Lien ket-hoa-hoc
-
Upload
thanhha2287 -
Category
Documents
-
view
248 -
download
1
Transcript of Lien ket-hoa-hoc
1
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn Trang
Mục lục: ..................................................................................................................... 1
Danh mục các cụm từ viết tắt: .................................................................................... 4
PHẦN I: M Ở ðẦU
1. Lí do chọn ñề tài:.................................................................................................... 5
2. Mục tiêu nghiên cứu: .............................................................................................. 5
3. Nhiệm vụ nghiên cứu: ............................................................................................ 6
4. Các phương pháp nghiên cứu: ................................................................................ 6
5. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu:.......................................................................... 6
PHẦN II: N ỘI DUNG
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LIÊN K ẾT HOÁ HỌC – CẤU TRÚC HÌNH H ỌC
PHÂN TỬ
1.1. Các ñặc trưng cơ bản của liên kết hoá học: .......................................................... 7
1.1.1. Khái niệm liên kết:...................................................................................... 7
1.1.2. Năng lượng liên kết:.................................................................................... 8
1.1.3. ðộ dài liên kết:............................................................................................ 9
1.1.4. Góc liên kết:................................................................................................ 9
1.2. Liên kết cộng hoá trị: ......................................................................................... 10
1.3. Thuyết VB và sự giải thích các vấn ñề về liên kết: ............................................. 10
1.3.1. Cơ sở lý thuyết:........................................................................................ 11
1.3.2. Sự tạo thành phân tử H2 từ hai nguyên tử H: ............................................. 11
1.3.3. Nôi dung cơ bản của thuyết VB: ............................................................... 12
1.3.3.1. Nguyên lí xen phủ cực ñại: ............................................................ 13
1.3.3.2. Tính bão hoà của liên kết cộng hoá trị: .......................................... 13
1.3.3.3. Tính ñịnh hướng của liên kết cộng hoá trị: .................................... 14
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
2
1.3.3.4. Thuyết lai hoá các orbitan nguyên tử: ............................................ 15
1.4. Mô hình sự ñẩy cặp electron vỏ hoá trị (thuyết VSEPR): ................................... 19
1.4.1. Các luận ñiểm cơ sở:................................................................................. 19
1.4.2. Mô hình VSEPR (qui tắc kinh nghiệm Gilexpi): ....................................... 20
1.4.2.1. Phân tử có dạng AXn: .................................................................... 21
1.4.2.2. Phân tử có dạng AXnEm:................................................................ 22
Chương 2: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN K ẾT Ở TRƯỜNG THPT
2.1. Một số nội dung về liên kết hoá học ở chương 3 SGK hoá học 10 nâng cao: ..... 26
2.2. Một số nội dung về liên kết hoá học trong các bài của SGK hoá học 10, 11:...... 28
2.2.1. Chương trình SGK hoá học 10 nâng cao: ................................................ 28
2.2.2. Chương trình SGK hoá học 11 nâng cao: ................................................ 28
2.3. Một số khái niệm: .............................................................................................. 28
2.3.1. Quy tắc octet (quy tắc bát tử): ................................................................. 28
2.3.2. Liên kết cộng hóa trị: .............................................................................. 28
2.3.3. Công thức cấu tạo Lewis (sơ ñồ Lewis):.................................................. 29
2.3.3.1. Nội dung và phạm vi áp dụng của công thức: ............................ 30
2.3.3.2. Ưu, khuyết ñiểm của công thức phân tử theo Lewis:.................. 30
2.3.3.3. Thành lập công thức cấu tạo Lewis của các chất:....................... 32
2.3.3.4. Các bước viết công thức cấu tạo Lewis:..................................... 33
2.4. Khảo sát hình học phân tử một số hợp chất cộng hoá trị: ................................... 37
2.5. Lai hoá AO nguyên tử: ...................................................................................... 40
2.5.1. Lai hoá sp3: .............................................................................................. 40
2.5.2. Lai hoá sp2: .............................................................................................. 42
2.5.3. Lai hoá sp: ............................................................................................... 43
2.6. Mối liên hệ giữa công thức Lewis – VSEPR – Lai hoá AO:............................... 44
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
3
Chương 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ BAN ðẦU
3.1. Kết quả khảo sát: ............................................................................................... 46
3.1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của việc khảo sát: ................................................ 46
3.1.2. Kế hoạch khảo sát: ................................................................................. 46
3.1.3. Thống kê số liệu:................................................................................... 46
3.1.4. ðồ thị:.................................................................................................... 48
3.1.5. Nhận xét: ............................................................................................... 49
3.2. Một số giáo án giảng dạy nội dung “liên kết hóa học”: ...................................... 50
PHẦN III: K ẾT LUẬN
1. Kết luận chung: .................................................................................................... 64
2. Ý kiến ñề xuất: ..................................................................................................... 64
2.1. ðối với sinh viên trường sư phạm:..................................................................... 64
2.2. ðối với giáo viên trường THPT: ........................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ....................................................................................... 65
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Mẫu phiếu phỏng vấn giáo viên về thực trạng dạy và học nội dung “liên kết
hoá học “ ở trường THPT.
Phụ lục 2: ðề kiểm tra 10 phút dạng bài tập trắc nghiệm khách quan về “liên kết hoá
học” cho học sinh lớp 10 nâng cao.
Phụ lục 3: Mẫu phiếu học tập bài 17 “Liên kết cộng hóa trị”
Phụ lục 4: Hệ thống một số bài tập trắc nghiệm hoàn thiện kiến thức “liên kết hoá học
– cấu tạo phân tử”
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
4
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
1. CHLT: Cơ học lượng tử
2. GV: Giáo viên
3. HS: Học sinh
4. THPT: Trung học phổ thông
5. SGK: Sách giáo khoa
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
5
PHẦN I: MỞ ðẦU
1. Lí do chọn ñề tài
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học, hoá học
nói riêng ñã bước sang một trang mới, có rất nhiều các thành tựu toán học, vật lý, triết
học… ñã ñược vận dụng vào trong hoá học giúp hiểu sâu sắc hơn về bản chất của hoá
học cũng như ñưa ra các ñịnh luật mới về hoá học. Do ñó việc nhận thức một cách
ñúng ñắn và ñầy ñủ các thành tựu khoa học hoá học là một ñiều rất quan trọng.
ðối tượng của hoá học là chất, liên kết giữa các nguyên tử, phân tử, do ñó vấn
ñề về bản chất liên kết của các chất, cấu tạo phân tử… ñã ñược nghiên cứu từ rất lâu.
Tuy nhiên, kết quả ñạt ñược vẫn còn rất hạn chế. Bước ngoặc lớn nhất làm thay ñổi
diện mạo của khoa học nói chung và hoá học nói riêng là khi vận dụng CHLT vào hoá
học, dưới ánh sáng của khoa học hiện ñại ñã xuất hiện nên những lí thuyết mới giải
thích một cách tương ñối thỏa ñáng các vấn ñề hoá học.
Từ những luận ñiểm trên ta thấy rằng việc giảng dạy nội dung liên kết hóa học
là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, thực trạng hiện nay GV phổ thông cũng như sinh
viên sư phạm nói riêng vẫn còn mơ hồ về các lí thuyết liên kết, về ý nghĩa thực tiễn và
vai trò của nó trong việc giảng dạy, do ñó một bộ phận không nhỏ GV ñứng lớp dạy
các bài liên quan ñến vấn ñề liên kết hoá học vẫn giải thích cho HS một cách chung
chung, không hiểu rõ nguồn gốc, bản chất của vấn ñề từ ñó làm cho HS cảm thấy bài
học rời rạc không liên tục thống nhất, không biết học phần này ứng dụng ñể làm gì…
Xuất phát từ những lí do trên, tôi ñã quyết ñịnh chọn ñề tài “Giảng dạy một số
nội dung liên kết hóa học ở trường THPT” làm ñề tài khóa luận tốt nghiệp.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Hệ thống một số cơ sở lí thuyết về liên kết hoá học, cấu tạo phân tử của các hợp
chất trong chương trình hoá học 10, 11 ( SGK nâng cao).
Rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải thích ñúng bản chất liên kết hoá học, hình
học phân tử một số chất.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
6
Cung cấp tư liệu cho giáo viên dùng ñể tham khảo, hỗ trợ việc giảng dạy các
bài, các mục có liên quan ñến việc giải thích sự hình thành liên kết và dạng hình học
phân tử của một số chất.
Khảo sát thực tế HS về khả năng vận dụng kiến thức giải thích liên kết hoá học,
hình học phân tử. Tham khảo ý kiến của GV về việc giảng dạy nội dung này ở trường
THPT hiện nay.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu, hệ thống cơ sở các lí thuyết về liên kết hóa học
- Nghiên cứu chương trình SGK hoá học 10,11, tài liệu giáo khoa chuyên hoá học.
- Khảo sát thực tế GV và HS ở trường THPT TP Cao Lãnh về thực trạng dạy và
học nội dung “liên kết hoá học của các hợp chất cộng hoá trị”.
- Vận dụng hệ thống các lí thuyết liên kết vào việc giảng dạy các bài, mục trong
chương trình hoá học ở trường THPT.
- Tiến hành khảo sát sư phạm, ñánh giá một số kết quả ban ñầu.
4. Các phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu các tài liệu lí luận như: Nghiên cứu SGK hoá học 10,
11 và các tài liệu tham khảo.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Tham khảo ý kiến GV và khảo sát HS các
lớp khối 10.
Một số phương pháp khác: Test, thống kê toán học, nhận xét ñánh giá.
5. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu
Hệ thống cơ sở lí thuyết và một số dạng bài tập về nội dung liên kết hoá học và
hình học phân tử các hợp chất cộng hoá trị.
Trọng tâm của ñề tài là giải thích sự hình thành liên kết và dạng hình học phân
tử của các hợp chất cộng hoá trị.
Tiến hành tham khảo ý kiến giáo viên và khảo sát học sinh ở trường THPT TP
Cao Lãnh, chưa thực hiện ñược trên diện rộng hơn.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
7
PHẦN II: NỘI DUNG
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LIÊN K ẾT HOÁ HỌC – CẤU TRÚC HÌNH H ỌC
PHÂN TỬ
1.1. Các ñặc trưng cơ bản của liên kết hoá học
1.1.1. Khái niệm liên kết
Khái niệm liên kết hoá học ñã ñược hình thành từ lí thuyết cấu tạo kinh ñiển.
ðối với phân tử, khái niệm này luôn luôn gắn liền với sự tương tác chỉ giữa 2 nguyên
tử xác ñịnh trong phân tử.
Theo lí thuyết hiện ñại thì sự hình thành phân tử xuất hiện do tác dụng tương hỗ
của tất cả các hạt nhân và các electron của các nguyên tử tham gia tạo thành phân tử,
tác dụng tương hỗ này dẫn ñến sự hình thành một cấu trúc mới vững bền với một năng
lượng cực tiểu. Vì phân tử là một hệ thống nhất nên về nguyên tắc người ta không thể
cô lập hoàn toàn một tương tác nào ñó trong phân tử ra khỏi các tương tác khác.
Tuy nhiên, vì phân tử là một hệ phức tạp nên trong việc mô tả ñịnh tính về phân
tử, ñối với những trường hợp ñược phép (chủ yếu là các liên kết xích ma (σ ) và các
liên kết (π ) cô lập) người ta cũng nói ñến mô hình liên kết ñịnh cư hai tâm ứng với
quan niệm kinh ñiển về liên kết (ñối với những trường hợp ñặc biệt ñã nói ở trên, lí
thuyết kinh ñiển gặp khó khăn không giải quyết nổi thì người ta sử dụng mô hình liên
kết không ñịnh cư nhiều tâm gần với nguyên tắc của CHLT)
ðối với một số tính chất của phân tử người ta có thể coi tính chất của phân tử
bằng tổng tính chất của các nguyên tử (hay) của các liên kết có trong phân tử. Người ta
gọi ñó là nguyên lí cộng tính. Nguyên lí cộng tính như vậy ñã chấp nhận tính ñộc lập
của các liên kết riêng rẽ trong phân tử. Nguyên lí cộng tính do ñó chỉ có tính gần ñúng
và tính hạn chế của nguyên lí này thể hiện rất rõ khi ñược áp dụng ñể xác ñịnh các tính
chất của hệ có liên kết không ñịnh cư (cụ thể hoá trong bài toán tính năng lượng liên
kết của phân tử benzene, ñề cặp trong mục tiếp theo).
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
8
1.1.2. Năng lượng liên kết (E) Liên kết ñược ñặc trưng bởi ñộ bền hay năng lượng
liên kết.
Quá trình hình thành phân tử từ các nguyên tử luôn luôn gắn liền với sự giải
phóng năng lượng (thường tính với dấu trừ). Năng lượng này ñược gọi là năng lượng
hình thành phân tử.
Ngược lại, sự phá vỡ phân tử thành những nguyên tử riêng rẽ luôn luôn gắn liền
với sự thu nhận năng lượng (thường tính với dấu +). Năng lượng này ñược gọi là năng
lượng nguyên tử hoá phân tử
Ví dụ:
C + 4H CH4
Về trị số tuyệt ñối, năng lượng nguyên tử hoá bằng năng lượng hình thành phân
tử.
Năng lượng cần thiết ñể phá vỡ liên kết A – B ñược gọi là năng lượng phân li
liên kết A – B. Về trị số tuyệt ñối, năng lượng này chính là năng lượng hình thành liên
kết A – B. Từ sự tổng hợp các dữ liệu thực nghiệm người ta xác ñịnh một giá trị trung
bình về năng lượng phân li liên kết cho mỗi loại liên kết A – B xác ñịnh và thường gọi
là năng lượng liên kết A - B (ñối với các phân tử nhiều nguyên tử)
Bảng 1.1. Năng lượng liên kết (kJ/mol)
Liên kết A – B Năng lượng liên kết Liên kết A – B Năng lượng liên kết
C – H 418,4 C – F 439,3
C – C 343,4 C – Cl 328,5
C = C 597,7 C – Br 276,1
CC ≡ 811,7 N – H 389,1
C – O 351,1 N – N 159,0
C = O 761,5 NN ≡ 418,4
Hình thành phân tử
Nguyên tử hoá phân tử
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
9
Từ bảng trên ta thấy năng lượng liên kết giữa hai nguyên tử xác ñịnh tăng cùng
bậc liên kết (ñơn, ñôi, ba)
Thí dụ: Khi ta tính năng lượng nguyên tử hoá của benzen dựa vào công thức kinh ñiển:
molkJEEEE HCCCCCA /7,53334,418.67,597.34,343.3633 =++=++= −=−
Ta thấy giá trị ở trên sai lệch nhiều so với giá trị thực tế (EA = 5497 kJ/mol)
molkJEEE AA /3,1637,53335497' =−=−=∆
ðiều ñó chứng tỏ công thức kinh ñiển không phản ánh ñúng cấu tạo thực của
benzen và việc áp dụng nguyên lí cộng tính dựa trên mô hình về liên kết ñịnh cư kinh
ñiển cho một kết quả sai lệch quá lớn.
1.1.3. ðộ dài liên kết: Khoảng cách giữa hai tâm (hai hạt nhân) của hai nguyên tử
tham gia liên kết trực tiếp với nhau (theo công thức cấu tạo kinh ñiển) ñược gọi là ñộ
dài liên kết (d).
Thí dụ: Trong phân tử H2O thì dO-H = 0,94A0. Giữa hai nguyên tử xác ñịnh, ñộ dài liên
kết giảm khi bậc liên kết cũng như năng lượng liên kết tăng.
Liên kết C – C C = C CC ≡
E (kJ/mol) 343,4 597,7 811,7
d (A0) 1,54 1,34 1,2
1.1.4. Góc liên kết: Góc liên kết hay góc hoá trị là góc tạo bởi hai nửa ñường thẳng
xuất phát từ hạt nhân của một nguyên tử và ñi qua hai hạt nhân của hai nguyên tử khác
liên kết trực tiếp với nguyên tử trên. Có 2 loại góc liên kết:
- Góc phẳng hay góc giữa 3 nguyên tử (2 trục của liên kết cắt nhau tại một hạt nhân
nguyên tử) ñây là trường hợp thường gặp nhất.
- Góc nhị diện hay góc xoắn giữa 4 nguyên tử (ta không ñề cặp trong ñề tài này)
Thí dụ: Trong phân tử H2O, Oxi tạo hai liên kết với hai nguyên tử H, góc liên kết (góc
hoá trị) HOH = 104’50
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
10
1.2. Liên kết cộng hoá trị:
- ðiều kiện tạo thành:
+ Liên kết cộng hoá trị phân cực: Nếu χ∆ < 2 thì cặp electron liên kết lệch về phía
nguyên tử của nguyên tố có χ lớn hơn, như: HCl, SO2…
+ Liên kết cộng hoá trị không phân cực: Khi χ∆ = 0 thì cặp electron liên kết không bị
lệch về phía nguyên tử của nguyên tố nào, như: H2, Cl2...
Lưu ý một ñiều là do các electron luôn ở trạng thái dao ñộng, nên ñôi khi ñôi
electron dùng chung này cũng bị lệch sang một nguyên tử. chẳng hạn, trong phân tử
H2, sự lệch ñôi electron này chiếm khoảng 30%, tức là liên kết phân cực cũng ñã xuất
hiện.
- ðặc ñiểm liên kết:
+ Lực liên kết cộng hóa trị có tính ñịnh hướng (ñiểm khác biệt so với lực liên
kết ion). Vì hai nguyên tử tham gia liên kết ñều có tác dụng lực hút lên ñôi electron
dùng chung nên lực này có phương trùng với phương của ñường nối tâm hai hạt nhân
nguyên tử.
+ Chính vì lí do trên mà các phân tử ñược tạo thành nhờ liên kết cộng hóa trị có
thể tồn tại ñộc lập (riêng lẽ) ñược. Thực nghiệm có thể xác ñịnh ñược vị trí ñôi electron
dùng chung giữa hai nguyên tử.
1.3. Thuyết VB và sự giải thích các vấn ñề về liên kết:
Như chúng ta ñã biết có nhiều kiểu liên kết hoá học khác nhau: Cộng hoá trị,
ion, kim loại,…Nhưng quan trọng nhất là kiểu liên kết cộng hoá trị. Vì vậy chúng ta
tiếp tục xét kiểu liên kết này theo quan ñiểm CHLT ñể hiểu cơ chế tạo thành và các ñặc
ñiểm của nó.
Vì việc giải chính xác phương trình sóng Schrodinger ñối với các hệ phân tử
không thực hiện ñược nên ñể khảo sát liên kết cộng hoá trị người ta ñã ñưa ra nhiều
phương pháp giải gần ñúng, trong ñó có 2 phương pháp ñược phổ biến rộng rãi là:
Phương pháp liên kết hoá trị của Heitler, London và phương pháp orbitan phân tử của
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
11
Muliken, Hund. Trong phần này chúng ta chỉ tiến hành xem xét liên kết cộng hoá trị
theo phương pháp của Heitler, London.
1.3.1. Cơ sở lý thuyết
Một cách gần ñúng coi cấu tạo electron của nguyên tử vẫn ñược bảo toàn khi
hình thành phân tử từ nguyên tử, nghĩa là trong phân tử vẫn có sự chuyển ñộng của các
e trong AO, tuy nhiên khi 2 OA hóa trị của nguyên tử xen phủ nhau tạo liên kết hóa
học thì vùng xen phủ là vùng chung của hai nguyên tử.
Mỗi liên kết hoá học giữa hai nguyên tử ñược bảo ñảm bởi 2 e spin ñối song mà
trong trường hợp chung, trước khi tham gia liên kết mỗi nguyên tử ñó có một e ñộc
thân trong một AO hóa trị của nguyên tử, mỗi liên kết hóa học ñược tạo thành ñó là
một liên kết hai tâm ( 2 nguyên tử). Tuy nhiên cũng có một số trường hợp liên kết cộng
hóa trị ñược ñảm bảo bởi cặp electron của một nguyên tử (liên kết cho nhận) thí dụ như
trường hợp ion NH4+… và nhiều phân tử , ion khác nữa.
Liên kết ñó không thể hình thành từ một e (thiếu e) hoặc từ 3e trở lên (tính bão
hòa của liên kết cộng hóa trị). Theo thuyết VB không thể có hệ H2+ (1e) hoặc ( 3e). Sự
xen phủ giữa 2 AO có 2e của hai nguyên tử càng mạnh thì liên kết tạo ra càng bền
(nguyên lý xen phủ cực ñại)
Liên kết hóa học ñược phân bố theo phương có khả năng lớn về xen phủ các AO
( thuyết hóa trị ñính hướng )
1.3.2. Sự tạo thành phân tử H2 từ hai nguyên tử H:
Năm 1927 hai nhà bác học Heitler và London ñã áp dụng CHLT ñể giải bài toán
tính năng lượng liên kết trong phân tử H2, kết quả cho thấy:
- Liên kết giữa hai nguyên tử H ñược hình thành khi 2 electron của 2 nguyên tử H có
spin ngược dấu (cặp electron ghép ñôi có spin ñối song)
- Khi hình thành liên kết, mật ñộ mây electron ở khu vực không gian giữa hai hạt nhân
tăng lên. Do ñó ñiện tích âm của mây electron sẽ có tác dụng hút hai hạt nhân và liên
kết chúng lại với nhau.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
12
2 obitan 1s
- Nếu hai electron có spin cùng dấu thì mật ñộ mây electron ở khu vực giữa hai hạt
nhân giảm xuống, mật ñộ electron ở khu vực ngoài hai hạt nhân tăng lên và các mây
này có tác dụng ñẩy nhau làm hai hạt nhân tách xa nhau.
Như vậy, phân tử H2 ñược hình thành là do sự ghép ñôi của 2 electron có spin
ngược chiều nhau. Sau ñó người ta ñã khái quát hoá các kết quả trên và mở rộng thành
phương pháp cặp electron liên kết áp dụng cho mọi phân tử.
1.3.3. Nôi dung cơ bản của thuyết VB:
- Mỗi liên kết cộng hoá trị ñược hình thành là do sự ghép ñôi của 2 electron ñộc
thân có spin ngược dấu của 2 nguyên tử tham gia liên kết. Khi ñó xảy ra sự xen phủ
giữa 2 mây electron liên kết (xen phủ lẫn nhau giữa các orbitan nguyên tử hoá trị)
- Về phương diện toán học sự xen phủ giữa các orbitan nguyên tử chính là sự tổ
hợp tuyến tính của các hàm sóng nguyên tử. Mức ñộ và kết quả che phủ phụ thuộc vào
dấu của các hàm sóng nguyên tử tham gia tổ hợp và ñược ñặc trưng bằng tích phân che
phủ.
+ Nếu trong vùng che phủ các hàm sóng có dấu giống nhau thì sự che phủ ñược
gọi là che phủ dương vì nó dẫn ñến sự tạo thành liên kết.
+ Ngoài ra nếu hai hàm sóng có dấu ñối nhau khi che phủ sẽ bị triệt tiêu và liên
kết sẽ không hình thành.
Sự hình thành phân tử H2 từ 2 nguyên tử H
Hay Xen phủ dương
Hay Liên kết triệt tiêu
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
13
- Khi hai mây electron xen phủ nhau càng mạnh thì liên kết càng bền (ñộ xen phủ càng
mạnh khi các mây electron tham gia xen phủ có năng lượng càng xấp xỉ nhau).
1.3.3.1. Nguyên lí xen phủ cực ñại:
Liên kết giữa hai nguyên tử càng bền nếu mức ñộ xem phủ của các orbitan càng
lớn. Vì vậy sự xen phủ các orbitan tuân theo một nguyên lí ñược gọi là nguyên lí xen
phủ cực ñại. Theo nguyên lí xen phủ cực ñại thì: Liên kết sẽ ñược phân bố theo phương
hướng nào mà mức ñộ xen phủ các orbitan có giá trị lớn nhất.
Như vậy, theo nguyên lí xen phủ cực ñại thì:
- ðối với liên kết H – Cl, tâm của nguyên tử H phải nằm trên trục của orbitan p
- ðối với liên kết Cl – Cl, trục của hai orbitan pz phải trùng nhau.
� Sự hình thành các liên kết theo nguyên lí xen phủ cực ñại ñược mô tả như sau:
pz
AO s AO p AO p AO pz
x
1.3.3.2. Tính bão hoà của liên kết cộng hoá trị:
Liên kết cộng hoá trị trên cơ sở cặp electron ghép ñôi có thể ñược hình thành
theo 2 cơ chế: Góp chung và cho – nhận
- Theo cơ chế góp chung:
Liên kết cộng hoá trị ñược hình thành do sự góp chung 2 electron hoá trị ñộc
thân có spin ngược nhau của 2 nguyên tử tương tác, trong ñó mỗi nguyên tử ñưa ra một
e. Từ ñây chúng ta thấy khả năng tạo liên kết cộng hoá trị của mỗi nguyên tố ñược
quyết ñịnh bởi số orbitan nguyên tử hoá trị 1 (hay ñơn giản là bởi số electron ñộc thân).
Tuy nhiên số orbitan hoá trị 1 electron của các nguyên tử trong nhiều trường hợp có thể
tăng lên do sự kích thích nguyên tử, như trường hợp của Be, C…
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
14
- Theo cơ chế cho – nhận:
Sự hình thành cặp electron ghép ñôi của liên kết cộng hoá trị chỉ do một trong
hai nguyên tử tương tác ñưa ra, còn nguyên tử kia nhận lấy. Cặp electron này là cặp
electron hoá trị ghép ñôi sẵn có của nguyên tử ñưa ra và ñược gọi là cặp electron hoá
trị tự do.
→ Từ những ñiều trên ta rút ra: Trong trường hợp tổng quát khả năng tạo thành số liên
kết cộng hoá trị cực ñại của một nguyên tố ñược xác ñịnh bởi số orbitan nguyên tử hoá
trị của nguyên tố. Chính khả năng tạo thành số liên kết cộng hoá trị hạn chế như vậy
của các nguyên tố ñược gọi là tính bão hoà của liên kết cộng hoá trị. Chính tính chất
này làm cho các phân tử có thành phần và có cấu trúc nhất ñịnh.
1.3.3.3. Tính ñịnh hướng của liên kết cộng hoá trị:
- Ở trên ta vừa xét sự xen phủ các orbitan liên kết trong phân tử hai nguyên tử
(như H2). Như chúng ta ñều biết, ñối với các phân tử nhiều nguyên tử các góc liên kết
trong phân tử có những giá trị xác ñịnh và chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố. ðặc tính
này gọi là “tính ñịnh hướng hóa trị”. Tính ñịnh hướng hóa trị ñược giải thích trên cơ sở
nguyên lý xen phủ cực ñại.
- Muốn có liên kết cộng hóa trị tạo thành bền vững thì mức ñộ che phủ của các
orbitan nguyên tử tương tác phải cực ñại. Sự che phủ cực ñại này chỉ xảy ra theo những
hướng nhất ñịnh ñối với các nguyên tử tương tác (ñây chính là lí do vì sao ở trên ta nói
“tính ñịnh hướng hóa trị” ñược giải thích trên cơ sở nguyên lý xen phủ cực ñại). Từ ñó
các liên kết cộng hóa trị sẽ ñược tạo thành theo những hướng nhất ñịnh trong không
gian, vì vậy phân tử phải có cấu hình không gian xác ñịnh, ñó chính là tính ñịnh hướng.
ðể hiểu rõ hơn vấn ñề này, ta xét trường hợp phân tử H2S:
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
15
Cấu hình electron lớp vỏ hóa trị của nguyên tử S có dạng
S 2H+ S
H
H
3s 3p
Các obitan S
Các obitan H
Hình dạng xen phủ các obitan ñược mô tả như sau:
HH
S
- Tuy nhiên trong thực tế, nếu chỉ dựa vào việc phân tích sự xen phủ giữa các
orbitan nguyên tử tương tác như vậy ñể xác ñịnh cấu hình không gian của phân tử (góc
hóa trị, tính ñối xứng…) nhiều khi sẽ ñi ñến kết luận không ñúng. Chẳng hạn như ñối
với các phân tử H2O, NH3… theo cách lý luận trên thì góc hóa trị HOH và HNH phải
bằng 900. Trong thực thế, các tính toán dựa trên CHLT cho kết quả khác xa với lí
thuyết. (HOH = 104,50, HNH = 107,30)
1.3.3.4. Thuyết lai hoá các orbitan nguyên tử:
* ðiều kiện ra ñời của thuyết lai hoá:
Ở mục trên chúng ta ñã thấy sự mâu thuẫn giữa lí thuyết và thực nghiệm của
phương pháp liên kết cộng hoá trị (VB) (phương pháp cặp electron liên kết). Thuyết lai
hoá ra ñời nhằm giải quyết ñược hai khó khăn: Cho phép giải thích ñược hình học phân
tử và ñộ bền của liên kết.
Thuyết lai hoá nằm trong khuôn khổ của phương pháp liên kết hoá trị (VB).
Theo thuyết này các nguyên tử khi tương tác với nhau có thể không dùng những
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
16
orbitan hoá trị thuần tuý s, p, d…mà dùng những orbitan nguyên tử “trộn lẫn” mới
ñược tạo thành trong nội bộ nguyên tử của mình ñể che phủ với các orbitan của các
nguyên tử khác.
* Nội dung của thuyết lai hoá:
Lai hoá AO là sự tổ hợp tuyến tính các AO hoá trị của một nguyên tử ñể tạo
thành một số tương ñương các AO mới có cùng mức năng lượng (các AO suy biến)
ñịnh hướng xác ñịnh trong không gian.
Các AO lai hoá mô tả một trạng thái ñặc biệt của nguyên tử khi hình thành liên
kết ñó là: Các liên kết tạo bởi các AO lai hoá sẽ bền vững hơn là tạo bởi các AO không
tham gia lai hoá. Các AO tham gia tổ hợp có thể có 1e, 2e, hoặc là một ô lượng tử
trống.
Chú ý khi sử dụng thuyết lai hoá: Lí thuyết lai hoá chỉ là một khái niệm giả ñịnh
ñược dùng ñể giải thích các kết quả thực nghiệm có thực, do ñó thuyết lai hoá hoàn
toàn không có khả năng tiên ñoán hình học phân tử của một chất bất kì.
* Các kiểu lai hoá thường gặp:
1. Lai hoá sp: Lai hoá thẳng
Lai hoá sp là lai hoá ñược thực hiện do sự tổ hợp tuyến tính giữa 1 orbitan s với
1 orbitan p (của cùng một nguyên tử) cho 2 orbitan lai hoá sp phân bố ñối xứng với hai
trục nằm trên cùng một ñường thẳng.
z
yx
orbitan s orbitan p
z
yx
z
yx
2 orbitan lai hoa sp
z
yx
Thí dụ: Dạng lai hoá này thường gặp trong nguyên tử Be của phân tử BeF2, BeH2,
BeCl2…nên các phân tử này có dạng thẳng.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
17
2. Lai hoá sp2: Lai hoá tam giác
Lai hoá sp2 là sự tổ hợp tuyến tính giữa 1 orbitan s và 2 orbitan p tạo thành 3
orbitan lai hoá, còn ñược gọi là lai hoá tam giác vì 3 orbitan lai hoá này nằm trên một
mặt phẳng, trục của chúng tạo với nhau một góc bằng 1200 và hướng về ba ñỉnh của
một tam giác ñều, góc tạo thành giữa các AO lai hoá là 1200.
orbitan s
orbitan p
z
yx
z
yx
orbitan p
z
yx
3 orbitan lai hoa
Thí dụ: Dạng lai hoá này thường gặp trong nguyên tử B của phân tử BF3, BCl3…
3. Lai hoá sp3: Lai hoá tứ diện
Lai hoá sp3 là sự tổ hợp tuyến tính giữa 1 orbitan s và 3 orbitan p tạo thành 4
orbitan lai hoá, 4 orbitan lai hoá này hướng về 4 ñỉnh của một hình tứ diện ñều, góc tạo
thành giữa các AO lai hoá là 109029’
orbitan s
orbitan p
z
yx
z
yx
orbitan p
z
yx 4 orbitan lai hoa
orbitan p
z
yx
Thí dụ: Dạng lai hoá này gặp trong nguyên tử O của H2O, N trong NH3 và ion NH4+…
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
18
4. Các kiểu lai hóa khác:
Ta chỉ tiến hành xem xét khái niệm lai hóa với các nguyên tử của các nguyên tố
chu kì 2, tuy nhiên ñối với các nguyên tử chu kì khác (lớn hơn 2), ñặc biệt là các
nguyên tử chuyển tiếp, xuất hiện các orbitan hóa trị d nên các orbitan này cũng có khả
năng tham gia lai hóa. Do ñó, ta sẽ có một số dạng lai hóa phức tạp hơn: sp2d, sp3d2,
sp3d...
* ðặc ñiểm của AO lai hoá và ñiều kiện lai hoá bền:
- ðặc ñiểm của các AO lai hoá:
+ Số lượng các AO lai hóa thu ñược phải ñúng bằng số AO ñã tham gia lai hóa
lúc ñầu
+ Các AO lai hóa sẽ giống nhau về hình dạng, và có cùng mức năng lượng (sự
suy biến năng lượng)
+ Mỗi một AO lai hóa gồm 2 phần: phần mở rộng và phần thu hẹp. hai phần
này cách nhau mặt nút tại hạt nhân nguyên tử (phần mở rộng có dấu +, phần thu hẹp có
dấu -)
+ Mỗi AO lai hóa ñược phân bố trên một trục xác ñịnh ñi qua hạt nhân nguyên
tử (có thể trùng hoặc không trùng với trục tọa ñộ ðecac). Do ñó người ta nói AO lai
hóa có ñối xứng trục.
- ðiều kiện các AO tham gia lai hóa:
+ Các orbitan tham gia lai hóa phải có năng lượng thấp và xấp xỉ nhau. Do ñó
không thể nào xẩy ra hiện tượng lai hóa AO của 2 lớp khác nhau, bởi vì năng lượng
của chúng quá xa nhau hay các AO ở lớp thứ 2 (2s, 2p) lai hoá có hiệu quả hơn còn các
AO ở lớp thứ 3 (3s, 3p) hiệu quả lai hoá kém hơn, lớp thứ 4 (4s, 4p) lai hoá không
ñáng kể.
+ Khi nói ñến phần này, ta phải làm quen với khái niệm “trạng thái kích thích”
ñây cũng là một trạng thái giả ñịnh, khi xét các quá trình lai hóa ta sẽ gặp phải. Trạng
thái kích thích là trạng thái mà electron ở các phân lớp gần nhau, có mức năng lượng
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
19
xấp xỉ nhau có thể chuyển lên các phân lớp trên (chú ý các AO này cũng phải thuộc
cùng một lớp). Và năng lượng tiêu tốn cho quá trình kích thích ñó sẽ ñược bù ñắp gần
như hoàn toàn khi liên kết ñược hình thành.
+ Các orbitan lai hóa phải phù hợp với nhau về vị trí không gian hay nói ñúng
hơn là phù hợp nhau về tính ñối xứng.
1.4. Mô hình sự ñẩy cặp electron vỏ hoá trị (thuyết VSEPR)
1.4.1. Các luận ñiểm cơ sở:
- ðể giải thích và tiên ñoán hình dạng, ñộ dài liên kết, góc liên kết của các phân
tử bất kì là một trong những vấn ñề quan tâm của hóa học. Cũng có nhiều thuyết giải
quyết vấn ñề trên nhưng thông dụng nhất là “mô hình sự ñẩy giữa các cặp electron vỏ
hóa trị” (thuyết VSEPR)
- Phạm vi ứng dụng của thuyết: Ta không xét vấn ñề hình dạng từng phân tử
ñược tạo ra từ liên kết ion (loại liên kết này sẽ ñược xét ở chương về mạng tinh thể).
Do ñó, từ ñây chỉ chú ý ñến hình học phân tử của các hợp chất cộng hóa trị.
Nhận xét công thức Lewis của một số chất ñã trình bày ở trên ta thấy rằng:
+ Ở vỏ hóa trị của các nguyên tử (trong hợp chất cộng hóa trị) có ñôi electron
liên kết và ñôi electron không liên kết. Khi ñó người ta dùng hình ảnh mây electron ñể
mô tả chuyển ñộng của các ñôi electron này (hay nói cách khác mỗi cặp electron sẽ có
một ñôi mây tương ứng)
+ Như vậy ta sẽ ñưa 2 dạng công thức phân tử: AXn và AXnEm. Mỗi mây
electron này có một trục xuất phát từ tâm hạt nhân và kéo dài ñến mặt ngoài khối cầu.
+ Các khảo sát CHLT cho thấy có sự không tương ñương giữa mây ñôi electron
riêng và mây ñôi electron liên kết. Mây ñôi electron riêng chỉ chịu lực hút duy nhất của
hạt nhân, còn mây ñôi electron liên kết chịu ñồng thời lực hút của hai hạt nhân (của 2
nguyên tử). Do ñó mây ñôi electron riêng chiếm vùng không gian rộng hơn mây ñôi
electron liên kết.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
20
Như vậy, ở một mức ñộ nhất ñịnh, hình dạng của phân tử sẽ phụ thuộc vào
khoảng không gian chiếm bởi mây electron vỏ hóa trị của nguyên tử trung tâm A. ðiều
ñó ñồng nghĩa với sự khẳng ñịnh: “hình dạng phân tử phụ thuộc chủ yếu vào sự phân
bố các cặp electron hay các mây electron vỏ hóa trị của nguyên tử.
1.4.2. Mô hình VSEPR (qui tắc kinh nghiệm Gilexpi)
- Nội dung: Trong một phân tử, các cặp electron vỏ hóa trị (các mây electron vỏ
hóa trị) phân bố xa nhau nhiều nhất có thể ñược ñể lực ñẩy giữa chúng là nhỏ nhất,
phân tử khi ñó sẽ bền nhất.
- Áp dụng cụ thể như sau: Trong phần dưới ñây ta sẽ giải thích (hay tiên ñoán)
dạng hình học phân tử của các công thức bất kì. Trong ñó ta sẽ tiến hành xét hai loại
phân tử như ñã nói ở trên:
Dạng 1: AXn � A: là nguyên tử trung tâm
X: là phối tử
n: là số lượng phối tử
Dạng 2: AXnEm � A: là nguyên tử trung tâm
X: là phối tử
n: là số lượng phối tử
E: nguyên tử trung tâm A có m ñôi electron riêng, mỗi ñôi
electron ñược kí hiệu là E
4 ñôi electron liên kết tương ñương nhau
1 ñôi electron không liên kết (ñôi electron
riêng) chiếm không gian rộng hơn 3 ñôi
electron liên kết (hiệu ứng không gian)
�
�
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
21
1.4.2.1. Phân tử có dạng AXn
Giá trị n thường gặp nhất là những giá trị từ 2 � 6 và nguyên tử trung tâm A
không có ñôi electron riêng.
- Theo như nội dung thuyết VSEPR, sự phân bố các ñôi electron liên kết dẫn
ñến hình dạng phân tử tương ứng trong mỗi trường hợp từ n = 2 ñến n = 6 (sự phân bố
các ñôi electron liên kết cách xa nhau nhất có thể ñược ñể tương tác giữa chúng là cực
tiểu khi ñó phân tử mới bền vững).
- Các trường hợp ñó ứng với các hình dạng như sau:
TH 1: n = 2 � phân tử có dạng AX2, hai ñôi electron phân bố trên ñường thẳng. Hình
dạng phân tử tương ứng sẽ thẳng và góc hóa trị XAX = 1800. Thí dụ như phân tử BeH2,
BeCl2, CO2, CS2…
TH 2: n = 3 � phân tử có dạng AX3, ba ñôi electron ñược phân bố trên ba ñỉnh của
một tam giác ñều, khi ñó nguyên tử trung tâm A sẽ nằm ở trọng tâm của tam giác ñều.
phân tử có cấu tạo phẳng, góc liên kết AXA = 1200. Thí dụ như phân tử BF3, AlCl3…
TH 3: n = 4 � phân tử có dạng AX4, bốn ñôi electron ñược phân bố ở bốn ñỉnh của
hình tứ diện ñều, tâm của hình tứ diện là nguyên tử trung tâm A, phân tử tồn tại dạng
không gian ba chiều. Góc liên kết XAX bằng 109029’. Thí dụ như phân tử CH4,
NH4+,SiX4
+…
n = 2
n = 3
n = 4
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
22
TH 4: n = 5 � phân tử có dạng AX5, ta tưởng tượng năm ñôi electron phân bố trên mặt
cầu vỏ hóa trị như sau: Thí dụ PCl5…
- Ba ñôi electron cùng với hạt nhân nguyên tử trung tâm A nằm trong một mặt phẳng,
ba ñôi electron này hướng về ba ñỉnh của một tam giác ñều và hạt nhân A là trọng tâm
của tam giác ñều ñó. Ba ñôi electron này tạo nên liên kết xích ñạo.
- Hai ñôi electron còn lại ñược phân bố trên hai ñầu của ñoạn thẳng vuông góc với mặt
phẳng tam giác ñều trên tại tâm A. Hai ñôi electron này tạo nên liên kết trục.
Như vậy ta có: Liên kết trục sẽ có ñộ dài lớn hơn liên kết xích ñạo (ñộ dài liên
kết xích ñạo là 202 pm, ñộ dài liên kết trục là 214 pm. Kết quả của sự sắp xếp ñó ñưa
ñến một lưỡng tháp tam giác. Xuất hiện 2 loại góc hóa trị: Góc 0 0120 , 90α β= = .
P
1200
900
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
TH 5: n = 6 � phân tử có dạng AX6, sáu ñôi electron này ñược phân bố trên vỏ hóa trị
của nguyên tử A ở sáu ñỉnh của một hình bát diện ñều. Trong trường hợp này ta không
có sự phân biệt giữa liên kết ngang với liên kết trục về ñộ dài. Góc giữa hai trục liên
kết cạnh nhau bằng 900. Thí dụ SF6…
900
S
F
F
F
F
F
F
1.4.2.2. Phân tử có dạng AXnEm
Nguyên tử trung tâm A vừa có n ñôi electron liên kết vừa có m ñôi electron
riêng (kí hiệu E). Ở ñây cần lưu ý sự không tương ñương giữa mây electron của ñôi
electron liên kết với ñôi electron riêng: cụ thể là ñôi electron riêng có mây electron
n = 5
n = 6
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
23
chiếm khoảng không gian lớn. Do ñó trong hai trường hợp AXn với AX nEm có cùng số
ñôi electron hóa trị nhưng hình dạng hai phân tử không hoàn toàn giống nhau.
- AX2E � phân tử gồm nguyên tử trung tâm A, 2 phối tử X (có tương ứng 2
cặp electron liên kết), 1 cặp electron riêng (vì m = 1). Chú ý trường hợp của phân tử
AX 2 vừa xét ở trên, ta thấy hình dạng phân tử thẳng, nhưng trong trường hợp này phân
tử có một ñôi electron tự do không tham gia liên kết. Áp dụng lý thuyết không tương
ñương giữa các cặp electron liên kết và không liên kết ta dự ñoán hình học của phân tử
sẽ không còn nằm trên một ñường thẳng. Thí dụ SO2, SnCl2-, NO2…
A
X X1200
Hình dạng tương tác ñẩy là tam giác ñều, ta thấy mây ñôi electron riêng gây
hiệu ứng ñẩy hai mây ñôi electron liên kết làm cho góc hóa trị XAX ≈ 1200 (hơi nhỏ
hơn 1200)
- AX3E � nguyên tử trung tâm A có tổng cộng 4 ñôi electron (giống như
trường hợp của phân tử AX4) nhưng phân tử này không có hình dạng tứ diện giống như
phân tử AX4 (CH4) mà lại có hình tháp tam giác (hình tháp chóp). Thí dụ NH3, AsF3,
SO32-…Hình dạng tương tác ñẩy là hình tứ diện, như vậy về nguyên tắc thì các góc hóa
trị XAX = 109028’ nhưng trên thực tế các góc XAX < 109028’ một chút. Ta xem xét
trường hợp cụ thể ñối với phân tử NH3
H
H1070
H
- AX2E2 � nguyên tử trung tâm A cũng có 4 ñôi electron, nhưng do có hai ñôi electron
riêng nên hình dạng phân tử khác với phân tử AX4 hay AX3E (cũng có 4 ñôi electron).
ðôi electron riêng
1 ñôi electron riêng
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
24
Phân tử này có góc nhỏ hơn góc tứ diện 109028’, và nhất là góc hóa trị XAX cũng nhỏ
hơn cả góc XAX của phân tử AX3E.
1070
HH
Ta nhận thấy góc liên kết HOH trong phân tử H2O nhỏ hơn góc liên kết HNH
trong phân tử NH3, nguyên nhân của hiện tượng trên là do trong phân tử H2O thì
nguyên tử Oxi còn 2 cặp electron riêng nên gây ra hiệu ứng ñẩy mạnh hơn, nên sẽ thu
hẹp góc hóa trị của liên kết lại.
- AX4E � sự phân bố 1 ñôi electron riêng và 4 ñôi electron liên kết tạo ra hình
dạng phân tử là hình tháp chóp (hình cái bập bênh – một số sách của PGS.TS Trần
Thành Huế). Thí dụ SF4…
- AX3E2 � 3 ñôi electron liên kết tạo 3 liên kết A – X, sự ñẩy tương hổ giữa 3
ñôi electron này với nhau và với 2 ñôi electron không liên kết, kết quả hình học phân tử
có dạng hình chữ T. Thí dụ ClF3, HClO2…
- AX2E3 � có 2 cặp electron liên kết và 3 cặp electron không liên kết, tổng số
là 5. Vậy hình dạng tương tác ñẩy là song tháp tam giác, tuy nhiên 3 cặp electron
không liên kết chiếm không gian rộng hơn nên phân bố theo vị trí xích ñạo, còn 2 cặp
electron liên kết chiếm vị trí trục. Do ñó mà cấu trúc hình học của phân tử là thẳng.
- AX5E � 4 trong năm ñôi electron liên kết ñược phân bố trên một mặt phẳng,
một ñôi electron liên kết còn lại ñược phân bố trên trục gần như vuông góc với mặt
phẳng trên. Do ñó 5 ñôi electron liên kết tạo thành hình tháp vuông. ðôi electron riêng
còn lại trong trường hợp này cũng phân bố trên trục gần như vuông góc với mặt phẳng
trên, sự tương tác ở ñây không ñáng kể lắm. Do ñó kết luận hình học phân tử ñối với
AX 5E là hình tháp vuông. Thí dụ BrF5…
2 ñôi electron riêng
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
25
- AX4E2 � 2 ñôi electron riêng ñược phân bố trans (phân bố về 2 phía của mặt
phẳng) so với 4 ñôi electron liên kết, mặt khác 4 ñôi electron liên kết này ñược phân bố
trong mặt phẳng nên tạo ra hình vuông phẳng. Thí dụ XeF4…
F
FF
F
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
26
Chương 2: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN K ẾT Ở TRƯỜNG THPT
2.1. Một số nội dung về liên kết hoá học ở chương 3 SGK hoá học 10 nâng cao:
Bài 16 Khái niệm về liên kết hoá học liên kết ion
I. Khái niệm về liên kết hoá học
1. Khái niêm về liên kết
2. Quy tắc bát tử (8 electron)
Bài 17 Liên kết cộng hoá trị
I. Sự hình thành liên kết cộng hoá trị bằng cặp electron chung
1. Sự hình thành phân tử ñơn chất
- Sự hình thành phân tử H2
- Sự hình thành phân tử N2
2. Sự hình thành phân tử hợp chất
- Sự hình thành phân tử HCl
- Sự hình thành phân tử CO2 (có cấu tạo thẳng)
- Liên kết cho nhận
3. Tính chất của các chất có liên kết cộng hoá trị
II. Liên kết cộng hoá trị và sự xen phủ các orbitan nguyên tử
1. Sự xen phủ của các orbitan nguyên tử khi hình thành các phân tử ñơn chất
- Sự hình thành phân tử H2
- Sự hình thành phân tử Cl2
2. Sự xen phủ của các orbitan nguyên tử khi hình thành các phân tử hợp chất
- Sự hình thành phân tử HCl
- Sự hình thành phân tử H2S
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
27
Bài 18 Sự lai hoá các orbitan nguyên tử. Sự hình thành liên kết ñơn, liên kết
ñôi và liên kết ba
I. Khái niệm về sự lai hoá
II. Các kiểu lai hoá thường gặp
1. Lai hoá sp
2. Lai hoá sp2
3. Lai hoá sp3
III. Nhận xét chung về thuyết lai hoá
IV. Sự xen phủ trục và xen phủ bên
1. Sư xen phủ trục
2. Sư xen phủ bên
V. Sự tạo thành liên kết ñơn, liên kết ñôi và liên kết ba
1. Liên kết ñơn
2. Liên kết ñôi
3. Liên kết ba
Bài 21 Hiệu ñộ âm ñiện và liên kết hoá học
1. Hiệu ñộ âm ñiện và liên kết cộng hoá trị không cực
2. Hiệu ñộ âm ñiện và liên kết cộng hoá tri có cực
3. Hiệu ñộ âm ñiện và liên kết ion
Bài 22 Hoá trị và số oxi hoá
I. Hoá trị
1. Hoá trị trong hợp chất ion
2. Hoá trị trong hợp chất cộng hoá trị
II. Số oxi hoá (4 quy tắc xác ñịnh số oxi hoá)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
28
2.2. Một số nội dung về liên kết hoá học trong các bài của SGK hoá học 10, 11
2.2.1. Chương trình SGK hoá học 10 nâng cao
Bài 41. Cấu tạo phân tử O2
Bài 42. Cấu tạo phân tử Ozon (O3) và hidro peoxit (H2O2)
Bài 44. Cấu tạo phân tử hidro sunfua (H2S)
Bài 45. Cấu tạo phân tử SO2, SO3, H2SO4
2.2.2. Chương trình SGK hoá học 11 nâng cao Bài 30. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ (Chương 4)
- Thuyết cấu tạo hoá học
- Liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ
Bài 34. Cấu trúc phân tử Ankan
Bài 39. Cấu trúc phân tử Anken
Bài 41. Cấu trúc phân tử ankañien
Bài 43. Cấu trúc phân tử Ankin
Bài 46. Cấu trúc phân tử benzene
2.3. Một số khái niệm
2.3.1. Quy tắc octet (quy tắc bát tử)
Từ sự phân tích kết quả thực nghiệm và cấu tạo hóa học của các phân tử, năm
1916 nhà hóa học Kossel và Lewis ñã ñưa ra nhận xét mà ngày nay ta gọi là quy tắc
octet: “Khi tạo liên kết hóa học, các nguyên tử có xu hướng ñạt tới cấu hình lớp ngoài
cùng bền vững của các nguyên tố khí trơ với 8 electron hoặc 2 electron ñối với He”
Cần lưu ý là quy tắc trên chỉ áp dụng ñúng cho một số nguyên tố giới hạn thuộc
chu kì 2, các chu kì khác quy tắc octet có sự sai lệch.
2.3.2. Liên kết cộng hóa trị
Liên kết hóa học ñược hình thành nhờ ñôi electron dùng chung (hay góp chung)
giữa hai nguyên tử
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
29
Thí dụ:
Phân tử H2 có cấu tạo H – H. Vậy trong nguyên tử này có một ñôi electron dùng
chung giữa hai nguyên tử H
Phân tử N2 có cấu tạo N N≡ . Vậy trong phân tử này có ba ñôi electron dùng
chung giữa hai nguyên tử N
- Liên kết cộng hóa trị không phân cực (hay không có cực): Trong liên kết này ñôi
electron dùng chung ở chính giữa khoảng cách hai hạt nhân.
Thí dụ: Phân tử Cl2
Ta có: Cl : Cl hay Cl – Cl. ðó là phân tử ñơn chất (của các phi kim là chủ yếu).
Lưu ý một ñiều là do các electron luôn ở trạng thái dao ñộng, nên ñôi khi ñôi electron
dùng chung này cũng bị lệch sang một nguyên tử. chẳng hạn, trong phân tử H2, sự lệch
ñôi electron này chiếm khoảng 30%, tức là liên kết phân cực cũng ñã xuất hiện.
- Liên kết cộng hóa trị phân cực (hay có cực)
Trong liên kết này, ñôi electron dùng chung lệch về phía nguyên tử có ñộ âm
ñiện lớn hơn (hay nguyên tử có tính phi kim mạnh hơn)
Thí dụ:
Xét phân tử HX (X là các nguyên tử Halogen), các nguyên tử Halogen là những
phi kim có ñộ âm ñiện lớn hơn rất nhiều so với nguyên tử H. Nên trong trường hợp
này, ñôi electron dùng chung bị lệch về phía các nguyên tử Halogen X
Chú ý học sinh: Sự phân loại liên kết như trên là có tính quy ước, không có ranh giới rõ
rệt giữa các loại liên kết trên.
- Tiêu chuẩn về hiệu số ñộ âm ñiện χ∆ ñược áp dụng trong trường hợp trên ñể có thể
phân loại liên kết một cách ñại cương.
2.3.3. Công thức cấu tạo Lewis (sơ ñồ Lewis)
Mặc dù hiện nay ñã có các thuyết hiện ñại giải thích về liên kết hóa học, nhưng
việc biểu diễn một cách trực quan gần ñúng công thức cấu tạo phân tử giúp cho người
ñọc dễ dàng hình dung nhất (ñối với các phân tử phức tạp) là một ñiều rất cần thiết.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
30
2.3.3.1. Nội dung và phạm vi áp dụng của công thức
Nội dung: quy ước dùng một dấu chấm (�) ñể biểu thị một electron; hai dấu
chấm (:) hoặc một vạch (–) ñể chỉ một ñôi electron trong nguyên tử hay phân tử. Công
thức hóa học có dùng kí hiệu trên ñược gọi là công thức cấu tạo Lewis.
Thí dụ: Các cách viết công thức cấu tạo Lewis cho NH3, CO2
N
H
HH N HH
H
NH3NH3_ _
CO O C OOHay
Áp dụng: Phân tử liên kết cộng hóa trị hay liên kết ion ñều có thể ñược biểu
diễn bằng công thức Lewis. Tuy nhiên, trong thực tế người ta thường dùng công thức
Lewis cho các phân tử có liên kết cộng hóa trị. Trong ñó ta không cần chỉ rõ sự lệch
của ñôi electron liên kết, “một công thức hóa học thực có thể ñược biểu diễn dưới dạng
một hay nhiều công thức Lewis khác nhau”.
2.3.3.2. Ưu, khuyết ñiểm của công thức phân tử theo Lewis
- Ưu ñiểm: ðơn giản, dễ hiểu, giải thích ñược sự hiện diện của một số ñông hợp
chất.
- Khuyết ñiểm:
+ Vì chỉ có tính cách hình thức nên thuyết ñiện tử về hóa trị của Kossel và
Lewis ñưa ra không giải thích ñược cơ cấu không gian (hình học phân tử) của hóa chất
(gốc liên kết, ñộ dài liên kết).
Thí dụ:
Liên kết O – H bị phân cực nhưng ta không thể biết ñược trong phân tử H2O có
phân cực hay không?
(NH3)
(CO2)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
31
H – O – H O
Không phân cực H H
Phân cực
+ Chỉ áp dụng ñúng cho nguyên tố chu kỳ 2, còn các nguyên tử của các nguyên
tố chu kỳ khác thì ñã không còn tuyệt ñối ñúng cho lớp electron ngoài cùng.
Thí dụ:
BeCl2 quanh Be chỉ có 4 ñiện tử ở lớp ngoài cùng
AlCl3 quanh Al chỉ có 6 ñiện tử ở lớp ngoài cùng
PCl5 quanh P có 10 ñiện tử lớp ngoài cùng
SF6 quanh S có 12 ñiện tử lớp ngoài cùng
P
Cl
Cl
ClCl
Cl
F
F
FF
F
S
F
+ Không thể giải thích ñược sự hiện diện của những phân tử như Benzen
(C6H6): Nếu biểu diễn Benzen như sau thì Benzen gồm 3 liên kết ñơn và 3 liên kết ñôi,
trong khi ñó thực nghiệm các phép ño vật lý cho thấy C6H6 có 6 liên kết C – C hoàn
toàn giống nhau và có ñộ dài liên kết là trung gian giữa bề dài của một liên kết ñơn và
của một liên kết ñôi.
+ Không giải thích ñược sự hiện diện của những phân tử có chứa một số ñiện tử
lẻ như NO, NO2…ðặc biệt với công thức Lewis, người ta không thể hình dung ñúng
ñặc tính của oxigen (trên thực tế thì O2 có tính chất thuận từ vì có electron ñộc thân
trên phân tử)
Thực tế công thức cấu
tạo của Benzen phải
có dạng như sau
� �
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
32
+ Và cuối cùng cần nhớ rằng, trước khi viết công thức Lewis cho một chất bất
kì như ñã nói ở các mục trước ta cần phải biết rõ thứ thứ tự liên kết của các nguyên tử
trong phân tử chất ñó, nghĩa là biết rõ cấu tạo hóa học của nó.
Thí dụ: Ứng với công thức phân tử CHNO có ñến 2 công thức Lewis ứng với 2 chất
khác nhau:
O CH N H O C NHay
NH C O Hay H N C O
(Axit xianic)
(Axit isoxianic)
2.3.3.3. Thành lập công thức cấu tạo Lewis của các chất
Hiện nay, ở chương trình hóa học phổ thông (ñặc biệt là chương trình hóa học
10) vẫn còn sử dụng công thức Lewis, cụ thể là yêu cầu học sinh viết công thức
electron của một phân tử từ ñó say ra công thức cấu tạo của chúng.
ðể có thể viết ñược cấu tạo Lewis cho một công thức bất kì, ta hãy làm quen với
một số khái niệm sau:
- Nguyên tử trung tâm và phối tử
Trong một công thức hóa học, nguyên tử trung tâm là nguyên tử cần nhiều nhất
số electron ñể tạo ñược octet cho lớp ngoài cùng của nó (hay nguyên tử có số oxi hóa
cao nhất). các nguyên tử khác và cả ñôi electron riêng của nguyên tử trung tâm gọi là
phối tử.
- ðiên tích lõi nguyên tử: là một số nguyên dương, có trị số bằng số electron
hóa trị (electron lớp ngoài cùng) vốn có của nguyên tử ñó. Ví dụ ta xét ñiện tích lõi của
các nguyên tử C, S, Cl, O…
C: +4, S: +6; Cl: +7; O: +6…
- ðiện tích hình thức của nguyên tử ñược xác ñịnh theo công thức sau:
- ðiện tích giải tỏa (trên một nguyên tử)
ðiện tích giải tỏa trên một nguyên
ðiện tích giải tỏa trên một nguyên tử
Số cấu tạo cộng =
ðiện tích hình thức
của nguyên tử
ðiện tích lõi của nguyên tử
Tổng số e riêng của nguyên tử
= - - Số liên kết nguyên
tử ñó tham gia
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
33
- Cấu tạo giới hạn, cấu tạo cộng hưởng
+ Cấu tạo giới hạn: chính là công thức cấu tạo ñược viết theo quy ước Lewis
+ Cấu tạo cộng hưởng: nếu một công thức hóa học mà có nhiều công thức
Lewis (công thức giới hạn) thì các công thức giới hạn ñó là các công thức cấu tạo cộng
hưởng của công thức ñó (như chúng ta ñã nói ở trên, một công thức hóa học có thể có
một hoặc nhiều công thức Lewis)
Nội dung thuyết cấu tạo cộng hưởng: Có 3 nội dung chính
- Bất kì một phân tử hoặc ion nào cũng có thể ñược biểu diễn bởi hai hoặc
nhiều công thức Lewis (chỉ khác nhau là ở vị trí các electron), gọi là công thức cộng
hưởng hay công thức giới hạn.
- Không một công thức nào trong chúng biểu diễn ñúng ñược hình học phân tử.
Không một công thức cộng hưởng nào phù hợp hoàn toàn với tính chất vật lí hoặc tính
chất hóa học của chất.
- Phân tử hoặc ion ñó sẽ ñược biểu diễn tốt hơn bằng sự “lai hóa” giữa các công
thức cộng hưởng.
Thí dụ: ta có thể lấy dẫn chứng như trường hợp các ion CO32-, NO3
-… những trường
hợp này ta sẽ xem xét trong phần bài tập áp dụng bên dưới.
2.3.3.4. Các bước viết công thức cấu tạo Lewis
� Thí dụ: Thiết lập công thức Lewis cho ion CO32-
Bước 1: ðưa ra công thức cấu tạo Lewis giả ñịnh (dựa vào kinh nghiện bản thân, giả sử
rằng các liên kết tạo thành là liên kết ñơn)
C O
O
O
Bước 2: Tính tổng số electron hóa trị của công thức giả ñịnh (kí hiệu n1)
n1 = 4.1 + 6.3 + 2 = 24
(vì ở ñây CO32- là một anion ñiện tích (--) nên ta cộng thêm 2 vào trong tổng trên)
(a)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
34
Bước 3: Tính số electron còn lại (kí hiệu n2) n2 = n1 – n’ (n’ là tổng số electron ñã tạo
liên kết trong công thức giả ñịnh a)
n2 = 24 – 2.3 = 18
Dùng n2 tạo octet cho nguyên tử âm ñiện nhất (nguyên tử cần nhiều hơn số electron ñể
tạo ñược octet) trong công thức giả ñịnh (a) � khi ñó ta ñược công thức sơ bộ (b)
C O
O
OOctet
Cho OxiC O
O
O
Bước 4: Lập công thức Lewis ñúng
Tính số electron còn lại (kí hiệu n3) sau khi ñã tạo octet ở bước 3:
n3 = n2 – noctet = 18 – 18 = 0. Nếu trường hợp n3 ≠ 0 thì ta cần ñưa số electron này vào
nguyên tử trung tâm rồi mới làm tiếp bước sau ñây
- Tính ñiện tích hình thức trên mỗi nguyên tử trong công thức (b) dùng công
thức ñã giới thiệu ở trên
C: 4 – (3 + 0) = 1+
O: 6 – (1 + 6) = 1-
Ta biểu diễn kết quả thu ñược trên công thức sau
C O
O
O
-1
-1
-1+1
Chuyển ñôi electron riêng của oxi thành ñôi electron liên kết ñể:
- Tạo octet cho nguyên tử O (nguyên tử trung tâm A nói chung)
- Trung hòa ñiện tích hình thức trên một số nguyên tử liên quan (chuyển một
ñôi electron trên 1 trong 3 nguyên tử O bất kì thành ñôi e liên kết)
C O
O
O C O
O
O
(0) (0)
-1
-1
(b)
(c)
(d)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
35
Tính lại ñiện tích hình thức, kết luận
O bên trái có ñiện tích hình thức là: 6 – (2 + 4) = 0
C có ñiện tích hình thức là: 4 – (4 + 0) = 0
Hai O còn lại ñều có ñiện tích hình thức là: 6 – (6 + 1) = 1-
Vậy ñiện tích hình thức của cả công thức (d) là: 1- + 1- = 2-
Như ta ñã nói, có 3 nguyên tử O và cả 3 nguyên tử O này ñều có khả năng
chuyển ñôi electron riêng của mình ñể tạo octet cho nguyên tử C do ñó thay vào việc
có một cấu tạo (d) thì ta sẽ có 3 cấu tạo tương ứng (d1), (d2), (d3)
C O
O
O C O
O
OC O
O
O
(d1) (d2) (d3)
Vậy ion CO32- có 3 cấu tạo giới hạn (hay 3 cấu tạo cộng hưởng), ñiện tích ñược
giải tỏa trên mỗi nguyên tử O của ion CO32- là 2
3−
Thí dụ: Hãy viết công thức cấu tạo Lewis cho PCl3
Áp dụng các bước trên ta sẽ có lần lượt các kết quả sau:
P Cl
Cl
Cl
Từ (a) ta có số elctron ñã tham gia liên kết n2 = 6e
Số electron còn lại n3 = 26 – 6 = 20e
Lấy số electron còn lại ở trên tạo octet cho nguyên tử âm ñiện hơn (Cl),
số electron cần tạo octet là n4 = 6.3 = 18e
P Cl
Cl
Cl
Số electron còn lại sau khi ñã tạo octet ở trên là n5 = 20 – 18 = 2e
(a)
(b)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
36
Ta thấy, n5 > 0 nên ta dùng n5 ñiền vào nguyên tử P (chú ý chỉ ñược ñiền vào các
nguyên tố chu kì 3 trở lên, vì quy tắc octet không còn phù hợp)
P Cl
Cl
Cl
Từ công thức (c) ta tính ñiện tích hình thức của mỗi nguyên tử trong phân tử
P: 5 – 2 – 3 = 0
Cl: 7 – 6 – 1 = 0
Kết luận: Công thức (c) ở trên là công thức Lewis ñúng của PCl3
2.4. Khảo sát hình học phân tử một số hợp chất cộng hoá trị
ðể dự ñoán hình học phân tử, có thể dùng mô hình tương tác ñẩy VSEPR (quy
tắc kinh nghiệm gilexpi). Chúng ta có thể hệ thống quy tắc kinh nghiệm gilexpi trên
theo bảng sau ñây, kết hợp cả hai loại phân tử (AXn và AXnEm). Chú ý ñặc biệt ñến 2
khái niệm “ hình dạng tương tác ñẩy” và khái niệm “cấu trúc hình học phân tử” .
Bảng 2.1. Cấu hình không gian của một số phân tử
Phân tử Tổng số
cặp e
Hình dạng
tương tác ñẩy
Số cặp e
liên kết
Cấu trúc hình
học phân tử
Phân tử ñiển
hình
AX2 2 Thẳng 2 Thẳng BeCl2, BeH2.
Tam giác ñều BF3 AX3
AX2E
3
3
3
2 Chữ V SO2
Tứ diện CH4
Hình tháp chóp NH3
AX4
AX3E
AX2E2
4
4
4
4
3
2 Chữ V H2O
Song tháp PCl5
Hình tháp chóp SF4
Chữ T ClF3
(c)
Tam giác ñều
AX5
AX4E
AX3E2
5
5
5
5
4
3
Song tháp
tam giác
Tứ diện
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
37
Bát diện SF6
Hình chóp BrF5
AX6
AX5E
AX4E2
6
6
6
Bát diện
6
5
4 Vuông phẳng XeF4
� Nhận xét: Ta thấy ñối với các trường hợp trong phân tử không có cặp electron riêng
nên hình dạng tương tác ñẩy ñối với các cặp electron cũng chính là hình học phân tử
của chúng. Trong trường hợp ngược lại, các phân tử có ñôi electron riêng thì do tương
hổ giữa chúng với các cặp electron liên kết nên hình học phân tử của chúng sẽ biến ñổi
theo các quy luật như ñã trình bày ở phần trên.
Như vậy, khi bạn ñã xác ñịnh tổng số cặp electron của công thức Lewis, từ ñó
suy ra mô hình tương tác ñẩy của chúng, tiếp theo là dựa vào mức ñộ tương quan giữa
các cặp e liên kết và các cặp e riêng (của nguyên tử trung tâm) ta suy ra hình học phân
tử của các công thức ñó.
Thí dụ:
Dựa vào công thức Lewis một số chất vừa xác ñịnh ở trên, chúng ta sẽ suy ra
hình học phân tử của chúng.
Phân tử PCl3: có công thức Lewis ñúng là
P Cl
Cl
Cl
Tổng số cặp e hóa trị là 4 (trong ñó có 3 cặp e liên kết và 1 cặp e không liên kết)
Kết luận:
- Hình dạng tương tác ñẩy là tứ diện, nhưng do trên nguyên tử P còn một ñôi e
riêng nên hình học phân tử có hình tháp chóp (hay hình tháp tam giác) giống trường
hợp của phân tử NH3
AX2E3
5
2
Thẳng XeF2
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
38
- Theo nguyên tắc hình dạng tương tác ñẩy là hình tứ diện, tức là các ñôi mây e
của nguyên tử trung tâm phân bố có dạng là hình tứ diện ñều, các góc tứ diện bằng
nhau và bằng 109029’. Tuy nhiên có một ñôi e riêng trong số ñó chiếm khoảng không
gian lớn, dẫn ñến sự thu hẹp các mây e liên kết nên từ hình tứ diện (dạng tương tác
ñẩy) chuyển sang dạng tháp tam giác (hình tháp chóp)
109028'
(Mô hình tương tác ñẩy tứ diện ñều)
109028'
P
Cl
Cl
Cl
Ta suy luận chắc chắn rằng: Góc hóa trị ClPCl sẽ nhỏ hơn góc tứ diện 109029’,
còn cụ thể là bao nhiêu thì cần phải có thực nghiệm chứng minh.
� Tuy nhiên ta có một cách khác ñể tính toán số lượng các cặp e liên kết và các cặp e
riêng (không cần phải viết công thức Lewis)
- Việc xác ñịnh số liên kết σ hay số cặp e liên kết không có gì là khó khăn cả.
Hễ có bao nhiêu nguyên tử biên liên kết với nguyên tử trung tâm thì có bấy nhiêu liên
kết σ . Thí dụ PH3 (số liên kết σ = 3 � có 3 cặp e liên kết vì có 3 nguyên tử H liên kết
với nguyên tử trung tâm P…)
- Việc xác ñịnh số electron hóa trị tự do có thể dùng phương pháp ñơn giản sau:
+ Tính tổng số electron hóa trị của các nguyên tử trong phân tử (ion ban ñầu)
(kí hiệu X)
+ Tính số electron hóa trị bảo hòa dành cho các nguyên tử biên liên kết với
nguyên tử trung tâm (kí hiệu Y), (bát tử ñối với mỗi nguyên tử biên nói chung và 2
electron ñối với mỗi nguyên tử biên là nguyên tử H).
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
39
+ Tính hiệu số giữa tổng số electron hóa trị của phân tử và số electron hóa trị
dành cho các phân tử biên (X – Y). Hiệu số này chính là số electron hóa trị tự do của
nguyên tử trung tâm cần tìm.
Bảng 2.2. Kết quả tính toán số cặp electron hóa trị tự do của các nguyên tử
trung tâm ñối với một số phân tử và ion.
Nguyên tử
Trung tâm
Số cặp e
tự do
0
0
0
0
0
0
0
2
2
2
2
2
2
4
4
4
6
CO2
NO2+
BF3
CO32-
CCl4
NH4+
PCl5
SO2
NO2-
SO32-
SF4
TeCl4
BrF5
H2O
ClF3
XeF4
XeF2
C
N
B
C
C
N
P
S
N
S
S
Te
Br
O
Cl
Xe
Xe
4 + 2.6
5 + 2.6 – 1
3 + 3.7
4 + 3.6 + 2
4 + 4.7
5 + 4.1 – 1
5 + 5.7
3.6
5 + 2.6 + 1
4.6 + 2
6 + 4.7
6 + 4.7
6.7
2 + 6
4.7
8 + 4.7
8 + 2.7
2.8
2.8
3.8
3.8
4.8
4.2
5.8
2.8
2.8
3.8
4.8
4.8
5.8
2.8
3.8
4.8
2.8
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
2
2
2
3
X - Y X Y Phân tử, ion
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
40
Như vậy, việc giải thích hình học phân tử ñã ñược giải quyết một cách ñơn giản
với mô hình VSEPR ( hay còn có thêm tên gọi là mô hình tĩnh ñiện hoặc mô hình
Gilexpia)
2.5. Lai hoá AO nguyên tử
2.5.1. Lai hoá sp3
Ta xét 2 hai trường hợp ñiển hình nhất là CH4, H2O
TH 1: phân tử CH4 (chú ý phân tử có dạng AX4)
2s 2p
Ctrang thai kích thích
2s 2p
C*
4 orbitan lai hoa
Nếu như 4 AO 1s của 4 nguyên tử H tiến vào xen phủ với 4 AO hóa trị 1
electron của nguyên tử C thì sẽ tạo thành 4 liên kết cộng hóa trị (sự góp chung ñôi
electron hình thành liên kết). ðặc ñiểm của 4 liên kết này sẽ khác nhau (khác nhau về
tính ñịnh hướng, về năng lượng các liên kết), nhưng trên thực tế các số liệu thực
nghiệm chứng minh rằng 4 liên kết này hoàn toàn giống nhau và góc hóa trị luôn luôn
bằng 109029’.
Như vậy, ñể giải thích sự mẫu thuẫn trên, ta sẽ áp dụng khái niệm lai hóa trong
trường hợp này. Mà cụ thể là dạng lai hóa sp3, 4 AO lai hoa tạo thành hoàn toàn giống
nhau, khi xen phủ với 4 AO 1s của 4 nguyên tử H sẽ cho các liên kết giống nhau � và
chúng ñịnh hướng trong không gian hình tứ diện ñều.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
41
109029'
H
CH4
H
H
H
TH 2: phân tử H2O (phân tử có dạng AX2E2)
2s 2p
O
2s 2p
O*kích thích
Nếu như 2 AO 1s của 2 nguyên tử H xen phủ với 4 AO hóa trị 1 electron của
nguyên tử O, sẽ hình thành hai liên kết cộng hóa trị. Tuy nhiên, như ñã nói ở trên, các
AO lai hóa tạo thành những liên kết bền vững hơn các AO “nguyên chất”. Vì vậy trong
những trường hợp mà nguyên tử trung tâm có những cặp ñiện tử không phân chia và
khi hiệu năng lượng của các AO không quá lớn, các liên kết trong phân tử cũng ñược
giải thích bằng các AO lai hóa.
H
H
104,50
O
H2O
Vì góc liên kết trong nước 104,50 (gần xấp xỉ bằng góc tứ diện 109029’), nên
người ta giải thích trong phân tử nước các AO “nguyên chất” của nguyên tử O ñã tham
gia lai hóa, cụ thể là lai hóa tứ diện sp3. Nhưng sở dĩ, có sự chênh lệch ñôi chút giữa
góc liên kết và góc tứ diện là do 2 cặp ñiện tử tự do của O ñã chiếm cứ 2 trong số 4 AO
lai hóa của nguyên tử O, và lực ñẩy của 2 mây electron tự do này mạnh hơn so với các
mây electron liên kết làm giảm ñộ lớn của góc.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
42
Như ñã nói ở phần trước ñây, trong phân tử H2O xuất hiện momen lưỡng cực.
Mômen lưỡng cực xuất hiện ở ñây không phải chỉ do sự phân cực của H2O, mà còn do
mômen lưỡng cực của các cặp ñiện tử tự do, trọng tâm ñám mây ñiện tử không trùng
với hạt nhân nguyên tử trung tâm. (ta tham khảo thêm một số giáo trình khác)
Chính vì những lí do trên mà phân tử nước không có dạng tứ diện ñều mà có
hình dạng góc.
2.5.2. Lai hoá sp2
Ta xét trường hợp phân tử BCl3 (phân tử có dạng AX3)
2s 2p
Bkích thích
B*
Thực nghiệm cho biết rằng góc liên kết trong phân tử BCl3 bằng 1200 có dạng
góc của tam giác ñều. Do ñó, nguyên tử B trong phân tử BCl3 phải tham gia lai hóa sp2
Quá trình lai hóa giải thích như sau: Nguyên tử B bị kích thích có cấu hình electron vỏ
hóa trị là 2s1 2p2 và khi tham gia tạo liên kết với các nguyên tử Cl nó ở trạng thái lai
hóa sp2, ta sẽ có hình dạng tương ứng là hình tam giác ñều (chúng phân bố trên cùng
một mặt phẳng, 3 ñỉnh của tam giác ñều là 3 nguyên tử Cl)
Mô hình hóa như sau:
1200
Cl
Cl
Cl
B
Cl
ClCl
(a) (b)
B
Tuy nhiên, trong trường hợp của phân tử BCl3, các liên kết B – Cl không phải là
các liên kết ñơn. Liên kết này có bậc lớn hơn 1 do có sự che phủ bổ sung giữa obitan
hóa trị tự do của B và AO chứa cặp electron hóa trị tự do của Cl. Tạo thành các liên kết
π không ñịnh cư (chuyển ñộng trên toàn bộ khung nguyên tử - hình (b)).
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
43
2.5.3. Lai hoá sp
Một số trường hợp nguyên tử trung tâm cho lai hóa sp như BeX2, ZnX2, CdX2
(X là các nguyên tử halogen)…ñặc biệt là C2H2 (phân tử này ta sẽ dạy phần ankin). Khi
ñó góc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử thẳng là 1800.
Bảng 2.3. Mối quan hệ giữa cấu hình không gian ABn (có chứa cặp electron hóa trị tự
do) và số cặp electron liên kết
Sốcặp electron
Phân
tử
Số liên
kết
e hóa trị
tự do Tổng số
Ki ểu lai hóa
nguyên tử
trung tâm
Cấu hình phân tử
Ví dụ
AB3
AB2
3
2
0
1
3
3 sp2 Tam giác ñều
Góc BF3,SO3, CO3
2
SO2, O3, NO2-
AB2
AB3
AB4
2
3
4
2
1
0
4
4
4
sp3
Góc
Tháp tam giác
Tứ diện ñều
AB2
AB3
AB4
AB5
2
3
4
5
3
2
1
0
5
5
5
5
sp3d
AB4
AB5
AB6
4
5
6
2
1
0
6
6
6
sp3d2
H2O, ClO2, OF2
NH3, SO32-
CH4, CCl4..
XeF2…
ClF3...
SF4, TeCl4…
AsF5, PCl5
ðường Thẳng
Chữ T
Tứ diện lệch
Lưỡng tháp tam giác
Vuông phẳng XeF4…
CrF5…
SF6…
Tháp vuông
Bát diện ñều
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
44
2.6. Mối liên hệ giữa công thức Lewis – VSEPR – Lai hoá AO
Công thức Lewis
AXn AXnEm.
Nhận xét: Ta chú ý ñến một số công thức ñã xét dạng lai hóa của chúng (CH4,
BCl3, H2O…). so sánh chúng với phần mô hình tương tác ñẩy (VSEPR), ta thấy sẽ có
sự tương ứng giống nhau.
- Phân tử CH4 : Nguyên tử trung tâm C có dạng lai hóa sp3 � hình học phân tử là hình
tứ diện ñều
+ Theo VSEPR hình dạng tương tác ñẩy là tứ diện � hình học phân tử là tứ diện ñều
+ Nguyên tử trung tâm C không có cặp electron riêng
- Phân tử H2O: Nguyên tử trung tâm lai hóa sp3 � hình học phân tử có dạng góc
+ Theo VSEPR hình dạng tương tác ñẩy là tứ diện � hình học phân tử cũng có dạng
góc
Có n ñôi e liên kết Không có ñôi e riêng
Có n ñôi electron liên kết Có m ñôi e riêng
Hình dạng tương tác ñẩy (của các cặp electron) Gồm 5 dạng phổ biến
Thẳng Tam giác ñều Tứ diện Bát diện
Song tháp tam giác
Dạng lai hoá
Hình học phân tử Hình học phân tử
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
45
+ Nguyên tử trung tâm O có 2 cặp electron riêng.
� Từ những dẫn chứng trên, ta thấy rằng có mối quan hệ giữa 2 thuyết VSEPR
– thuyết lai hóa. Chỉ khác nhau ở chổ là việc giải thích sẽ khác nhau tùy từng loại phân
tử nhất ñịnh.
� Mô hình ở trên có thể xem là khái quát hóa mối quan hệ giữa: công thức Lewis –
VSEPR – Lai hoá AO trong việc xét ñoán hình học phân tử của các chất. Khi bạn ñã
xác ñịnh tổng số cặp electron của công thức, từ ñó suy ra mô hình tương tác ñẩy của
chúng, tiếp theo là dựa vào mức ñộ tương quan giữa các cặp e liên kết và các cặp e
riêng ta suy ra hình học phân tử của các công thức ñó.
Như vậy, ðể chọn kiểu lai hoá cho nguyên tử trung tâm ta dựa vào n (tổng số
liên kết xích ma (σ ) của nguyên tử trung tâm với số cặp electron hoá trị không phân
chia.
- Nếu tổng ñó bằng 2 thì nguyên tử trung tâm có lai hoá dạng sp
- Nếu tổng ñó bằng 3 thì nguyên tử trung tâm có lai hoá dạng sp2
- Nếu tổng ñó bằng 4 thì nguyên tử trung tâm có lai hoá dạng sp3
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
46
Chương 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ BAN ðẦU
3.1. Kết quả khảo sát
3.1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của việc khảo sát
ðánh giá khả năng nắm vững kiến thức “liên kết hoá học” của HS các lớp 10,
11 trường THPT TP Cao Lãnh.
So sánh kết quả khảo sát giữa các lớp, từ ñó ñánh giá sơ bộ việc dạy và học nội
dung “liên kết hoá học” của GV và HS.
Xử lí và phân tích kết quả, ñể ñưa ra nhận xét.
3.1.2. Kế hoạch khảo sát
Xây dựng mẫu phiếu ñiều tra tham khảo ý kiến của GV về việc giảng dạy các
bài, mục có nội dung liên quan ñến khái niệm “liên kết hóa học”
Xây dựng mẫu ñề trắc nghiệm 10 phút ñể kiểm tra mức ñộ nắm vững kiến thức
của HS các lớp
3.1.3. Thống kê số liệu
Thông qua bài kiểm tra 10 phút cho HS các lớp 10 ở trường THPT TP Cao Lãnh
(lớp 10H, lớp 10T, lớp 10A1) ta có kết quả ban ñầu như sau:
Bảng 3.1. ðiểm và số lượng HS của lớp 10H (tổng số học sinh n = 37)
ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Số lượng 0 0 0 1 3 10 7 8 7 0 1
Bảng 3.2. ðiểm và số lượng HS của lớp 10T (tổng số học sinh n = 37)
ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Số lượng 0 0 0 0 2 12 9 5 6 2 1
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
47
Bảng 3.3. ðiểm và số lượng HS của lớp 10L (tổng số học sinh n = 24)
ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Số lượng 0 0 0 1 3 7 8 2 2 1 0
Bảng 3.4. ðiểm và số lượng HS của lớp 10A1 (tổng số học sinh n = 48)
ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Số lượng 0 0 5 6 9 8 13 6 1 0 0
Bảng 3.5. Phân phối tần suất (fi (%) = số lượng/n)
Tần suất f i (%)
ðiểm 10H 10T 10L 10A1
0 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
1 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
2 0.00% 0.00% 0.00% 10.42%
3 2.70% 0.00% 4.17% 12.50%
4 8.11% 5.41% 12.50% 18.75%
5 27.03% 32.43% 29.17% 16.67%
6 18.92% 24.32% 33.33% 27.08%
7 21.62% 13.51% 8.33% 12.50%
8 18.92% 16.22% 8.33% 2.08%
9 0.00% 5.41% 4.17% 0.00%
10 2.70% 2.70% 0.00% 0.00%
Tổng 100% 100% 100% 100%
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
48
3.1.4. ðồ thị
Dựa vào số liệu ñã trình bày ở trên ta có các ñồ thị và biểu ñồ biểu diễn như sau:
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
10H
10T
10L
10A1
Hình 3.1. Biểu ñồ cột biểu thị tần suất fi(%)
Dựa vào bảng 3.5. ta tính ñược tần suất luỹ tích như sau:
Bảng 3.6. Biểu diễn tần suất luỹ tích
Tần suất luỹ tích ðiểm
10H 10T 10L 10A1
0 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
1 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
2 0.00% 0.00% 0.00% 10.42%
3 2.70% 0.00% 4.17% 22.92%
4 10.81% 5.41% 16.67% 41.67%
5 37.84% 37.84% 45.84% 58.34%
6 56.76% 62.16% 79.17% 85.34%
7 78.38% 75.67% 87.5% 97.92%
8 97.3% 91.89% 95.83% 100%
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
49
9 97.3% 97.3% 100% 100%
10 100% 100% 100% 100%
Tổng 100% 100% 100% 100%
0.00%
20.00%
40.00%
60.00%
80.00%
100.00%
120.00%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
10H
10T
10L
10A1
Hình 3.2. Biểu ñồ cột biểu thị tần suất luỹ tích
3.1.5. Nhận xét
Thông qua các số liệu và ñồ thị trên ta nhận thấy: Nhìn chung mức ñộ nắm vững
kiến thức về “liên kết hoá học” của HS khối 10 ở mức ñộ trung bình. Cụ thể ñối với lớp
10H (chuyên hoá), 10T (chuyên toán) số HS có ñiểm từ trung bình trở xuống (ñiểm
5≤ ) chiếm khoảng 37,84%, lớp 10L tỉ lệ ñó là 45,84% còn ñối với lớp 10A1 thì tỉ lệ
còn thấp hơn nữa là 58,34%.
Thông qua số liệu thống kê như trên ta thấy: Tỉ lệ HS từ trung bình trở xuống
gần như 50% tổng số HS ñược khảo sát trong ñợt thực tập sư phạm. Con số thực
nghiệm ñưa ra như trên ñã phản ánh một phần mức ñộ nắm vững kiến thức của các em
vẫn còn hạn chế. Do ñó cần phải có phương pháp dạy và học nội dung này hợp lí hơn
ñể các em có thể tiếp thu bài chủ ñộng hơn.
Thông qua việc lấy ý kiến của các GV trường THPT TP Cao Lãnh tôi nhận thấy
hầu hết các GV lâu năm ñều cho rằng các kiến thức ở chương 3 (SGK hoá học 10 nâng
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
50
cao) trừu tượng (nhất là khái niệm về lai hoá…). Những khái niệm này GV cảm thấy
khó truyền ñạt cho HS, làm cho các tiết dạy trở nên thụ ñộng.
3.2. Một số giáo án giảng dạy nội dung liên kết hóa học
Bài 17
(Tiết 1)
I. M ục tiêu:
1. Kiến thức:
- Học sinh biết:
+ Sự tạo thành cặp electron chung là xu hướng ñạt cấu hình electron bền giữa các
nguyên tử phi kim liên kết nhau. Sự phân cực của liên kết cộng hoá trị.
+ Thế nào là liên kết cộng hoá trị, liên kết cho – nhận.
+ Tính chất của hợp chất cộng hoá trị.
- Học sinh hiểu:
+ Nguyên nhân hình thành liên kết cộng hoá trị.
+ ðịnh nghĩa liên kết cộng hoá trị và liên kết cho – nhận.
+ ðặc ñiểm của liên kết cộng hoá trị.
2. Kỹ năng:
+ Củng cố kỹ năng viết cấu hình electron của nguyên tử và ion.
+ Viết sơ ñồ minh hoạ sự tạo thành liên kết cộng hoá trị.
3. Thái ñộ: Nhận thức sự ña dạng của liên kết hoá học.
II. ðồ dùng dạy học:
- Giáo viên:
+ Giáo án, kế hoạch lên lớp.
+ Máy chiếu, phiếu học tập, phim mô tả phân tử Cl2 và HI.
- Học sinh: Chuẩn bị bài trước ở nhà.
III. Ph ương pháp dạy học: Hoạt ñộng nhóm, trao ñổi – ñàm thoại.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
51
IV. Các hoạt ñộng dạy học:
Hoạt ñộng của giáo viên Hoạt ñộng của học sinh
I. Sự hình thành liên kết cộng hoá trị bằng cặp electron chung
� Phân tử ñơn chất
HOẠT ðỘNG 1
- Yêu cầu HS xác ñịnh:
+ Xu hướng ñạt cấu hình electron bền
của các nguyên tử phi kim là gì?
+ Hình thức liên kết giữa các nguyên
tử phi kim là như thế nào?
- Phân nhóm (khoảng 8 HS) và phát
phiếu học tập cho các nhóm.
- Thảo luận câu hỏi trong phiếu (10
phút).
HOẠT ðỘNG 2
- Gọi 3 HS nhóm 1 trình bày sự tạo
thành cặp electron chung của H2, O2,
N2.
- Gọi 3 HS nhóm 2 lên bảng viết sơ ñồ
electron tạo thành H2, O2, N2.
- Nhận xét, chỉnh lý.
- Gọi 1 HS nhóm 2 nêu ñịnh nghĩa liên
kết cộng hoá trị, liên kết ñơn, liên kết
ñôi, liên kết ba.
- Nhận xét, chỉnh lý.
- Gọi 1 HS nhóm 1 trình bày tính phân
cực.
� Phân tử ñơn chất
HOẠT ðỘNG 1
- HS trả lời:
+ Nhận thêm electron vào lớp ngoài
cùng.
+ Góp chung electron tạo thành cặp
electron chung.
- Tổ chức nhóm theo hướng dẫn của
GV.
- Thảo luận.
HOẠT ðỘNG 2
2.1. Sự hình thành phân tử H2
- Nguyên tử H có 1 electron, có xu
hướng nhận vào 1 electron ñể có cấu
hình electron bền của 2He.
- Mỗi nguyên tử H góp 1 electron, tạo
thành 1 cặp electron chung. Trong phân
tử H2, mỗi nguyên tử H có 2 electron.
H . + . H → H : H
- Công thức H : H là c.thức electron.
Công thức H – H là c.thức cấu tạo.
- Liên kết ñược tạo bởi 1 cặp electron
chung giữa 1 nguyên tử là liên kết ñơn.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
52
- Nhận xét, chỉnh lý.
2.2. Sự hình thành phân tử O2:
- Nguyên tử O có 6 electron lớp ngoài
cùng nên có xu hướng nhận vào 2
electron ñể có cấu hình electron bền của
10Ne.
- Mỗi nguyên tử O góp 2 electron, tạo
thành 2 cặp electron chung. Trong phân
tử O2, mỗi nguyên tử O có 8 electron.
O : + : O → : O :: O :
- Công thức electron là :O :: O:
Công thức cấu tạo là O = O
- Liên kết ñược tạo bởi 2 cặp electron
chung giữa 2 nguyên tử là liên kết ñôi.
2.3. Sự hình thành phân tử N2:
- Nguyên tử N có 5 electron lớp ngoài
cùng nên có xu hướng nhận vào 3
electron ñể có cấu hình electron bền của
10Ne.
- Mỗi nguyên tử N góp 3 electron, tạo
thành 3 cặp electron chung. Trong phân
tử N2, mỗi nguyên tử N có 8 electron.
N N N N
Công thức trên là c.thức electron.
Công thức N ≡ N là c.thức cấu tạo.
- Liên kết ñược tạo bởi 3 cặp electron
chung giữa 2 nguyên tử là liên kết ba.
.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
53
� Phân tử hợp chất
HOẠT ðỘNG 3
- Gọi 3 HS nhóm 3 trình bày sự tạo
thành cặp electron chung của HCl, H2O
và CO2.
- Gọi 3 HS nhóm 4 lên bảng viết sơ ñồ
electron tạo thành HCl, H2O, CO2.
- Nhận xét, chỉnh lý.
- Gọi 1 HS nhóm 4 chỉ rõ sự phân cực
trong các phân tử trên.
HOẠT ðỘNG 4
- Gọi 1 HS nhóm 5 trả lời câu hỏi 1, 2
phiếu 3.
- Nhận xét, chỉnh lý.
- Gọi 1 HS nhóm 6 trình bày tính chất
chung của các chất tạo thành bởi liên
kết cộng hoá trị.
- Nhận xét, chỉnh lý.
2.4. ðịnh nghĩa liên kết cộng hoá trị.
Liên kết ñơn, liên kết ñôi, liên kết ba.
� Phân tử hợp chất
HOẠT ðỘNG 3
3.1. Sự hình thành phân tử hợp chất:
3.1.1. Sự hình thành phân tử HCl:
“Hình thành công thức electron
Suy ra CTCT”
3.1.2. Sự hình thành phân tử H2O:
“Hình thành công thức electron
Suy ra CTCT”
3.1.3. Sự hình thành phân tử CO2:
“Hình thành công thức electron
Suy ra CTCT”
3.1.4. Liên kết cho – nhận: ptử SO2.
“Hình thành công thức electron
Suy ra CTCT”
- “Liên kết cho – nhận là liên kết cộng
hoá trị ñặc biệt, trong ñó cặp electron
chung do 1 nguyên tử ñưa ra”.
+ Nguyên tử cho: ñã có cấu hình
electron bền của khí hiếm.
+ Nguyên tử nhận: phải có orbitan
trống.
3.2. Tính chất của các chất có liên kết
cộng hoá trị: (SGK./73)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
54
Bài 17
(Tiết 2)
HOẠT ðỘNG 1: GV ôn tập lại nội dung kiến thức của tiết trước:
- Liên kết cộng hoá trị là gì?
- Liên kết cộng hoá trị ñược tạo thành từ những nguyên tử của nguyên tố nào?
- Liên kết ñơn, liên kết ñôi, liên kết ba là gì?
- Thế nào là liên kết cộng hoá trị không cực? Liên kết cộng hoá trị có cực?
- Thế nào là liên kết cho – nhận?
- Hợp chất tạo bởi liên kết cộng hoá trị có những tính chất chung nào?
Hoạt ñộng của giáo viên Hoạt ñộng của học sinh
II. Liên kết cộng hoá trị và sự xen phủ các orbitan nguyên tử
� Các phân tử ñơn chất:
HOẠT ðỘNG 2
- Trình chiếu mô phỏng sự tạo thành
phân tử H2, Cl2,
- Yêu cầu HS nhận xét trong quá trình
tạo cặp electron chung của các phân tử
trên có sự xen phủ của những orbitan
nguyên tử nào?
� Các phân tử hợp chất:
- Trình chiếu mô phỏng sự tạo thành
phân tử HI, HCl, H2O, H2S…
� Các phân tử ñơn chất:
HOẠT ðỘNG 2
- Xem trình chiếu.
- Trả lời:
+ Phân tử H2 có xen phủ của 2 obitan s.
H H H H
+ Phân tử Cl2 có xen phủ của 2 obitan p.
Cl Cl Cl-Cl
� Các phân tử hợp chất:
+ Phân tử HI ( hay HCl) có xen phủ của
1 obitan s và 1 obitan p.
H I H-I
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
55
HOẠT ðỘNG 3
3.1. Củng cố:
- Khi tạo thành cặp electron chung giữa
các nguyên tử phi kim thì orbitan chứa
electron ñộc thân của những nguyên tử
này có hoạt ñộng gì?
- Khoảng cách cân bằng giữa hạt nhân
của 2 nguyên tử ñược duy trì bởi yếu tố
nào?
- Cho biết “hướng của trục liên kết”
trong các phân tử tạo bởi liên kết cộng
hoá trị?
3.2. Yêu cầu HS: Xem trước nội dung
bài 18: “Sự lai hoá các obitan nguyên
tử. Sự hình thành liên kết ñơn, liên kết
ñôi và liên kết ba”
+ Phân tử H2O (hay H2S) có xen phủ
của 2 obitan s và 2 obitan p.
HOẠT ðỘNG 3
3.1. HS trả lời
- Có sự xen phủ của orbitan chứa
electron ñộc thân.
- Lực hút giữa hạt nhân của các nguyên
tử tạo thành liên kết và vùng xen phủ
orbitan giữa 2 hạt nhân.
- ði qua tâm các nguyên tử tạo thành
liên kết.
� Củng cố bài:
1. Chọn câu ñúng nhất về liên kết cộng hóa trị .
Liên kết cộn hóa trị là liên kết :
A. Giữa các phi kim với nhau.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
56
B. Trong ñó cặp electron chung bị lệch về một nguyên tử.
C. ðược hình thành do sự dùng chung electron của 2 nguyên tử khác nhau.
D. ðược tạo thành giữa 2 nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung.
2. Cho các phân tủ : N2 ; SO2 ; H2 ; HBr. Phân tử nào trong các phân tử trên có liên kết
cộng hóa trị không phân cực ?
A. N2 ; SO2 B. H2 ; HBr
C. SO2 ; HBr D. H2 ; N2
3. Sự so sánh nào sau ñây là ñúng?
A. Liên kết ion và liên kết CHT không có ñiểm nào giống nhau.
B. Liên kết CHT không cực và liên kết CHT phân cực không có ñiểm nào khác
nhau
C. Liên kết CHT không cực và liên kết CHT phân cực không có ñiểm nào giống
nhau
D. Liên kết CHT phân cực là dạng trung gian giữa liên kết CHT không cực và
liên kết ion
4. Liên kết hoá học trong phân tử nào sau ñây ñược hình thành bởi sự xen phủ p – p :
A. H2 B. Cl2 C. N2 D. B và C
5. Liên kết ion khác với liên kết cộng hóa trị ở:
A. Tính ñịnh hướng và tính bão hòa .
B. Việc tuân theo quy tắc bát tử.
C. Việc tuân theo nguyên tắc xen phủ ñám mây electron nhiều nhất.
D. Tính ñịnh hướng.
Hãy chọn ñáp án ñúng
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
57
Bài 18
(Tiết 1)
I. M ục tiêu:
1. Kiến thức:
- Học sinh biết:
+ Khái niệm về lai hoá. Một số kiểu lai hoá phổ biến.
+ Sự xen phủ trục, xen phủ bên và các liên kết hoá học tạo ra bởi các sự xen phủ
ñó.
- Học sinh hiểu:
+ Nguyên nhân có sự lai hoá orbitan nguyên tử.
+ Nguyên nhân sự xen phủ trục tạo liên kết bền hơn xen phủ bên.
2. Kỹ năng:Vận dụng thuyết lai hoá giải thích dạng hình học của 1 số phân tử.
3. Thái ñộ: Nhận thức sự ña dạng của liên kết cộng hoá trị.
II. ðồ dùng dạy học:
1. Giáo viên: Giáo án ñiện tử, kế hoạch lên lớp, máy chiếu.
2. Học sinh: Sách giáo khoa, tập ghi bài.
III. Ph ương pháp dạy học chủ yếu: Trình bày minh hoạ, diễn giảng, trao ñổi – ñàm
thoại.
IV. Các hoạt ñộng dạy học:
Hoạt ñộng của giáo viên Hoạt ñộng của học sinh
I. Khái niệm về sự lai hoá
HOẠT ðỘNG 1
- Trình chiếu, diễn giải trạng thái nguyên tử C
trong phân tử CH4 ñể HS thấy rằng theo lý luận
HOẠT ðỘNG 1
- Nghe giảng, nhận xét.
- Xem trình chiếu, nhận xét.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
58
bình thường, liên kết trong phân tử CH4 có 2 loại
với dạng khác nhau.
- Trình chiếu mô hình phân tử CH4 ñược xác
ñịnh trong thực nghiệm ñể HS thấy rằng phân tử
CH4 có 4 liên kết như nhau về hình dạng và
năng lượng.
- Từ ñó, phải có 1 lí thuyết ñể giải thích ñiều này
ñó là thuyết lai hoá. (giống như hoạt ñộng dẫn
vào bài học)
- Giới thiệu khái niệm và nguyên nhân lai hoá
của các orbitan.
- Tìm hiểu khái niệm và nguyên
nhân lai hoá các orbitan ngtử theo
hướng dẫn của GV. (SGK/77)
II. Các kiểu lai hoá thường gặp
Lai hoá sp
HOẠT ðỘNG 2
- Trình chiếu mô phỏng lai hoá sp2 cho HS nhận
xét: AO tham gia lai hoá, số orbitan lai hoá tạo
thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hoá.
- Trình chiếu các dạng không gian của BeH2,
BeCl2 cho HS nhận xét và phân tích trạng thái
lai hoá của nguyên tử Be. z
yx
orbitan s orbitan p
z
yx
z
yx
2 orbitan lai hoa sp
z
yx
BeH2
Be*
Lai hoá sp
HOẠT ðỘNG 2
- Xem và nhận xét: lai hoá sp là sự
tổ hợp (trộn lẫn) giữa 1 AO-s và 1
AO-px, tạo 2 orbitan lai hoá thẳng
hàng và ñối xứng nhau.
- Nhận xét:
+ Nguyên tử Be* tổ hợp từ 1 AO-2s
và 1 AO-2px, có lai hoá sp
+ Hình dạng 2 AO lai hoá tạo thành
giống nhau (gồm 2 thùy: thuỳ lớn
và thuỳ nhỏ)
+ Góc lai hoá (góc hoá trị 1800)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
59
Lai hoá sp2
HOẠT ðỘNG 3
- Trình chiếu mô phỏng lai hoá sp2 cho HS nhận
xét: AO tham gia lai hoá, số orbitan lai hoá tạo
thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hoá.
- Trình chiếu các dạng không gian của BH3,
BCl3 cho HS nhận xét và phân tích trạng thái lai
hoá của nguyên tử B.
orbitan s
orbitan p
z
yx
z
yx
orbitan p
z
yx
3 orbitan lai hoa
1200
Cl
Cl
Cl
B
Cl
ClCl(a) (b)
B
Lai hoá sp3
HOẠT ðỘNG 4
- Trình chiếu mô phỏng lai hoá sp3 cho HS nhận
xét: AO tham gia lai hoá, số orbitan lai hoá tạo
thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hoá.
- Trình chiếu các dạng không gian của NH3, H2O
Lai hoá sp2
HOẠT ðỘNG 3
- Xem và nhận xét: lai hoá sp2 từ
AO-s và AO-px,y, tạo 3 orbitan lai
hoá phân bố từ tâm ra 3 ñỉnh tam
giác ñều.
- Nhận xét:
+ Nguyên tử B* tổ hợp AO-2s và 2
AO-2px,y, có lai hoá sp2
+ Góc lai hoá (góc hoá trị 1200)
Lai hoá sp3
HOẠT ðỘNG 4
- Xem và nhận xét: lai hoá sp3 từ
AO-s và AO-px,y,z, tạo 4 orbitan lai
hoá phân bố từ tâm ra 4 ñỉnh tứ diện
ñều.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
60
cho HS nhận xét và phân tích trạng thái lai hoá
của nguyên tử N, O.
orbitan s
orbitan p
z
yx
z
yx
orbitan p
z
yx 4 orbitan lai hoa
orbitan p
z
yx
109028'
H
CH4
H
HH
H
H104,50
O
H2O
Chú ý: Giới thiệu vai trò của thuyết lai hoá:
Nhấn mạnh ñây là lý thuyết ñể giải thích kết quả
thực nghiệm chứ không phải là lý thuyết ñể tiên
ñoán.
HOẠT ðỘNG 5
- Củng cố: Thuyết lai hoá AO có vai trò gì?
- Yêu cầu HS xem nội dung còn lại chuẩn bị cho
tiết sau.
- Nhận xét: Nguyên tử N, O tổ hợp
AO-2s và 3 AO-2px,y,z, có lai hoá
sp3
- Góc lai hoá (góc hoá trị 109029’)
HOẠT ðỘNG 5
- Giải thích sự ñồng nhất về năng
lượng của AO khi tạo liên kết bền
và dạng hình học của phân tử.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
61
Bài 18
(Tiết 2)
Hoạt ñộng của giáo viên Hoạt ñộng của học sinh
III. Sự xen phủ trục và xen phủ bên
HOẠT ðỘNG 6
- Trình chiếu các hình thức xen phủ của
các AO–s và AO–p cho HS thấy thế nào
là xen phủ trục và xen phủ bên.
- Lưu ý HS về hướng của trục orbitan và
ñường nối tâm.
- Yêu cầu HS phát biểu nhận xét về xen
phủ trục và xen phủ bên.
Xen phủ trục Xen phủ bên
- Giới thiệu loại liên kết và ñộ bền của
liên kết tạo bởi 2 loại xen phủ trên.
+ Xen phủ trục tạo liên kết xích ma ( )σ
bền.
+ Xen phủ bên tạo liên kết pi )(π kém bền.
HOẠT ðỘNG 6
- Xem trình chiếu, nhận xét.
- Phát biểu:
+ Khi trục của orbitan tham gia liên kết
trùng với ñường nối tâm của 2 nguyên tử
liên kết thì gọi là xen phủ trục.
+ Khi trục của orbitan tham gia liên kết
song song nhau và vuông góc với ñường
nối tâm của 2 nguyên tử liên kết thì gọi là
xen phủ bên.
- Nghe giảng.
- Xem trình chiếu, nhận xét.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
62
IV. Sự tạo thành liên kết ñơn, liên kết ñôi, liên kết ba
HOẠT ðỘNG 7
- Trình chiếu cho HS xem hình ảnh xen
phủ ñể tạo liên kết ñơn, ñôi, ba.
- Yêu cầu HS nhận xét thành phần liên kết
xíchma ( )σ và liên kết pi )(π trong mỗi
loại liên kết.
- Yêu cầu HS giới thiệu một số phân tử
lần lượt có các loại liên kết trên
Thí dụ: H2, HCl, Cl2…có liên kết ( )σ
C2H4…có liên kết ñôi
N2…có liên kết ba
- Giúp HS giải thích sự hình thành các loại
liên kết trên.
HOẠT ðỘNG 8
- Củng cố:
+ Các AO s và p xen phủ nhau như thế
nào?
+ Bản chất hình thành liên kết ñơn, liên
kết ñôi, liên kết ba?
- Yêu cầu HS ôn các bài về liên kết và lai
hoá. Tiết 32 luyện tập.
HOẠT ðỘNG 7
- Phát biểu:
Liên kết ñơn là liên kết σ.
Liên kết ñôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên
kết π.
Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và 2 liên
kết π.
HOẠT ðỘNG 8
- HS trả lời các câu hỏi.
� Củng cố bài:
1. Nhận xét nào sau ñây là ñúng:
A. Sự lai hoá obitan nguyên tử ñể ñược số orbitan khác nhau và có ñịnh hướng
không gian khác nhau
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
63
B. Sự lai hoá sp của mỗi nguyên tử C là nguyên nhân dẫn ñến tính thẳng hàng
trong phân tử C2H2
C. Sự lai hoá sp2 của mỗi nguyên tử C là nguyên nhân dẫn ñến tính thẳng hàng
trong phân tử C2H4
D. Phân tử CH4 có lai hoá sp3, còn phân tử NH3 có lai hoá sp2
2. Phân tử nào có sự lai hóa sp2 ?
A. BF3 B. BeF2 C. NH3 D. CH4.
3. Phân tử H2O có góc liên kết bằng 104,50 do nguyên tử oxi ở trạng thái lai hóa :
A. sp B. sp2 C. sp3 D. không xác ñịnh ñược.
4. Các liên kết trong phân tử N2 ñược tạo thành là do sự xen phủ của :
A. các obitan s với nhau và các obitan p với nhau.
B. 3 obitan p với nhau .
C. 1 obitan s và 2 obitan p với nhau.
D. 3 obitan p giống nhau về hình dạng và kích thước nhưng khác nhau về ñịnh
hướng không gian với nhau.
Hãy chọn ñáp án ñúng .
5. Nguyên tử P trong phân tử PH3 ở trạng thái lai hóa :
A. sp. B. sp2 C. sp3. D. không xác ñịnh ñược
Hãy chọn ñáp án ñúng
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
64
PHẦN III: KẾT LUẬN
1. Kết luận chung
Thông qua cơ sở lí luận và thực tế việc tham khảo ý kiến một số GV và khảo sát
HS các khối lớp 10 (3 lớp chuyên và 1 lớp 10A1) ta có một số kết luận như sau:
- ðã nêu lên ñược tổng quan lí luận về “liên kết hoá học và hình học phân tử”,
ñưa ra một số dạng cụ thể (có ví dụ minh hoạ). Hệ thống một số bài tập vận dung nội
dung trên (có ñáp án kèm theo).
- ðã khảo sát thực tế HS ở trường THPT TP Cao Lãnh (qua bài kiểm tra 10
phút) về khả năng nắm vững kiến thức của các em.
- Tóm lại qua ñề tài khoá luận này tôi nhận thấy vấn ñề giảng dạy nội dung “liên
kết hoá học” là quan trọng. Tuy nhiên do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan
nên hiệu quả giảng dạy của GV vẫn chưa cao.làm cho HS tiếp thu bài kém (cụ thể kết
quả khảo sát qua bài kiểm tra 10 phút trong ñợt thực tập sư phạm).
2. Ý kiến ñề xuất
2.1. ðối với sinh viên trường sư phạm
Sinh viên nên hệ thống lại các kiến thức ñã học và vận dụng các nội dung ñó
vào chương trình SGK 10, 11, 12. Nó sẽ giúp ích cho bản thân trong quá trình thực tập
tốt nghiệp, ñồng thời sẽ là hành trang sư phạm cho các bạn trong tương lai.
2.2. ðối với tr ường THPT
Khi dạy học các nội dung này GV nên sử dụng các phương tiện trực quan (máy
chiếu, ảnh…) ñể HS dễ hình dung vấn ñề nhất là các bài trong chương 3 SGK hoá học
10, (các ñoạn Flash mô tả hình ảnh các AO, sự xen phủ các AO, sự lai hóa các AO…)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
65
TÀI LI ỆU THAM KHẢO
1. Ngô Ngọc An (2007), Giải toán hóa học 10, Nxb Giáo dục, Hà Nội
2. Nguyễn ðức Chung (2002), Hóa học ñại cương, Nxb ðại học quốc gia
Tp.HCM.
3. Nguyễn ðức Chuy (1995), Hóa học ñại cương, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
4. Trần Thành Huế (2003), Hóa học ñại cương 1 Cấu tạo chất, Nxb ðại học sư
phạm, Hà Nội
5. Trần Thành Huế (2008), Tư liệu hoá học 10, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
6. Nguyễn ðình Huề, Nguyễn ðức Chuy (2003), Thuyết lượng tử về nguyên tử và
phân tử, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
7. Nguyễn Trọng Thọ (2005), Hóa ðại Cương, Nxb Giáo Dục, Hà Nội.
8. ðào ðình Thức (2006), Nguyên tử và liên kết hóa học tập 2, Nxb Giáo dục, Hà
Nội.
9. ðào ðình Thức (1999), ðối xứng phân tử và ứng dụng lí thuyết nhóm trong hóa
học, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
10. Chu Phạm Ngọc Sơn (1995), Cơ sở lí thuyết hóa ñại cương cấu tạo chất, Nxb
ðại học tổng hợp Tp.HCM.
11. Website
www.ebook.com.vn
www.hoahocvietnam.com.vn
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com