Tìm kiếm bài học hóa học

Hãy nhập vào bài học bất kỳ để bắt đầu tìm kiếm

Bài 18. Sự lai hóa các obitan nguyên tử. Sự hình thành liên kết dơn. Liên kết đôi và liên kết ba

Tìm hiểu khái niệm về sự lai hóa các obitan nguyên tử


I - KHÁI NIỆM VỀ SỰ LAI HÓA

Để hiểu được khái niệm về sự lai hóa các obitan, ta xét liên kết trong phân tử  CH4. Công thức cấu tạo:

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-0

Cấu hình electron nguyên tử  C  (ở trạng thái kích thích):

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-1

Trong phân tử  CH4  có  4  liên kết  C−H  tạo thành bởi 4  obitan hóa trị (mỗi obitan có một electron độc thân)  của nguyên tử  C  (một obitan  2s  và  ba obitan  2p)  xen phủ với  4  obitan  1s  của  4  nguyên tử  H. Như vậy đáng lẽ trong phân tử  CH4  phải có  2  loại liên kết khác nhau là:  1  liên kết  s−s  và  3  liên kết  p−s. Tuy nhiên thực nghiệm  cho biết  4  liên kết  C−H  trong phân tử  CH4  giống hệt nhau có góc liên kết là  109o28'

Để giải thích trường hợp trên đây và các trường hợp tương tự, các nhà hóa học Mĩ Slây-tơ (J.Staler)  và  Pau-linh  đã đề ra thuyết lai hóa.

Theo thuyết này, khi nguyên tử  C  tham gia liên kết với bồn nguyên tử  H  tạo thành phân tử  CH4  thì obitan  2s  đã tổ hợp "trộn lẫn"  với ba obitan  2p  tạo thành bốn obitan mới giống hệt nhau.

Như vậy: Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp  "trộn lẫn"  một số obitan trong một nguyên tử để được từng ấy obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian.

Nguyên nhân của sự lai hóa là các obitan hóa trị ở các phân lớp khác nhau có năng lượng và hình dạng khác nhau cần phải đồng nhất để tạo được liên kết bền với các nguyên tử khác.

II - CÁC KIỂU LAI HÓA THƯỜNG GẶP

1. Lai hóa  sp

Lai hóa  sp  là sự tổ hợp  1 obitan  s  với  1  obitan  p  của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành  2  obitan lai hóa  sp  nằm thẳng hàng  với nhau về  2  phía, đối xứng nhau (hình  3.6).

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-2

Lai hóa  sp  được gặp trong phân tử  BeH2  (hình  3.7)  và trong các phân tử  C2H2,BeCl2,...

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-3

Như thế, sự lai hóa  sp  là nguyên nhân dẫn đến tính thẳng hàng (góc liên kết bằng  1800)  của các liên kết trong những phân tử nêu trên.

2. Lai hóa  sp2

Lai hóa  sp2  là sự tổ hợp  1  obitan  s  với  2  obitan  p  của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành  3  obitan lai hóa  sp2  nằm trong một mặt phẳng, định hướng từ tâm đến đỉnh của tam giác đều. lai hóa  sp2  được gặp trong các phân tử  BF3  (hình  3.8),C2H4,...

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-4

Sự lai hóa  sp2  là nguyên nhân dẫn đến các góc liên kết phẳng  1200  trong  BF3.

3. Lai hóa  sp3

Lai hóa  sp3  là sự tổ hợp  1  obitan  s  với  3  obitan  p  của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành  4  obitan lai hóa  sp3   định hướng tử tâm đến  4  đỉnh của hình tứ diện đều, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau một góc109o28'  (hình  3.9).

Lai hóa  sp3  được gặp ở các nguyên tử  O,N,C  nằm trong các phân tử  H2O,NH3,CH4   và  ankan.

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-5

Chú ý: Các obitan chỉ lai hóa được với nhau khi năng lượng của chúng xấp xỉ bằng nhau.

III - NHẬN XÉT CHUNG VỀ LAI HÓA

Thuyết lai hóa có vai trò giải thích hơn là tiên đoán dạng hình học của phân tử. Thường chỉ sau khi biết phân tử có dạng hình học gì, có những góc liên kết xác định được bằng thực nghiệm là bao nhiêu, mới dùng sự lai hóa để giải thích. Nếu cho một phân tử hay ion, chẳng hạn  AB4  mà không có dữ kiện nào, thì thuyết lai hóa sẽ không tiên đoán được là có sự lai hóa tứ diện hay vuông phẳng.

IV - SỰ XEN PHỦ TRỤC VÀ XEN PHỦ BÊN

1. Sự xen phủ truc

Sự xen phủ trong đó trục của các obiatn tham gia liên kết trùng với đường nối tâm của hai nguyên tử liên kết được gọi là sự xen phủ trục. Sự xen phủ trục tạo liên kết  σ  (hình  3.10a).

2. Sự xen phủ bên

Sự xen phủ trong đó trục của các obitan tham gia liên kết song song với nhau và vuông góc với đường nối tâm của hai nguyên tử liên kết được gọi là sự xen phủ bên. Sự xen phủ bên tạo liên kết  π  (hình  3.10b).

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-6

V - SỰ TẠO THÀNH LIÊN KẾT ĐƠN, LIÊN KẾT ĐÔI, LIÊN KẾT BA

1. Liên kết đơn

Ta đã biết, mỗi cặp electron chung của hai nguyên tử được tính là một liên kết và được biểu diễn bằng một gạch nối giữa kí hiệu của hai nguyên tử đó. Các nguyên tử trong các phân tử đã xét như  H−H,H−Cl  đều liên kết với nhau bằng liên kết đơn. Liên kết đơn luôn luôn là liên kết  σ , được tạo thành từ sự xen phủ trục và thường bền vững.

2. Liên kết đôi

Trong phân tử  etilen(C2H4), mỗi nguyên tử cacbon có sự lai hóa giữa một obitan  s  với hai obitan  p  theo kiểu lai hóa  sp2. Các obitan lai hóa tạo một liên kết  σ  giữa hai nguyên tử cacbon và hai liên kết  σ  vơi hai nguyên tử hiđro. Mỗi nguyên tử cacbon còn một obitan  p không tham gia lai hóa sẽ xen phủ bên với nhau tạo liên kết  π. Liên kết giữa hai nguyên tử cacbon là liên kết đôi gồm một liên kết  σ  và một liên jết  π. Các liên kết  π  kém bền hơn so với liên kết  σ  (hình  3.11).

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-7

3. Liên kết ba

Nguyên tử  N  có  5  electron lớp ngoài cùng, khi hình thành phân tử  N2, mỗi nguyên tử góp  3  electron độc thân tạo thành ba liên kết. Người ta gọi đó là liên kết ba.

Chúng ta có thể dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nitơ để giải thích liên kết trong phân tử nitơ.

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nitơ:

hinh-anh-bai-18-su-lai-hoa-cac-obitan-nguyen-tu-su-hinh-thanh-lien-ket-don-lien-ket-doi-va-lien-ket-ba-276-8

Mỗi nguyên tử nitơ dùng một obitan  2pz  (quy ước lấy trục  z  làm trục liên kết)  để tạo kiểu liên kết giữa hai nguyên tử theo kiểu xen phủ trục tạo liên kết  σ.

Hai obitan  p  còn lại  (2px,2py)  sẽ xen phủ bên với nhau từng đôi một tạo ra hai liên kết  π. Mỗi liên kết kí hiệu bằng một gạch nối, công thức cấu tạo của phân tử nitơ có dạng liên kết ba: gồm một liên kết  σ  và hai liên kết  π.

N≡N

Công thức cấu tạo của phân tử nitơ

Liên kết giữa hai nguyên tử được thực hiện bởi một liên kết  σ  và một hay hai liên kết  π  được gọi là liên kết bội.

Tổng số đánh giá:

Xếp hạng: / 5 sao

Các bài giảng hoá học liên quan

Chương 4. Đại cương về hóa học hữu cơ. Bài 25. Hoá học hữu cơ và hợp chất hữu cơ

Biết khái niệm hợp chất hữu cơ, hoá học hữu cơ và đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ. Biết một vài phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ.

Xem chi tiết

Chương 7. Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học. Bài 49. Tốc độ phản ứng hóa học

Biết tốc độ phản ứng hóa học và chất xúc tác là gì. Hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học.

Xem chi tiết

Bài 45. Hợp chất có oxi của lưu huỳnh

Lưu huỳnh dioxxit, lưu huỳnh trioxit có cấu tạo phân tử và tính chất hóa học nào? Những phản ứng hóa học nào có thể chứng minh điều này?

Xem chi tiết

Bài 33. Thực hành: Tính chất hóa học của phi kim và hợp chất của chúng

Mục đích của bài Thực hành: Tính chất hóa học của phi kim và hợp chất của chúng là các bước tiến hành, kĩ thuật thực hiện các thí nghiệm Cacbon khử CuO ở nhiệt độ cao; Nhiệt phân muối NaHCO3 ; Nhận biết muối cacbonat và muối clorua cụ thể. Sử dụng dụng cụ và hoá chất để tiến hành an toàn, thành công các thí nghiệm trên. Quan sát, mô tả, giải thích hiện tượng thí nghiệm và viết được các phương trình hóa học.

Xem chi tiết

Bài 17. Luyện tập Tính chất của photpho và các hợp chất của photpho

• Biết tính chất của các dạng thù hình của photpho, của axit photphoric và muối photphat. • Biết những ứng dụng, phương pháp điều chế photpho và các hợp chất của photpho. • Rèn luyện kĩ năng giải bài tập

Xem chi tiết
Xem tất cả bài giảng hoá học

Một số định nghĩa cơ bản trong hoá học.

Mol là gì?

Trong hóa học, khái niệm mol được dùng để đo lượng chất có chứa 6,022.10²³ số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Số 6,02214129×10²³ - được gọi là hằng số Avogadro.

Xem thêm

Độ âm điện là gì?

Độ âm điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình.

Xem thêm

Kim loại là gì?

Kim loại (tiếng Hy Lạp là metallon) là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử.

Xem thêm

Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.

Xem thêm

Phi kim là gì?

Phi kim là những nguyên tố hóa học dễ nhận electron; ngoại trừ hiđrô, phi kim nằm bên phải bảng tuần hoàn.

Xem thêm

Những sự thật thú vị về hoá học có thể bạn chưa biết

Sự thật thú vị về Hidro

Hydro là nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Nó là nguyên tử đơn giản nhất có thể bao gồm một proton trong hạt nhân được quay quanh bởi một electron duy nhất. Hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong số các nguyên tố và là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ.

Xem thêm

Sự thật thú vị về heli

Heli là một mặt hàng công nghiệp có nhiều công dụng quan trọng hơn bong bóng tiệc tùng và khiến giọng nói của bạn trở nên vui nhộn. Việc sử dụng nó là rất cần thiết trong y học, khí đốt cho máy bay, tên lửa điều áp và các tàu vũ trụ khác, nghiên cứu đông lạnh, laser, túi khí xe cộ, và làm chất làm mát cho lò phản ứng hạt nhân và nam châm siêu dẫn trong máy quét MRI. Các đặc tính của heli khiến nó trở nên không thể thiếu và trong nhiều trường hợp không có chất nào thay thế được heli.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Lithium

Lithium là kim loại kiềm rất hoạt động về mặt hóa học, là kim loại mềm nhất. Lithium là một trong ba nguyên tố được tạo ra trong BigBang! Dưới đây là 20 sự thật thú vị về nguyên tố Lithium - một kim loại tuyệt vời!

Xem thêm

Sự thật thú vị về Berili

Berili (Be) có số nguyên tử là 4 và 4 proton trong hạt nhân của nó, nhưng nó cực kỳ hiếm cả trên Trái đất và trong vũ trụ. Kim loại kiềm thổ này chỉ xảy ra tự nhiên với các nguyên tố khác trong các hợp chất.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Boron

Boron là nguyên tố thứ năm của bảng tuần hoàn, là một nguyên tố bán kim loại màu đen. Các hợp chất của nó đã được sử dụng hàng nghìn năm, nhưng bản thân nguyên tố này vẫn chưa bị cô lập cho đến đầu thế kỉ XIX.

Xem thêm

So sánh các chất hoá học phổ biến.

RuO2RuCl3.RuCl4

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Rutheni dioxit và chất Rutheni(III, IV) heptaclorua

Xem thêm

OsO2OsO4

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Osmi dioxit và chất Osmi tetroxit

Xem thêm

Os3(CO)12Os(OH)4

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Triosmi dodecacacbonyl và chất Osmi tetrahidroxit

Xem thêm

[OsO2(OH)4](CH3)3CNH2

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Osmate(VI) ion và chất tert-Butylamin

Xem thêm