Đang tải... (xem toàn văn)
Hóa trị trong hợp chất cộng hóa trị - Hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị gọi là cộng hóa trị và bằng số liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử của nguyên tố đó tạo ra được[r]
(1)TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) TÓM TẮT LÝ THUYẾT LIÊN KẾT HÓA HỌC I KHÁI NIỆM VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC Khái niệm liên kết - Các nguyên tử có xu hướng liên kết với để đạt tới cấu trúc electron khí hiếm, bền cấu trúc electron nguyên tử riêng rẽ Có hai kiểu liên kết hóa học chính: Liên kết cộng hóa trị và liên kết ion + Liên kết hóa học là kết hợp các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững + Sự liên kết các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể giải thích giảm lượng chuyển các nguyên tử riêng rẽ thành phân tử hay tinh thể Quy tắc bát tử (8 electron) - Theo quy tắc bát tử (8 electron) thì nguyên tử các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với các nguyên tử khác để đạt cấu hình electron vững bền các khí với electron (hoặc heli) lớp ngoài cùng II LIÊN KẾT ION Sự hình thành ion a Ion: - Trong phản ứng hóa học, nguyên tử bớt thu thêm electron, nó trở thành phần tử mang điện tích dương âm Nguyên tử nhóm nguyên tử mang điện gọi là ion b Các loại ion Ion dương (hay cation)” - Các nguyên tử kim loại dễ nhường 1, 2, electron lớp ngoài cùng để trở thành các ion mang 1, 2, đơn vị điện tích dương Ví dụ: Na Na 1e Ca Ca2 2e Al Al3 3e Ion âm (hay anion): - Các nguyên tử halogen khác và các nguyên tử phi kim O, S có thể thu thêm 1, electron và trở thành các ion âm Ví dụ: Cl 1e Cl S 2e S 2 N 3e N3 THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (2) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) Sự hình thành liên kết ion: - Liên kết ion hình thành các nguyên tử có độ âm điện khác nhiều (hiệu độ âm điện ∆λ ≥ 1,77) Khi đó nguyên tử có độ âm điện lớn (các phi kim điển hình) thu thêm electron nguyên tử có độ âm điện nhỏ (các kim loại điển hình) tạo thành các ion ngược dấu Các ion này hút lực hút tĩnh điện tạo thành phân tử liên kết ion a Sự tạo thành liên kết ion phân tử nguyên tử Xét quá trình hình thành liên kết ion phân tử NaCl - Khi hai nguyên tử Na và Cl tiến lại gần nhau: Nguyên tử Na dễ dàng nhường electron lớp ngoài cùng cho nguyên tử clo trở thành ion Na+: Na Na 1e - Nguyên tử clo nhận electron Na bão hòa lớp electron ngoài cùng electron, trở thành ion Cl : Cl 1e Cl - Hai ion tạo thành mang điện tích ngược dấu hút lực hút tĩnh điện, tạo nên phân tử NaCl: Na Cl NaCl b Sự tạo thành liên kết ion phân tử nhiều nguyên tử: Xét quá trình hình thành liên kết ion phân tử CaF2 - Khi hai nguyên tử Ca và F tiến lại gần nhau: Nguyên tử Ca dễ dàng nhường electron lớp ngoài cùng cho nguyên tử clo trở thành ion Ca2+: Ca Ca2 2e - Hai nguyên tử F, nguyên tử nhận Ca 1e để bão hòa lớp ngoài cùng 8e, trở thành ion F : F2 2e 2F - Các ion Ca và F tạo thành mang điện tích ngược dấu hút lực hút tĩnh điện, tạo nên phân tử CaF2: Ca2 2F CaF2 Vậy: Liên kết ion là liên kết tạo thành lực hút tĩnh điện các ion mang điện tích trái dấu III LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ Liên kết cộng hóa trị a Định nghĩa - Liên kết cộng hóa trị là liên kết các nguyên tử hay nhiều cặp electron chung b Bản chất - Là xen phủ các obitan chứa electron độc thân THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (3) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) c Phân loại - Liên kết cộng hóa trị chia ra: + Liên kết cộng hóa trị không có cực: Là liên kết cộng hóa trị đó đôi điện tử chung hai nguyên tử, không bị lệch phía nguyên tố nào Loại liên kết này xảy phân tử đơn chất H2, N2, Cl2 + Liên kết cộng hóa trị có cực (hay phân cực): Là liên kết cộng hóa trị đó đôi điện tử chung bị lệch phía nguyên tử nguyên tố có độ âm điện lớn Liên kết tạo thành các nguyên tử phi kim có độ âm điện khác nhau: HCl, H2O, NH3 + Liên kết cho – nhận (hay liên kết phối trí): Đôi điện tử dùng chung nguyên tử góp (chất cho), còn nguyên tử phải có obitan trống (chất nhận) d Tính chất các chất có liên kết cộng hóa trị - Các chất mà phân tử có liên kết cộng hóa trị có thể thể rắn lỏng khí điều kiện thường Tính chất các chất có liên kết cộng hóa trị - Các chất có liên kết cộng hóa trị không cực, không dẫn điện trạng thái IV HIỆU ĐỘ ÂM ĐIỆN VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC Hiệu độ âm điện và liên kết cộng hóa trị không cực - Quy ước: Khi hiệu độ âm điện hai nguyên tử nằm khoảng từ đến nhỏ 0,4 thì liên kết cộng hóa trị coi là không cực Hiệu độ âm điện và liên kết cộng hóa trị có cực - Liên kết cộng hóa trị có cực, tức là liên kết cộng hóa trị mà cặp electron chung bị lệch phía nguyên tử tham gia liên kết, tạo thành các nguyên tử có hiệu độ âm điện nằm khoảng từ 0,4 đến nhỏ 1,7 - Hiệu độ âm điện càng lớn thì độ phân cực càng mạnh Hiệu độ âm điện và liên kết ion - Khi hiệu độ âm điện hai nguyên tử tham gia liên kết ≥ 1,7 thì tạo thành liên kết ion Kết luận - Như vậy, dựa vào hiệu độ âm điện hai nguyên tử tham gia liên kết có thể dự đoán liên kết hình thành thuộc loại liên kết ion, liên kết cộng hóa trị có cực hay liên kết cộng hóa trị không cực THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (4) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) V TINH THỂ VÀ MẠNG TINH THỂ ION Khái niệm tinh thể - Tinh thể cấu tạo từ nguyên tử, ion, phân tử Các hạt này xếp cách đặn, tuần hoàn theo trật tự định không gian tạo thành mạng tinh thể Các tinh thể thường có hình dạng không gian xác định Mạng tinh thể ion - Mạng tinh thể NaCl có cấu trúc hình lập phương Các ion Na và Cl nằm các nút mạng tinh thể cách luân phiên Trong tinh thể NaCl, ion Na+ bao quanh ion Cl Ngược lại, ion Cl bao quanh ion Na+ Tính chất chung hợp chất ion - Ở điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn dạng tinh thể, có tính bền vững, thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao Các hợp chất ion tồn dạng phân tử riêng rẽ chúng trạng thái - Các hợp chất ion thường tan nhiều nước Khi nóng chảy và hòa tan nước, chúng dẫn điện, còn trạng thái rắn thì không dẫn điện VI SỰ LAI HÓA CÁC OBITAN NGUYÊN TỬ SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT ĐƠN, LIÊN KẾT ĐÔI VÀ LIÊN KẾT BA Khái niệm lai hóa - Sự lai hóa obitan nguyên tử là tổ hợp “trộn lẫn” số obitan nguyên tử để obitan lai hóa giống định hướng khác không gian - Nguyên nhân lai hóa là các obitan hóa trị các phân lớp khác có lượng và hình dạng khác cần phải đồng để tạo liên kết bền với các nguyên tử khác Các kiểu lai hóa thường gặp a Lai hóa sp - Lai hóa sp là tổng hợp obitan s với obitan p nguyên tử tham gia liên kết tạo thành obitan lai hóa sp nằm thẳng hàng với hướng hai phía, đối xứng Lai hóa sp gặp phân tử BeH2, C2H2, BeCl2, góc liên kết là 180o b Lai hóa sp2 Lai hóa sp2 là tổ hợp obitan s với obitan p nguyên tử tham gia liên kết tạo thành obitan lai hóa sp2 nằm mặt phẳng, THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (5) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) định hướng từ tâm đến đỉnh tam giác Lai hóa sp2 gặp các phân tử BF3, C2H4, góc liên kết 120o c Lai hóa sp3 Lai hóa sp3 là tổ hợp obitan s với obitan p nguyên tử tham gia liên kết tạo thành obitan lai hóa sp3 định hướng từ tâm tới đỉnh hình tứ diện đều, các trục đối xứng chúng tạo với góc 109o28’ Lai hóa sp3 gặp các phân tử H2O, NH3, CH4 và các ankan Chú ý: Các obitan lai hóa với lượng chúng xấp xỉ Sự xen phủ trục và xen phủ bên a Sự xen phủ trục Sự xen phủ đó trục các obitan tham gia liên kết trùng với đường nối tâm hai nguyên tử liên kết gọi là xen phủ trục Sự xen phủ trục tạo liên kết σ b Sự xen phủ bên Sự xen phũ đó trục các obitan tham gia liên kết song song với và vuông góc với đường nối tâm hai nguyên tử liên kết gọi là xen phủ bên Sự xen phủ bên tạo liên kết π Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba a Liên kết đơn Liên kết đơn luôn luôn là liên kết σ, tạo thành từ xen phủ trục và thường bền vững phân tử H–H, H–Cl, b Liên kết đôi Liên kết đôi hình thành xen phủ các obitan hóa trị hai nguyên tử hai bên trục liên kết Liên kết đôi gồm liên kết σ và liên kết π Liên kết π kém bền so với liên kết σ c Liên kết ba - Nguyên tử N có electron lớp ngoài cùng, hình thành phân tử N2, nguyên tử góp electron độc thân tạo thành ba liên kết Người ta gọi đó là liên kết ba - Mỗi liên kết kí hiệu gạch nối, công thức cấu tạo phân tử nitơ có dạng liên kết ba: gồm liên kết σ và hai liên kết π ( N N ) Vậy: Liên kết hai nguyên tử thực liên kết σ và hay hai liên kết π gọi là liên kết bội THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (6) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) VII TINH THỂ NGUYÊN TỬ - TINH THỂ PHÂN TỬ Mạng tinh thể nguyên tử - Tinh thể nguyên tử cấu tạo từ nguyên tử xếp cách đặn, tuần hoàn theo trật tự định không gian, tạo thành mạng tinh thể Ở nút mạng tinh thể nguyên tử là nguyên tử liên kết với các liên kết cộng hóa trị khá bền vững - Thí dụ: Mạng tinh thể kim cương Tính chất chung tinh thể nguyên tử + Tinh thể tạo các nguyên tử nẳm các nút mạng, liên kết với liên kết cộng hóa trị + Liên kết cộng hóa trị là liên kết bền nên các tinh thể nguyên tử (Si, Ge, ) có độ cứng lớn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao Thí dụ: Kim cương có độ cứng lớn so với các tinh thể khác Mạng tinh thể phân tử - Tinh thể phân tử cấu tạo từ phân tử xếp cách đặn, hoàn hảo theo trật tự định không gian, tạo thành mạng tinh thể Ở nút mạng tinh thể là phân tử liên kết với lực lượng tương tác yếu gọi là lực Van de Van Phần lớn các chất hữu cơ, các đơn chất phi kim, nhiệt độ thấp kết tinh mạng tinh thể phân tử - Tính chất chung tinh thể phân tử + Lực tương tác các phân tử yếu nên chất có cấu tạo tinh thể phân tử thường mềm, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ bay VIII HÓA TRỊ VÀ SỐ OXI HÓA Hóa trị a Hóa trị hợp chất ion - Hóa trị nguyên tố hợp chất ion gọi là điện hóa trị và điện tích ion đó - Trị số điện hóa trị nguyên tố số electron mà nguyên tử nguyên tố đó nhường thu để tạo thành ion - Cách ghi điện hóa trị nguyên tố: Ghi trị số điện tích trước, dấu điện tích sau b Hóa trị hợp chất cộng hóa trị - Hóa trị nguyên tố hợp chất cộng hóa trị gọi là cộng hóa trị và số liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử nguyên tố đó tạo với các nguyên tử khác phân tử THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (7) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) Số oxi hóa - Số oxi hóa nguyên tố phân tử là điện tích nguyên tử nguyên tố đó phân tử, giả định liên kết các nguyên tử phân tử là liên kết ion - Số oxi hóa xác định theo các quy tắc sau: + Quy tắc 1: Số oxi hóa nguyên tố các đơn chất không + Thí dụ: Số oxi hóa Cu, Zn, H2, N2, O2, không + Quy tắc 2: Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hóa hiđro +1, trừ hiđrua kim loại (NaH, CaH2, ), số oxi hóa oxi –2, trừ trường hợp OF2 và peoxit (chẳng hạn H2O2), kim loại cộng hóa trị nó + Quy tắc 3: Trong phân tử, tổng số số oxi hóa các nguyên tố không + Quy tắc 4: Số oxi hóa các ion đơn nguyên tử điện tích ion đó Trong ion đa nguyên tử, tổng số số oxi hóa các nguyên tố điện tích ion Thí dụ: tính số oxi hóa nguyên tố nitơ amoniac (NH3), axit nitrơ (HNO2), và anion NO3 Đặt x là số oxi hóa nguyên tố nitơ các hợp chất và ion trên, ta có: - Trong NH3 : x 3(1) x 3 - Trong HNO2 : (1) x 2(2) x 3 - Trong NO3 : x 3(2) 1 x 5 IX LIÊN KẾT KIM LOẠI Khái niệm liên kết kim loại - Liên kết kim loại là liên kết hình thành các nguyên tử và ion kim loại mạng tinh thể tham gia các electron tự Mạng tinh thể kim loại a Một số kiểu mạng tinh thể - Các kim loại tồn ba dạng tinh thể phổ biến sau: - Lập phương tâm khối - Lập phương tâm diện - Lục phương b Tính chất tinh thể kim loại - Vì tinh thể kim loại có electron tự do, di chuyển mạng nên tinh thể kim loại có tính chất sau: Có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và có tính dẻo THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (8) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) TÓM TẮT LÝ THUYẾT LIÊN KẾT HÓA HỌC I LIÊN KẾT ION VÀ LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ Liên kết ion a Điều kiện - Kim loại điển hình kết hợp với phi kim điển hình b Đặc điểm - Kim loại nhường electron và phi kim nhận hẳn electron để đạt cấu bền khí gần Liên kết cộng hóa trị a Điều kiện - Phi kim kết hợp với phi kim b Đặc điểm - Góp chung electron để đạt cấu bền khí c Phân loại - Có hai loại là liên kết cộng hóa trị có cực và liên kết cộng hóa trị không phân cực Dự đoán loại liên kết theo độ âm điện hai nguyên tử A và B - Sự sai biệt độ âm điện A B Với A và B theo thứ tự là độ âm điện hai nguyên tử cấu tạo nên chất xét Người ta quy ước: + 1,77 : Liên kết ion + 0, 1,77 : Liên kết cộng hóa trị có cực + 1,77 : Liên kết cộng hóa trị không có cực Ví dụ: Hợp chất AlCl3 là tạo từ kim loại Al và phi kim Cl, hiệu số độ âm điện Cl với Al là 3,16 – 1,61 = 1,55 < 1,77 Liên kết hợp chất AlCl3 là liên kết cộng hóa trị có cực Biểu diễn electron lớp ngoài cùng nguyên tử số nguyên tố IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA He H O F Ne Li C N Be B Na Mg Al Si P S Cl Ar Ca K Các electron tham gia tạo liên kết xem trạng thái kích thích THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (9) TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG VĂN HÓA THĂNG LONG 29/413 Nguyễn Văn Quá – PK.7–P Tân Hưng Thuận – Quận 12, TP.HCM) Sự hình thành phân tử đơn chất và hợp chất Phân tử Công thức e Công thức cấu tạo Số cặp e chưa tạo liên kết H–H H H H2 Cl2 Cl N2 Cl N N NN H – Cl HCl H Cl H2O H O H H–O–H H N H NH3 H–N–H H H CO2 Cl – Cl O C O O=C=O H H CH4 H C H H–C–H H H THAÊNG LONG, NAÂNG TAÀM TRÍ TUEÄ VIEÄT! (10)