Bài giảng Hóa đại cương: Chương 2 - ĐH Điện lực

Bài giảng Hóa đại cương: Chương 2 - Các trạng thái tập hợp của vật chất cung cấp cho các bạn những kiến thức về liên kết hóa học; tương tác giữa các phân tử; liên kết Hiđro; các trạng thái của vật chất. Mời các bạn tham khảo bài giảng để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa đại cương: Chương 2 - ĐH Điện lực Trường Đại Học Điện Lực Khoa Đại Cương Chương 2. Các trạng thái tập hợp của vật chất I Liên kết hóa học II Tương tác giữa các phân tử II III Liên kết Hiđro IV Các trạng thái của vật chất I. Liên kết hóa học 1. Một số đại lượng có liên quan đến liên kết a. Độ âm điện của nguyên tố( χ) b. Năng lượng liên kết: Đó là năng lượng cần thiết để phá vỡ mối liên kết và tạo ra các nguyên tử ở thể khí . Năng lượng liên kết thường kí hiệu E và tính bằng kcalo cho một mol liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền c. Độ dài liên kết Đó là khoảng cách giữa hai nhân nguyên tử khi đã hình thành liên kết. Độ dài liên kết thường kí hiệu ro và tính bằng Ao = 10-8 cm d. Độ bội của liên kết Số liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử cho trước được gọi là độ bội của liên kết và kí hiệu là Đ. Độ bội của liên kết càng lớn thì liên kết càng bền, năng lượng liên kết càng lớn và độ dài liên kết càng nhỏ. e. Góc liên kết( góc hóa trị) Đó là góc tạo bởi 2 mối liên kết giữa một nguyên tử với hai nguyên tử khác e. Độ phân cực của liên kết, momen lưỡng cực Trong những liên kết giữa hai nguyên tử khác nhau, do có sự chênh lệch về độ âm điện, e liên kết bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, tạo ra ở đây một điện tích âm nào đó (δ-), còn ở nguyên tử kia mang một địên tích (δ+). Khi đó người ta nói liên kết bị phân cực. Ví dụ: HF, CO2 Độ phân cực của liên kết được đánh giá qua momen lưỡng cực µ, đơn vị tính là D Độ phân cực của liên kết phụ thuộc vào điện tích trên cực và độ dài của liên kết Sự chênh lệch độ âm điện giữa hai nguyên tử càng lớn thì liên kết giữa chúng càng phân cực. f. Qui tắc bát tử Tất cả các khí trơ( trừ He) đều có 8 e ở lớp ngòai cùng. Chúng rất ít họat động hóa học ( không liên kết với nhau và hầu như không liên kết với những nguyên tử khác để tạo thành phân tử. Các khí trơ tồn tại trong tự nhiên dưới dạng các nguyên tử tự do. Vì vậy cấu trúc 8 e lớp ngòai cùng là một cấu trúc đặc biệt bền vững. Do đó các nguyên tử có xu hướng liên kết với nhau để đạt được cấu trúc e bền vững của các khí trơ 2. Các dạng liên kết hóa học a. Liên kết ion Là liên kết giữa hai ion trái dấu do lực hút tĩnh điện tạo thành. Trong liên kết ion, hóa trị của nguyên tố bằng số điện tích của ion với dấu tương ứng. Ví dụ: Na+ + Cl- NaCl Liên kết ion là liên kết bền , năng lượng liên kết khá lớn( ≈ 100kcal/mol). Lực hút tĩnh điện giữa các ion không định hướng, một ion dương có tác dụng hút nhiều ion âm xung quanh nó và ngược lại. Vì vậy người ta nói liên kết ion không có định hướng. Những hợp chất ion thường có dạng tinh thể bền vững b. Liên kết cộng hóa trị Thuyết của Lewis Theo Lewis, liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố ( ∆χ =0) hay của các nguyên tố có sự chênh lệch nhỏ về độ âm điện(∆χ nhỏ). Trong liên kết cộng hóa trị, các nguyên tử tham gia liên kết bỏ ra 1,2,3 hay 4 e dùng chung để mỗi nguyên tử đạt được 8e hay 2e ở lớp ngoài cùng. Ví dụ: H2, N2, O2, CO2, HF, NH3 Thuyết MO( lai hóa obitan nguyên tử) Từ những nghiên cứu về phương pháp liên kết hóa trị của Heitler, London, Pauling, Slater đã đề nghị sử dụng thuyết MO để giải thích.  Liên kết công hóa trị được hình thành do sự ghép đôi hai electron độc thân có spin ngược chiều của hai nghuyên tử, khi đó có sự xen phủ hai AO  Mức độ xen phủ của các AO càng lớn thì liên kết càng bền, liên kết được thực hiện theo phương tại đó sự xen phủ là lớn nhất Thuyết MO( lai hóa obitan nguyên tử) Sự định hướng liên kết. Liên kết σ và liên kết π  Phân tử - tổ hợp thống nhất gồm các hạt nhân và các electron của các nguyên tử tương tác. Trạng thái của e được mô tả bằng các MO. Mỗi MO được xác định gần đúng bằng phương pháp tổ hợp tuyến tính các orbital nguyên tử MO = Ci AO Số MO tạo thành bằng số AO tham gia tổ hợp tuyến tính Điều kiện các AO tham gia tổ hợp tuyến tính Năng lượng gần nhau. Mức độ che phủ đáng kể. Cùng tính đối xứng đối với trục liên nhân.  Sự che phủ các đám mây e dọc theo trục liên nhân → liên kết  ,nhận trục liên nhân làm trục đối xứng, là một liên kết bền. Liên kết  có thể hình thành do sự xen phủ các đám mây s-s, s-p, p-p  Sự che phủ các đám mây e về hai phía trục liên nhân → liên kết  có mặt phẳng đối xứng chứa trục liên nhân, liên kết  kém bền hơn liên kết . Liên kết  có thể hình thành do sự xen phủ các đám mây p-p, p-d Sự tạo thành các MOσ từ AO s Sự tạo thành các MOσ,MO từ các AOp Trong thuyết MO, hóa trị của nguyên tố bằng số e độc thân của nguyên tử ở trạng thái cơ bản hay trạng thái kích thích C Hóa trị 2 C* Hóa trị 3 N Hóa trị 3 Lai hóa sp Sự tổ hợp một đám mây s với một đám mây p tạo ra 2 đám mây lai hướng theo 2 hướng trong không gian. Trục của 2 đám mây này tạo ra góc 1 ...