Thuyết VB, cũng như thuyết MO hay Thuyết MO gần đúng( MO-Hucken) có ý nghĩa quan trong trong việc giải quyết các vấn đề về cấu tao, tính chất của các chất. Tùy trường hợp cụ thể, mục đích giải thích mà chúng ta sử dụng một thuyết ưu việt hơn, thuyết kia trở nên bất khả dụng. Khi giải thích về cấu trúc phân tử của các phân tử ta sẽ dùng thuyết VB để giải thích. Show Nội Dung Thuyết Như Sau: Trước khi hình thành phân tử nguyên tử trung tâm sẽ tiến hành lai hóa, tức là tổ hợp tuyến tính( Tổ hợp cộng các obitan nguyên tử, ở đây là tổ hợp các obitan nguyên tử trung tâm), các obitan tham gia lai hóa phải có năng lượng gần bằng nhau. Sau khi tổ hợp sẽ được các obitan lai hóa giống nhau, tức có năng lượng như nhau, Các obitan lai hóa sễ được sắp xếp sao cho năng lượng là nhỏ nhất. các obitan lai hóa chỉ có thể xen phủ trục để tạo liên kết xichma mà thôi. ví dụ: Phân tử NH3 có cấu trúc chóp tam giác. Nếu dựa vào VB giải thích như sau. Nguyên tử trung tâm Nito sẽ tiến hành lai hóa sp3. Một obitan s chứa 2e sẽ tổ hợp với 3 obitan p chứa 3e độc thân tạo 4 obitan lai hóa sp3 có năng lượng bằng nhau. 4 obitan lai hóa hình thành có cấu trúc tứ diện. trong đó 1 obitan lai hóa chứa cặp e không liên kết. 3 obitan lai hóa còn lại chứa 3e độc thân xen phủ với 3 obitan nguyên tử hidro tạo thành 3 liên kết N-H hướng về 3 đỉnh. Như vậy phân tử NH3 có cấu trúc chóp tam giác Một số dạng lai hóa +> Lai hóa sp: Obitan s tổ hợp với 1 obitan p tạo ra 2 obitan lai hóa sp. 2 obita lai hóa sp có cấu trúc đường thẳng.Vd axetilen C2H2 +> Lai hóa sp2: 1 Obitan s tổ hợp với 2 obitan p tạo ra 3 obitan lai hóa sp2 hướng về 3 đỉnh của một tam giác đều. vd SO3, BH3 +> Lai hóa sp3: Trường hợp NH3, CH4, H2O... Page 2
Published on Sep 12, 2018 "Vận dụng thuyết lai hóa và thuyết sức đẩy giữa các cặp electron hóa trị dự đoán và giải thích dạng hình học của một số phân tử" https://app.box.com/s... Published on May 19, 2021 https://app.box.com/s/f2x1rvvos8k900rnqnb1tgxhngzvv6gf DẠY KÈM QUY NHƠN OLYMPIAD
Phần I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢNCơ sở hình thành các liên kết hóa học là lực hút giữa các hạt mang điện, do đó liên kết hóa học có bản chất điện. II. Electron hóa trịElectron hóa trị là electron trên lớp ngoài cùng và electron trên các phân lớp d, f đang xây dựng, như ns, np, (n−-−1)d, (n−-−2)f, với n là số thứ tự lớp ngoài cùng. Chỉ có electron hóa trị tham gia liên kết. Số electron hóa trị của các nguyên tố:
Ví dụ:
III. Độ dài liên kếtĐộ dài liên kết là khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử liên kết. IV. Góc hóa trị (góc liên kết)Góc hóa trị là góc tạo bởi 2 đoạn thẳng nối nguyên tử trung tâm và 2 nguyên tử liên kết. Phân tử có 3 nguyên tử trở lên mới có góc hóa trị. V. Bậc liên kếtBậc liên kết là số liên kết tạo thành giữa hai nguyên tử. VI. Năng lượng liên kếtNăng lượng liên kết là năng lượng cần tiêu tốn để phá hủy liên kết hóa học, đơn vị thường gặp là kJ/mol. Năng lượng liên kết càng lớn khi:
Ví dụ 1 Cho biết bán kính cộng hóa trị của các nguyên tố: C [A˚\text{\AA}A˚]: 0.77 (bậc liên kết 1); 0.67 (bậc liên kết 2); 0.60 (bậc liên kết 3) O [A˚\text{\AA}A˚]: 0.66 (bậc liên kết 1); 0.55 (bậc liên kết 2) H [A˚\text{\AA}A˚]: 0.30 Độ dài liên kết của các nhóm: C===O, C−-−O, C−-−H, C−-−C trong phân tử CH3_33COOH có giá trị lần lượt là: Lời giải. Độ dài liên kết C===O: bậc liên kết 2 nên độ dài liên kết bằng tổng bán kính cộng hóa trị của C ứng với bậc liên kết 2 và bán kính cộng hóa trị của O ứng với bậc liên kết 2. ⟶\longrightarrow⟶ C===O: 0.67+0.55=1.220.67+0.55=1.220.67+0.55=1.22 Tương tự đối với các liên kết còn lại. C−-−O: 0.77+0.66=1.430.77+0.66=1.430.77+0.66=1.43 C−-−H: 0.77+0.3=1.070.77+0.3=1.070.77+0.3=1.07 C−-−C: 0.77+0.77=1.540.77+0.77=1.540.77+0.77=1.54 Chọn đáp án A. Ví dụ 2 So sánh độ dài liên kết các chất sau: ICl (1), ClF (2), ClBr (3), FBr(4). Lời giải. Để so sánh độ dài liên kết ta so sánh tổng bán kính nguyên tử của hai nguyên tố tạo thành liên kết. ICl, ClF, ClBr đều có nguyên tử Cl, ta sẽ đi so sánh nguyên tử còn lại: RI_\text{I}I > RBr_\text{Br}Br > RF_\text{F}F ⟶\longrightarrow ⟶ (2) < (3) < (1). ClF và FBr đều có nguyên tử F, RCl_\text{Cl}Cl < RBr_\text{Br}Br ⟶\longrightarrow⟶ (2) < (4). ClBr và FBr đều có nguyên tử Br, RF_\text{F}F < RCl_\text{Cl}Cl ⟶\longrightarrow⟶ (4) < (3). Chọn đáp án C. Phần 2. CÁC LOẠI LIÊN KẾT HÓA HỌCDựa vào năng lượng liên kết, người ta chia các loại liên kết thành các loại:
Sau đây, hãy cùng chúng mình tìm hiểu mỗi loại liên kết hóa học nha. I. Liên kết cộng hóa trịĐể giải thích cho liên kết cộng hóa trị, người ta quan tâm đến hai thuyết "siêu to khổng lồ" mà chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sau đây: Thuyết VB (Valence Bond - liên kết hóa trị) và thuyết MO (Molecular Orbital - orbital phân tử - sẽ tiếp tục ở phần 2). 1. Thuyết VBa. Luận điểm cơ bản của thuyết VB Để tạo liên kết cộng hóa trị thì 2 electron hóa trị có spin trái dấu và có sự che phủ giữa hai AO hóa trị của các nguyên tử tạo liên kết. Liên kết cộng hóa trị càng bền khi mật độ che phủ các AO càng lớn. Điều kiện để tạo liên kết hóa trị bền: Các AO hóa trị có:
b. Cơ chế tạo thành liên kết cộng hóa trị: Cơ chế ghép đôi: sự xen phủ của 2 orbital hóa trị chứa electron độc thân của 2 nguyên tố. Số electron độc thân tăng lên khi nguyên tử ở trạng thái kích thích. Ví dụ: Cơ chế cho nhận: sự xen phủ giữa 1 orbital hóa trị chứa 2e và 1 orbital hóa trị trống. Số AO trống có thể tăng lên nhờ kích thích. Ví dụ: c. Tính chất của liên kết cộng hóa trị Tính định hướng: để tạo được liên kết bền vững thì các AO phải định hướng sao cho mức độ che phủ giữa các AO cực đại. Tính bão hòa: số liên kết cộng hóa trị tối đa một nguyên tố tạo được = số orbital hóa trị của nó.
Tính phân cực:
Ví dụ 3 Xét các phân tử sau: SF6_66, BrF7_77, IF7_77, ClF3_33, OF6_66, I7_77F. Có bao nhiêu phân tử không tồn tại? Lời giải. Để xem xét phân tử có tồn tại hay không, cần lưu ý đến tính bão hòa của liên kết cộng hóa trị. SF6_66: S thuộc chu kì 3, có 9 AO hóa trị, tạo được tối đa 9 liên kết cộng hóa trị nên liên kết được với 6 nguyên tử F →\rightarrow→ tồn tại. BrF7_77: Br thuộc chu kì 4, có 16 AO hóa trị, tạo được tối đa 16 liên kết cộng hóa trị nên liên kết được với 7 nguyên tử F →\rightarrow→ tồn tại. Tương tự với phân tử IF7_77, ClF3_33. OF6_66: O thuộc chu kì 2, có 4 AO hóa trị, tạo được tối đa 4 liên kết cộng hóa trị nên không thể liên kết được với 6 nguyên tử F →\rightarrow→ không tồn tại. I7_77F: F thuộc chu kì 2, có 4 AO hóa trị, tạo được tối đa 4 liên kết cộng hóa trị nên không thể liên kết được với 7 nguyên tử I →\rightarrow→ không tồn tại. Chọn đáp án B. Ví dụ 4 Trong các liên kết sau, liên kết nào phân cực nhất: C−-−H, C−-−O, C−-−N, C−-−F. Lời giải. Liên kết cộng hóa trị càng phân cực khi hiệu độ âm điện hai nguyên tử càng lớn. Hiệu độ âm điện: C−-−H < C−-−N < C−-−O < C−-−F ⇒\Rightarrow⇒ liên kết C−-−F phân cực nhất. Chọn đáp án A. d. Các loại liên kết cộng hóa trị Liên kết sigma (σ\sigmaσ):
Liên kết pi (π\piπ):
Liên kết pi không định chỗ:
Liên kết delta (δ\deltaδ):
Ví dụ 5 Có bao nhiêu chất có liên kết pi không định chỗ trong các chất sau: BF3_33, CO32−_3^{2-}32−, SO2_22, SO3_33, SO32−_3^{2-}32−, SO42−_4^{2-}42−, NO2_22, NO2−_2^{-}2−, NO3−_3^{-}3−, ClO4−_4^{-}4−, O3_33, O2_22, C6_66H6_66, N2_22, CO? Lời giải. Có 10 phân tử thỏa mãn: BF3_33, CO32−_3^{2-}32−, SO32−_3^{2-}32−, SO42−_4^{2-}42−, NO2_22, NO2−_2^{-}2−, NO3−_3^{-}3−, ClO4−_4^{-}4−, O3_33, C6_66H6_66. Chọn đáp án A. Ví dụ 6 Trong các liên kết sau, liên kết nào bền vững trong thực tế (trục liên nhân là trục z): (1)σ1s−2px(2)σ2px−2px(3)σ2s−2pz(4)π2px−2py(5)π4py−4py(6)π3py−3dyz\begin{array}{c c c c c c} (1) \sigma_{1\text{s}-2\text{p}x} & (2)\sigma_{2\text{p}_x-2\text{p}x} & (3) \sigma_{2\text{s}-2\text{p}z} & (4) \pi_{2\text{p}_x-2\text{p}y} & (5) \pi_{4\text{p}_y-4\text{p}y} & (6) \pi_{3\text{p}y-3\text{d}{yz}} \\ \end{array}(1)σ1s−2px(2)σ2px−2px(3)σ2s−2pz(4)π2px−2py(5)π4py−4py(6)π3py−3dyz Lời giải. Để xem xét liên kết nào bền vững, cần chú ý:
Đối với các trường hợp trên: (1) Chỉ bền vững trên trục x, không bền vững trên trục z. (2) Chỉ bền vững trên trục x, không bền vững trên trục z. (3) Bền vững trên trục z. (4) Không bền vững trên mọi trục. (5) Cần lưu ý liên kết π\piπ chỉ bền khi tạo từ 2p−2p2\text{p}-2\text{p}2p−2p và 2p−3p2\text{p}-3\text{p}2p−3p. Đối với các orbital p thuộc lớp lớn, kích thước lớn làm giảm mật độ xen phủ, làm độ bền giảm, do đó không bền vững. (6) Bền vững trên trục z. Chọn đáp án A. e. Công thức tính bậc liên kết N=1+soˆˊ lieˆn keˆˊt π (định choˆ˜)+soˆˊ lieˆn keˆˊt π (khoˆng định choˆ˜)soˆˊ cặp nguyeˆn tửN =1+ \text{số liên kết }\pi\text{ (định chỗ)} +\frac{\text{số liên kết } \pi \text{ (không định chỗ})}{\text{số cặp nguyên tử}}N=1+soˆˊ lieˆn keˆˊt π (định choˆ˜)+soˆˊ cặp nguyeˆn tửsoˆˊ lieˆn keˆˊt π (khoˆng định choˆ˜) Ví dụ 7 Bậc liên kết của mỗi liên kết trong các phân tử sau: H2_22O, CO2_22, BF3_33, C6_66H6_66 lần lượt là Lời giải. H2_22O có 2 liên kết O−-−H bậc 1. CO2_22 có 2 liên kết C===O bậc 2. BF3_33 có 1 liên kết pi không định chỗ trên 3 liên kết B−-−F nên có bậc: 1+13=431+\frac{1}{3}=\frac{4}{3}1+31=34. C6_66H6_66 có 3 liên kết pi không định chỗ trên 6 liên kết C−-−C nên có bậc: 1+36=321+\frac{3}{6} = \frac{3}{2}1+63=23. Chọn đáp án C. f. Thuyết lai hóa Thuyết VB tuy giải thích được sự tạo thành liên kết cộng hóa trị nhưng chưa thể giải thích được các đặc tính khác của phân tử cộng hóa trị như góc liên kết, năng lượng liên kết,... Do đó, để giải thích các đặc tính trên, người ta dựa trên một thuyết "con" của thuyết VB - thuyết lai hóa. Khái niệm lai hóa:
Đặc điểm orbital lai hóa:
ĐIều kiện lai hóa bền:
Xu hướng thay đổi khả năng lai hóa của các nguyên tố:
Ví dụ 8 Sự lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các anion sau: ClO4−_4^-4−, BrO4−_4^-4−, IO4−_4^-4− có độ bền như thế nào Lời giải. Ta dễ dàng nhận xét: Cl, Br, I cùng thuộc một phân nhóm chính. Đi từ trên xuống, kích thước các orbital nguyên tử tăng dần, làm giảm mật độ electron, giảm độ bền lai hóa. Chọn đáp án D. g. Các kiểu lai hóa Lai hoˊa sp\textbf{Lai hóa sp}Lai hoˊa sp: Xét nguyên tử A có 1 AOs và 3 AOp. Nguyên tử A lai hóa sp:
Một số phân tử có nguyên tử trung tâm lai hóa sp: CO2_22, ZnCl2_22, BeH2_22, BeX2_22, CdX2_22, HgX2_22 (X là halogen). Lai hoˊa sp2\textbf{Lai hóa sp}^2Lai hoˊa sp2 Xét nguyên tử A có 1 AOs và 3 AOp. Nguyên tử A lai hóa sp2^22:
Một số phân tử/ion có nguyên tử trung tâm lai hóa sp2^22: C2_22H4_44, BF3_33, NO3−_3^{-}3−. Lai hoˊa sp3\textbf{Lai hóa sp}^3Lai hoˊa sp3 Xét nguyên tử A có 1 AOs và 3 AOp. Nguyên tử A lai hóa sp3^33:
Một số phân tử/ion có nguyên tử trung tâm lai hóa sp3^33: CH4_44, NH4+_4^{+}4+, NH3_33, SO42−_4^{2-}42−, H2_22O Caˊch xaˊc định trạng thaˊi lai hoˊa của nguyeˆn tử trung taˆm\textbf{Cách xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm}Caˊch xaˊc định trạng thaˊi lai hoˊa của nguyeˆn tử trung taˆm Xét phân tử có dạng AHm_mmBn_nn (A là nguyên tử trung tâm, H là hidro, B là nguyên tử xung quanh A khác hidro). Công thức số orbital lai hóa A: Soˆˊ orbital lai hoˊa của A=soˆˊ cặp e tự do của A+soˆˊ lieˆn keˆˊt σ quanh A\text{Số orbital lai hóa của A} = \text{số cặp e tự do của A}+\text{số liên kết} \text{ }\sigma \text{ } \text{quanh A}Soˆˊ orbital lai hoˊa của A=soˆˊ cặp e tự do của A+soˆˊ lieˆn keˆˊt σ quanh A hay Soˆˊ orbital lai hoˊa của A=12(Σehoˊa trị−2m−8n)+m+n\text{Số orbital lai hóa của A} = \frac{1}{2}\left(\Sigma e_\text{hóa trị}-2m-8n\right)+m+nSoˆˊ orbital lai hoˊa của A=21(Σehoˊa trị−2m−8n)+m+n Số orbital lai hóa của A:
Xét các ví dụ sau: BeCl2Be coˊ 2 e hoˊa trị,Cl coˊ 7 e hoˊa trịSoˆˊ orbital lai hoˊa của Be=12(2+2×7−2×8)+2=2⇒lai hoˊa spBCl3B coˊ 3 e hoˊa trị,Cl coˊ 7 e hoˊa trịSoˆˊ orbital lai hoˊa của B=12(3+3×7−3×8)+3=3⇒lai hoˊa sp2CH4Ccoˊ 4 ehoˊa trị,H coˊ 1 e hoˊa trị Soˆˊ orbital lai hoˊa của C=12(4+4×1−4×2)+4=4⇒lai hoˊa sp3CH2Cl2C coˊ 4 e hoˊa trị,H coˊ 1 e hoˊa trị,Cl coˊ 7 e hoˊa trịSoˆˊ orbital lai hoˊa của C=12(4+2×1+2×7−2×2−2×8)+2+2=4⇒lai hoˊa sp3\begin{array}{c | l} \text{BeCl}_2 & \text{Be có 2 e hóa trị}, \text{Cl có 7 e hóa trị} \\ & \text{Số orbital lai hóa của Be} = \frac{1}{2}(2+2\times 7-2\times 8) + 2 = 2 \Rightarrow \text{lai hóa sp} \\ \text{BCl}_3 & \text{B có 3 e hóa trị}, \text{Cl có 7 e hóa trị} \\ & \text{Số orbital lai hóa của B} = \frac{1}{2}(3+3\times 7-3\times 8) + 3 = 3 \Rightarrow \text{lai hóa sp}^2 \\ \text{CH}_4 & C \text{có 4 e} \text{hóa trị}, \text{H có 1 e hóa trị } \\ & \text{Số orbital lai hóa của C} = \frac{1}{2}(4+4\times 1-4\times 2) + 4 = 4 \Rightarrow \text{lai hóa sp}^3 \\ \text{CH}_2\text{Cl}_2 & \text{C có 4 e hóa trị}, \text{H có 1 e hóa trị}, \text{Cl có 7 e hóa trị} \\ & \text{Số orbital lai hóa của C} = \frac{1}{2}(4+2\times 1+2\times 7-2\times 2-2\times 8) + 2 + 2 = 4 \Rightarrow \text{lai hóa sp}^3 \end{array}BeCl2BCl3CH4CH2Cl2Be coˊ 2 e hoˊa trị,Cl coˊ 7 e hoˊa trịSoˆˊ orbital lai hoˊa của Be=21(2+2×7−2×8)+2=2⇒lai hoˊa spB coˊ 3 e hoˊa trị,Cl coˊ 7 e hoˊa trịSoˆˊ orbital lai hoˊa của B=21(3+3×7−3×8)+3=3⇒lai hoˊa sp2Ccoˊ 4 ehoˊa trị,H coˊ 1 e hoˊa trị Soˆˊ orbital lai hoˊa của C=21(4+4×1−4×2)+4=4⇒lai hoˊa sp3C coˊ 4 e hoˊa trị,H coˊ 1 e hoˊa trị,Cl coˊ 7 e hoˊa trịSoˆˊ orbital lai hoˊa của C=21(4+2×1+2×7−2×2−2×8)+2+2=4⇒lai hoˊa sp3 Ví dụ 9 Chọn phát biểu đúng. Theo thuyết lai hóa các orbital nguyên tử: Lời giải. A. Sai, sự lai hóa có liên hệ đến hình học phân tử. (tụi mình sẽ cùng xét đến thuyết VSEPR ngay sau nè). C. Sai, góc 120∘120^\circ120∘, không phải 109∘28′109^{\circ}28^{\prime}109∘28′. D. Sai, góc 109∘28′109^{\circ}28^{\prime}109∘28′, không phải 120∘120^\circ120∘. Chọn đáp án B. Ví dụ 10 Chọn phương án đúng. Chọn dãy các chất mà các nguyên tử trung tâm có cùng trạng thái lai hóa. (nguyên tử trung tâm được in đậm) (1) CH2Cl2,NF3,ClOF,SO42−(2) SO2Cl2,H2O,NH4+,O(C2H5)2(3) NO2,NO3−,SO2,O3(4) H2CO,OC(NH2)2,CO32−,CO(CH3)2\begin{array}{l l} (1)\text{ } \textbf{CH}_2\text{Cl}_2, \text{NF}_3, \text{ClOF}, \text{SO}_4^{2-} & (2)\text{ } \text{SO}_2\text{Cl}_2, \text{H}_2\text{O}, \text{NH}_4^+, \text{O}(\text{C}_2\text{H}_5)_2 \\ (3)\text{ } \text{NO}_2, \text{NO}_3^{-}, \text{SO}_2, \text{O}_3 & (4)\text{ } \text{H}_2\text{CO}, \text{O}\text{C}(\text{NH}_2)_2, \text{CO}_3^{2-}, \text{CO}(\text{CH}_3)_2 \\ \end{array}(1) CH2Cl2,NF3,ClOF,SO42−(3) NO2,NO3−,SO2,O3(2) SO2Cl2,H2O,NH4+,O(C2H5)2(4) H2CO,OC(NH2)2,CO32−,CO(CH3)2 Lời giải. (1) Các chất/ion đều lai hóa sp3^33. (2) Các chất/ion đều lai hóa sp3^33. (3) Các chất/ion đều lai hóa sp2^22. (4) Các chất/ion đều lai hóa sp2^22. Chọn đáp án A. Ví dụ 11 Xác định trạng thái lai hóa của các nguyên tử C trong hợp chất theo thứ tự từ trái sang phải: CHX2=CH−C≡C−CHX3\ce{CH_2=CH-C#C-CH_3}CHX2=CH−C≡C−CHX3. Lời giải. Mẹo nhớ: đối với các hợp chất hữu cơ, số orbital lai hóa của C\text{C}C =4−soˆˊ lieˆn keˆˊt π xung quanh noˊ= 4 -\text{số liên kết} \text{ } \pi \text{ } \text{xung quanh nó}=4−soˆˊ lieˆn keˆˊt π xung quanh noˊ. Chọn đáp án C. h. Thuyết VSEPR Thuyết VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion - sức đẩy các cặp electron hóa trị) là thuyết dùng để xác định dạng hình học của phân tử cộng hóa trị. Nội dung thuyeˆˊt VSEPR\textbf{Nội dung thuyết VSEPR}Nội dung thuyeˆˊt VSEPR
So saˊnh goˊc lieˆn keˆˊt caˊc phaˆn tử cộng hoˊa trị\textbf{So sánh góc liên kết các phân tử cộng hóa trị}So saˊnh goˊc lieˆn keˆˊt caˊc phaˆn tử cộng hoˊa trị
Caˊc dạng hıˋnh học phaˆn tử\textbf{Các dạng hình học phân tử}Caˊc dạng hıˋnh học phaˆn tử Trạng thaˊi lai hoˊa của ALoại phaˆn tửSoˆˊ cặp e treˆn lieˆn keˆˊt σSoˆˊ cặp e tự doDạng hıˋnh họcVıˊ dụspAB220Đường thẳngCO2,BeH2sp2AB330Tam giaˊc phẳngBF3,SO3,CO32−sp2AB221GoˊcNO2,SO2,O3,NO2−sp3AB440Tứ diệnCH4,SO2Cl2,SO42−,NH4+sp3AB331Thaˊp tam giaˊcNH3,SO32−sp3AB222GoˊcH2O,OF2,Cl2O\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Trạng thái lai hóa của A} & \text{Loại phân tử} & \text{Số cặp e trên liên kết} \text{ }\sigma & \text{Số cặp e tự do} & \text{Dạng hình học} & \text{Ví dụ} \\ \hline \text{sp} & \text{AB}_2 & 2 &0 & \text{Đường thẳng} & \text{CO}_2, \text{BeH}_2\\ \hline \text{sp}^2 & \text{AB}_3 & 3 & 0 & \text{Tam giác phẳng} & \text{BF}_3, \text{SO}_3, \text{CO}_3^{2-} \\ \hline \text{sp}^2 & \text{AB}_2 & 2 & 1 & \text{Góc} & \text{NO}_2, \text{SO}_2, \text{O}_3, \text{NO}_2^- \\ \hline \text{sp}^3 & \text{AB}_4 & 4 & 0 & \text{Tứ diện} & \text{CH}_4, \text{SO}_2\text{Cl}_2, \text{SO}_4^{2-}, \text{NH}_4^+ \\ \hline \text{sp}^3& \text{AB}_3 & 3 & 1 & \text{Tháp tam giác} & \text{NH}_3, \text{SO}_3^{2-} \\ \hline \text{sp}^3 & \text{AB}_2 & 2 & 2 & \text{Góc} & \text{H}_2\text{O}, \text{OF}_2, \text{Cl}_2\text{O} \\ \hline \end{array}Trạng thaˊi lai hoˊa của Aspsp2sp2sp3sp3sp3Loại phaˆn tửAB2AB3AB2AB4AB3AB2Soˆˊ cặp e treˆn lieˆn keˆˊt σ232432Soˆˊ cặp e tự do001012Dạng hıˋnh họcĐường thẳngTam giaˊc phẳngGoˊcTứ diệnThaˊp tam giaˊcGoˊcVıˊ dụCO2,BeH2BF3,SO3,CO32−NO2,SO2,O3,NO2−CH4,SO2Cl2,SO42−,NH4+NH3,SO32−H2O,OF2,Cl2O Ví dụ 12 Cấu hình không gian và góc liên kết của anion methyl CH3−_3^-3− là: Lời giải. Dễ dàng tính được số orbital lai hóa của C = 4, lai hóa sp3^33, ion thuộc dạng AB3_33 ⇒\Rightarrow⇒ dạng hình học tháp tam giác ⇒\Rightarrow⇒ góc liên kết nhỏ hơn góc tứ diện (<109∘28′109^\circ28^\prime109∘28′). Chọn đáp án A. Ví dụ 13 So sánh góc hóa trị của các phân tử: (1) PBr3_33; (2) PCl3_33; (3) PF3_33 Lời giải. Các phân tử trên có cùng nguyên tử trung tâm, cùng trạng thái lai hóa. Để so sánh góc liên kết của chúng thì cần phải dựa vào độ âm điện của Cl, Br và I. Ta có thứ tự tăng dần độ âm điện như sau: Br < Cl < F. Do đó: BrPBr^>ClPCl^>FPF^\widehat{\text{BrPBr}} > \widehat{\text{ClPCl}} > \widehat{\text{FPF}}BrPBr>ClPCl>FPF. Chọn đáp án A. Ví dụ 14 Chọn các phát biểu đúng. Trong phân tử axit formic HCOOH: (1) Nguyên tử C lai hóa sp3^33. (2) Nguyên tử O liên kết với H lai hóa sp2^22. (3) Góc COH^<109∘28′\widehat{\text{COH}} < 109^\circ28^\primeCOH<109∘28′. (4) Góc HCO^>120∘\widehat{\text{HCO}} > 120^\circHCO>120∘. Lời giải. (1) sai, C lai hóa sp2^22. (2) sai, O liên kết H lai hóa sp3^33. Chọn đáp án D. i. Một số ví dụ giải thích hình thành phân tử theo thuyết VB Ví dụ 1. CH4_44
Ví dụ 2. NH3_33
Ví dụ 3. NH4+_4^+4+ Hoàn toàn tương tự NH3_33, ngoài ra còn có: 1 AO lai hóa sp3^33 chứa cặp e tự do tạo liên kết σ\sigmaσ với 1 AOs trống của một ion H+^++ theo cơ chế cho nhận. Ví dụ 15 Chọn phương án đúng và đầy đủ nhất. Theo thuyết VB, những phân tử/ion nào sau đây có liên kết cộng hóa trị hình thành theo cơ chế cho nhận? (1) H3O+(2) NH4+(3) BF4−(4) BF3(5) BeF42−(6) Al(H2O)63+(7) H3NBF3\begin{array}{l l l l} (1)\text{ } \text{H}_3\text{O}^+ & (2) \text{ }\text{NH}_4^+ & (3)\text{ }\text{BF}_4^- & (4) \text{ }\text{BF}_3 \\ (5) \text{ }\text{BeF}_4^{2-} & (6)\text{ } \text{Al}(\text{H}_2\text{O})_6^{3+} & (7) \text{ }\text{H}_3\text{NBF}_3 \\ \end{array}(1) H3O+(5) BeF42−(2) NH4+(6) Al(H2O)63+(3) BF4−(7) H3NBF3(4) BF3 Lời giải. (1) O trong H2_22O cho một cặp e tự do vào AO trống của H+^++. (2) N trong NH3_33 cho một cặp e tự do vào AO trống của H+^++. (3) F−^-− cho một cặp e tự do vào AO trống của B trong BF3_33. (5) 2 F−^-− cho 2 cặp e tự do vào 2 AO trống của Be trong BeF2_22. (6) 6 O trong 6 phân tử H2_22O cho 6 cặp e tự do vào 6 AO trống của Al3+^{3+}3+. (ý này phức tạp, không cần quan tâm) (7) N trong NH3_33 cho một cặp e tự do vào AO trống của B trong BF3_33. Chọn đáp án D. Ví dụ 16 Phân tử nào sau đây có khả năng nhị hợp? Lời giải. Phân tử có khả năng nhị hợp khi nó còn một e độc thân tự do. Một số phân tử có khả năng nhị hợp thường gặp: NO2_22, ClO3_33, ... Chọn đáp án B. j. Tính chất của phân tử cộng hóa trị Moment lưỡng cực - Tıˊnh phaˆn cực\textbf{Moment lưỡng cực - Tính phân cực}Moment lưỡng cực - Tıˊnh phaˆn cực
μ→=δ×l→\overrightarrow{\mu} = \delta \times \overrightarrow{l}μ=δ×l Trong đó: δ\deltaδ là độ lớn điện tích. l→\overrightarrow{l}l là vector khoảng cách giữa 2 điện tích trái dấu, có chiều từ thường chọn từ dương sang âm. ⇒\Rightarrow⇒ moment lưỡng cực phân tử là một vector hướng từ dương sang âm.
Lưu ý: Cần phân biệt phân tử phân cực và liên kết phân cực. Tıˊnh thuận từ, nghịch từ\textbf{Tính thuận từ, nghịch từ}Tıˊnh thuận từ, nghịch từ
Thuyết VB chưa giải thích được tính thuận từ, nghịch từ của nhiều phân tử. Chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu tính chất này thông qua thuyết MO trong phần 2 của chương này nha. Ví dụ 18 Phân tử nào có moment lưỡng cực lớn nhất Lời giải. Mẹo phân biệt phân tử có cực hay không cực: Các phân tử không phân cực là các phân tử:
Như vậy, trong ví dụ trên, các phân tử không cực là: CS2_22 (đường thẳng), CBr4_44 (tứ diện đều), AlCl3_33 (tam giác đều), C2_22H2_22 (phân tử đối xứng cao). Các phân tử còn lại có cực. Chọn đáp án A. Ví dụ 19 Chọn các phát biểu đúng. Trong phân tử SO2_22Cl2_22: (1) Nguyên tử trung tâm S lai hóa sp3^33. (2) Các orbital lai hóa của S có năng lượng khác nhau do các AO 3s và 3p chênh lệch năng lượng với nhau. (3) Phân tử SO2_22Cl2_22 có dạng tứ diện không đều. (4) Phân tử SO2_22Cl2_22 có moment lưỡng cực bằng 0. (5) Góc liên kết tăng dần theo trật tự: OSO^<OSCl^<ClSCl^\widehat{\text{OSO}} < \widehat{\text{OSCl}} < \widehat{\text{ClSCl}}OSO<OSCl<ClSCl Lời giải. (2) sai vì các orbital lai hóa có mức năng lượng bằng nhau. (4) sai vì phân tử SO2_22Cl2_22 chưa có tính đối xứng cao (tứ diện không đều). Chọn đáp án A. Đọc phần tiếp theo tại: chungtacungtien.com/tai-lieu/hoa-dai-cuong/chuong-3-lien-ket-hoa-hoc-tiep-theo |