Bài 13. Liên kết cộng hoá trị

LIÊN KẾT HÓA HỌC - THUYẾT VB
Chương 9
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
Một số tiền đề cơ bản của phương pháp VB:

Liên kết cộng hóa trị tạo thành do 2 electron độc thân có spin ngược chiều nhau.
Sự xen phủ của 2 orbital nguyên tử tham gia liên kết càng nhiều thì liên kết càng bền.
Liên kết được phân bố theo phương tại đó sự xen phủ lẫn nhau giữa các orbital nguyên tử tham gia liên kết là lớn nhất.
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
Một số tiền đề cơ bản của phương pháp VB:
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
Điều kiện tạo lk cht bền:
Các AO có năng lượng xấp xỉ nhau
Các AO có mật độ e đủ lớn
Các AO có cùng tính định hướng
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
b. Các kiểu liên kết cộng hóa trị:
�
�
Liên kết ?: Mối xen phủ dọc trục nối 2 hạt nhân nguyên tử liên kết
Liên kết ?: Mối xen phủ không nằm trên mà nằm đối xứng trục nối 2 hạt nhân nguyên tử liên kết
Các liểu liên kết:
Kiểu 
Kiểu 
Kiểu 
Chú ý: các vùng xen phủ phải cùng dấu
Bậc liên kết:
Bậc 1
Bậc 2
Bậc 3
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
c. Tính bão hòa của liên kết cộng hóa trị:
Từ tiên đề (1) (Liên kết cộng hóa trị tạo thành do 2 electron độc thân có spin ngược chiều nhau) ta thấy có 2 cơ chế sử dụng chung các cặp electron ghép đôi:
Liên kết cộng hóa trị theo cơ chế góp chung: do sự góp chung 2 electron hóa trị độc thân có spin ngược nhau của 2 nguyên tử tương tác mỗi nguyên tử đưa ra một electron.
Nếu 2 nguyên tử có độ âm điện như nhau thì đám mây điện tử sẽ nằm giữa 2 nguyên tử, ta có liên kết cộng hóa trị không phân cực.
Nếu 2 nguyên tử có độ âm điện khác nhau thì đám mây điện tử sẽ nằm gần nguyên tử nguyên tố có độ âm điện lớn hơn, ta có liên kết cộng hóa trị phân cực.
? Số mối liên kết cộng hóa trị tối đa của một nguyên tử có thể tính bằng số điện tử chua ghép đôi của nguyên tử ở trang thái tự do
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
c. Tính bão hòa của liên kết cộng hóa trị:
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
Liên kết cộng hóa trị theo cơ chế cho nhận:
Khi 1 nguyên tử có orbital nguyên tử hóa trị trống, nó sẽ nhận cặp điện tử do 1 nguyên tử khác đưa ra để dùng chung tạo thành mối liên kết. Ta gọi đó là liên kết cộng hóa trị kiểu phối trí.
Thí dụ: NH4+

c. Tính bão hòa của liên kết cộng hóa trị:
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
Từ 2 loại liên kết trên ta thấy rằng số mối liên kết cộng hóa trị tối đa mà 1 nguyên tử có thể tạo thành bằng số AO hóa trị của nguyên tử đó
Thí dụ:
Các nguyên tố chu kỳ 2 có 4 orbital nguyên tử hoá trị ? Tạo được tối đa 4 mối liên kết cộng hóa trị


7N



Các nguyên tố chu kỳ 3 có 9 orbital nguyên tử hoá trị ? Tạo được tối đa 9 mối liên kết cộng hóa trị
NH4+
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
d. Tính có hướng của liên kết cộng hóa trị:
Từ tiên đề (2) và (3)
(Sự xen phủ của 2 orbital nguyên tử tham gia liên kết càng nhiều thì liên kết càng bền.
Liên kết được phân bố theo phương tại đó sự xen phủ lẫn nhau giữa các orbital nguyên tử tham gia liên kết là lớn nhất)
ta thấy muốn tạo mối liên kết bền vững thì che phủ phải cực đại. Sự che phủ cực đại giữa 2 nguyên tử chỉ xảy ra theo một số hướng nhất định, chính vì vậy, liên kết cộng hóa trị có tính định hướng.
LAI HÓAsp
ư
Phân tử BeCl2
Lai hoá sp2
Phân tử BF3
Lai hoá sp3
Lai hoá sp3d
Phân tử PCl5
Để trạng thái lai hóa bền thì phải thoả mãn các điều kiện sau:
Các orbital nguyên tử tham gia tổ hợp phải có năng lượng xấp xỉ nhau
Mật độ mây electron của các orbital nguyên tử tham gia lai hóa phải khá lớn
Mức độ xen phủ của orbital nguyên tử lai hoá với các orbital của nguyên tử tham gia liên kết phải đủ lớn để liên kết hóa học hình thành đủ bền để tồn tại.
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
II. Các dạng liên kết
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB
Thuyết lai hóa:
d. Tính có hướng của liên kết cộng hóa trị:
2.1. Liên kết cộng hóa trị
Thí dụ:
- Trong một chu kỳ, từ trái qua phải: bán kính nguyên tử gia?m, số electron lớp ngoài cùng tăng, chênh lệch năng lượng giữa ns và np tăng? khả năng tham gia lai hóa giảm.
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
II. Các dạng liên kết
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB
Thuyết lai hóa:
d. Tính có hướng của liên kết cộng hóa trị:
2.1. Liên kết cộng hóa trị
- Trong một phân nhóm chính từ trên xuống dưới: bán kính nguyên tử tăng, số electron ngoài cùng không đổi? mật độ electron giảm ? khả năng tham gia lai hóa giảm.
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
II. Các dạng liên kết
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB
Thuyết lai hóa:
d. Tính có hướng của liên kết cộng hóa trị:
2.1. Liên kết cộng hóa trị
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
II. Các dạng liên kết
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB
Thuyết lai hóa:
d. Tính có hướng của liên kết cộng hóa trị:
2.1. Liên kết cộng hóa trị
Dự đóan lai hóa của nguyên tử trung tâm.

Có 2 cách để dự đoán:
Dựa vào góc hóa trị của phân tử: Nếu ta có thể xác định được góc BAB thì góc hóa trị gần với góc hoá trị của dạng lai hóa nào, nguyên tử A sẽ lai hóa theo dạng đó
Dựa vào tổng số (T) các l.iên kết ? (liên kết chắc chắn phải có khi 2 nguyên tử liên kết với nhau) của nguyên tử trung tâm với các nguyên tử xung quanh và số cặp electron tự do ở nguyên tử trung tâm (áp dụng cho phân tử hay ion có dạng ABn). Các bước tiến hành như sau:
Tính tổng số electron hóa trị của các nguyên tử trong phân tử (X)
Tính số electron tối đa mà các nguyên tử biên phải có để đạt cấu hình electron bền (Y) (8 electron cho mỗi nguyên tử biên nói chung và 2 electron khi nguyên tử biên là Hydro)
Tính số cặp electron hóa trị tự do của nguyên tử trung tâm không tham gia tạo liên kết (X - Y)/2
Tính số cặp electron hóa trị của nguyên tử trung tâm
T = số liên kết ? + (X - Y)/2
T = 2: lai hóa sp, T = 3: lai hóa sp2, T = 4: lai hóa sp3
j. Ưu điểm của phương pháp VB:

Giải quyết đựơc một số vấn đề của liên kết cộng hóa trị như:
Khả năng tạo liên kết
Các đặc trưng của liên kết.
Giải thích được cấu trúc và tính chất của nhiều phân tử.
Dễ hình dung
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
k. Nhược điểm của phương pháp VB:
Chưa được tổng quát, có những hiện tượng thực nghiệm không thể giải thích được bằng phương pháp này như tính thuận từ của một số phân tử, sự tồn tại khá bền của ion phân tử H2+, vấn đề về màu sắc của một số chất...
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond




6C*
Thí dụ: C2H6
sp3
DE
Lai hóa
BLK = 1/1 = 1




sp3
6C*
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
Thí dụ: C2H4
BLK = 2/1 = 2
2p
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond




6C*
Thí dụ: C2H2
sp
DE
BLK = 3/1 = 3
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond




6C*
Thí dụ: CO2
sp
DE
DE
BLK = 2/1 = 2
sp
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
Thí dụ: O3




8O
sp2
DE




sp2
8O
BLK = 3/2 = 1,5
II. Các dạng liên kết
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ
2.1. Liên kết cộng hóa trị
2.1.1.Phương pháp liên kết hóa trị VB -Valence bond
Thí dụ: C6H6
BLK = 9/6 = 1,5