BÀI TẬP HÓA ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 4

LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬI.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC1.Bản chất liên kết: •Liên kết hóa học có bản chất điện vì cơ sở tạo thành liên kết là lực tương tác giữa các hạt mang điện (e tích điện âm – hạt nhân tích điện dương).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI TẬP HÓA ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 4Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Chương IV. LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌCI. Bản chất liên kết:1. • Liên kết hóa học có bản chất điện vì cơ sở tạo thành liên kết là l ực tương tác giữa các hạt mang điện (e tích điện âm – hạt nhân tích điện dương). Hình 4.1. Tương tác các hạt mang điện • Trong các tương tác hóa học chỉ có các e của những phân lớp ngoài cùng th ực hiện liên kết, đó là các e hóa trị. • Theo cơ học lượng tử, nghiên cứu liên kết là nghiên cứu sự phân bố mật đ ộ e trong trường hạt nhân của các nguyên tử tạo nên hợp chất. Một số đặc trưng của liên kết2. Những thông số chính đặc trưng cho phân tử và cho liên kết là độ dài liên kết, góchóa trị và năng lượng liên kết. • Độ dài liên kết: Là khoảng cách giữa hai hạt nhân của các nguyên tử tương tác với nhau.ví dụ: Liên kết H-F H – Cl H – Br H–I D (Ǻ) 0.92 1.28 1.42 1.62 Độ dài liên kết thay đổi có qui luật và phụ thuộc vào: Kiểu liên kết o Trạng thái hóa trị của các nguyên tố o Độ bền hợp chất … o • Góc hóa trị: Là góc tạo bởi hai đoạn thẳng tưởng tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâmvới hai hạt nhân nguyên tử liên kết. Góc hóa trị cũng thay đổi có qui luật và phụthuộc vào: Bản chất nguyên tử tương tác o 18Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm Kiểu hợp chất o Dạng hình học phân tử o • Năng lượng liên kết: Là năng lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết hay năng lượng giải phóng khi tạo thành liên kết. Năng lượng liên kết phụ thuộc vào: Độ dài o Độ bội (bậc liên kết) o Độ bền liên kết o LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬII. Có hai phương pháp thông dụng là phương pháp liên kết hóa trị (VB) và phươngpháp orbital phân tử (MO). Phương pháp liên kết hóa trị (phương pháp VB)1. Liên kết cộng hóa trị theo phương pháp VBa. Ví dụ: Phân tử H2 Ở một thời điểm bất kỳ các hạt nhân và các e có vị trí tương đối như sau: 1 2 a b Hình 4.2. Vị trí tương đối của electron và hạt nhân trong phân tử H2 Phương trình sóng Schrodinger viết cho hệ phân tử H – H: ∂ 2 Ψ ∂ 2 Ψ ∂ 2 Ψ 8π 2 m ( E − V )Ψ = 0 + 2+ 2+ ∂x 2 ∂y ∂z h2 Với V là thế năng của hệ: e2 e2 e2 e2 e2 e2 V= + − − − − rab r12 ra1 ra 2 rb1 rb 2 • Khi hai nguyên tử ở xa nhau vô cùng, chỉ có tương tác giữa e và hạt nhân của từng nguyên tử riêng lẻ. Lúc đó sự chuyển động của e được mô tả bằng hàm sóng của nguyên tử H: 1 1 e − ra1 e − rb 2 Ψa1 = Ψb 2 = π π Một cách gần đúng, hàm sóng Ψ của phân tử H2: Ψ = Ψa1 Ψb 2 19Chương IV: Liên Kết Hóa Học ThS Lê Minh Tâm • Khi hai nguyên tử H tiến lại gần nhau: e1 không chỉ chịu tác động của hạt nhân a mà còn chịu lực hút của nạt nhân nguyên tử còn lại b, và ngược lại. Do vậy hàm sóng được bổ sung thêm đại lượng: Ψ = Ψa 2 Ψb1 Một cách gần đúng: ΨH 2 = c1 Ψa1 Ψb 2 + c 2 Ψa 2 Ψb1 Thế ΨH vào phương trình sóng Schrodinger thu được 2 đáp số: 2 c1 = c2 = CS c1 = - c2 = CA Có 2 hàm sóng đặc trưng cho sự chuyển động của các e trong phân tử H2: ΨS = C S ( Ψa1 Ψb 2 + Ψa 2 Ψb1 ) - hàm đối xứng Ψ A = C A ( Ψa1 Ψb 2 − Ψa 2 Ψb1 ) - hàm phản đối xứng Ý nghĩa vật lý: • ΨS – tổ hợp tuyến tính cộng, ứng với trường hợp 2e của H 2 có spin ngược dấu, mật độ e tăng lên trong vùng không gian giữa hai hạt nhân → lực hút xuất hiện nên liên kết được hình thành • ΨA – tổ hợp tuyến tình trừ, ứng với trường hợp 2e của H2 có spin cùng dấu, mật độ e giảm xuống trong vùng không gian giữa hai hạt nhân → lực đẩy xuất hiện nên liên kết không hình thành*Liên kết giữa các nguyên tử H được tạo thành như trên gọi là liên kết cộng hóa trị.b. Nội dung cơ bản của phương pháp VB về liên kết cộng hóatrị: • Liên kết cộng hóa trị hình thành trên cơ sở trên cặp e ghép đôi có spin ngược dấu và thuộc về đồng thời cả hai nguyên tử tương tác. Vì vậy, liên kết cộng hóa trị còn được gọi là liên kết hai tâm – hai điện tử, phương pháp VB còn được gọi là phương pháp cặp electron định chỗ. • Liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự che phủ lẫn nhau giữa các ...