Bài giảng Hóa đại cương - Chương 2: Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử

HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
1
CHƯƠNG 2
LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ
CẤU TẠO PHÂN TỬ 
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
2
1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LIÊN KẾT
HÓA HỌC
- Bản chất liên kết: Có bản chất điện.
- Các loại liên kết hóa học: LK cộng hóa trị; LK ion.
- Các đặc trưng của liên kết: độ dài liên kết, góc hóa
trị, năng lượng liên kết.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
3
. Độ dài liên kết: Là khoảng cách 02 hạt nhân của
các nguyên tử tương tác với nhau (d
A-B
)
dA-B
Nguyên tử A-B có độ âm điện
gần nhau: d
A-B
= r
a
+ r
b
Nguyên tử A, B có độ âm điện
khác nhau nhiều:
d
A-B
= r
a
+ r
b
– 0,09 |
A
- B |
dA-B
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
4
. Góc hóa trị: Góc tạo thành bởi 02 đoạn thẳng
tưởng tượng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với
02 hạt nhân nguyên tử liên kết.
N
H
H H
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
5
. Năng lượng liên kết: Là năng lượng cần tiêu tốn
để phá hủy liên kết (+E) hay là năng lượng được
giải phóng ra khi tạo thành liên kết (-E)
Đặc trưng cho độ bền của liên kết
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
6
2.2. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
2.2.1. Phương pháp liên kết hóa trị (pp VB).
a- Nội dung cơ bản:
* Khái niệm về liên kết cộng hóa trị
(LKCHT):
- LKCHT cơ sở trên cặp e góp chung do các
nguyên tử tương tác đóng góp ( liên kết 2 e – 2 tâm).
- LKCHT được tạo thành do sự che phủ nhau giữa
các AO chứa các e góp chung của các nguyên tử tham
gia tạo liên kết .
Video clip
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
7
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
8
- Độ bền của LKCHT phụ thuộc vào độ che phủ
của các AO. Độ che phủ phụ thuộc vào kích thước,
hình dạng của AO, hướng che phủ.
Độ che phủ càng lớn liên kết càng bền và liên kết
được tạo thành khi độ che phủ đạt cực đại.
Ví dụ: sự che phủ cặp đôi giữa 2 AO s và 2 AO p.
S P P S
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
9
* Khả năng tạo LKCHT của nguyên tố và tính
bão hòa của LKCHT:
- Cơ chế và khả năng tạo LKCHT của nguyên
tố:
 Cơ chế góp chung: Liên kết được hình thành
do sự góp chung 02 e hóa trị độc thân của 02 nguyên
tử tương tác.
Ví dụ: Sự tạo thành liên kết trong phân tử hyđro:
H
.
+ H
. H:H 
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
10
Khả năng tạo LKCHT được quyết định bởi
số e hóa trị độc thân của nguyên tử nguyên tố (hay
bởi số AO hóa trị chứa e hóa trị độc thân).
Tuy nhiên, số e hóa trị độc thân của nguyên
tử nguyên tố có thể thay đổi (tăng hay giảm do sự
kích thích).
 . . . . +
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
11
Ví dụ: cấu hình e của cacbon ở trạng thái bình
thường (C) và kích thích (C*):
C: 1s
2
2s
2
2p
2
C* : 1s
2
2s
1
2p
3
)p2p2p2(
0
z
1
y
1
x
)p2p2p2(
1
z
1
y
1
x
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
12
 Cơ chế cho - nhận: Sự hình thành cặp e góp chung
của LKCHT chỉ do 1 trong 2 nguyên tử tương tác
đưa ra, còn nguyên tử kia nhận lấy.
Ví dụ: Sự tạo thành liên kết giữa phân tử NH
3
(chất cho) và ion H
+
(chất nhận):
H
3
N: + ºH
+ [ H
3
N : H ]
+
Cặp e hóa trị tự do Obital hóa trị tự do
Video clip
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
13
 Tính bão hòa của LKCHT:
Số LKCHT cực đại của nguyên tố bằng số
AO hóa trị của nó: tính bão hòa của LKCHT.
Ví dụ: Chu kỳ II có 4 AO hóa trị; Chu kỳ III có
9 AO hóa trị.
* Tính định hướng của LKCHT và sự lai hóa các
AO: Vì liên kết được tạo thành theo những hướng
nhất định nên phân tử tạo thành có cấu hình không
gian nhất định.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
14
Ví dụ: phân tử H
2
Te
có cấu hình dạng góc với
góc hóa trị là HTeH=90
o
do 2 liên kết H Te được
tạo thành do sự che phủ của
các AO 1s (của H) với 5p
(của Te) dọc theo các trục
tọa độ (hướng che phủ cực
đại).
1s
1s5p
5p
H
H
 Te
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
15
 Sự lai hóa các AO:
Trong thực tế có nhiều hợp có cấu hình không
gian phân tử không thể được giải thích bằng sự
che phủ thông thường của các AO s , p , d , f 
tạo nên các liên kết trong những hợp chất đó.
Ví dụ: các hợp chất H
2
O (dạng góc, HOH = 104,5
o
)
NH
3
(dạng tháp tam giác, HNH = 107
o
3
CH
4
(dạng tứ diện đều, HCH = 109
o
28’).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
16
Để giải thích Pauling và Slater đưa ra
thuyết lai hóa các AO:
Các nguyên tử khi tương tác với nhau
có thể dùng những AO “trộn lẫn” mới được
tạo thành do sự tự che phủ nhau giữa các
AO s, p, d, f  trong nội bộ nguyên tử của
mình (sự lai hóa các AO) để che phủ với các
AO của nguyên tử khác tạo liên kết.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
17
Sự lai hóa có các đặc điểm sau:
 Orbital lai hóa tạo thành có hình dạng, năng
lượng hoàn toàn giống nhau, nhưng khác với các
AO tham gia lai hóa.
 Số orbital lai hóa tạo thành bằng số AO tham gia
lai hóa và phân bố rất đối xứng trong không gian.
 Có nhiều kiểu lai hóa khác nhau: sp, sp2, sp3,
sp
3
d 
Video clip
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
18
Điều kiện lai hóa bền: các orbital tham gia
lai hóa có: năng lượng gần nhau, mật độ e
lớn, mức độ che phủ lớn.
 X
Z
y
Hình dạng của 1 AO lai hóa sp
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
19
- Xét một số kiểu lai hóa:
 Lai hóa sp :
Một orbital s che phủ với orbital p tạo thành 2
orbital lai hóa sp phân bố đối xứng trên một
đường thẳng, nghĩa là dưới một góc 180o.
y
X
 S
P
X
sp sp
 180
o
Trước lai hóa Sau lai hóa
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
20
Ví dụ: phân tử BeH
2
có dạng đường thẳng với
góc hóa trị 180
O
.
Giải thích:
-Cấu hình e của nguyên tử Be khi bị kích thích: 2s
1
2p
1
-Nguyên tử Be trung tâm sử dụng 2 orbital lai hóa sp
(được tạo thành từ sự tự che phủ của 1 orbital 2s với 1
orbital 2p) che phủ với các orbital 1s của 2 nguyên tử
H tạo thành 2 liên kết Be H.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
21
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
22
 Lai hóa sp2:
Một orbital s che phủ với hai orbital p và tạo
thành 3 orbital lai hóa sp2 phân bố đối xứng trên mặt
phẳng theo hướng đến 3 đỉnh của một tam giác đều,
nghĩa là dưới những góc 120o.
 s
 p
p sp 2
sp
2
120
o
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
23
Ví dụ: phân tử BCl
3
có dạng tam giác đều với
góc hóa trị 120
O
.
Giải thích:
-Cấu hình e của nguyên tử B khi bị kích thích: 2s
1
2p
2
.
-Nguyên tử B trung tâm sử dụng 3 orbital lai hóa sp
2
(được tạo thành từ sự tự che phủ của một orbital s với 2
orbital 2p) che phủ với các orbital 3p của 3 nguyên tử
Cl tạo thành 3 liên kết B Cl.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
24
 s
 p
p sp 2
sp
2
120
o
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
25
Cl
Cl
Cl
sp 2
sp
2
120
o
 3p
3p
3p
 B
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
26
 Lai hóa sp3:
1 orbital s che phủ với 3 orbital p tạo thành 4
orbital lai hóa sp3 phân bố đối xứng trong không gian
theo hướng đến 4 đỉnh của một tứ diện đều, nghĩa là
dưới những góc 109o28’.
s
p
p
 p
sp
sp
sp
sp
3
3
3
3
109 28'o
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
27
Ví dụ: phân tử CCl
4
có dạng tứ diện
đều với góc hóa trị 109
O
28
’
.
Giải thích:
Nguyên tử C trung tâm sử dụng 4 orbital lai hóa
sp
3
(được tạo thành từ sự tự che phủ giữa orbital
2s với 3 orbital 2p) che phủ với các orbital 3p
của các nguyên tử Cl tạo thành 4 liên kết
C Cl .
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
28
s
p
p
 p
sp
sp
sp
sp
3
3
3
3
109 28'o
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
29
- Giải thích cấu hình không gian các phân tử
H
2
O, NH
3
, CH
4
:
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
30
 Các dạng góc, tháp tam giác, tứ diện đều của
chúng được giải thích bởi trạng thái lai hóa sp
3
của
các nguyên tử trung tâm O, N, C (do các góc hóa trị
của chúng bằng hoặc gần với 109
o
28’).
Các nguyên tử này sử dụng các orbital lai hóa
sp
3
để che phủ với các orbital 1s của các nguyên tử
H tạo thành các liên kết trong phân tử.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
31
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
32
 Sự sai lệch giữa góc hóa trị của H
2
O và NH
3
được giải thích bằng lý thuyết đẩy nhau giữa các
cặp e hóa trị của Gillespie: các cặp e hóa trị tự do
trong 2 phân tử trên đẩy các cặp e liên kết làm cho
góc hóa trị hẹp lại (số cặp e hóa trị tự do càng nhiều
đẩy càng mạnh).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
33
* Các kiểu LKCHT:
Có nhiều kiểu LKCHT khác nhau phụ thuộc vào
cách che phủ và tính đối xứng của các AO tham gia
che phủ tạo liên kết: , , không định chỗ  :
 Liên kết  : được tạo thành khi các AO che
phủ dọc theo trục nối hạt nhân nguyên tử. Đây là
loại liên kết chính thực hiện giữa 2 nguyên tử, quyết
định cấu hình không gian (khung) phân tử và có thể
xuất hiện do sự che phủ của bất kỳ loại AO nào (s s ,
s p ).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
34
 Liên kết : được tạo thành khi các AO che
phủ về 2 bên trục nối hạt nhân. Đây là loại liên kết
phụ bổ sung thêm sau khi tạo thành liên kết chính 
mà các nguyên tử tương tác vẫn chưa bão hòa hóa trị.
Nó được tạo thành do sự che phủ của các cặp orbital
p p, d d, p d.
Xem 
liên 
kết
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
35
 Liên kết  : được tạo thành khi các AO d
nằm trong các mặt phẳng song song che phủ lẫn
nhau theo cả 4 “cánh hoa”. Nó được tạo thành do
sự che phủ của các cặp orbital d d.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
36
 Liên kết không định chỗ (liên kết nhiều tâm):
Là loại liên kết nhưng được thực hiện giữa nhiều
nguyên tử (từ 3 nguyên tử trở lên) với số e tham gia
tạo liên kết có thể nhiều hơn 2. Đây là loại liên kết
phụ bổ sung được dùng để giải thích trường hợp các
liên kết xuất phát từ nguyên tử trung tâm có bậc lẻ,
bằng nhau và được biểu diễn bằng những
.....
.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
37
120
o
 O
 O
O
2p
2p
2p
2p
 Z
 Z
X
2p
x
x
x
z
z
2p
2p
z
z
sp
2
Xét trường hợp ion CO
3
2-
Benzen 4’40
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
38
* Bậc liên kết:
- Cho biết số cặp e tham gia tạo liên kết
giữa 2 nguyên tử. Bậc liên kết có thể nguyên
hay lẻ, được tính theo công thức:
Bậc = (Số e liên kết) /(2 số liên kết )
- Bậc liên kết tăng, độ dài liên kết giảm, 
năng lượng và độ bền liên kết tăng.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
39
Ví dụ:
Liên kết C O C .. O C = O 
Bậc liên kết 1 1,33 2 
Độ dài liên kết (AO ) 1,43 1,29 1,22
* Tính có cực, sự phân cực của LKCHT: 
Tự đọc 
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
40
b - Áp dụng phương pháp VB khảo sát cấu
tạo một số phân tử, ion:
* Phân tử N
2
: N (2s
2
2p
3
: có 3 e hóa trị độc
thân 2p): 2 nguyên tử N có thể tạo thành với nhau 3
liên kết bằng cách góp chung 3 e độc thân.
Cặp 2p
x
tạo thành liên kết , còn 2 cặp 2p
y
và
2p
z
tạo thành các liên kết .
Vậy liên kết trong N
2
là liên kết 3 (bậc 3),
gồm 1 liên kết  và 2 liên kết .
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
41
* Phân tử CO
2
:
- Phân tử CO
2
có dạng đường thẳng, góc
hóa trị, liên kết C - O là liên kết đôi, gồm 1 liên
kết  và 1 liên kết .
- Cấu hình e của C, O:
 C* : 1s2 2s1 2p3 (có 4 electron hóa trị độc
thân). Suy ra C sẽ dùng 4 electron hóa trị độc
thân để tạo các liên kết với O.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
42
Vì OCO=180
o
, nguyên tử C trung tâm có lai
hóa sp (AO 2s che phủ với 1 AO 2p tạo thành
2 orbital lai hóa sp).
C sẽ sử dụng 2 orbital lai hóa này cùng với 2
orbital 2p không tham gia lai hóa còn lại để
che phủ với các orbital của O tạo liên kết.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
43
 O: 1s2 2s2 2p4 (có 2 e hóa trị độc thân). Suy ra
O sẽ dùng 2 e hóa trị độc thân và các AO hóa trị
chứa 1 e này để tạo các liên kết với C.
 Từ đây: các liên kết  C  O được tạo thành
do sự che phủ giữa 2 orbital lai hóa sp của C và
các AO 2p chứa 1 electron (ví dụ 2p
x
) của 2 O , còn
các liên kết CO được tạo thành do sự che phủ
cặp đôi giữa các AO 2p của C và O ( giữa 2py với 2py
và 2pz với 2pz).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
44
 O C O
 Z Z Z
y y y
x
sp 2 sp2
2p
z z
2p2p
z
2px
2p
x
2py 2py 2py
 Bậc liên kết C – O:
= [ 4e (C) + 2e 2 (O) ] / [ 2 2 () ] = 2.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
45
* Phân tử BCl
3
:
- Phân tử BCl
3
có dạng tam giác đều, góc
hóa trị ClBCl=120
o
, liên kết B - Cl có bậc bằng 1,33;
gồm 1 liên kết  và 1 liên kết kh định chỗ.
- Cấu hình e của B và Cl:
 B* : 1s22s12p2 (có 3 e hóa trị độc thân): B sẽ dùng 3
e này để tạo các liên kết với Cl. Tuy nhiên vì
ClBCl = 120
o
, nên B lai hóa sp
2
(AO 2s che phủ với
2 AO 2p tạo 3 orbital lai hóa sp
2
)
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
46
B sẽ dùng 3 AO lai hóa này và AO 2p không
tham gia lai hóa còn lại để che phủ với các AO của
Cl tạo liên kết.
 Cl:1s22s22p63s23p5 (có 1 e hóa trị độc thân): Cl sẽ
dùng e này và các AO 2p chứa 1 e cũng như chứa
cặp e ghép đôi tạo liên kết với B.
 Từ đây: 3 liên kết BCl được tạo ra do sự che
phủ cặp đôi giữa 3 orbital lai hóa sp
2
của B với các
AO chứa 1 e 2p (ví dụ 2px) của 3 Cl.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
47
Cấu hình e hóa trị của B vẫn chưa bão hòa (còn 1
AO hóa trị 2p tự do), để cho phân tử BCl
3
bền vững
(nghĩa là các liên kết B  Cl phải đạt được độ bền
cực đại) cần phải tạo thêm liên kết bổ sung: liên kết 
không định chỗ, được tạo thành theo cơ chế cho-nhận
do sự che phủ giữa AO hóa trị tự do 2p không tham
gia lai hóa còn lại (ví dụ 2pz) của B và 3 AO hóa trị 2p
chứa cặp e ghép đôi sẵn có (2pz) của 3 Cl. Liên kết 
này chung cho cả 4 nguyên tử B và Cl (nên được gọi là
liên kết 2 e - 4 tâm).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
48
 Bậc liên kết B  Cl:
= [ 3e (B) + ...  gia lai hóa.
1 O có cấu hình e : 2s
2
2p
4
(có 2 e hóa trị độc thân).
2 O còn lại do nhận thêm 2 e điện tích của ion nên có
cấu hình e hóa trị: 2s
2
2p
5
(chỉ có 1 e trị độc thân).
Để tạo liên kết các nguyên tử O cũng sử dụng
các e hóa trị độc thân và các AO chứa 1 e này.
 Từ đây: các liên kết C  O được tạo thành do sự
che phủ cặp đôi giữa 3 orbital lai hóa sp
2
của C với 3
orbital 2p của 3 O.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
51
Sau khi tạo 3 liên kết  CO cấu hình e của
C cũng như của các O vẫn chưa bão hòa (còn thiếu
1 e), để ion có cấu tạo bền, giữa các nguyên tử C
và O tạo thêm liên kết không định chỗ chung
cho cả 4 nguyên tử theo cơ chế góp chung do sự che
phủ giữa orbital 2p không tham gia lai hóa của C
với 3 orbital 2p của 3 O ( liên kết 2 e – 4 tâm).
 Bậc liên kết C  O:
= [ 4e (C) + 4e(3 O) ] / [ 2 3 () ] = 1,33.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
52
120
o
 O
 O
O
2p
2p
2p
2p
 Z
 Z
X
2p
x
x
x
z
z
2p
2p
z
z
sp
2
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
53
2.2.2. Phương pháp orbital phân tử (MO).
a- Nội dung cơ bản:
- Phân tử là tổ hợp thống nhất gồm:
Các hạt nhân và các e của các nguyên tử
tạo thành phân tử.
Mỗi e chuyển động trong trường tác dụng
của các hạt nhân và các e còn lại (phân tử là
nguyên tử đa nhân).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
54
- Phân tử có cấu trúc orbital như nguyên
tử:
Trong phân tử trạng thái e cũng được đặc
trưng bằng orbital phân tử (MO).
Các MO lại được xác định bằng tổ hợp các
số lượng tử.
Tương ứng với các AO s, p, d, f  trong
nguyên tử, trong phân tử có các MO    ..
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
55
- Các e được phân bố trên các MO theo quy
luật giống như trên các AO.
- Các MO được tạo thành do sự tổ hợp tuyến
tính (cộng và trừ) các AO (tức sự che phủ các AO):
 Số MO tạo thành bằng số AO tham gia tổ hợp.
 Sự tổ hợp tuyến tính “cộng” các AO tạo thành
MO liên kết có năng lượng thấp hơn các AO xuất
phát. Sự tổ hợp tuyến tính “trừ” các AO tạo thành
MO phản liên kết có năng lượng cao hơn các AO
xuất phát.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
56
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
57
MO không liên kết được hình thành từ các AO
không tham gia tổ hợp MO, có năng lượng và hình dạng
giống các AO xuất phát.
 Tên gọi các MO (   ) được xác định tùy
thuộc vào cách che phủ của các AO đối với trục nối
hạt nhân nguyên tử giống như trong pp VB.
Ví dụ: sự tổ hợp của 2 AO 1s tạo thành 2 MO liên kết

1s
và phản liên kết *1s hay sự tổ hợp của 2 AO 2p có
thể tạo thành 2 MO liên kết 
2px
và phản liên kết *2px
hoặc 2 MO liên kết 
2py
và phản liên kết *2py.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
58
 Sự tổ hợp các AO thành các MO cũng
thường được biểu diễn dưới dạng giản đồ
năng lượng.
 Điều kiện tổ hợp: các AO tham gia tổ hợp
phải gần nhau về năng lượng, che phủ nhau
đáng kể, có đối xứng giống nhau đối với đường
liên kết trong phân tử.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
59
2px
*2s
2s
*2px
 *2py=  *2pz
 2py=  2pz2px2pz
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
60
Các đặc điểm liên kết:
 Đóng góp vào liên kết có thể là các cặp e ghép đôi
hoặc các e độc thân riêng biệt.
 Liên kết được xác định bằng số e liên kết không bị
e phản liên kết triệt tiêu (1 e phản liên kết triệt
tiêu 1 e liên kết).
 Bậc liên kết = (Số e lk – Số e plk) / (2 số lk ). 
 Khi bậc bằng không, phân tử không tạo thành.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
61
Ví dụ: Phân tử
He
2
có bậc bằng
không nên không
tồn tại ở điều
kiện bình thường
Video clip
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
62
b - Ví dụ áp dụng phương pháp MO:
* Khảo sát các phân tử 2 nguyên tử cùng loại
của các nguyên tố CK I (H và He):
Sự tạo thành và trật tự phân bố các MO theo năng
lượng:
Các MO của H
2
, He
2
được tạo thành từ sự tổ hợp
tuyến tính 2 AO 1s của các nguyên tử H và He: đó là
các MO liên kết 
1s
(có năng lượng thấp hơn) và phản
liên kết 1s (có năng lượng cao hơn).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
63
- Sự phân bố electron trên các MO:
2
H
2
HeMO H
2
He
2
*
1s
 

1s
Bậc liên kết 0,5 1 0,5 0
Chiều dài liên kết (A
O
) 1,06 0,74 1,08
Năng lượng liên kết 
(kj/mol)
255 431 251
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
64
- Nhận xét:
 Liên kết trong phân tử H
2
là liên kết , có bậc
bằng 1, nên nó tồn tại bền trong thực tế.
Liên kết trong H
2
+
chỉ có 1 e nhưng do bậc
liên kết > 0 nên chúng vẫn tồn tại được trong thực
tế dù không bền.
Phân tử He
2
không thể tồn tại được ở điều
kiện bình thường vì có liên kết có bậc bằng 0 (liên
kết không hình thành).
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
65
 Cấu hình e phân tử của các phân tử và ion phân tử
trên:
])[(:H
2
2 s1

])[(:H
1
2 s1
 
])()[(:He
1*
S1
2
2 s1
 
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
66
•Khảo sát các phân tử 2 nguyên tử cùng loại (X
2
) của các
nguyên tố CKII:
- Sự tạo thành và phân bố các MO theo năng lượng:
Các nguyên tử nguyên tố CKII có 5 AO (1s, 2s, 2p
x
,
2p
y
, 2p
z
). Sự tổ hợp 10 AO của 2 nguyên tử sẽ tạo thành 10
MO của phân tử: Từ 2 AO 1s tạo thành 2 MO và còn sự tổ
hợp các AO 2s và 2p xảy ra phức tạp:
 Các nguyên tố cuối CK (từ O đến Ne): độ chênh
lệch năng lượng E giữa các AO 2p và 2s lớn nên chỉ xảy
ra sự tổ hợp của AO 2s với 2s và 2p với 2p.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
67
Sự tổ hợp 2 AO 2s tạo thành 2 MO 
2s
và *2s .
Sự tổ hợp 2 AO 2p
x
tạo thành 2 MO 2px và 
*
2px
(che phủ theo trục x)
Sự tổ hợp cặp đôi 2 AO 2p
y
và 2 AO 2p
z
tạo thành
các cặp MO(che phủ về 2 phía trục nối hạt nhân).
Các MO tạo thành phân bố theo năng lượng như sau:
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
68
*
px2
*
pz2
*
py2pz2py2px2
*
s2s2
*
s1s1
     
 Các nguyên tố đầu CK (từ Li đến N): do độ chênh
lệch năng lượng E giữa các AO 2p và 2s nhỏ nên các AO
2s tổ hợp được với nhau và với các AO 2p:
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
69
•Sự tổ hợp 2 AO 2s và 2 AO 2px tạo thành 4 MO
*
px2
*
s2px2s2
 , , , 
•Sự tổ hợp các cặp AO 2py hay 2pz tạo thành các cặp
MO *
pz2pz2
*
py2py2
 , và , 
Các MO tạo thành được phân bố như sau: 
*
px2
*
pz2
*
py2px2px2py2s2s2
*
s1s1
      
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
70
940599289105Nlượng lkết (kj/mol)
1,121,101,241,592,67Chiều dài lkết (A
O
)
2,53211Bậc liên kết

2s



2py,z

    



N
2
C
2
B
2
Li
2
MO
828
 
s2
z,py2
 
px2
px2


2
- Sự phân bố e trên các MO: 
 Đối với các nguyên tố đầu CK:
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
71
 Đối với các nguyên tố cuối CK:
154328494629Nlượng lkết (kj/mol)
1,411,261,211,12Chiều dài lkết (A
O
)
011,522,5Bậc liên kết

2s

2px
2py,z
    
Ne
2
F
2
O
2
MO
z,py2
 
s2

2

2
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
72
- Nhận xét:
 Bậc liên kết tăng Độ dài liên kết giảm 
Năng lượng liên kết tăng Độ bền liên kết tăng.
 Sự tăng e trên các MO liên kết làm tăng độ
bền của liên kết cũng như phân tử. Ngược lại, sự
tăng e trên các MO phản liên kết làm giảm độ bền
của liên kết cũng như phân tử .
 Trong các phân tử và ion phân tử khảo sát
chỉ có phân tử Ne
2
không tồn tại trong thực tế vì có
bậc liên kết bằng không.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
73
Phân tử N
2
có liên kết ba (gồm 1 và 2 ), là
liên kết có bậc lớn nhất nên có độ dài ngắn nhất và
độ bền lớn nhất.
Cấu hình e hóa trị của N
2
:
2
px2
4
z,py2
2
s2
2
s2
)()()()(   
 Giải thích từ tính:
Những chất thuận từ có e độc thân (bị nam
châm hút),
Ngược lại là những chất nghịch từ
Ví dụ thuận từ có: B
2
, O
2
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
74
 Giải thích màu sắc các chất vô cơ:
Do các e khi bị kích thích sẽ hấp thụ năng
lượng tương ứng các tia vùng ánh sáng thấy được để
chuyển lên orbital có năng lượng cao.
Ví dụ: Iot có màu tím là do e khi chuyển từ
orbital lên orbital hấp thụ năng lượng
tương ứng tia vàng lục - vàng để lại các tia xanh và
đỏ 2 bên tạo ra màu tím.
p5
 
x5
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
75
•Các phân tử 2 nguyên tử khác loại của các nguyên
tố CK II:
Các phân tử tạo thành từ 2 nguyên tử của 2
nguyên tố đầu CK và cuối CK (CO, CN, CN
, NO,
NO
+ ) thì phải sử dụng sơ đồ cấu trúc e của các
nguyên tố đầu CK.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
76
2.2.3. Phân tử cộng hóa trị và cực tính.
Tự đọc để hiểu được các khái niệm về:
- Phân tử cộng hóa trị có cực và không cực.
- Lưỡng cực, lưỡng cực nhất thời, lưỡng cực cảm
ứng.
- Momen lưỡng cực:
 Đặc trưng cho độ có cực của lkết và phân tử.
 Phụ thuộc vào momen lưỡng cực của các lkết và cặp
e hóa trị tự do, cấu tạo phân tử.
 Tính momen lưỡng cực của lkết và phân tử đơn giản.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
77
2.3. LIÊN KẾT ION
* Thuyết tĩnh điện hiện đại về liên kết ion:
Sự tạo thành liên kết ion bao gồm 2 quá trình:
-Quá trình tạo thành các ion từ các nguyên tử
tương tác.
-Quá trình hút nhau bằng lực hút tĩnh điện giữa
các ion này.
Ví dụ:
Na + Cl Na+ + Cl NaCl
1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
5
1s
2
2s
2
2p
6
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
Xem liên kết NaCl
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
78
* Năng lượng liên kết ion:
Năng lượng của liên kết ion trong phân tử ion AB (k) tạo
thành từ các nguyên tử A(k) và B(k) (hóa trị 1):
A(k) = A
+
(k) + e + I
A
(1) B(k) + e = B
(k) + F
B
(2) 
A
+
(k) + B
(k) = AB(k) + E (3) 
Cộng các phương trình (1), (2), (3) được:
A(k) + B(k) = AB(k) + I
A
+ F
B
+ E.
Đặt E
AB
= I
A
+ F
B
+ E thì E
AB
là năng lượng tạo
thành phân tử ion AB (-E) = giá trị năng lượng liên kết
ion A B (+E):
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
79
* Khả năng tạo liên kết ion của các nguyên tố:
Các nguyên tố có tính kim loại và phi kim loại
càng mạnh càng dễ tạo liên kết ion với nhau, ví dụ kim
loại kiềm và halogen.
* Tính chất liên kết ion:
Liên kết ion có 2 tính chất ngược liên kết cộng 
hóa trị: không bão hòa và không định hướng. 
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
80
* Sự phân cực ion:
Sự phân cực ion là sự chuyển dịch đám mây e
đối với hạt nhân của một ion dưới tác dụng của điện
trường một ion khác.
Ion có đám mây e bị biến dạng được gọi là ion 
bị phân cực, nó được đặc trưng bằng độ bị phân cực
Ion có điện trường tác dụng được gọi là ion 
phân cực, nó được đặc trưng bằng độ phân cực.
+ -
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
81
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bị phân cực và
độ phân cực của ion: điện tích, cấu hình e, kích
thước.
Khi điện tích và cấu hình e như nhau thì độ bị
phân cực của ion tăng theo kích thước ion.
Độ bị phân cực nhỏ nhất ở những ion có cấu
hình khí trơ s
2
p
6
, lớn nhất đối với các ion có cấu hình
s
2
p
6
d
10
và trung gian là các ion kim loại chuyển tiếp.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
82
Độ phân cực giảm xuống theo chiều tăng kích
thước ion. Khi điện tích tăng độ phân cực của ion
tăng lên.
Anion bị phân cực, còn cation gây phân cực.
Aûnh hưởng lớn đến nhiều tính chất các hợp chất
ion: độ bền, sự điện li, độ tan 
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
83
2.4. LIÊN KẾT KIM LOẠI
* Thuyết miền năng lượng về liên kết kim
loại:
- Đặc điểm cấu tạo của khối kim loại là mạng tinh
thể:
những ion dương ở nút mạng và
các e tự do (e hóa trị bị bứt ra khỏi nguyên tử)
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
84
e chuyển động hỗn loạn trong toàn bộ tinh thể
kim loại tạo nên kiểu liên kết đặc biệt của kim loại:
liên kết rất nhiều tâm.
Video clip Video clip 2
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
85
-Thuyết miền năng lượng nghiên cứu sự chuyển
động của các e tự do này.
Thực chất là áp dụng phương pháp MO vào
nghiên cứu hệ tương tác chứa số nguyên tử khổng
lồ.
Khi các nguyên tử trong tinh thể kim loại tương
tác với nhau thì các AO của chúng sẽ che phủ nhau
tạo nên các miền năng lượng, chứa các orbital
miền năng lượng (tương tự như các AO, MO):
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
86
 Tương ứng với các trạng thái năng lượng s, p,
d, f  của nguyên tử trong tinh thể kim loại có các
miền năng lượng s, p, d, f  Các miền năng lượng:
Miền hóa trị (chứa các electron hóa trị),
Miền dẫn (miền tự do nằm trên miền hóa trị).
Đối với kim loại 2 miền này che phủ nhau,
Chất rắn nói chung có thể che phủ hoặc không.
Miền cấm (miền e không thể có mặt)
Không che phủ
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
87
 Sự sắp xếp e vào các orbital miền năng lượng
cũng tuân theo các quy luật đã biết.
Số e tối đa trên mỗi miền năng lượng như sau:
2N đối với miền s,
6N đối với miền p,
10N đối với miền d,
14N đối với miền f (N: số nguyên tử kim loại).
* Áp dụng thuyết miền năng lượng giải thích
cấu hình electron và tính chất của natri:
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
88
Cấu hình e hóa trị 3s
1
của Na:
Miền hóa trị chỉ có 1N e nên nó chỉ mới được
điền đầy một nửa.
Một nửa miền còn lại tự do và đóng vai trò miền
dẫn.
Khi kích thích nhẹ, ví dụ tác dụng lên kim loại
một điện trường, các e hóa trị dễ dàng chuyển lên
những orbital còn tự do theo hướng của điện trường,
thể hiện tính dẫn điện.
HÓA ĐẠI CƯƠNG nvhoa102@yahoo.com Chương 2
89
2.5. LIÊN KẾT GIỮA CÁC PHÂN TỬ
Tự đọc, để hiểu về các liên kết:
- Van der Walls: bản chất, các thành phần,
năng lượng, ứng dụng thực tế.
- Hyđro: bản chất, năng lượng, ứng dụng giải
thích một số tính chất các chất.
Video clip 1
Video clip 2