TL cao học:LK MO-HUCKEN -giản đồ năng luong

Liên kết
trong phân tử
Thuyết MO Huckel
Bảng so sánh
Liên kết trong phân tử
Phuong ph�p MO-Hucken (d�ng c�c obitan lai hĩa)
Li�n k?t MO-? hai t�m d?nh cu xu?t ph�t t? 2 obitan nguy�n t? lai hĩa
X�y d?ng c�c obitan ph�n t? ? d?nh cu v� khơng d?nh cu
Phuong ph�p n�y mơ t? ph�n t? m?t c�ch r?t don gi?n: nĩ cho ph�p x�y d?ng d? d�ng b? khung MO-? hai t�m d?nh x? xu?t ph�t t? c�c AO lai hĩa v� cĩ c�c MO-? nhi?u t�m, thu?ng l� gi?i t?a l�m b?n ph�n t? n�n d? hình dung c?u t?o
Liên kết trong phân tử cụ thể
1) Tru?ng h?p don gi?n
* Lai hĩa sp , sp2 , sp3 .
* BeH2
2 nguy�n t? H? 2AO : 1sa , 1sb
Nguy�n t? Be ? 4AO : 2s , 2px , 2py , 2pz
2AO : 2s v� 2pz c?a Be lai hĩa sp
M?i obitan lai hĩa sp c?a Be tham gia t? h?p tuy?n tính v?i obitan s c?a nguy�n t? Hidro

Be
Hx2
s
p
d
1
d
2
s
1
s
2
s
1
*
s
2
*
p
x
p
y
S
H
Be
H
V = 2 + 7.2 = 16 = 8.2
πx
πy
2pz
2s
Sp-
Sp+
molecule
Be atomic orbitals
Be sp hybrid orbitals
Energy order
1. The average energy of a bonding-antibonding pair of molecular orbitals lies approximately at the energy of the original atomic orbitals.
2. The energy difference between a bonding-antibonding pair becomes greater as the overlap of the atomic orbitals increases.
Z≤7
Z≥8
2p
2p
2p
2s
2s
2s
2s
σ2s*
σ2s
σ2s*
σ2s
σ2p*
σ2p*
σ2p
σ2p
π2px*
π2py*
π2px*
π2py*
π2px
π2py
π2px
π2py
B2
O2
1. σ1s, σ1s* don’t affect the bonding.
2. Generally, energy gap of σ2p, σ2p* > energy gap of π2p, π2p∗ (Z≥8).
3. Energy gap of σ2p, σ2p* < energy gap of π2p, π2p∗ (Z≤7) because of electron-electron repulsion.
Difference in electronegativity
is small (ex.BO)
2p
2p
2s
2s
σ2s
σ2s*
σ2p*
π2px
π2py
π2px*
π2py*
σ2p
A atom
B atom
2sF, 2pxF, 2pyF nonbonding
Only 2pzF bond with 1sH
→ σ, σ∗
σ, σ∗ are similar to 2pzF, 1sH
Dipole moment : Hδ+ Fδ−
When H is replaced with Na, K
CF≈1, Na+F-, K+F-
(2sF)2(2pF)6
1s
H atom
HF molecule
F atom
2p
2s
σ* (antibonding)
2px 2py
(nonbonding)
σ (bonding)
2s (nonbonding)
Liên kết trong phân tử cụ thể
2) Tru?ng h?p ph?c t?p
?Nhĩm1: 16e th?ng h�ng
BeF2: Số e là 2+2.7=16=8.2 nên phân tử thảng., Be ở gạng lai haá sp
Nlk=2/2=1
BeCl2: Số e là 2+2.7=16=8.2 nên phân tử thảng., Be ở gạng lai haá sp
Nlk=2/2=1
Nhóm2: 16e thẳng hàng
Ion NO2+ cã 16e, cÊu tróc th»ng, N ë lai ho¸ sp
Nlk=8/2=4
Correlation Diagram for π Electrons in Linear Triatomic Molecules(CO2)
Valence electrons : 16
4 : 2s2 nonbonding orbital of O
4 : localized σ bond
8 : π bond
Bond order : 2
Molecular orbitals
Atomic orbitals
(central atom, B)
Atomic orbitals
(outer atoms, A and C)
2pxB
2pyB
πx*
πy*
πxnb
πynb
πx
πy
2pxA
2pyA
2pxC
2pyC
CO2 có 16e, cấu trúc thằng, C ở lai hoá sp
Nlk=8/2=4
Khí, không màu,
Bền với nhiệt
Bền về mặt hoá học
Tan nhiều trong nươc
Khoảng cách C-O trong cùng phân tử trong tinh thể là 1,06 �,ngắn hơn trong phân tử ở trạng thái khí 1,162 �. Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử O
của hai phân tử CO2 là 3,19 �
* Khí CO2 nặng hơn
không khí dễ hoá rắn,
hoá lỏng.
* Trên giản đồ trạng thái của CO2 điểm ba nằm cao hơn áp suất khí quyển do đó tuyết cacbonic không nóng chảy ở nhiệt độ thường mà thăng hoa ở -78oC.
* Khi nước đá khô bay hơi làm cho nhiệt độ xung quanh hạ xuống rất
thấp nên nó có ứng dụng : bảo quản những đồ chóng hỏng; trộn với
clorofom làm hỗn hợp làm lạnh; thử thách các đồ dùng trước khi đưa
đi sử dụng tại Bắc Cực, Nam Cực; tạo mưa nhân tạo.
Phân bố tam giác của 3 cặp electron
Nhĩm 18e = 2.8 +2
Nhĩm 24e =3.8
Nhóm 18e
Ion NO2- cã 18e=2.8+2. cÊu tróc gãc, N ë lai ho¸ sp2
Nlk=(4+2)/2=3
Lai hóa sp2 không bền dễ chuyển về sp3 =>ion rất hoạt động hoá học
N còn cặp e không phân chia=>dễ tạo phức với ion kim loại
Nhóm 18e
Phân tử O3 cã 18=2.8+2. cÊu tróc gãc, N ë lai ho¸ sp2
Phân tử O3
Nlk=(4+2)/2=3
Khí,ko màu, mùi khú chịu, dễ hoá lỏng, rắn
Hợp chất có cực=> tan trong nước
tính axit yếu
Io SO2 có 18e=8.2+1.2 cấu trúc góc, S ở lai hoá sp2
Nhóm 8e
Ph�n t? H2O
NHÓM 24 electron
Ion NO3- cã 24e=3.8 cÊu tróc tam gi¸c ph¼ng, N ë lai ho¸ sp2
Nlk=(2+6)/2=4
Ion ko màu
Dễ tan trong nước do phân cực mạnh
Khá bền, trong mt axit có tính oxi hoá
Ion SO3 có 24e=3.8 cấu trúc tam giác phẳng, S ở lai hoá sp2
Nlk=(2+6)/2=4
-trạng thía khí
-Có hiện tượng trùng hợp tạo sp3 bền hơn
-Có tính axit
Ion BO33- có 24e=3.8 cấu trúc tam giác phẳng, B ở lai hoá sp2
Nlk=(2+6)/2=4
Cấu trúc tứ diện của 4 cặp electron
Nhóm 26e: Ion SO32- cã 26e=8. 3+2.1 cÊu tróc chãp tam gi¸c, S ë lai ho¸ sp3
Dễ cho cặp e=>ion HSO4- hoặc SO42-
Nlk=6/2=3

Nhúm 32e: Ion SO42- có 32e=8. 4 cấu trúc tứ diện đều, S ở lai hoá sp3
Muối sunfat không màu,dễ tan trong nước
Muối của Na, K, Ca, Ba bền với nhiệt
Muối khác bị phân huỷ =>SO3
Nlk=8/2=4
Cấu trúc lưỡng chóp tam giác của 5 cặp electron
Nhóm 22e: XeF2: Sè e lµ 22=8.2+2.3 nªn ph©n tö th¶ng., Xe ë g¹ng lai ha¸ sp3d
Nlk=4/2=2

-Tan trong nước
-là chất oxh mạnh trong mt axt

o
Xe
F
F
Cl
Cấu tạo mạch dài, các mặt phẳng
vuông góc với nhau
-chất rắn, tinh thể hình kim, ko màu, nhiệt độ sôI, nhiệt nchảy cao
XeF2 là chất rắn , không màu tnc = 140oC
-tồn tại ở dạng tinh thể như hình vẽ
C?u trỳc lu?ng chúp tam giỏc c?a 5 c?p electron
Nhúm 34e: SF4 có 34e=8.4+1.2 cấu trúc cầu bập bênh, S ở lai hoá sp3d
Nlk=8/2=4
-S còn cặp e tự do
-hoạt động về mặt hoá học
Nhóm 34e: SeF4
C?u trỳc bỏt di?n c?a 6 c?p electron
Nhúm 36e: XeF4 có 36e=8.4+2.2 cấu trúc vuông phẳng, Xe ở lai hoá sp3d2
Nlk=8/2=4
-ở dạng tinh thể, o màu, tnc=114
Chất oxi hoá mạnh
* XeF4 là chất rắn, dễ bay hơi, khá
bền ở nhiệt độ thường.
D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC.
Cấu trúc bát diện của 6 cặp electron
Nhóm 42e: BrF5 cã 42e=8. 5+1.2 cÊu tróc chãp tø diÖn , Br ë lai ho¸ sp3d2
Nlk=10/2=5
Nhúm 48e: SF6 có 48e=8.6 cấu trúc bát diện đều, S ở lai hoá sp3d2
Nlk=12/2=6
-hc ko phân cực=>ít tan trong nước
-kém hoạt động, do độ bền của liên kết S-F, sự bão hoà fối trí của S
Organic and Inorganic Molecules
Terminal and Bridging Groups
Metal-metal bonds
Sigma-, Pi-, and Delta-bonds
Liên kết trong claste Co2(CO)8

OC CO OC

OC Co Co CO

CO CO CO
3d 4s 4p
?? ?? ?? ?? ?


Tạo liên kết CO CO CO CO
(CoCO) Liên kết
σ(Co-Co) Liên kết σ(CO Co)
Liên kết σ(CoCO)


Liên kết trong claste Fe2(CO)9
Liên kết trong claste Fe2(CO)9:
CO
OC CO
OC? Fe ? Fe ? CO
OC CO
CO CO


Liên kết trong claste Mn2(CO)10

OC CO CO OC

OC Mn Mn CO

CO CO CO CO
3d 4s 4p
?? ?? ?? ?


Tạo liên kết CO CO CO CO CO
(Mn CO) Liên kết σ(CO Mn)

Tạo liên kết σ (Mn-Mn)



Xin chân thành cảm ơn!