- Thuyết liên kết hoá trị (Valence Bond – V.B) 8888.1. - Năng l−ợng của phân tử H b. - ψ + là hàm mô tả trạng thái cơ bản của hệ E min : năng l−ợng liên kết. - r cb : độ dài liên kết. - Kết luận: Muốn hình thành liên kết thì 2e của hai nguyên tử hydro phải có spin. - Từ đó ta thấy lực liên kết hoá học cũng có bản chất tĩnh điện.. - Các kết quả thu đ−ợc từ lý thuyết của ph−ơng pháp Heiler - London về độ dài liên kết và năng l−ợng liên kết còn sai lệch nhiều so với gía trị thực nghiệm. - Hàm sóng phân tử là tổ hợp của các cấu tạo hoá trị có thể có:. - 1- Để hình thành liên kết thì các electron tham gia liên kết phải có spin đối song.. - 2- Bản chất của liên kết cộng hoá trị là lực hút tĩnh điện.. - 3- Các AO sẽ liên kết với nhau theo ph−ơng nào mà sự xen phủ các AO có giá. - 4- Liên kết cộng hoá trị có tính bão hoà, nghĩa là mỗi liên kết chỉ đ−ợc đảm bảo bởi 2 electron, electron thứ 3 không thể tham gia vào liên kết đó đ−ợc.. - Sự hình thành liên kết trong các phân tử HCl, Cl 2 , H 2 S. - Trong phân tử HCl, liên kết H – Cl đ−ợc hình thành bằng sự xen phủ bới các obital s của nguyên tử H và obital p có electron độc thân của Cl:. - Trong phân tử Cl 2 , liên kết Cl – Cl đ−ợc giải thích bằng sự xen phủ các obital p có electron độc thân của hai nguyên tử Clo:. - sự xen phủ mỗi obital này với obital 1s của H tạo nên một liên kết S – H. - Ph−ơng pháp V.B và phân tử nhiêù nguyên tử .2. - Ph−ơng pháp V.B và phân tử nhiêù nguyên tử 8.2.1. - “Trong liên kết hoá học giữa hai nguyên tử có ph−ơng đ−ợc −u tiên về sự xen phủ giữa hai hàm sóng tham gia liên kết và liên kết hoá học đ−ợc hình thành theo ph−ơng đó”.. - Tuỳ theo tính chất đối xứng của hàm sóng chung của cặp electron liên kết mà ng−ời ta phân biệt liên kết σ , liên kết π , liên kết δ. - a) a) Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết σσσσ. - Liên kết σ là liên kết mà hàm sóng chung hay sự phân bố mật độ xác suất có mặt của các electron liên kết có đối xứng quay chung quanh trục liên kết.ột cách đơn giản ng−ời ta còn nói, liên kết σ là liên kết mà các orbital xen phủ ngay trên trục liên kết. - Vì “đám mây electron” có đối xứng quay chung quanh trục liên kết nên liên kết σ không cản trở sự quay tự do của nguyên tử hay nhóm nguyên tử chung quanh trục liên kết.. - Liên kết σ đ−ợc hình thành do sự xen phủ giữa các AO s-s, s-p, s-d, p z -p z , d z2 - d z2. - Liên kết σ b) b). - b) b) Liên kết Liên kết Liên kết Liên kết ππππ. - Liên kết π là liên kết mà sự phân bố mật độ xác suất có mặt của các electron liên kết có mặt đối xứng chứa trục liên kết. - Ng−ời ta còn nói liên kết π là liên kết mà hàm sóng chung của các electron liên kết có mặt phản xứng chứa trục liên kết.. - Liên kết π đ−ợc hình thành do sự xen phủ các AO: p x -p x , p y -p y , d xz -d xz , d yz -d yz. - Liên kết π. - c) Liên kết c) Liên kết c) Liên kết c) Liên kết δδδδ. - Liên kết δ là liên kết mà sự phân bố mật độ xác suất có mặt của các electron liên kết có hai mặt phẳng đối xứng thẳng góc với nhau và cùng chứa trục liên kết (hàm sóng chung có hai mặt phẳng phản xứng). - Các liên kết δ th−ờng chỉ gặp trong các phức chất của các kim loại chuyển tiếp hay trong một số hợp chất của các nguyên tố thuộc chu kỳ 3.. - Liên kết δ. - Theo thuyết V.B, liên kết cộng hoá trị đ−ợc hình thành là do sự xen phủ vào nhau của các AO. - Mức độ xen phủ của các AO đặc tr−ng cho độ bền của liên kết. - Theo nguyên lí xen phủ cực đại thì liên kết sẽ đ−ợc phân bố theo ph−ơng nào mà mức độ xen phủ các obital liên kết có giá trị lớn nhất.. - Đối với phân tử nhiều nguyên tử, các góc liên kết trong phân tử có giá trị xác. - AO p, d vì không có tính đối xứng cầu nên mức độ xen phủ còn phụ thuộc vào ph−ơng liên kết hay vào sự định h−ớng không gian t−ơng đối của các trục của chúng.. - H b 1s b 1 Trên cơ sở mô hình liên kết định c−. - hai tâm 2e, sự liên kết ở đây đ−ợc hình thành từ sự xen phủ của các obital: 3p z - 1s a , 3p y - 1s b . - Thuyết V.B giải thích là do sự đẩy tĩnh điện của các nguyên tử H, xuất hiện do sự phân cực của các liên kết H-S.. - Liên kết trong phân tử H 2 S 8.2.3. - Theo thuyết V.B, liên kết cộng hoá trị giữa hai nguyên tử đ−ợc hình thành khi 2 electron tham gia liên kết có spin đối song, nh− vậy 2 electron đó phải là 2 electron độc thân. - Vì nếu một trong hai electron đã ghép đôi thì electron thứ 3 sẽ có spin song song với một trong hai electron kia, nên không thể hình thành liên kết. - Bằng những AO hoá trị (ngoài cùng) ns và np, nguyên tử chu kì hai không thể có hoá trị lớn hơn 4, vì các AO ở lớp trong(n-1)s và (n-1)p thực tế không tham gia liên kết. - Ngay cả liên kết theo cơ chế cho nhận cũng không làm cho hoá trị của chúng lớn hơn 4.. - do đó 9 AO có thể tham gia liên kết. - Năm 1932 Pauling dựa vào thuyết VB giải thích sự hình thành liên kết trong phân tử BeH 2 : H a – Be – H b nh− sau:. - do đó để tạo hai liên kết cộng hoá trị với hai nguyên tử H thì Be chuyển sang trạng thái kích thích với cấu hình 1s 2 2s 1 2p 1 (năng l−ợng cần thiết cho sự chuyển electron này khoảng 271,96kj). - vậy, Be sử dụng hai AO 2s và 2p tham gia liên kết với hai AO 1s của hai nguyên tử H a và H b . - do đó có thể nghĩ rằng hai liên kết Be – H a và Be – H b khác nhau. - Tuy nhiên, trên thực tế hai liên kết này hoàn toàn đồng nhất và h−ớng về hai phía khác nhau của một đ−ờng thẳng.. - Ông cho rằng, tr−ớc khi tham gia vào liên kết với hai nguyên tử H, thì ở nguyên tử Be có sự tổ hợp của AO 2s và 2p để tạo thành hai AO lai hoá sp giống nhau về bản chất và nằm trên một đ−ờng thẳng. - Các orbital lai hoá hoàn toàn t−ơng đ−ơng nhau (cùng mức năng l−ợng) và cùng với hai AO 1s của các nguyên tử H tạo thành các liên kết bền vững hơn so với các liên kết tạo bởi các orbital không lai hoá s và p.. - Sự hình thành các orbital lai hoá sp, liên kết trong phân tử BeH 2 và năng l−ợng của electron ở trạng thái lai hoá và không lai hoá. - Dạng lai hoá sp a. - Lai hoá sp. - Lai hoá sp th−ờng gặp trong các hợp chất có liên kết ba hoặc trong CO 2 , BeX 2 , ZnX 2 , CdX 2 (X là halogen).. - Ví dụ lai hoá sp và liên kết π trong phân tử C 2 H 2 nh− trình bày ở hình 9.7.. - Lai hoá sp và liên kết π trong phân tử C 2 H 2. - Lai hoá sp 2. - Ví dụ: Sự hình thành orbiatl lai hoá sp 2 và liên kết π trong phân tử C 2 H 4. - Lai hoá sp 2 và liên kết π trong phân tử C 2 H 4. - Lai hoá sp 3 trong phân tử CH 4. - Lai hoá sp 3 trong phân tử NH 3. - giảm từ trên xuống d−ới vì cùng với sự tăng bán kính nguyên tử, độ dài liên kết cũng tăng từ trên xuống d−ới và do đó mức độ xen phủ của các orbital lai hoá giảm, năng l−ợng đ−ợc giải phóng không đủ bù trừ cho năng l−ợng kích thích. - Vì vậy, đối với các phân tử nh− H 2 S, H 2 Se, H 2 Te cũng nh− các phân tử PH 3 , AsH 3 , SbH 3 ng−ời ta vẫn th−ờng giải thích sự hình thành liên kết bằng sự tham gia của orbial p không lai hoá.. - Các obital lai hoá chỉ có thể tạo liên kết σ. - Liên kết tạo thành bởi orbital lai hoá bền hơn nhiều so với liên kết của các AO thuần khiết. - Xen phủ giữa các đám mây lai hóa với các đám mây của các nguyên tử tham gia liên kết phải mạnh.. - Theo chiêù tăng dần của kích th−ớc nguyên tử, mật độ của các đám mây electron giảm đi dẫn đến trạng thái lai hóa sp 3 của các tiểu phân trung gian A (N, P, As, Sb) càng kém đặc tr−ng, tức là làm cho các góc hóa trị càng nhỏ đi so với góc tứ diện và do đó độ bền của các liên kết trong các phân tử đã. - Thuyết V.B với liên kết cho nhận Thuyết V.B với liên kết cho nhận Thuyết V.B với liên kết cho nhận Thuyết V.B với liên kết cho nhận. - Theo thuyết V.B, một liên kết cộng hoá trị đ−ợc hình thành từ sự ghép đôi 2 electron độc thân có spin song song, thông th−ờng 2e này là của 2 nguyên tử. - Tr−ờng hợp 2 electron này là của một nguyên tử thì ta có liên kết cho- nhận hay còn gọi là liên kết phối trí.. - Do đó, khi hình thành liên kết C và O sẽ sử dụng các electron độc thân tao 2 liên kết theo cơ chế ghép đôi. - O với cặp electron p ch−a tham gia liên kết sẽ hình thành liên kết cho nhận với orbital trống của C.. - Theo Pauling, một phân tử có thể đ−ợc biểu diễn bởi một số cấu trúc liên kết hoá trị nếu các cấu trúc đó thoả mãn điều kiện sau:. - Chỉ khác nhau về vị trí của các electron của liên kết - Chứa các electron ghép đôi và không ghép đôi nh− nhau. - Năng l−ợng của trạng thái cộng h−ởng là thấp nhất so với năng l−ợng của từng cấu trúc liên kết riêng lẻ. - Những cặp điện tử trên gọi là cặp electron liên kết. - Ng−ời ta gọi số liên kết cộng hoá trị giữa hai nguyên tử là độ liên kết và số liên kết xuất phát từ 1 nguyên tử xác định là số liên kết của nguyên tử đó.. - *Liên kết cho nhận đ−ợc biểu diễn bằng một mũi tên từ nguyên tử cho đến nguyên tử nhận.. - Thuyết V.B cho chúng ta hình ảnh cụ thể về phân tử và cho phép biện luận về nhiều tính chất của liên kết nh− độ bền liên kết, tính định h−ớng, độ dài liên kết.... - Thuyết V.B đ−a ra cách biểu diễn liên kết bằng vạch hoá trị, mỗi vạch hoá trị biểu diễn cho một cặp electron có spin đối song.. - Nguyên nhân của nó là do sự ghép đôi các electron để tạo thành liên kết chỉ hoàn toàn đúng trong phân tử H 2 . - a) Giải thích cách thiết lập hàm sóng chung cho cặp electron liên kết phân tử H 2 theo ph−ơng pháp VB.. - a- Bản chất lực liên kết cộng hoá trị. - b- Tại sao một nguyên tử H chỉ có thể liên kết với một nguyên tử H khác?. - c- Tại sao góc liên kết trong phân tử H 2 S luôn cố định và bằng 92 o ? 4.. - a- Mô tả sự hình thành liên kết trong các phân tử H 2 , HCl, Cl 2 , N 2. - b- Hãy cho biết thế nào là liên kết σ, liên kết π. - Trong hai loại liên kết σ và liên kết π giữa hai nguyên tử t−ơng ứng nh− nhau thì liên kết nào mạnh hơn, tại sao?. - Trên cơ sở của thuyết lai hoá hãy giải thích góc liên kết trong phân tử H 2 O, NH 3 và H 2 S.. - Thế nào là liên kết cho nhận? Trên cơ sở của thuyết VB hãy giải thích sự hình thành các liên kết trong phân tử CO.. - Hãy viết hàm sóng liên kết hoá trị cho phân tử LiH trong các tr−ờng hợp sau:. - Liên kết cộng hoá trị thuần khiết - Liên kết ion thuần khiết. - Bỏ qua sự lai hoá trong nguyên tử Li và xem chỉ có orbital 2s của Li và 1s của H tham gia liên kết.. - Dựa vào lý thuyết VB hãy viết phần không gian của hàm sóng biễu diễm liên kết CHT đ−ợc hình thành trong phân tử N 2 . - Biết rằng phân tử nito có 1 liên kết xichma và 2 liên kết pi.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt