PHẦN CẤU TẠO CHẤT

Một phân tử hình thành được và tồn tại bền nhờ kết quả của tương tác giữa các hạt nhân và electron dẫn đến một năng lượng hệ cực tiểu (năng lượng này của phân tử phải thấp hơn năng lượng của hệ ban đầu). Trong phân tử có sự phân bố vị trí tương đối giữa các hạt nhân nguyên tử nên có được hình dạng không gian của phân tử với độ dài liên kết và góc xác định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
PHẦN CẤU TẠO CHẤT ̀ ́ ̣ ́ PHÂN CÂU TAO CHÂT Trường THPT chuyên Thái BìnhA- MÔT SỐ VÂN ĐỀ CHUNG VỀ LÍ THUYÊT ̣ ́ ́I. các đặc trưng về cấu tạo phân tử: Một phân tử hình thành được và tồn tại bền nhờ kết quả của tương tác gi ữa các hạt nhân vàelectron dẫn đến một năng lượng hệ cực tiểu (năng lượng này c ủa phân t ử ph ải th ấp h ơn nănglượng của hệ ban đầu). Trong phân tử có sự phân bố vị trí tương đối giữa các hạt nhân nguyên tửnên có được hình dạng không gian của phân tử với độ dài liên kết và góc xác định.1) Năng lượng liên kết Năng lượng liên kết giữa hai nguyên tử A và B là năng l ượng c ần thi ết đ ể v ừa đ ủ phá v ỡ liênkết đó hay năng lượng toả ra khi hai nguyên tử A và B ở trạng thái c ơ bản kết hợp v ới nhau. Tuynhiên năng lượng liên kết là độ sâu của cực tiểu năng lượng trên được cong thế năng Thí dụ: phản ứng H2  2 H cần năng lượng bằng 436 kJ.mol -1. Phân tử H2 bền vững nên khicho hai nguyên tử H kết hợp với nhau: 2 H  H2 toả ra một năng lượng bằng 436 kJ.mol-1. Nhưvậy hai giá trị năng lượng bằng nhau về giá trị và ngược nhau về dấu. Quy ước rằng năng lượngliên kết có dấu dương để biện luận rằng liên kết càng bền thì năng lượng liên kết càng lớn???nên EH-H = 436 kJ.mol-1. Trong phân tử có nhiều liên kết thì năng lượng liên kết được tính trung bình.2) Độ dài liên kết Độ dài của một liên kết trong phân tử là khoảng cách trung bình gi ữa hai h ạt nhân nguyên t ửtạo ra liên kết đó khi phân tử ở trạng thái năng lượng thấp nhất. Độ dài liên kết th ường đ ược kíhiệu là d. Phương pháp phổ vi sóng hay phương pháp nhi ễu xạ electron th ường đ ược dùng đ ể xác đ ịnhđộ dài liên kết. Trị số độ dài liên kết ở trong kho ảng từ 0,74Å (phân tử H 2) đến 4,47Å (phần tửCS2); thông thường trong khoảng 1,0 – 2,0Å đối với liên k ết gi ữa hai nguyên t ử c ủa các nguyêntố chu kì 2, 3, 4. Độ dài của một liên kết nào đó thường gần đúng là m ột hằng số trong các phân t ử khác nhau.Chẳng hạn liên kết đơn C-C trong hầu hết các phân t ử hiđrocacbon không liên h ợp vào kho ảng1,53-1,54Å. Trong C6H6 (benzen) độ dài liên kết giữa hai nguyên tử C cạnh nhau bằng 1,40 Å. Tr ịsố này nằm trong khoảng độ dài một liên kết C-C là 1,54Å và đ ộ dài m ột liên k ết đôi C=C là1,34Å. Độ dài liên kết càng nhỏ, liên kết càng bền. Bán kính liên kết: Từ các số liệu có thể thấy rằng độ dài liên kết d AB xấp xỉ bằng 1/2(dAA + dBB)với dAA, dBB là độ dài liên kết A-A, B-B tương ứng. Chẳng hạn, coi A là Cl, B là Cl; đã biết d Cl-Cl =1,99A, vậy dC-Cl = 1/2(dC-C + dCl-Cl) = 1/2(1,54 + 1,99) = 1,765Å. Trị số thực nghiệm cho biết d C-Cl =1,766Å. Do đó người ta coi 1/2d AA là bán kính liên kết hay bán kính cộng hoá trị r A của nguyên tửÅ.3) Góc liên kết : Góc liên kết là góc tạo bởi hai nửa đường thẳng xuất phát từ m ột hạt nhân nguyên t ử đi qua haihạt nhân của hai nguyên tử liên kết với nguyên tử đó. Các trường hợp điển hình về góc liên kết theo định nghĩa trên là: - Phân tử thẳng, góc liên kết bằng 180o (2π); chẳng hạn C2H2, CO2,… - Phân tử có góc, góc liên kết khác 180o, chẳng hạn BF3 hay C2H4 có góc 120o, H2O có góc 104,5o,… - Phân tử tứ diện, góc liên kết bằng 109o28’, chẳng hạn CH4,… Trong một số trường hợp, người ta chú ý đến góc được tạo ra t ừ 4 nguyên t ử hay 2 m ặt ph ẳng,là góc nhị diện hay góc xoắn (hay góc vặn). Dưới đây là hình ảnh m ột s ố phân t ử cho th ấy chúngcó kích thước riêng.4) Các dạng liên kết hoá học Xét một cách đại cương, liên kết hoá học có bốn dạng: - Liên kết cộng hoá trị (hay liên kết nguyên tử) - Liên kết ion (hay liên kết điện hoá trị) - Liên kết kim loại - Liên kết hiđro, tương tác Van de Van; gọi chung là tương tác yếu. Thực tế không có ranh giới rõ rệt giữa các dạng liên kết đó. Tuy nhiên, đ ể thuận l ợi khi xem xét,người ta vẫn đề cập riêng từng dạng đó, hai dạng đầu thường được đề cập đến nhiều hơn.II. Quy tắc bát tử (Octet): Từ sự phân tích kết quả thực nghiệm và cấu tạo hoá học của các phân tử, năm 1916 nhà hoá học Côxen (Kossel) và Liuyxơ (Lewis) đưa ra nhận xét mà ngày nay g ọi là quy t ắc bát t ử (hay quy tắc octet): Khi tạo liên kết hoá học, các nguyên tử có xu h ướng đ ạt t ới c ấu hình l ớp ngoài cùng bền vững của nguyên tử khí trơ với 8e. Cần lưu ý là quy tắc đó chỉ áp dụng được cho m ột số gi ới h ạn các nguyên t ố, ch ủ yếu là các nguyên tố chu kỳ 2. Quy tắc bát tử (octet) thể hi ện trong từng d ạng liên k ết c ụ th ể. Thông thường trong liên kết ion, sau khi cho – nhận electron lớp vỏ ngoài cùng có đ ủ s ố electron nh ư các nguyên tử khí hiếm. Thực tế quy luật ấy chỉ đúng cho đa số các tr ường h ợp nguyên t ố nhóm A. (Học viên lấy thí dụ về những trường hợp không tuân theo quy tắc bát tử).III. Thuyết liuytxơ (Lewis) (năm 1916):1. Nội dung của thuyết: Trong phân tử được ...