Tải bản đầy đủ (.doc) (13 trang)

ĐẠI CƯƠNG VỀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC pot

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (148.26 KB, 13 trang )

Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
CHƯƠNG VIII: ĐẠI CƯƠNG VỀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC
5 ( 3 lí thuyết, 2 bài tập )
Ngày soạn: 30/10/2010
Ngày giảng: 6/12/2010 - 10/12/2010
I. Mục tiêu bài giảng
Sau khi học xong chương này học sinh cần:
1. Kiến thức:
- Khái niệm liên kết, các loại liên kết: liên kết ion, liên kết cộng hoá trị, các dạng liên
kết yếu
- Công thức Liuyt, sự cộng hưởng
- Mô hình VSEPR và hình học phân tử
2. Kĩ năng
- Phân biệt các loại liên kết
- Viết được công thức Liuyt, công thức cấu tạo của chất, ion tính điện tích, bậc liên kết
- Dựa vào mô hình VSEPR mô tả được cấu trúc phân tử, dự đoán dạng hình học
- Dựa vào sự tương tác yếu: liên kết hiđro, Vanđơ Van giải thích một số tính chất
3. Thái độ
- Thông qua sự phát triển của các thuyết về liên kết hoá học, người học thấy được quy
luật phát triển của nhận thức từ đơn giản đến phức tạp, thấy được sự phát triển các
thuyết
- Yêu thích môn hoá học
II. Chuẩn bị
- GV: giáo án, giáo trình
- SV: Tài liệu, vở
III. Phương pháp giảng dạy
- Phương pháp dạy học nêu vấn đề, phương pháp trực quan
- Phương pháp đàm thoại gợi mở
- Phương pháp thuyết trình, kèm theo giải thích minh hoạ
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh


Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
- Phương pháp luyện tập
IV. Nội dung bài giảng
Hoạt động của GV và SV Nội dung bài dạy
Hoạt động 1: Liên kết hoá học
- Liên kết hoá học là gì?
- Các loại liên kết hoá học? Cho ví dụ
+ Liên kết cộng hoá trị: HCl
+ Liên kết ion: NaCl
+ Liên kết kim loại: Na, K
+ Liên kết hiđro: trong nước…
Hoạt động 2: Quy tắc bát tử
- Nội dung quy tắc bát tử?
- VD: sự hình thành liên kết trong
NaCl
11
Na : 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
17
Cl : 1s
2
2s
2

2p
6
3s
2
3p
5
Na
+
: 1s
2
2s
2
2p
6
Cl
-
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
Na
+
và Cl
-

đều có cấu hình vững
của khí hiếm (8 e )
Na
+
+ Cl
-
=> NaCl
Hoạt động 3: Các đặc trưng của liên
kết
- Các đặc trưng của liên kết hoá học?
+ Năng lượng liên kết
Bài 1. LIÊN KẾT HÓA HỌC
I. Liên kết hoá học
- Là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành
phân tử hay tinh thể bền vững hơn
- Phân loại:
+ Liên kết cộng hoá trị
+ Liên kết ion
+ Liên kết kim loại
+ Liên kết hiđro, liên kết Vanđơvan…
II. Quy tắc bát tử (octet)
- Nguyên tử của các nguyên tố có khuynh hướng
liên kết với các nguyên tử khác để đạt được cấu
hình e vững bền của các khí hiếm với 8 e ( hoặc
2 đối với He) ở lớp ngoài cùng
- Quy tắc bát tử có thể giải thích một cách định
tính sự hình thành các loại liên kết trong phân tử
đặc biệt là viết công thức cấu tạo trong các hợp
chất thông thường
III. Các đặc trưng của liên kết

- Năng lượng liên kết: là năng lượng dùng để phá
vỡ liên kết đó
- Hình học phân tử : độ dài liên kết và góc liên
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
+ Hình học phân tử
- Mối liên hệ giữa trị số năng lượng
với mức độ bền vững của liên kết?
- Dựa bảng hãy cho biết liên kết nào
bèn vững nhất: C-H, O- H, N-N?
Hoạt động 1: Nghiên cứu liên kết
cộng hoá trị
- Thế nào là liên kết cộng hoá trị?
- Biểu diễn CTCT của Cl
2
, H
2
O, N
2
- Phân loại liên kết cộng hoá trị? Thế
nào là liên kết phân cực, không phân
cực?
- Trong các liên kết sau liên kết nào
phân cực, liên kết nào không phân
cực: HCl, CH
4
, H
2
O, N

2
, Cl
2
?
+ Phân cực: HCl, CH
4
, H
2
O, Cl
2
+ Không phân cực:N
2
kết ( xét ở phần mô hình phân tử)
Bài 2: LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ,
LIÊN KẾT ION
I. Liên kết cộng hoá trị
1. Thuyết Liuyxơ
- Liên kết cộng hoá trị là liên kết được hình
thành giữa các nguyên tử của các nguyên tố phi
kim, được thực hiện bởi các cặp e dùng chung
Ví dụ : Cl
2
, H
2
O, N
2

: Cl : Cl :

- Các e có khả năng tham gia hình thành liên kết

là e hoá trị
- Đôi e tạo liên kết phải có spin đối song
- Các cặp e còn lại là các e riêng (không tham gia
liên kết)
2. Phân loại
- Liên kết cộng hoá trị không phân cực: đôI e
dùng chung ở giữa khoảng cách hai hạt nhân
nguyên tử
- Liên kết cộng hoá trị phân cực: đôi e dùng
chung lệch về phía nguyên tử của nguyên tố có
độ âm điện hơn
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Hoạt động 2: Liên kết ion
- Nội dung của thuyết Coxen?
- Sự hình thành NaCl
11
Na : 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
17
Cl : 1s
2
2s

2
2p
6
3s
2
3p
5
Na
+
: 1s
2
2s
2
2p
6
Cl
-
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
Na + Cl = Na
+
+ Cl

-
= NaCl
- Đặc điểm của liên kết ion?
Hoạt động 1: Công thức cấu tạo
Liuyt
- Các quy ước trong công thức cấu
tạo Liuyt?
3. Tính định hướng không gian của liên kết
cộng hoá trị
- Liên cộng hoá trị có sự định hướng trong không
gian (cặp e dùng chung nằm ở khoảng giữa 2
nguyên tử )
- Tính bão hoà
II. Liên kết ion
1. Thuyết Coxen
Trong phản ứng hoá học xác định các nguyên tử
có xu hướng thu thêm e hay nhường bớt e để đạt
tới cấu hình bền của khí hiếm với 8e. Các
nguyên tử đó trở thành ion, chúng hút nhau tạo
thành chát có liên kết ion
2. Các đặc điểm của liên kết ion và hợp chất
ion
- Lực liên kết là lực tĩnh điện
- Không có sự định hướng không gian
- Có sự trung hoà về điện
3. Năng lượng liên kết của phân tử hợp chất
ion
Bài 3: CÔNG THỨC LIUYT
1. Công thức cấu tạo Liuyt
- Quy ước:

+ Dấu chấm . để biểu thị 1 e
+ Dấu hai chấm : hay / biểu thị một đôi e trong
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Hoạt động 2: Một số khái niệm
- Thế nào là nguyên tử trung tâm,
phối tử?
- Trong công thức NH
3
: xác định
nguyên tử trung tâm và phối tử?
VD: Tìm cõi nguyên tử của
13
Al,
15
P?
- Lõi nguyên tử Al: hạt nhân và e trên
1s
2
2s
2
2p
6
- Lõi nguyên tử P: tương tự
- Xác định điện tích lõi nguyên tử của
O, P, C, Al?
VD: Tính điện tích hình thức của
nguyên tử O trong phân tử H
2

O,
H
2
O
2
?
Tính ĐTHT của N trong NH
4
+
, NH
3
- ĐTHT của N trong NH
3
bằng 0
- ĐTHT của N trong NH
4
+
bằng 1
nguyên tử hay phân tử.
2. Một số khái niệm
a. Nguyên tử trung tâm và phối tử
- Trong một công thức hoá học, nguyên tử trung
tâm là nguyên tử cần nhiều số e để tạo được octet
cho lớp ngoài cùng của nó ( nguyên tử có số oxi
hoá cao nhất); các nguyên tử khác và cả đôi e
riêng của nguyên tử trung tâm được gọi là phối
tử.
b. Lõi nguyên tử
- Lõi của một nguyên tử ( khi nguyên tử này là
thành phần của một công thức) gồm hạt nhân và

e ở lớp trong
- Ví dụ: N: gồm hạt nhân và e 1s
2
O : gồm hạt nhân và e 1s
2
c. Điện tích
- Điện tích lõi nguyên tử: là một số nguyên
dương có trị số bằng số e hoá trị vốn có của
nguyên tử đó
Ví dụ: O: +6, N:+5 ; C: +4
- Điện tích hình thức của một nguyên tử
(ĐTHTNT) = (ĐTLNT) - (Tổng e riêng) -
1/2(Tổng e tạo liên kết)
(ĐTHTNT) = (ĐTLNT) - (Tổng e riêng) -(Số
liên kết)
Ví dụ: Trong NH
3
ta thấy
- Điện tích lõi của N: 5
- Số e riêng của N: 2
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Hoạt động 3: Các bước viết cấu tạo
- GV giới thiệu các bước
- Dựa vào các bước yêu cầu SV viết
công thức Liuyt của HCN, H
2
CO
3

?
- Tổng số e tạo liên kết 6
(ĐTHT của N) = 5 – 2 - 1/2.6 = 0
3. Các bước viết cấu tạo Liuyt
B1: viết cấu tạo sơ bộ của công thức đó
- Cần dựa vào hoá trị và giả thiết ban đầu
chỉ có liên kết đơn được hình thành
B2: Tìm tổng số e hoá trị của các nguyên tử n
1
- Thông thường dựa vào cấu hình e
- Nếu công thức là ion -, dương +: cộng hay trừ
đi số e tương ứng
B3: Tìm công thức Liuyt
- Tìm tổng e đã tạo liên kết ở bước 1: n
2
- Số e còn lại : n
3
= n
1
- n
2
- Lấy số e từ n
3
tạo octet cho nguyên tử độ âm
điện trong công thức sơ bộ. Tổng số e này n
4
B4: Tìm công thức Liuyt đúng
- Tìm số e còn lại: n
5
= n

3
- n
4
Nếu n
5
= 0. Tính điện tích hình thức ở công thức
vừa viết ở bước 3
Nếu n
5


0. Dùng số e này tạo octet cho nguyên
tử trung tâm.
Chú ý: việc này chỉ được thực hiện khi nguyên tử
trung tâm là nguyên tố chu kì 3 trở đi
- Sau khi thực hiện, nếu nguyên tử trung tâm là
nguyên tử của nguyên tố chu kì 2 chưa đạt octet,
ta phải chuyển một hay một số đôi e riêng thành
đôi e liên kết sao cho tạo octet với nguyên tử
trung tâm.
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Hoạt động 4: nghiên cứu về sự cộng
hưởng
- Dựa vào các bước hãy viết công
thức Liuyt của NO
3
-
, viết công thức

cộng hưởng, tính điện tích trên các
nguyên tố?
Tính lại điện tích hình thức và kết luận
+ Công thức Liuyt đúng phải thoả mãn:
- Đối với phân tử trung hoà điện nguyên tử trung
tâm và các phối tử có điện tích hình thức = 0
- Đối với phân tử ion: nguyên tử trung tâm có
ĐTHT=0, phối tử có tổng ĐTHT = điện tích của
phân tử ion
- Trường hợp ngoại lệ phối tử là nguyên tử H thì
phối tử có ĐTHT= 0, nguyên tử trung tâm
ĐTHT= điện tích của phân tử ion
VD: H
3
O
+
, NH
4
+
4. Giả thiết về sự cộng hưởng
- Công thức cấu tạo của CO
3
2-
Điện tích 2- nằm trên nguyên tử O nào?
- Thực nghiệm cho thấy CO
3
2-
có cấu tạo phẳng,
3 nguyên tử oxi ở 3 đỉnh tam giác đều, góc liên
kết 120

0
, 3 liên kết C-O có độ dài bằng nhau
- Có cự cộng hưởng giữa3 công thức cấu tạo
Lúc này điện tích hình thức = điện tích toàn
nhóm/ số cấu tạo cộng hưởng
Sự cộng hưởng thực chất là sự giải toả điện tích
- Bậc liên kết: Số liên kết
Liên kết đơn: bậc 1
Liên kết đôi: bậc 2
Liên kết ba: bậc 3
Khi xét công thức cộng hưởng thì bậc liên kết
bằng tổng các bậc liên kết của liên kết đó trong
các cấu tạo trong các cấu tạo cộng hưởng chia
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Hoạt động 1: Nghiên cứu về độ dài
liên kết
- Độ dài liên kết là gì?
Hoạt động 2: Góc liên kết
- Góc liên kết?
- Có những loại góc liên kết nào?
Hoạt động 3: Mô hình VSEPR
- Nội dung của mô hình này?
cho số cấu tạo cộng hưởng
VD: CO
3
2-
bậc liên kết = 4/3
Bài 4: HÌNH HỌC PHÂN TỬ

Trong phân tử có sự phân bố vị trí tương đối
các hạt nhân nguyên tử nên có đựơc hìnhdạng
không gian của phân tử với độ dài và góc xác
định
I. Độ dài liên kết
- Độ dài của một liên kết trong phân tử là khoảng
cách giữa hai hạt nhân nguyên tử tạo ra liên kết
đó khi phân tử ở trạng thái năng lượng thấp nhất.
II. Góc liên kết
- Là góc tạo bởi hai nửa đường thẳng xuất phát
từ một hạt nhân nguyên tử đi qua hai hạt nhân
của hai nguyên tử liên kết với nguyên tử đó.
Trong một số trường hợp, người ta chú ý đến
góc được tạo ra bởi 4 nguyên tử hay 2 mặt
phẳng, là góc nhị diện hay góc xoắn.
III. Mô hình sự đẩy giữa các cặp e vỏ hoá trị
VSEPR
Nội dung mô hình: các cặp e hoá trị được phân
bố cách nhau tới mức xa nhất có thể có được để
có lực đẩy nhỏ nhất giữa chúng.
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Hoạt động 4: Nghiên cứu hình dạng
phân tử
Hình dạng của phân tử AX
n
với n =
2 – 6?
Bài tập áp dụng:

Dự đoán hình dạng phân tử AXE
3
AX
4
E, AX
5
E, AX
4
E
2
AXE
3
: Phân tử phẳng
AX
4
E: Cái bập bênh
AX
5
E: Tháp vuông
AX
3
E
2
: Hình chữ T
AX
4
E
2
: vuông phẳng
- Hãy cho biết dạng hình học phân tử

của các phân tử sau:
SnCl
2
, NH
3
, H
2
O, HF, SF
4
, ClF
3
,
BrF
5
, XeF
4
Hoạt động 1: Nghiên cứu tương tác
- Lưu ý : mô hình cặp đẩy không áp được cho
các hợp chất phức của các nguyên tố kim loại
chuyển tiếp có vỏ hoá trị d
IV. Hình dạng một số loại phân tử
Xét một số trường hợp cơ bản, chủ yếu có liên
kết đơn
a. AX
n
với n = 2 - 6
Nguyên tử trung tâm không có đôi e riêng
n=2 : Đường thẳng, góc liên kết 180
0
BeH

2
n=3: Tam giác đều, góc liên kết 120
0
BF
3
, AlCl
3
n = 4: Tứ diện đều, góc liên kết 109,28’ CH
4
,
NH
4
+
n=5: Lưỡng chóp tam giác, góc liên kết 120
0
,
90
0
, PCl
5
n=6: Bát diện đều, góc liên kết 90
0
, BF
6
b. AX
n
E
m
Nguyên tử trung tâm vừa có n đôi e liên kết lại
có m đôi e riêng

AX
2
E : Hình gấp khúc
AX
3
E : Tháp tam giác: NH
3
AX
2
E
2
: Gần với tứ diện: H
2
O
Bài 5: CÁC TƯƠNG TÁC YẾU
I. Tương tác Van đơ van
1. Ba thành phần của lực hút
a. Lực định hướng
Khi các phân tử bị phân cực tiến lại gần nhau,
các đầu lưỡng cực trái dấu hút nhau tạo ra sự
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Vanđơvan
- Giải thích sự xuất hiện lực định
hướng?
- Giải thích sự xuất hiện lực cảm
ứng?
- Sự xuất hiện lực khuyếch tán?
- Đặc điểm của tương tác VanđơVan

định hướng tương đối giữa chúng sao cho hệ có
năng lượng thấp, trạng thái bền
- Thế năng lực định hướng

4
6
2
3
dh
U
r kT
µ
= −

µ
: momen lưỡng cực
k: Hằng số Bonxơman
T: nhiệt độ tuyệt đối
r: khoảng cách giứa tâm của hai lưỡng cực
b. Lực cảm ứng
- Phân tử thứ 1 không bị phân cực ở cạnh phân tử
phân cực. Do tác dụng của điện trường tạp ra bởi
lưỡng cực của phân tử thứ 2, phân tử thứ 1 cùng
bị phân cực. Sự phân cực của phân tử thứ 1 được
gọi là sự phân cực do cảm ứng

2
6
2
eu

U
r
αµ
= −
c. Lực khuyếch tán
-Trong phân tử, các e chuyển động liên tục, các
hạt nhân dao động quanh vị trí cân bằng. Có lúc,
sự chuyển động và dao động đó làm lệch sự phân
bố điện tích âm và dương khỏi vị trí cân bằng,
làm xuất hiện lưỡng cực tạm thời. Các lưỡng cực
này tương tác với nhau tạo sự định hướng thuận
lợi về năng lượng của hệ.

2
0
6
3
4
kt
h
U
r
ν α
= −
2. Lực đẩy
Thế năng đẩy được tính theo công thức:
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
+ Giữa các phân tử có tương tác

không kèm theo sự chuyển e
+ Năng lượng tương tác nhỏ vài
kJ/mol
+ Có bản chất tĩnh điện
- Tại sao nhiệt độ sôi của n- pentan
cao hơn neo- pentan trong khi đó
nhiệt độ n/c thì ngược lại?
+ ở dạng tt : n- pentan có dạng hình
cầu xếp khít nhau, r nhỏ do đó tương
tác Vandơvan lớn, cần nhiệt độ cao
hơn chuyển nó sang thể lỏng
+ ở thể lỏng phân tử hh, khi đó
khoảng cách giữa các phân tử n-
pentan và neo-pentan là như nhau
trong khi đó diện tích tiếp xúc của n-
pentan lớn hơn neo-pentan do đó lực
hút Vandơvan lớn hơn. Vì thế nhiệt
độ sôi của n-pentan cao hơn neo-
pentan.
Hoạt động 2: Khái niệm liên kết
hiđro
- Khái niệm liên kết hidrô? Cho ví
dụ?
Hoạt động 3: Bản chất liên kết hiđro
- Bản chất liên kết hiđro?
U
đ
= B/r
n
3. Bán kính Vandơ Van

- Thế năng tổng cộng được xác định:
U = U
h
+ U
đ

6 n
A B
U
r r
= − +
Biểu diễn đường cong thế năng:
Ứng với thế năng cực tiểu, ta có trị số của r
r
0
= r/2
r
0
ứng với U
min
được gọi là bán kính VanđơVan
II. Liên kết hiđro
1. Khái niệm
- Liên kết hiđro giữa một nguyên tử hiđro với
một nguyên tử B âm điện mạnh có đôi e riêng,
được gọi là liên kết hiđro
A_ H…B
2. Bản chất
- Khi H liên kết với nguyên tử có độ âm điện
mạnh như F, O, N thì liên kết đó bị phân cực

mạnh tạo ra
δ
+
ở nguyên tử H, H này trở lên linh
động hơn. Khi ở gần một nguyên tử âm điện
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
Là tương tác tĩnh điện giữa H
δ
+
với
nguyên tử có độ âm điện mạnh, có
đôi e riêng
Hoạt động 4: Phân loại
- Có mấy loại liên kết hiđro và lấy ví
dụ?
+ Liên kết hiđro nội phân tử và ngoại
phân tử ( liên phân tử)
VD:
+ Nội phân tử: octo hiđroxi benzoic
+ Liên phân tử: C
2
H
5
OH
Hoạt động 5: Vai trò của liên kết
hiđro
- Vai trò của liên kết hiđro?
- So sánh nhiệt độ sôi của các chất

sau: C
4
H
6
, C
2
H
5
OH, CH
3
COOH
- So sánh độ tan của các chất sau
trong nước: C
6
H
6
, CH
4
, CH
3
OH,
CH
3
COOH?
mạnh có đôi e riêng, H
δ
+
liên kết với nguyên tử
này.
Vậy bản chất liên kết hiđro là tương tác tĩnh điện

giữa H
δ
+
với nguyên tử có độ âm điện mạnh, có
đôi e riêng
- Liên kết hiđro là một liên kết yếu
+ Độ dài: liên kết có độ dài liên kết lớn hơn các
liên kết thông thường
3. Phân loại
a. Liên kết hiđro nội phân tử
Liên kết hiđro được tạo ra trong cùng một phân
tử
b. Liên kết hiđro giữa các phân tử đó
Liên kết hiđro được tạo ra giữa H
δ
+

ở phân tử
này với nguyên tử B ở phân tử bên cạnh
4. Vai trò của liên kết hiđro
a. Ảnh hưởng đến cấu trúc vật chất
- Sự tạo thành phân tử nước đá
- Sự tạo thành đime của một số chất ở trạng thái
lỏng
b. Ảnh hưởng đến tính chất vật lí
- Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các chất
có khả năng tạo liên kết hiđro cao hơn các chất
có cùng khối lượng
- Độ tan: các chất có tạo liên kết hiđro với nước
tan nhiều trong nước

Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh
Hóa học đại cương 1 Giảng viên: Ths Nguyễn Văn
Quang
V. Rút kinh nghiệm giờ dạy:
Khoa Tự Nhiên – Trường Cao đẳng Sư phạm Quảng Ninh

×