· Khi các nguyên tử sinh sống thật cách nhau chừng tiến cho gần nhau tương tác thứ nhất xuất hiện là hệ trọng hút, cho một khoảng cách nhất định ban đầu xuất hiện can dự đẩy, khi gồm sự thăng bằng giữa nhị lực thì liên kết hóa học hình thành.

· liên kết hóa học hình thành tương xứng với các nguyên tử phải thu xếp lại cấu tạo e các phân lớp ngoài cùng làm sao để cho đạt tổng tích điện chung của hệ đề nghị hạ thấp xuống thì liên kết mới bền, tức là khi bao gồm sự sinh sản thành links thì quá trình phát nhiệt (ΔH

2. Thực chất liên kết hóa học:

· link hóa học có thực chất điện bởi vì cơ sở chế tạo ra thành liên kết là lực cửa hàng giữa những hạt với điện (e tích năng lượng điện âm – hạt nhân tích năng lượng điện dương).

Bạn đang xem: So sánh độ dài liên kết

*

Hình 4.1. Shop giữa những hạt sở hữu điện

· trong số tương tác chất hóa học chỉ có những e của rất nhiều phân lớp ngoài cùng triển khai liên kết, sẽ là các e hóa trị. Những e hóa trị phía trong các AO hóa trị.

· Theo cơ học lượng tử, nghiên cứu và phân tích liên kết là nghiên cứu và phân tích sự phân bố mật độ e trong trường hạt nhân của các nguyên tử làm cho hợp chất.

3. Một số đặc trưng của liên kết:

Những thông số chính đặc trưng cho phân tử với cho link là độ dài liên kết, góc hóa trị và tích điện liên kết.

v Độ dài link (l):

*
Là khoảng cách giữa nhị hạt nhân của các nguyên tử gia nhập liên kết. Độ lâu năm liên kết biến đổi có qui dụng cụ và phụ thuộc vào vào: thực chất nguyên tử (kích thước, độ âm điện ), kiểu link (đơn, đôi, ba).

v Góc hóa trị (góc liên kết):

Là góc hợp vì hai đoạn trực tiếp nối phân tử nhân nguyên tử trung trung khu với hai hạt nhân nguyên tử liên kết. Góc hóa trị đổi khác có qui nguyên lý và phụ thuộc vào:

*
*
*
*

Ø bản chất nguyên tử.

Ø giao diện liên kết. (H3C─CH3: CĈH = 109028’);

(H2C═CH2: CĈH = 1200); (HC≡CH: CĈH = 1800)

Ø ngoài mặt học phân tử.

Ø ảnh hưởng đẩy giữa các đôi electron liên kết và không links trong phân tử.

v Năng lượng liên kết:

Là tích điện cần tiêu tốn để tiêu diệt liên kết thành những nguyên tử cô lập ở thể khí (hay cũng đó là năng lượng giải tỏa ra khi chế tạo thành liên kết từ các nguyên tử cô lập thể khí ban sơ ).

A─B(k) + EA─B A(k) + B(k) => EA─B = Ephân ly AB

ABn(k) + EABn A(k) + nB(k) => ĒA─B =

*
EABn

Năng lượng liên kết phụ thuộc vào vào độ nhiều năm liên kết, độ bội links (bậc liên kết) và chất lượng độ bền liên kết. Bạn ta nhận ra :*Bậc lk↑, E lk↑, thời gian chịu đựng lk↑, độ nhiều năm lk↓. *

*

II- LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ :

Có hai phương thức gần đúng để giải phương trình sóng Schrödinger mang lại hệ phân tử, mỗi phương pháp do một đội nhóm tác giả đưa ra hình thành một thuyết về link cộng hóa trị :

· Thuyết liên kết hóa trị (VB: valence bond theory) (Heitler–London–Pauling): xem hàm sóng phân tử là tích số các hàm sóng nguyên tử.

· Thuyết orbital phân tử (MO: molecule orbital theory) (Mulliken): coi hàm sóng phân tử là phép tổ hợp cộng cùng trừ những hàm sóng nguyên tử.

1. Thuyết link hóa trị (phương pháp VB)

a. Phân tử H2 : Xét hệ

*

*

*

Ø Phương trình sóng Schrödinger viết cho hệ trên:

*

· cùng với V là thế năng của hệ (theo quy ước: khi không có tương tác gắng năng = 0, có thúc đẩy hút nỗ lực năng giảm đề xuất mang vết âm, có ảnh hưởng đẩy nạm năng tăng cần mang vệt dương)

*

· Khi hai nguyên tử ở xa nhau chừng vô cùng, chỉ có tương tác giữa e và hạt nhân của từng nguyên tử H riêng lẻ. Thời điểm đó sự chuyển động của e được mô tả bằng hàm sóng của từng nguyên tử H:

*
*

· Một giải pháp gần đúng, coi hàm sóng Ψ của hệ

*
là :
*

· Khi nhị nguyên tử H tiến mang lại gần nhau: e1 không chỉ có chịu lực hút của hạt nhân a ngoài ra chịu lực hút của phân tử nhân b, cùng e2 thì ngược lại. Thế nên hàm sóng được bổ sung thêm một đại lượng tương tự là:

*

Nói cách khác lúc này hai nguyên tử gồm sự bàn bạc electron với nhau đề nghị hàm sóng Ψ của hệ là:

*

· chũm

*
vào phương trình sóng Schrödinger cùng giải thu được 2 đáp số: c1 = c2 = CS c1 = - c2 = CA

công dụng có 2 hàm sóng đặc thù cho trạng thái của các e trong hệ trên:

*
- hàm đối xứng (s: symmetry)

*
- hàm bội phản đối xứng (a: asymmetry)

· Ý nghĩa thứ lý:

o ΨS – hàm đối xứng : khớp ứng với 2 e đàm phán có spin ngược dấu nhau yêu cầu hút nhau làm mật độ e trong vùng không khí giữa hai hạt nhân tăng thêm → lực hút tăng thêm nên liên kết được hình thành.

o ΨA – hàm bất đối xứng : khớp ứng với 2 e thảo luận có spin thuộc dấu nhau nên đẩy nhau làm tỷ lệ e vào vùng không khí giữa hai hạt nhân triệt tiêu → yêu cầu liên kết không hình thành.

*Liên kết giữa các nguyên tử H được sinh sản thành như trên gọi là link cộng hóa trị.

*
b.

Xem thêm: Bài Tập Quản Trị Sản Xuất Và Tác Nghiệp Co Loi Giai, Tài Liệu Tổng Hợp

Luận điểm cơ bản của phương thức VB về links cộng hóa trị:

Ø vấn đề 1: link cộng hóa trị hình thành trên cơ sở các cặp e ghép đôi gồm spin ngược dấu nhau với thuộc về bên cạnh đó cả hai nguyên tử tương tác. Bởi vì vậy, link cộng hóa trị nói một cách khác là liên kết hai trung ương – hai điện tử.

Ø

*
vấn đề 2: links cộng hóa trị được hiện ra do sự xen che nhau giữa những AO hóa trị của những nguyên tử tương tác.

Ø vấn đề 3: liên kết cộng hóa trị càng bền khi mật độ e vùng xen đậy giữa những AO càng lớn. Độ xen phủ nhờ vào vào kích thước, những thiết kế và phía xen phủ của các AO hóa trị.

c. Tài năng tạo links cộng hóa trị của nguyên tử với tính bão hòa liên kết cộng hóa trị:

Ø Cơ chế tạo liên kết cùng hóa trị:

· lý lẽ ghép đôi:

Liên kết cùng hóa trị được hình thành vì sự xen che của 2 AO hóa trị chứa e đơn độc của 2 nguyên tử tương tác. Cặp e ghép đôi bởi vì hai nguyên tử vứt ra.

· phép tắc cho nhận:

*

Liên kết cùng hóa trị hình thành vày một nguyên tử đối chọi phương chi ra cặp e hóa trị dùng chung (nguyên tử cho) còn nguyên tử kia nhấn cặp e này.

Điều khiếu nại tạo links cho nhận: nguyên tử mang đến phải gồm AO hóa trị chứa cặp e ghép song ; nguyên tử dìm phải tất cả AO hóa trị trống.

Ø Khả năng tạo links cộng hóa trị của một nguyên tử (theo cả nhị cơ chế) được ra quyết định bởi số AO hóa trị (AO trống, AO cất electron đơn chiếc và AO đựng cặp electron ghép đôi) chứ ko phải phụ thuộc vào vào số e hóa trị .Kết quả ta có:

Nguyên tử của

PL e hóa trị

Số AO hóa trị

Số links cht buổi tối đa

CKI

1s

1

1

CKII

2s 2p

4

4

CKIII

3s 3p 3 chiều

9

9

Nguyên tố d

ns (n-1)d np

9

9

TD:Trong những phân tử hoặc ion tiếp sau đây có hệ nào không tồn tại: CF4, CF62-, SiF4, SiF62-, OF2, OF62- . Đáp : CF62-, OF62- .

Ø Điều khiếu nại tạo liên kết cộng hóa trị:

o năng lượng của các AO thâm nhập xen bao phủ phải dao động nhau.

o các AO tham gia xen phủ phải có mật độ e đầy đủ lớn.

o các AO tham gia xen phủ bắt buộc cùng tính định hướng.

Ø Biểu diễn link cộng hóa trị: H : H hoặc H – H

d. Những loại links cộng hóa trị với bậc của links cộng hóa trị:

Ø Liên kết s (sigma): có 1 vùng xen phủ của các AO nằm tại trục nối nhì hạt nhân. Liên kết σ bền và là link cộng hóa trị đầu tiên giữa 2 nguyên tử. Rất có thể xuất hiện tại giữa tất cả các một số loại AO: s – s, p. – p, s – p, s – d, p – d …

*

*

*

Hình 4.3. Những loại links sigma

Ø Liên kết p (pi): có 2 khoảng xen phủ của các AO ở ở phía hai bên trục nối nhị hạt nhân. Trường phù hợp này thường tương ứng với sự đậy phủ phường – p, d – d, phường – d… Do mật độ e xen phủ nhỏ hơn nên link p kém bền hơn s. Liên kết p chỉ hình thành sau thời điểm giữa hai nguyên tử sẽ có links s.

*

Hình 4.4. Những loại links pi

Ø Liên kết d (delta): hình thành bởi 2 AO d cùng tính đối xứng bên trong hai mặt phẳng tuy nhiên song xen tủ lẫn nhau đồng loạt cả 4 múi. Links δ cũng yếu bền.

*

Hình 4.5. Links Delta

Ø Liên kết p không định chỗ: Là link π mà các electron π không cố định và thắt chặt ở các nguyên tử lúc đầu đã quăng quật ra, chúng xoay xung quanh trên một số hạt nhân nhiều hơn thế nữa hoặc cả phân tử. Phần lớn hệ có link π không định chỗ thường sẽ có bậc link không nguyên.

Ví dụ: C6H6: bao gồm 3 đặc điểm cấu tạo: (i) toàn bộ 12 nguyên tử nằm tại một khía cạnh phẳng. (ii) tất cả các góc link đều bằng 1200. (iii) Độ lâu năm 6 liên kết C-C đều nhau và có giá trị chính giữa C─C với C═C.

*

*

Bậc links (C ÷ C) = 1,5

*Bậc link cộng hoá trị: là mốc giới hạn lặp lại links giữa hai nguyên tử. Bậc liên kết hoàn toàn có thể không nguyên (TD: BF3 là 1,33; NO2 là 1,5; CO32- và SO32- là 1,33; butadien-1,3 là 1,67…)

Cách tính bậc link cộng hóa trị theo thuyết VB (có 2 cách):

Bậc liên kết = 1σ + (số lk π ⁄ số lk σ) = ½(Tổng số e lk ⁄ số lk σ)

TD: CH2=CH─CH=CH2 . Blk= 1σ + 2π /3σ = ½(5lk.2 /3σ) = 1,67

e. đặc thù của link cộng hóa trị:

Tính chất đặc thù của liên kết cộng hóa trị là:

v Tính bão hòa: vày mỗi nguyên tố hóa học chỉ có một số trong những giới hạn AO hóa trị đề nghị số link cộng hóa trị rất có thể tạo được cũng đều có giới hạn. Đó là tính bão hòa của links cộng hóa trị (ngược lại: với link ion, link kim một số loại thì không bão hòa).

v Tính tất cả cực:

Ø Tính tất cả cực của link cộng hóa trị: Đôi điện tử trong links cộng hóa trị hoàn toàn có thể bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện khủng hơn, đó là sự việc phân cực của liên kết cộng hóa trị. Đám mây e lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn làm nguyên tử này tích năng lượng điện âm d-, nguyên tử kia tích điện dương d+

*
*
*
*
*

Sự phân cực làm xuất hiện lưỡng cực điện gồm hai tâm tất cả điện tích trái vết (d+, d- ) , nằm giải pháp nhau một khoảng chừng l (gọi là độ dài lưỡng cực = độ nhiều năm liên kết). Lưỡng cực này được đặc thù bằng vectơ momen lưỡng cực m .

Moment lưỡng cực m: là đại lượng vectơ tất cả chiều quy ước từ rất dương đến cực âm.

|m| = |q|l = del . (D = debye)

Ø Tính gồm cực của phân tử cùng hóa trị :được tính bằng phép tổng các vectơ momen lưỡng cực của tất cả các link và của những đôi không links trong phân tử. Hiệu quả là có những phân tử cùng hóa trị không cực như H2, O2, N2,… hoặc các phân tử gồm tính đối xứng trong không gian (CO2, BeCl2, BF3, CH4, CCl4, SiF4, NH4+, C2H2, C2H4, C2H6, C6H6 ...) gồm m = 0. Những phân tử cộng hóa trị gồm cực hay là những phân tử bất đối xứng trong không khí ( SO2, NO2, NH3, H2O, CH3Cl, CH2Cl2…). Tính có cực của phân tử cùng hóa trị tác động gần như ra quyết định đến kĩ năng hòa tan với hóa lỏng của chúng:

¨ Hòa tan: những chất bao gồm cực thì tan tốt trong dung môi gồm cực (H2O, C2H5OH, CH3COOH, CHCl3, (C2H5)2O, (CH3)2CO…); các chất không rất tan giỏi trong dung môi không rất (CCl4, CS2­, C6H6, n- C6H14, xylen…)

¨ Hóa lỏng: những chất có cực (NH3, CH3Cl…)dễ hóa lỏng hơn những chất ko cực

*
*

*
*

Phân tử cùng hóa trị thường có giá trị m = 0 ¸ 4 D, m càng khủng phân tử càng phân rất mạnh.

v Tính định hướng: để tạo link cộng hóa trị bền, mật độ e vùng xen phủ đề nghị lớn, vì thế các AO lúc xen phủ yêu cầu theo một hướng khẳng định trong ko gian. Điều này quyết định tính triết lý của link cộng hóa trị: góc liên kết và bề ngoài phân tử.

1) Thuyết lai hóa (Hybrid theory):

Trong các trường hợp, tuyệt nhất là các phân tử cùng hóa trị có từ 3 nguyên tử trở lên, những nguyên tử trung vai trung phong không sử dụng các orbital nguyên tử hóa trị đơn thuần s, p, d, f để sinh sản liên kết. Trước khi tạo thành liên kết, chúng trộn lẫn các AO hóa trị vào nội cỗ nguyên tử lại hình thành các AO new rồi new dùng các AO bắt đầu này tạo links cộng hóa trị với những nguyên tử khác. Hiện tượng kỳ lạ này điện thoại tư vấn là sự lai hóa những AO hóa trị, những AO thu được sau thời điểm lai hóa gọi là AO lai hóa (hybrid orbital).

2)

*
Đặc điểm của việc lai hóa:

*Sự lai hóa chỉ xảy ra trong nội bộ một nguyên tử.

*Số AO lai hóa chiếm được = số AO tham gia lai hóa.

*Mỗi một AO lai hóa có hình dáng hai khối cầu biến tấu tiếp xúc nhau: 1 rất cao và 1 rất nhỏ tuổi (mật độ electron dồn hẳn về một khối cầu (làm tăng mật độ electron khi sản xuất liên kết, liên kết sẽ bền hơn):

*Các AO lai hóa có ngoại hình và năng lượng tương đồng nhau và phân bố một bí quyết đối xứng tốt nhất trong ko gian.

*Các AO lai hóa chỉ rất có thể tạo được loại link cộng hóa trị duy nhất là links sigma (σ) nhưng mà thôi.

3) Điều kiện để lai hóa bền:

*Các AO hóa trị tham gia lai hóa phải gồm mức năng lượng xấp xỉ ngay sát nhau (TD: AO 2s chỉ hoàn toàn có thể tham gia lai hóa với AO 2p mà bắt buộc lai hóa cùng với 3p, 3d…)

*Các AO hóa trị gia nhập lai hóa phải tất cả mật độ electron đủ lớn.

Từ điều kiện trên dẫn mang lại hai hệ quả sau:

· vào bảng tuần hoàn, theo chu kì lúc đi từ trái sang phải, kỹ năng lai hóa thân s với p của những nguyên tố giảm dần (vì không đúng biệt mức năng lượng của nhì phân lớp hóa trị ns và np tăng dần)

· vào bảng tuần hoàn, theo phân nhóm bao gồm khi đi từ bên trên xuống khả năng lai hóa sút dần (vì kích thước AO tăng làm mật độ e giảm).

TD: H2O ( O lai hóa sp3); H2S; H2Se; H2Te (S, Se, Te không lai hóa)

*

H2O H2S H2Te

4) Các hình trạng lai hóa:

a) Lai hóa sp:

*Công thức lai hóa: 1AO s + 1AO phường → 2AO sp (góc 1800 , mặt đường thẳng)

*Có trong các chất: BeH2, BeX2, CO2, C2H2 (chất có CC(N) hoặc ═C═)

*

*

b) Lai hóa sp2:

*Công thức lai hóa: 1AO s + 2AO p. → 3AO sp2 (góc 1200, trục của tam giác đều)

*Có trong những chất: BH3, BX3, C2H4,, NO3-, CO32-, SO3

*

c) Lai hóa sp3:

*Công thức lai hóa: 1AO s + 3AO phường → 4AO sp3 (góc 109,50, trục của tứ diện đều)

*Có trong những chất: CH4 (ankan), SiH4, CX4, NH4+, SO42-, NH3, H2O

*

*Ngoài ra còn tồn tại các mẫu mã lai hóa khác như: sp3d (lưỡng tháp tam giác, PCl5); sp3d2 (bát diện hầu hết = lưỡng tháp vuông, SF6); sp3d3 (lưỡng tháp ngũ giác, IF7)...

*

Ø những kiểu lai hóa và cấu hình không gian phân tử thuộc góc liên kết:

Ø Dự đoán tinh thần lai hóa của nguyên tử trung trung khu A vào phân tử ABn:

§ Cách 1: Góc liên kết thực nghiệm có mức giá trị gần với góc của kiểu lai hóa nào thì nguyên tử trung trung tâm sẽ lai hóa giao diện đó.

TD:

¨ CO2 (OĈO = 1800) => C lai hóa sp.

¨ SO2 (OŜO = 119,50) => S lai hóa sp2.

¨ NH3 (HNH = 107,30) => N lai hóa sp3.

¨ H2O (HÔH = 104,50) => O lai hóa sp3…

Cách 2: Phép thay thế sửa chữa nguyên tử: hoàn toàn có thể thay nạm một nguyên tử trong một phân tử đã biết cấu hình không gian bởi một nguyên tử khác thuộc phân nhóm với nó thì cấu hình cũng gần tựa như nhau. (đối với nguyên tử trung tâm nên làm cách nhau 1 chu kỳ, quan trọng đặc biệt đối với nguyên tử biên có thể thay cố H bằng các nguyên tử halogen X với ngược lại)

· CO2 (thẳng hàng); tựa như là: CS2, …

· CH4, SiH4, CCl4, SiF4 (tứ diện đều); CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CF2Cl2(tứ diện lệch)

· NH3, PH3, NF3, PCl3 ( tháp tam giác)

Cách 3: Tính số phối trí SN (Steric Number) (thực hóa học là số AO lai hóa) của nguyên tử trung chổ chính giữa (nttt) (= số AOLH liên kết + số AOLH ko liên kết)

SN = n + ½ k

* n: số nguyên tử biên ( số nguyên tử link trực tiếp cùng với nttt).

* ½k : số song e tự do không links của nttt ( k = số e từ bỏ do)

* k = x ± y – z .

Với: x: số e phần ngoài cùng của nttt.

y: số e mất hay nhận tương ứng với điện tích ion (nếu là ion).

z : số e quan trọng để các nguyên tử biên đạt cấu hình của khí trơ ngay sát nó.

Kết quả:

.SN = 2 → A nghỉ ngơi trạng thái LH sp → góc 1800 ( trực tiếp hàng)

.SN = 3 → A làm việc trạng thái LH sp2 → góc 1200 ( trục tam giác đều)

.SN = 4 → A ngơi nghỉ trạng thái LH sp3 → góc 109028’( trục tứ diện đều)

.SN = 5 → A sống trạng thái LH sp3d ( trục lưỡng tháp tam giác)

.SN = 6 → A làm việc trạng thái LH sp3d2 ( trục bát diện đều)

· CO2: SN = 2 + ½(4-2×2) = 2 => C (sp).

· SO2: SN = 2 + ½(6-2×2) = 3 => S (sp2).

· NH3: SN = 3 + ½(5-3) = 4 => N (sp3).

· H2O : SN = 2 + ½(6-2) = 4 => O (sp3).

· NH4+: SN= 4 + ½(5-1-4)=4 => N (sp3).

· SO42-: SN= 4 + ½(6+2-8) = 4 => S(sp3).

· NO2: SN = 2 + ½(5-4) = 2,5 3 => N (sp2), (vì 1e đơn chiếc vẫn đề xuất chiếm 1 AOLH)