BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP

NGUYỄN THÁI LỘC
BÀI: LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO
PHÂN TỬ
Ngành đào tạo: Sư phạm Hóa
Trình độ đào tạo: Đại học
NHỮNG VẤN ĐỀ HÓA LÝ Ở TRƯỜNG
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
ĐỒNG THÁP NĂM 2011
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP

NGUYỄN THÁI LỘC
BÀI: LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TẠO
PHÂN TỬ
Ngành đào tạo: Sư phạm Hóa
Trình độ đào tạo: Đại học
NHỮNG VẤN ĐỀ HÓA LÝ Ở TRƯỜNG
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Giảng viên hướng dẫn:TRẦN QUỐC TRỊ
2
LỜI MỞ ĐẦU:
Với đề tài tiểu luận của mình là “Liên Kết Hóa Học”, em hy vọng đã có thể
chuyển tải những nội dung cơ bản và phù hợp với kiến thức phổ thông nâng cao về
các mấu chốt, trọng tâm cơ bản của nội dung này. Xin được chia tiểu luận này làm
2 phần: Lí thuyết và bài tập
Phần lí thuyết – bằng những kiến thức của mình cùng với việc tham khảo một số
tài liệu, em muốn truyền tải phần nội dung của “Liên Kết Hóa Học và cấu tạo phân

- Liên kết hydro Liên kết liên phân tử
- Liên kết Van Der Waals
3.Một số đặc trưng của liên kết
a.Độ dài liên kết (d, Å): là khoảng cách giữa hai hạt nhân của các nguyên tử
tương tác
Độ dài liên kết thay đổi phụ thuộc vào:
kiểu liên kết
trạng thái hóa trị của các nguyên tố tương tác
độ bền hợp chất …
b.Góc hóa trị: là góc tạo bởi hai đoạn thẳng tưởng tượng nối hạt nhân
nguyên tử trung tâm với hai hạt nhân nguyên tử liên kết
Góc hóa trị phụ thuộc vào:
bản chất nguyên tử tương tác
kiểu hợp chất
dạng hình học phân tử (cấu hình không gian của phân tử)
c. Bậc liên kết: là số liên kết tạo thành giữa hai nguyên tử tương tác
d.Năng lượng liên kết, đặc trưng cho độ bền liên kết: là năng lượng cần tiêu
tốn để phá hủy liên kết
Năng lượng liên kết phụ thuộc vào:
độ dài
độ bội
độ bền liên kết
I. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ
Vì việc giải chính xác phương trình sóng Schrodinger đối với hệ phân tử
không thực hiện được nên để khảo sát liên kết cộng hóa trị người ta đưa ra
5
nhiều phương pháp giải gần đúng khác nhau, trong đó có hai phương pháp
được phổ biến rộng rãi là phương pháp liên kết hóa trị (VB) của Heitler –
London và phương pháp orbital phân tử (MO) của Mullinken – Hund.
1. Phương pháp orbital phân tử

…) có năng lượng lớn hơn năng lượng của các AO tham gia tổ hợp
 MO không liên kết (σ
0
, π
0
…) do các AO chuyển nguyên vẹn mà
thành. Các MO này không ảnh hưởng tới liên kết. Năng lượng của
các MO không liên kết bằng năng lượng của các AO tạo thành nó.
6
Số MO tạo thành bằng tổng số AO tham gia tổ hợp
Sự tạo thành các MO từ các AO có thể biểu diễn bằng giản đồ năng
lượng
Điều kiện tổ hợp: các AO tham gia tổ hợp phải:
 gần nhau về năng lượng
 có mật độ electron đáng kể
 có tính đối xứng đối với trục nối hạt nhân giống nhau
Sự phân bố e trên các MO cũng tương tự như trong nguyên tử, tuân
theo các nguyên lý ngoại trừ, vững bền của Paouli và quy tắc Hund
Các đặc trưng liên kết:
 Liên kết được quyết định bởi các e liên kết (e nằm trên các MO
liên kết) mà không bị triệt tiêu.
Cứ một cặp e liên kết bị triệt tiêu bởi một cặp e phản liên kết tương
ứng
 Một bậc liên kết ứng với một cặp e liên kết không bị triệt tiêu
Cho liên kết 2 tâm:
2
∑∑
∗
−
=

∗
X
σ
     
∗∗
ZY
ππ
,
  

       
8
Giản đồ
đầu
chu kỳ
X
σ
    ↓
ZY
ππ
,
  

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
∗
S
σ
 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
S
σ

∗
x
σ
    ↓
∗∗
zy
ππ
,
 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
zy
ππ
,
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
x
σ
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
∗
s
σ
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
s
σ
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Bậc liên kết 2,5 2 1,5 1 0,5 0
Độ dài liên kết (Å) 1,12 1,21 1,26 1,41 –
9
Năng lượng lk
(kJ/mol)
629 494 328 154 –
Từ tính thuận

σ
   
∗∗
zy
ππ
,
       
x
σ
↓ ↓ ↓ ↓
zy
ππ
,
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
∗
s
σ
↓ ↓ ↓ ↓
s
σ
↓ ↓ ↓ ↓
Bậc liên kết 3 3 3 3
Độ dài liên kết (Å) 1,10 1,13 1,14 1,06
Năng lượng lk
(kJ/mol)
940 1076 1004 1051
Từ tính nghịch từ nghịch từ nghịch từ nghịch từ
11
iv. Nhận xét
Khi thêm e trên các MO liên kết sẽ làm bậc liên kết tăng → liên kết sẽ


- Phương trình sóng Schrodinger:
( )
0
8
2
2
2
2
2
2
2
2
=Ψ−+
∂
Ψ∂
+
∂
Ψ∂
+
∂
Ψ∂
VE
h
m
zyx
π
12
Vị trí tương đối của
các electron và hạt

r
e
r
e
r
e
r
e
r
e
r
e
V −−−−+=
- Để xác định hàm sóng Ψ, Heitler và London lý luận:
1.Khi hai nguyên tử ở xa nhau vô cùng, thực tế chỉ cần chú ý tới tương tác
giữa e và hạt nhân của từng nguyên tử. Lúc đó sự chuyển động của e được
mô tả bằng hàm sóng của nguyên tử H:
1
1
1
a
r
a
e
−
=Ψ
π
2
1
2

H
Ψ
vào phương trình sóng Schrodinger. Giải phương trình được 2 đáp
số: c
1
= c
2
= C
S
c
1
= - c
2
= C
A
→ Có 2 hàm sóng đặc trưng cho sự chuyển động của các e trong phân tử H
2
:
( )
1221 babaSS
C ΨΨ+ΨΨ=Ψ
- hàm đối xứng
( )
1221 babaAA
C ΨΨ−ΨΨ=Ψ
- hàm bất đối xứng
Về phương diện vật lý:
Ψ
S
- ứng với trường hợp 2e của H

Vì độ xen phủ phụ thuộc vào kích thước, hình dạng của các AO và
hướng xen phủ của chúng → tính chất đặc trưng của liên kết cộng hóa trị
là: bão hòa, định hướng và phân cực.
Điều kiện tạo liên kết cộng hóa trị:
 Năng lượng của các AO tham gia xen phủ phải xấp xỉ nhau
 Các AO tham gia xen phủ phải có mật độ e đủ lớn
 Các AO tham gia xen phủ phải cùng tính định hướng
Biểu diễm liên kết cộng hóa trị: H : H hoặc H – H
iii. Các loại liên kết cộng hóa trị và bậc liên kết
Các loại liên kết cộng hóa trị: tùy thuộc vào cách xen phủ của các
AO, tính đối xứng tương đối so với đường nối các hạt nhân mà người
ta chia ra các kiểu liên kết σ, π, δ
14
Bậc liên kết: liên kết đơn: bậc 1
liên kết đôi: bậc 2
liên kết ba: bậc 3
Bậc liên kết có thể là số lẻ khi có mặt liên kết π di động
Ví dụ:Cl
2
bậc liên kết = 1,13
C
6
H
6
bậc liên kết = 1,5
iv. Các tính chất của liên kết cộng hóa trị
Khả năng tạo liên kết và tính bão hòa của liên kết cộng hóa trị
Dựa vào cơ chế tạo liên kết ta có thể biết được khả năng tạo liên kết cộng
hóa trị của một nguyên tố. Có 2 cơ chế tạo liên kết:
a. Cơ chế ghép đôi: liên kết cộng

không gian của phân tử
- Liên kết được phân bố theo phương tại đó sự xen phủ của các AO là lớn nhất
- Liên kết sẽ bền nhất khi mật độ xen phủ các AO là lớn nhất
→ Các liên kết tạo thành có hướng nhất định → phân tử có cấu hình không
gian xác định.
e. Thuyết lai hóa các AO
• Để tăng mật độ xen phủ, khi tạo liên kết nguyên tử dùng các AOLH thay
thế cho các AO thuần túy s, p, d, f.
• Các AOLH tạo thành do sự xen phủ của các AO trong nội bộ nguyên tử.
• Đặc điểm của các AOLH:
√ Số AOLH tạo thành = số AO tham gia LH
√ Năng lượng bằng nhau
√ Phân bố đối xứng trong không gian → phân tử bền hơn
√ Hình dạng: giống nhau: mật độ e dồn về một phía → mật độ xen phủ
tăng → liên kết bền hơn
16
• Điều kiện để lai hóa bền
√ Năng lượng của các AO tham gia lai hóa xấp xỉ nhau
√ Mật độ e của các AO tham gia lai hóa đủ lớn
√ Liên kết tạo thành đủ bền
→ Trong một chu kỳ: ∆E
ns - np
↑: khả năng LH ↓
Li Be B C N O F Ne
∆E
2s – 2p
(eV)
1.9 2.8 5.7 8.1 11.4 18.9 22.6 26.8
Trong một phân nhóm: kích thước nguyên tử ↑ → khả năng LH ↓
• Các kiểu lai hóa thường gặp: sp, sp

tạo thành trong phân tử = số
OXH – n
g. Bậc phản ứng:
∑
∑ ∑
+
=
σ
πσ
B
h. Dự đoán cấu hình không gian của phân tử
• Đối với các phân tử AB
n
không có chứa AOLH tự do: Góc lk = góc LH
• Đối với các phân tử AB
n
có AOLH tự do:
- Hiệu ứng đẩy của ↑↓ tự do > của ↓↑ LK > của ↑
- Nếu χ
A
< χ
B
: Đám mây e nằm lệch về phía B → góc dễ bị thu hẹp hơn
- Nếu χ
A
> χ
B
: Đám mây e nằm lệch về phía A → góc khó bị thu hẹp
hơn
Kiểu lai hóa của

Tính phân cực của liên kết cộng hóa trị
Đám mây e liên kết phân bố giữa 2 hạt nhân nguyên tử:
- Khi 2 nguyên tử tương tác giống nhau: đám mây e phân bố đối xứng giữa 2
hạt nhân → liên kết không phân cực (đồng cực)
- Khi 2 nguyên tử tương tác khác nhau: đám mây e phân bố bất đối xứng giữa
2 hạt nhân → liên kết bị phân cực (dị cực):
19
+ Đám mây e lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn → nguyên tử
bị phân cực âm
+ Nguyên tử kia sẽ bị phân cực dương
→ Có thể nói: liên kết cộng hóa trị có cực có một phần tính ion.
A – B A – B A – B
χ
A
= χ
B
χ
A
< χ
B
χ
A
<< χ
B
Lk cht không cực lk cht có cực lk ion
v. Nhận xét về phương pháp VB
Phương pháp VB giải quyết được một số vấn đề của liên kết cộng hóa
trị
 Khả năng tạo liên kết cộng hóa trị
 Các đặc trưng của liên kết

 Tổng quát hơn: mô tả được liên kết hóa học trong mọi phân tử (kể cả
liên kết kim loại)
 Mô tả được trạng thái kích thích của phân tử
 Giải thích được màu sắc và quang phổ của phân tử
Nhược điểm của MO: khó
d. Các phân tử cộng hóa trị và lưỡng cực
i. Phân tử cộng hóa trị có cực và không cực
 Phân tử cộng hóa trị có cực là do sự phân bố mật độ e trong phân tử
gần với nguyên tử âm điện hơn, làm cho nguyên tử có độ âm điện lớn
hơn sẽ phân cực âm và nguyên tử kia phân cực dương.
 Phân tử cộng hóa trị không cực là phân tử tạo thành từ các nguyên tử
cùng loại (N
2
, H
2
, O
2
…) hoặc phân tử có tính đối xứng trong không
gian (CO
2
, CH
4
, C
6
H
6
…)
ii. Lưỡng cực và moment lưỡng cực
 Phân tử có cực : xuất hiện lưỡng cực điện gồm hai tâm có điện tích
bằng nhau nhưng trái dấu (δ+, δ- ) , nằm cách nhau một khoảng l gọi

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
Khả năng tạo liên kết ion của các nguyên tố:
• Khả năng tạo liên kết ion phụ thuộc vào khả năng tạo ion của các nguyên
tố:

• Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân cực ion: sự phân cực của các ion
xảy ra với mức độ khác nhau phụ thuộc vào điện tích, kích thước và cấu
hình e của chúng.
o Khả năng bị phân cực của ion càng lớn khi lực hút của hạt nhân tới e
ngoài cùng càng yếu, sự bị phân cực xảy ra mạnh chủ yếu đối với anion.
 độ bị phân cực sẽ nhỏ nhất ở các ion có cấu hình
khí trơ 8e: ns
2
np
6

 độ bị phân cực sẽ lớn nhất ở các ion có cấu hình
18e: ns
2
np
6
(n-1)d
10
o Tác dụng phân cực của ion càng lớn khi điện trường của nó tạo ra càng
mạnh, tác dụng phân cực chủ yếu xét đối với cation.
 Điện tích ion q tăng → mật độ điện tích tăng → độ
phân cực tăng
 Kích thước ion tăng → mật độ điện tích giảm →
độ phân cực giảm
• Ảnh hưởng của sự phân cực ion đến tính chất các hợp chất ion
o Độ điện ly: Sự phân cực ion ↑ → tính cộng hóa trị ↑ → tính ion ↓ → độ
điện ly ↓
o Độ bền: Sự phân cực ion ↑ → tính cộng hóa trị ↑ → điện tích hiệu dụng
ion ↓ → lực hút giữa các ion ↓ → năng lượng mạng lưới ion U ↓ → độ
bền của tinh thể ion ↓, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ phân ly ↓

h
 U ↑→ độ tan ↓
 Khả năng phân cực nước của cation↑→ lực hút tĩnh điện
giữa cation và lưỡng cực nước ↑→ E
h
↑→ độ tan ↑
Muối CaSO
4
SrSO
4
BaSO
4
Độ tan (mol/l) 8.10
-3
5.10
-4
1.10
-5
U (kJ/mol) 2347 2339 2262
E
h
(kJ/mol) 1703 1598 1444
IV. LIÊN KẾT KIM LOẠI
1. Các tính chất của kim loại:
• Không trong suốt
• Có ánh kim
• Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt
• Dẻo …
2. Cấu tạo kim loại và liên kết kim loại
Hình 4.11. Mạng tinh thể kim loại

o Các e phân bố trên các orbital của miền năng lượng theo các quy
luật giống như trên các MO gồm: Nguyên lý vững bền, nguyên lý ngoại
trừ Pauli, quy tắc Hund
 Miền năng lượng chứa các e hóa trị gọi là miền hóa
trị(HOMO):(highest occupied molecular orbitals)
25