LK CHT bằng số electron

ghép đôi.

Nói cách khác: LK CHT được tạo thành do sự che

phủ cặp đôi 2 AO hóa trị 1 e- cuả 2 ng tử tương tác.





Cơ chế cho nhận:

Là sự hình thành cặp electron ghép đôi của LK CHT

chỉ do 1 trong 2 ng tử tương tác đưa ra, còn ng tử

kia nhận lấy. Ng tử thứ nhất là chất cho, ng tử thứ 2 là

chất nhận.

Bản chất và đặc trưng liên kết của cơ chế cho nhận

không khác so với LK CHT kiểu góp chung.



NH

H

H

°°

°°

°°

°° NH

H

H

H+

+°°

°°

°°

°° H

+

Chất cho Chất nhận

ĐK để tạo liên kết cho nhận: Ng.tử cho phải có AO hóa

trị chứa cặp e- ghép đôi, ng.tử nhận phải có AO hóa trị

trống.



Khả năng tạo LK CHT của một nguyên tử (theo cả hai cơ chế)

được quyết định bởi số AO hóa trị (AO trống, AO chứa

electron độc thân và AO chứa cặp electron ghép đôi) chứ không

phải phụ thuộc vào số e hóa trị.

Ng.tử của AO hóa trị Số AO hóa trị Số LK CHT tối đa

CKI 1s 1 1

CKII 2s 2p 4 4

CKIII 3s 3p 3d 9 9

Nguyên tố d ns (n-1)d np 9 9


9/8/2014

6


Điều kiện để tạo LK CHT:

Năng lượng của các AO tham gia xen phủ phải xấp

xỉ nhau.

Các AO tham gia xen phủ phải có mật độ e- đủ lớn

Các AO tham gia xen phủ phải cùng tính định

hướng.



Các kiểu liên kết (phụ thuộc vào cách che phủ và

tính đối xứng):

Liên kết (Sigma)

Liên kết (pi)

Liên kết (delta)



Liên kết : Tạo thành do sự che phủ giữa các

AO xảy ra theo trục nối hai hạt nhân nguyên tử.

Liên kết là liên kết bền.

Các kiểu che phủ : s-s, s-p, p-p, s-d, p-d.

LIÊN KẾT


s-s s-p p-p

p-d d-d

+

+ +

+ + + - - -

+ +

LIÊN KẾT


Liên kết đơn luôn luôn là liên kết σ

LIÊN KẾT


Liên kết : có vùng xen phủ của các AO nằm ở hai bên trục

nối hai hạt nhân nguyên tử.

Do mật độ xen phủ nhỏ hơn nên lk kém bền hơn lk .

Các kiếu che phủ : p-p, p-d, d-d.

+ +

_ _

LIÊN KẾT

9/8/2014

7


Liên kết không định chỗ: Là liên kết mà các e-

không cố định ở các nguyên tử ban đầu, chúng xoay

quanh trên một số hạt nhân.

Những hệ có liên kết π không định chỗ thường có

bậc liên kết không nguyên.

Bậc LK C-C (của C6H6)= 1.5 (=1/2(18/6))

LIÊN KẾT


LIÊN KẾT

Liên kết : tạo thành khi 2 AO d nằm trong 2 mặt phẳng

song song che phủ lẫn nhau theo cả “4 múi”.

Các kiếu che phủ : d-d.

Liên kết kém bền

y y

x x

dx2-y2 - dx2-y2

y y

x x

z

z

dxy - dxy

y y

x x

dx2-y2 - dx2-y2

y y

x x

z

z

dxy - dxy


Bậc liên kết: Là số cặp e- chung giữa 2 ng.tử tạo thành liên

kết cộng hóa trị.

LK đơn có bậc liên kết bằng 1.

LK đôi có bậc bằng 2.

LK ba có bậc bằng 3.

Ngoài ra bậc LK có thể có giá trị lẻ là do ngoài liên kết,

còn có 1 liên kết di động.

BẬC LIÊN KẾT


Bậc liên kết càng lớn thì độ dài liên kết giảm, năng

lượng càng lớn.

Ví dụ:

• Lên kết F-F O=O NN

• Bậc LK 1 2 3

• Độ dài LK() 1.42 1.207 1.095

• E (kj/kmol) 151 493 940

(VD: NO2 là (1+1/2)1,5; CO32- và SO3

2- là 1,33)

BẬC LIÊN KẾT


Cách tính bậc liên kết CHT theo thuyết VB:

Bậc liên kết = 1σ + (số lk π ⁄ số lk σ)

= ½(Tổng số e lk ⁄ số lk σ)

VD: CH2=CH─CH=CH2

Blk= 1σ + 2π /3σ = ½(5lk2 /3σ) = 1,67

Bậc LK C-C (của C6H6)= 1.5 (=1/2(18/6))

BẬC LIÊN KẾT


NO2 =(1+1/2)=1,5 CO32- = 1/2(4x2/3)=1,33

9/8/2014

8


• Liên kết di động (không định chỗ) 2 electron, đa tâm.

• Ví dụ C2H6

BẬC LIÊN KẾT


Tính bão hòa:

Vì mỗi nguyên tố hóa học chỉ có một số giới hạn AO hóa trị nên

số LK CHT có thể tạo được cũng có giới hạn. Đó là tính bão

hòa của liên kết cộng hóa trị.

TÍNH CHẤT CỦA LIÊN KẾT CHT


Tính có cực:

Đôi điện tử trong liên kết cộng hóa trị có thể bị lệch

về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, đó là sự

phân cực của liên kết cộng hóa trị.

Đám mây e- lệch về phía nguyên tử có độ âm điện

lớn hơn làm nguyên tử này tích điện âm -nguyên

tử kia tích điện dương +



Sự phân cực làm xuất hiện lưỡng cực điện gồm hai

tâm có điện tích trái dấu (+, - ) , nằm cách nhau một

khoảng l (gọi là độ dài lưỡng cực = độ dài liên kết).

Lưỡng cực này được đặc trưng bằng vectơ momen

lưỡng cực , có chiều quy ước từ cực dương đến cực

âm.

Moment lưỡng cực (Debyes ,D)

= Q. l

Q là độ lớn của điện tích (Coulomb), l (m).



Xét HF

Sự sai biệt độ âm điện dẫn đến tạo liên kết phân cực

Mật độ e phân bố gần F hơn H

HF tạo thành 1 lưỡng cực

Cực dương trong lưỡng cực ký hiệu +và cực âm ký hiệu -



Tính có cực của phân tử CHT: được tính bằng phép tổng các

vectơ momen lưỡng cực của tất cả các liên kết và của các đôi

không liên kết trong phân tử.

Các phân tử CHT không cực như H2, O2, N2,… hoặc các phân tử

có tính đối xứng trong không gian (CO2, BeCl2, BF3, CH4, CCl4,

SiF4, NH4+, C2H2, C2H4, C2H6, C6H6 ...) có = 0.

Các phân tử CHT có cực thường là các phân tử bất đối xứng

trong không gian ( SO2, NO2, NH3, H2O, CH3Cl, CH2Cl2…).


9/8/2014

9


Tính có cực của phân tử cộng hóa trị ảnh hưởng đến khả

năng hòa tan và hóa lỏng của chúng:

Hòa tan: Các chất có cực thì tan tốt trong dung môi có

cực (H2O, C2H5OH, CH3COOH, CHCl3, (C2H5)2O…); các

chất không cực tan tốt trong dung môi không cực (CCl4,

CS2, C6H6, n-C6H14, xylen…)

Hóa lỏng: Các chất có cực (NH3, CH3Cl…)dễ hóa lỏng

hơn các chất không cực.



Phân tử cộng hóa trị thường có giá trị = 0 4 D,

càng lớn phân tử càng phân cực mạnh.



Tính định hướng:

Để tạo LK CHT bền, mật độ e- vùng xen phủ phải lớn, vì thế

các AO khi xen phủ phải theo hướng sao cho mức độ che

phủ các AO tương tác cực đại.

Điều này quyết định tính định hướng của LK CHT (góc liên

kết và hình dạng phân tử).



Các nguyên tử khi tương tác với nhau có thể không

dùng những AO thuần khiết s, p, d…mà có thể sử

dụng các AO trộn lẫn để xen phủ với các AO khác.

Để tăng mật độ xen phủ, các nguyên tử (thường là

nguyên tử trung tâm trong các phân tử có từ 3 nguyên

tử trở lên) dùng các orbital lai hóa (AOLH) thay thế

cho các AO thuần khiết s, p, d, f để tạo liên kết.

Các AO lai hóa (trộn lẫn) được hình thành do sự tự

che phủ nhau giữa các AO trong 1 ng tử. Hiện

tượng này gọi là sự lai hóa các AO.

THUYẾT LAI HÓA AO


Khi tổ hợp (trộn lẫn) các AO s, p, d ..tạo thành những

AO lai hoá, thì các AO lai hóa có năng lượng, hình

dạng, kích thước giống nhau.

Có bao nhiêu AO tham gia vào lai hoá thì có bấy nhiêu

AO lai hoá tạo thành và bố trí đối xứng nhau trong

không gian.

Các kiểu lai hoá phổ biến là sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2.



Các orbital tham gia lai hoá phải có năng lượng gần nhau.

Mật độ electron phải lớn.

Mật độ che phủ của các AO càng tăng thì lai hóa càng bền

Điều kiện về lai hoá:


9/8/2014

10


Tổ hợp của 1 orbital s và 1 orbital p tạo thành 2 lai hóa sp

đối xứng nhau 180o.

LAI HÓA sp


• Xét sự tạo thành phân tử BeCl2:

1s 2s 2p

Be:

Ở trạng thái kích thích

1s 2s 2p

Be* Lai hóa sp

Cl

2 orbital lai hóa sp của Be che

phủ với 2 orbital 3p của ng tử Cl

tạo thành 2 lk Be-Cl.

1s 2s 2p 3s 3p

(Be sửû duïng 1AO s, 1AO p (chöùa

e) ñeå lai hoaù taïo 2 AO lai hoùa

sp).

(Cl coù 1 AO p chöùa e ñoäc thaân, neân

Cl söû duïng AO naøy ñeå che phuû taïo

lieân keát )

LAI HÓA sp


Xảy ra giữa 1 orbital s và 2 orbital p tạo thành 3 lai hóa

sp2 đối xứng nhau 120o.

Ví dụ:

LAI HÓA sp2


Cl

Cl Cl

B* : 2s1 2p2

Cl : 3s2 3p5

Lai hóa sp2

• Xét phân tử BCl3:

LAI HÓA sp2


Xảy ra giữa 1 orbital s và 3 orbital p tạo thành 4 lai hóa

sp3 đối xứng nhau trong không gian theo hướng đến 4

đỉnh của tứ diện đều; (109o28’).

LAI HÓA sp3


C : 2s2 2p2

C* : 2s1 2p3

H H

H H

sp3

• Xét phân tử CH4:

LAI HÓA sp3

9/8/2014

11


Góc hóa trị của phân tử H2O là 104o5 (<109o28’), của

NH3 là 107o3

Sự sai lệch xảy ra khi ng tử trung tâm của phân tử có

mặt electron hóa trị tự do, tạo nên hiệu ứng đẩy giữa

chúng với các cặp electron liên kết.

SAI LỆCH GÓC HÓA TRỊ


Xét phân tử H2O:

Số cặp e quanh O =2+ ½(6+0-2)=2+2=4→sp3

O lai hóa sp3, trong đó có 2 AO lai hóa chứa 1 e độc thân che

phủ tạo liên kết với H,

2 AO lai hóa còn lại chứa 1 cặp e không tạo liên kết và gây

hiệu ứng đẩy với 2 cặp e liên kết góc Lk giảm (104.5o)

O : 2s2 2p4

sp3

H H





Trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm có thể dự đoán dựa vào:

Góc hóa trị

Hoặc cấu hình không gian

Phép thay thế nguyên tử:

Ví dụ:

Góc hóa trị ~180o - lai hóa sp CO2 (OĈO = 180o)

Góc hóa trị ~120o’ - lai hóa sp2 SO2 (OŜO = 119,5o)

Góc hóa trị ~109o28’- lai hóa sp3 NH3 (HNH = 107,3o)

DỰ ĐOÁN TRẠNG THÁI LAI HÓA


Phép thay thế nguyên tử:

Có thể thay thế 1 ng.tử trong một phân tử đã biết cấu hình

không gian bằng 1 ng.tử khác cùng phân nhóm với nó thì

cấu hình cũng gần tương tự nhau.

Đối với nguyên tử trung tâm chỉ nên cách nhau 1 chu kỳ,

đặc biệt đối với nguyên tử biên có thể thay thế H bằng

các nguyên tử halogen X và ngược lại)

Ví dụ:

CO2 (sp); tương tự là: CS2, SiO2 …

CH4, SiH4, CCl4, SiF4 (sp3-tứ diện đều); CH3Cl,CH2Cl2,

CHCl3, CF2Cl2(tứ diện).

NH3, PH3, NF3, PCl3 ( tháp tam giác).



Trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm có thể dự đoán

dựa vào: N=n+½k

n: số nguyên tử biên (số nguyên tử liên kết trực tiếp với

nttt).

½k : số cặp e tự do không liên kết của nttt ( k = số e tự

do).

k = x ± y – z

x: số e lớp ngoài cùng của nttt.

y: số e mất hay nhận tương ứng với điện tích ion (nếu là

ion).

z : số e cần thiết để các nguyên tử biên đạt cấu hình khí

trơ.


9/8/2014

12


Nếu:

N = 2 → lai hóa sp

N = 3 → lai hóa sp2

N = 4 → lai hóa sp3

N = 5 → lai hoá sp3d

N = 6 → lai hoá sp3d2



Ví dụ:

CO2: N = 2 + ½(4-2×2) = 2 => C (sp).

SO2 : N = 2 + ½(6-2×2) = 3 => S (sp2).

NH3 : N = 3 + ½(5-3) = 4 => N (sp3).

H2O : N = 2 + ½(6-2) = 4 => O (sp3).

NH4+: N = 4 + ½(5-1-4) = 4 => N (sp3).

SO42-: N = 4 + ½(6+2-4×2) = 4 => S (sp3).



Đám mây electron LK phân bố đối xứng gọi là LK đồng

cực.

Đám mây electron LK phân bố không đối xứng và dịch

chuyển về phía ng tử có độ âm điện lớn hơn gọi là LK

có cực.

SỰ PHÂN CỰC CỦA LIÊN KẾT CHT


Sự ion hóa:

Là sự phá vỡ liên kết CHT (do sự phân cực mạnh) và hình

thành các ion âm và ion dương.

H Cl

° °° ° °

°°° H

+Cl

° °° ° °

°°°+

_

Hiện tượng phân li:

Là sự phá vỡ liên kết CHT, electron chung bị tách làm đôi và

mỗi ng tử 1 electron.

H Cl

° °° ° °

°°° H Cl

° °° ° °

°°° +

SỰ PHÂN CỰC CỦA LIÊN KẾT CHT


Theo thuyết liên kết ion, tương tác hóa học bao gồm 2

quá trình: quá trình tạo thành ion của các ng tử và hút

nhau bằng lực hút tĩnh điện.

Quá trình tạo thành ion-các nguyên tử chuyển electron hoá trị

cho nhau:

Nguyên tử dương điện cho electron ion dương

(cation)

Nguyên tử âm điện nhận electron ion âm (anion).

Ví dụ: Na+Cl Na+ + Cl- NaCl

Liên kết ion là loại liên kết được tạo thành nhờ lực hút tĩnh

điện giữa các ion trái dấu.

LIÊN KẾT ION


Khả năng tạo liên kết ion phụ thuộc vào khả năng tạo ion

của các nguyên tố:

Các nguyên tố có năng lượng ion hóa càng nhỏ (kim loại

kiềm, kiềm thổ) càng dễ tạo cation.

Các nguyên tố có ái lực e càng âm (halogen) càng dễ tạo

anion.

Nguyên tố có tính kim loại mạnh và nguyên tố có tính phi

kim mạnh dễ tạo thành liên kết ion.

Các nguyên tố s nhóm I, II và p nhóm VII dễ tạo thành hợp

chất liên kết ion.

KHẢ NĂNG TẠO LIÊN KẾT ION

9/8/2014

13


Để đánh giá độ ion của liên kết, có thể dựa vào

đại lượng momen lưỡng cực & độ âm điện.

Sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tố

càng lớn tính ion của hợp chất càng cao.

Độ âm điện

Theo Pauling

Na :0.93

Ka: 0.82

Cl: 3.16



Theo thực nghiệm: mật độ electron giữa các ion >0

trong liên kết ion bao giờ cũng có độ cộng hóa trị.

Theo Pauling, khi 1, 7 (độ ion >50%) xem là

LK ion.

: hiệu số độ âm điện



ĐẶC ĐIỂM CỦA LIÊN KẾT ION

Cấu trúc: các ion sắp xếp đặc

khít (rigid structure).

Tinh thể rắn, giòn.

Dễ tan trong các dung môi phân

cực.

Không dẫn điện ở trạng thái rắn (lý

tưởng).

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi

cao.

Dẫn điện ở trạng thái nóng chảy,

dung dịch.


Tính không định hướng.

Tính không bảo hòa.

Phân cực rất mạnh

TÍNH CHẤT LIÊN KẾT ION


Hai tính chất đặc trưng của liên kết ion là:

Tính không định hướng và Tính không bảo hòa:

Do các ion được xem như các quả cầu tích điện có

trường điện phân bố đồng đều về mọi hướng. Nên Ion

có thể hút các ion trái dấu theo bất kỳ hướng nào trong

không gian.



Sự phân cực ion: Là sự chuyển dịch đám mây electron đối

với hạt nhân của 1 ion dưới tác dụng của điện trường 1 ion

khác.

Ion có đám mây bị biến dạng gọi là ion bị phân cực.

Ion có điện trường tác dụng gọi là ion phân cực.

+ -

Do sự phân cực ion nên các đám mây của

cation và anion không hoàn toàn tách rời

nhau mà che phủ nhau một phần → Không

có liên kết ion 100%. Trong liên kết ion có

một phần liên kết cộng hóa trị.


9/8/2014

14


Các yếu tố ảnh hưởng:

Sự phân cực ion phụ thuộc vào điện tích, kích thước và

cấu hình electron của nó.

Ion bị phân cực càng mạnh khi e ngoài cùng lk yếu với hạt

nhân.

Khi điện tích & cấu hình của ion là như nhau, độ bị phân

cực tăng theo chiều tăng kích thước ion; (Ion có r càng lớn

thì càng dễ bị phân cực).

Độ bị phân cực sẽ nhỏ nhất ở các ion có cấu hình khí trơ

8e: ns2np6.

SỰ PHÂN CỰC ION


Chiều tăng độ bị phân cực: Li+ < Na+ < K+ <Rb+ < Cs+

F- < Cl- <Br- <I-

Ion có tác dụng phân cực lớn khi điện trường của nó tạo ra

càng mạnh

Điện tích ion tăng → mật độ điện tích tăng → độ phân cực tăng.

Kích thước ion tăng → mật độ điện tích giảm → độ phân cực

giảm. (do tăng kích thước ion làm giảm tác dụng của điện trường).

Khi các ion ngược dấu tác dụng với nhau, có thể xem chỉ có

anion bị phân cực, cation đóng vai trò ion phân cực.

Độ phân cực của kim loại kiềm:

Li+ > Na+ > K+ >Rb+ > Cs+

SỰ PHÂN CỰC ION


•

Sự điện ly:

Sự phân cực ion dẫn đến xuất hiện độ cộng hóa trị trong

liên kết ion, làm giảm khả năng điện ly của hợp chất ion

trong dung dich thành các ion.

Ví dụ:

Dung dịch HgCl2 hầu như không điện ly.

Dung dịch SrCl2 phân ly hoàn toàn thành ion.

Nguyên nhân: Tác dụng bị phân cực của ion Hg2+ (5s2 5p6

5d10) mạnh hơn ion Sr2+ (4s2 4p6).

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ PHÂN CỰC ĐẾN TÍNH CHẤT

CỦA CÁC HỢP CHẤT ION


Độ bền:

Sự phân cực giữa các ion làm tăng độ cộng hóa trị của LK,

giảm lực hút nên độ bền của tinh thể giảm. Do đó nhiệt độ

phân ly, nhiệt độ nóng chảy của hợp chất giảm xuống.

Ví dụ:

Nhiệt độ nhiệt phân: tăng dần

MgCO3 (600oC) <CaCO3 (897oC)<SrCO3 (1100oC)< BaCO3

(1400oC)

Do giảm khả năng phân cực của cation theo chiều tăng kích

thước.




CÁC VÍ DỤ

Tính cộng hóa trị tăng dần

Tính cộng hóa trị tăng dần

Chất LiF LiCl LiBr LiI

Tnc, 0C 848 607 550 469


•

Độ tan:

Khả năng hòa tan của các hợp chất ion (các muối) phụ

thuộc chủ yếu vào năng lượng mạng tinh thể (U) và năng

lượng hydrat hóa của cation (Eh).

Nếu U>Eh thì muối khó tan.

Nếu U<Eh thì muối dễ tan.



9/8/2014

15


Liên kết Van der Walls là tương tác tĩnh điện giữa phân

tử với phân tử.

Đặc điểm:

Là loại liên kết xuất hiện giữa các phân tử với nhau.

Có thể xuất hiện ở những khoảng cách tương đối lớn

Có năng lượng nhỏ (5 ÷ 10 kcal/mol)

Có tính không chọn lọc và không bão hòa

Có tính cộng.

LIÊN KẾT VANDER WALLS


Bản chất là tương tác tĩnh điện, bao gồm 3 thành phần

tương tác :

Tương tác định hướng: Xuất hiện giữa các phân tử có cực,

Tương tác tăng khi momen lưỡng cực của các phân tử tăng và

nhiệt độ của hệ giảm xuống.

Tương tác cảm ứng: Xuất hiện giữa các phân tử có cực và không

cực. Phân tử không cực tiến đến gần phân tử phân cực mạnh và bị

phân cực tạm thời, tương tác với nhau.



Tương tác khuyếch tán: Xuất hiện giữa các phân tử có cực hoặc

không cực bất kỳ, nhờ lưỡng cực nhất thời.

Chú ý:

Lực liên kết Vander Walls yếu, dễ bị phá vỡ.



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 dụ: Trong dung dòch HF, H2O, NH

3…

Lieân keát Hydro (E = 8 40KJ/mol)

LIÊN KẾT HYDRO


VÍ DỤ H2O


VÍ DỤ ACID ACETIC

9/8/2014

16


Liên kết hydro là loại lk yếu, yếu hơn nhiều so với lk

cộng hoá trị nhưng mạnh hơn lk Van der Waals.

Lk hydro càng bền khi X và Y có độ âm điện càng lớn,

kích thước càng nhỏ -Y- - H+ … X- -

Thöù töï giaûm daàn lieân keát Hydro: F, O, N…(Giaûm theo ñoä aâm

ñieän giaûm daàn).

LIÊN KẾT HYDRO


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).

LIÊN KẾT HYDRO


Ảnh hưởng của lk hydro đến tính chất của

các chất:

Tăng Ts, Tnc (của các chất có lk hydro)

Giảm độ acid của dung dịch

Tăng độ tan trong dung môi

LIÊN KẾT HYDRO


BÀI TẬP

Economy & Finance

Chuong 3 lkhh