· Khi những nguyên tử sống thật cách nhau chừng tiến mang đến gần nhau tương tác trước tiên xuất hiện là can dự hút, cho một khoảng cách nhất định bắt đầu xuất hiện tác động đẩy, khi gồm sự cân đối giữa nhì lực thì liên kết hóa học tập hình thành.
· link hóa học tập hình thành khớp ứng với những nguyên tử phải bố trí lại kết cấu e những phân phần ngoài cùng làm sao cho đạt tổng tích điện chung của hệ bắt buộc hạ rẻ xuống thì links mới bền, tức là khi bao gồm sự sản xuất thành link thì quá trình phát nhiệt độ (ΔH
2. Bản chất liên kết hóa học:
· links hóa học có bản chất điện do cơ sở tạo thành thành link là lực liên tưởng giữa những hạt mang điện (e tích năng lượng điện âm – phân tử nhân tích điện dương).
Bạn đang xem: Bậc liên kết là gì
Hình 4.1. Tương tác giữa những hạt sở hữu điện
· trong số tương tác chất hóa học chỉ có những e của những phân phần bên ngoài cùng triển khai liên kết, sẽ là các e hóa trị. Các e hóa trị nằm trong các AO hóa trị.
· Theo cơ học lượng tử, phân tích liên kết là nghiên cứu và phân tích sự phân bố mật độ e vào trường phân tử nhân của những nguyên tử làm cho hợp chất.
3. Một vài đặc trưng của liên kết:
Những thông số kỹ thuật chính đặc trưng cho phân tử cùng cho liên kết là độ nhiều năm liên kết, góc hóa trị và năng lượng liên kết.
v Độ dài link (l):
 |
v Góc hóa trị (góc liên kết):
Là góc hợp vì chưng hai đoạn thẳng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với hai hạt nhân nguyên tử liên kết. Góc hóa trị chuyển đổi có qui hình thức và phụ thuộc vào:
Ø thực chất nguyên tử.
Ø vẻ bên ngoài liên kết. (H3C─CH3: CĈH = 109028’);
(H2C═CH2: CĈH = 1200); (HC≡CH: CĈH = 1800)
Ø hình dáng học phân tử.
Ø liên tưởng đẩy giữa các đôi electron liên kết và không links trong phân tử.
v Năng lượng liên kết:
Là năng lượng cần tiêu tốn để hủy diệt liên kết thành những nguyên tử xa lánh ở thể khí (hay cũng đó là năng lượng giải tỏa ra khi chế tạo ra thành link từ những nguyên tử cô lập thể khí thuở đầu ).
A─B(k) + EA─B A(k) + B(k) => EA─B = Ephân ly AB
ABn(k) + EABn A(k) + nB(k) => ĒA─B =
Năng lượng liên kết dựa vào vào độ lâu năm liên kết, độ bội liên kết (bậc liên kết) và chất lượng độ bền liên kết. Tín đồ ta nhận ra :*Bậc lk↑, E lk↑, chất lượng độ bền lk↑, độ lâu năm lk↓. *
II- LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ :
Có hai cách thức gần đúng nhằm giải phương trình sóng Schrödinger mang lại hệ phân tử, mỗi cách thức do một đội tác giả giới thiệu hình thành một thuyết về links 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 và trừ các hàm sóng nguyên tử.
1. Thuyết liên kết hóa trị (phương pháp VB)
a. Phân tử H2 : Xét hệ
Ø Phương trình sóng Schrödinger viết mang lại hệ trên:
· cùng với V là vắt năng của hệ (theo quy ước: khi không có tương tác nắm năng = 0, có thúc đẩy hút thay năng giảm phải mang lốt âm, có tác động đẩy cố kỉnh năng tăng cần mang dấu dương)
· Khi hai nguyên tử ở cách nhau chừng vô cùng, chỉ có liên hệ giữa e cùng hạt nhân của từng nguyên tử H riêng lẻ. Cơ hội đó sự hoạt động của e được tế bào tả bởi hàm sóng của từng nguyên tử H:
· Một biện pháp gần đúng, coi hàm sóng Ψ của hệ
· Khi hai nguyên tử H tiến đến gần nhau: e1 không chỉ chịu lực hút của phân tử nhân a nhiều hơn chịu lực hút của hạt nhân b, với e2 thì ngược lại. Thế nên hàm sóng được bổ sung thêm một đại lượng tương tự là:
Nói cách khác bây giờ hai nguyên tử tất cả sự điều đình electron cùng với nhau phải hàm sóng Ψ của hệ là:
· nạm
công dụng có 2 hàm sóng đặc trưng cho trạng thái của các e vào hệ trên:
· Ý nghĩa vật dụng lý:
o ΨS – hàm đối xứng : tương xứng với 2 e đàm phán có spin ngược dấu nhau buộc phải hút nhau làm tỷ lệ e trong vùng không gian giữa nhị hạt nhân tăng thêm → lực hút gia tăng nên liên kết được hình thành.
o ΨA – hàm bất đối xứng : tương xứng với 2 e thảo luận có spin cùng dấu nhau buộc phải đẩy nhau làm mật độ e trong vùng không khí giữa nhị hạt nhân triệt tiêu → buộc phải liên kết không hình thành.
*Liên kết giữa những nguyên tử H được tạo thành thành như trên gọi là link cộng hóa trị.
Xem thêm: Bội Và Ước Và Bội Nhanh Nhất, Cực Hay, Ôn Tập Toán 6
Luận điểm cơ bản của phương thức VB về liên kết cộng hóa trị:
Ø vấn đề 1: liên kết cộng hóa trị hình thành trên cơ sở những cặp e ghép đôi gồm spin ngược lốt nhau và thuộc về đôi khi cả nhì nguyên tử tương tác. Bởi vì vậy, links cộng hóa trị còn được gọi là liên kết hai trọng tâm – hai năng lượng điện tử.
Ø
Ø luận điểm 3: links cộng hóa trị càng bền khi mật độ e vùng xen lấp giữa các AO càng lớn. Độ xen phủ dựa vào vào kích thước, dạng hình và hướng xen phủ của các AO hóa trị.
c. Kỹ năng tạo liên kết cộng hóa trị của nguyên tử cùng tính bão hòa liên kết cộng hóa trị:
Ø Cơ sản xuất liên kết cộng hóa trị:
· chế độ ghép đôi:
Liên kết cộng hóa trị được hình thành bởi sự xen bao phủ của 2 AO hóa trị cất e độc thân của 2 nguyên tử tương tác. Cặp e ghép đôi vị hai nguyên tử vứt ra.
· cơ chế cho nhận:
Liên kết cộng hóa trị hình thành vì chưng một nguyên tử đơn phương ném ra cặp e hóa trị dùng phổ biến (nguyên tử cho) còn nguyên tử kia dấn cặp e này.
Điều kiện tạo link cho nhận: nguyên tử cho phải có AO hóa trị chứa cặp e ghép đôi ; nguyên tử nhấn phải gồm AO hóa trị trống.
Ø Khả năng tạo link cộng hóa trị của một nguyên tử (theo cả nhì cơ chế) được quyết định bởi số AO hóa trị (AO trống, AO đựng electron cô quạnh và AO chứa cặp electron ghép đôi) chứ không phải dựa vào vào số e hóa trị .Kết quả ta có:
| Nguyên tử của | PL e hóa trị | Số AO hóa trị | Số liên kết cht về tối đa |
| CKI | 1s | 1 | 1 |
| CKII | 2s 2p | 4 | 4 |
| CKIII | 3s 3p 3d | 9 | 9 |
| Nguyên tố d | ns (n-1)d np | 9 | 9 |
TD:Trong các phân tử hoặc ion tiếp sau đây có hệ nào không tồn tại: CF4, CF62-, SiF4, SiF62-, OF2, OF62- . Đáp : CF62-, OF62- .
Ø Điều kiện tạo link cộng hóa trị:
o năng lượng của các AO thâm nhập xen tủ phải xê dịch nhau.
o các AO tham gia xen phủ bắt buộc có tỷ lệ e đủ lớn.
o các AO gia nhập xen phủ buộc phải cùng tính định hướng.
Ø Biểu diễn liên kết cộng hóa trị: H : H hoặc H – H
d. Các loại links cộng hóa trị với bậc của liên kết cộng hóa trị:
Ø Liên kết s (sigma): có 1 vùng xen phủ của những AO nằm ở trục nối nhì hạt nhân. Liên kết σ bền cùng là link cộng hóa trị trước tiên giữa 2 nguyên tử. Rất có thể xuất hiện nay giữa tất cả các loại AO: s – s, p. – p, s – p, s – d, phường – d …
Hình 4.3. Các loại liên kết sigma
Ø Liên kết p (pi): có hai vùng xen phủ của những AO nằm ở 2 bên trục nối nhì hạt nhân. Trường hợp này thường tương ứng với sự bít phủ phường – p, d – d, p. – d… Do tỷ lệ e xen phủ bé dại hơn nên links p kém bền lâu s. Links p chỉ hình thành sau khoản thời gian giữa nhì nguyên tử đang có liên kết s.
Hình 4.4. Các loại links pi
Ø Liên kết d (delta): hình thành vì chưng 2 AO d cùng tính đối xứng phía bên trong hai mặt phẳng song song xen bao phủ lẫn nhau đồng loạt cả 4 múi. Link δ cũng hèn bền.
Hình 4.5. Link Delta
Ø Liên kết p ko định chỗ: Là links π mà các electron π không cố định ở các nguyên tử ban đầu đã vứt ra, bọn chúng xoay quanh trên một số trong những hạt nhân nhiều hơn thế hoặc cả phân tử. Gần như hệ có link π không định chỗ thường sẽ có bậc link không nguyên.
Ví dụ: C6H6: bao gồm 3 điểm sáng cấu tạo: (i) toàn thể 12 nguyên tử nằm trong một khía cạnh phẳng. (ii) tất cả các góc liên kết đều bởi 1200. (iii) Độ lâu năm 6 link C-C cân nhau và có giá trị trọng tâm C─C và C═C.
Bậc liên kết (C ÷ C) = 1,5
*Bậc link cộng hoá trị: là số lần lặp lại link giữa nhị nguyên tử. Bậc liên kết có thể không nguyên (TD: BF3 là 1,33; NO2 là 1,5; CO32- với 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. Tính chất của link cộng hóa trị:
Tính chất đặc thù của link cộng hóa trị là:
v Tính bão hòa: do mỗi nguyên tố hóa học chỉ có một số trong những giới hạn AO hóa trị nên số liên kết cộng hóa trị có thể tạo được cũng có giới hạn. Đó là tính bão hòa của link cộng hóa trị (ngược lại: với liên kết ion, link kim loại thì ko bão hòa).
v Tính có cực:
Ø Tính bao gồm cực của links cộng hóa trị: Đôi năng lượng điện tử trong links cộng hóa trị rất có thể bị lệch về phía nguyên tử gồm độ âm điện khủng hơn, đó là sự việc phân cực của link cộng hóa trị. Đám mây e lệch về phía nguyên tử bao gồm độ âm điện to hơn làm nguyên tử này tích năng lượng điện âm d-, nguyên tử tê tích năng lượng điện dương d+
Sự phân rất làm mở ra lưỡng rất điện có hai tâm bao gồm điện tích trái vệt (d+, d- ) , nằm biện pháp nhau một khoảng tầm l (gọi là độ lâu năm lưỡng rất = độ lâu năm liên kết). Lưỡng cực này được đặc trưng bằng vectơ momen lưỡng rất m .
Moment lưỡng rất m: là đại lượng vectơ có chiều quy cầu từ cực dương mang lại cực âm.
|m| = |q|l = del . (D = debye)
Ø Tính tất cả cực của phân tử cộng hóa trị :được tính bởi phép tổng những vectơ momen lưỡng cực của toàn bộ các liên kết và của những đôi không links trong phân tử. Hiệu quả là có những phân tử cộng hóa trị không rất như H2, O2, N2,… hoặc các phân tử gồm tính đối xứng trong không khí (CO2, BeCl2, BF3, CH4, CCl4, SiF4, NH4+, C2H2, C2H4, C2H6, C6H6 ...) gồm m = 0. Những phân tử cộng hóa trị bao gồm cực hay là những phân tử bất đối xứng trong không gian ( SO2, NO2, NH3, H2O, CH3Cl, CH2Cl2…). Tính gồm cực của phân tử cùng hóa trị ảnh hưởng gần như ra quyết định đến kĩ năng hòa tan và hóa lỏng của chúng:
¨ Hòa tan: các chất có cực thì tan xuất sắc trong dung môi có cực (H2O, C2H5OH, CH3COOH, CHCl3, (C2H5)2O, (CH3)2CO…); những chất không cực tan tốt trong dung môi không cực (CCl4, CS2, C6H6, n- C6H14, xylen…)
¨ Hóa lỏng: các chất tất cả cực (NH3, CH3Cl…)dễ hóa lỏng hơn những chất không cực
Phân tử cộng hóa trị thường có mức giá trị m = 0 ¸ 4 D, m càng phệ phân tử càng phân cực mạnh.
v Tính định hướng: để tạo liên kết cộng hóa trị bền, tỷ lệ e vùng xen phủ đề xuất lớn, chính vì như vậy các AO khi xen phủ đề nghị theo một hướng xác định trong không gian. Điều này đưa ra quyết định tính triết lý của links cộng hóa trị: góc link và ngoài mặt phân tử.
1) Thuyết lai hóa (Hybrid theory):
Trong nhiều trường hợp, nhất là các phân tử cùng hóa trị bao gồm từ 3 nguyên tử trở lên, các nguyên tử trung trung khu không sử dụng những orbital nguyên tử hóa trị thuần túy s, p, d, f để tạo nên liên kết. Trước khi tạo liên kết, chúng trộn lẫn những AO hóa trị vào nội bộ nguyên tử lại hình thành các AO mới rồi bắt đầu dùng các AO mới này tạo links cộng hóa trị với các nguyên tử khác. Hiện tượng này hotline là sự lai hóa các AO hóa trị, các AO thu được sau khoản thời gian lai hóa gọi là AO lai hóa (hybrid orbital).
2)
*Sự lai hóa chỉ xẩy ra trong nội bộ một nguyên tử.
*Số AO lai hóa thu được = số AO thâm nhập lai hóa.
*Mỗi một AO lai hóa có ngoại hình hai khối cầu biến dạng tiếp xúc nhau: 1 không nhỏ và 1 rất bé dại (mật độ electron dồn hẳn về một khối ước (làm tăng mật độ electron khi tạo nên liên kết, links sẽ bền hơn):
*Các AO lai hóa có bề ngoài và năng lượng đồng nhất nhau và phân bổ một bí quyết đối xứng độc nhất trong ko gian.
*Các AO lai hóa chỉ rất có thể tạo được loại liên kết cộng hóa trị tốt nhất là liên kết sigma (σ) cơ mà thôi.
3) Điều kiện nhằm lai hóa bền:
*Các AO hóa trị gia nhập lai hóa phải có mức năng lượng xấp xỉ sát nhau (TD: AO 2s chỉ hoàn toàn có thể tham gia lai hóa cùng với AO 2p mà cần thiết lai hóa cùng với 3p, 3d…)
*Các AO hóa trị thâm nhập lai hóa phải tất cả mật độ electron đầy đủ lớn.
Từ đk trên dẫn mang đến hai hệ quả sau:
· trong bảng tuần hoàn, theo chu kì khi đi từ bỏ trái thanh lịch phải, kỹ năng lai hóa thân s với p của các nguyên tố bớt dần (vì sai biệt mức năng lượng của hai phân lớp hóa trị ns và np tăng dần)
· trong bảng tuần hoàn, theo phân nhóm bao gồm khi đi từ bên trên xuống khả năng lai hóa bớt dần (vì form size 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 loại lai hóa:
a) Lai hóa sp:
*Công thức lai hóa: 1AO s + 1AO p. → 2AO sp (góc 1800 , mặt đường thẳng)
*Có trong các chất: BeH2, BeX2, CO2, C2H2 (chất gồm C≡C(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,
c) Lai hóa sp3:
*Công thức lai hóa: 1AO s + 3AO p. → 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 có các kiểu dáng lai hóa không giống như: sp3d (lưỡng tháp tam giác, PCl5); sp3d2 (bát diện đều = 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 trong phân tử ABn:
§ Cách 1: Góc liên kết thực nghiệm có giá trị sát với góc của thứ hạng lai hóa như thế nào thì nguyên tử trung trọng tâm sẽ lai hóa dạng hình 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 sửa chữa thay thế nguyên tử: có thể thay gắng một nguyên tử trong một phân tử vẫn biết cấu hình không gian bởi một nguyên tử khác thuộc phân nhóm với nó thì cấu hình cũng gần giống như nhau. (đối cùng với nguyên tử trung tâm chỉ nên cách nhau 1 chu kỳ, đặc biệt quan trọng đối với nguyên tử biên rất có thể thay ráng H bằng các nguyên tử halogen X và ngược lại)
· CO2 (thẳng hàng); tương tự 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 chất là số AO lai hóa) của nguyên tử trung trung ương (nttt) (= số AOLH link + số AOLH không liên kết)
SN = n + ½ k
* n: số nguyên tử biên ( số nguyên tử link trực tiếp với nttt).
* ½k : số song e tự do không link của nttt ( k = số e trường đoản cú do)
* k = x ± y – z .
Với: x: số e lớp bên ngoài cùng của nttt.
y: số e mất giỏi nhận tương xứng với năng lượng điện ion (nếu là ion).
z : số e cần thiết để các nguyên tử biên đạt cấu hình của khí trơ ngay gần nó.
Kết quả:
.SN = 2 → A sinh sống trạng thái LH sp → góc 1800 ( trực tiếp hàng)
.SN = 3 → A ở trạng thái LH sp2 → góc 1200 ( trục tam giác đều)
.SN = 4 → A sống trạng thái LH sp3 → góc 109028’( trục tứ diện đều)
.SN = 5 → A sinh hoạt trạng thái LH sp3d ( trục lưỡng tháp tam giác)
.SN = 6 → A nghỉ ngơi trạng thái LH sp3d2 ( trục chén 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 lẻ loi vẫn yêu cầu chiếm 1 AOLH)