TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
PHẦN CẤU TẠO CHẤT

Trường THPT chuyên Thái Bình

A- MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ LÍ THUYẾT
I. các đặc trưng về cấu tạo phân tử:
Một phân tử hình thành được và tồn tại bền nhờ kết quả của tương tác giữa các hạt nhân và electron dẫn đến
một năng lượng hệ cực tiểu (năng lượng này của phân tử phải thấp hơn năng lượng của hệ ban đầu). Trong
phân tử có sự phân bố vị trí tương đối giữa các hạt nhân nguyên tử nên có được hình dạng không gian của
phân tử với độ dài liên kết và góc xác định.
1) Năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết giữa hai nguyên tử A và B là năng lượng cần thiết để vừa đủ phá vỡ liên kết đó hay
năng lượng toả ra khi hai nguyên tử A và B ở trạng thái cơ bản kết hợp với nhau. Tuy nhiên năng lượng liên
kết là độ sâu của cực tiểu năng lượng trên được cong thế năng
Thí dụ: phản ứng H
2
 2 H cần năng lượng bằng 436 kJ.mol
-1
. Phân tử H
2
bền vững nên khi cho hai
nguyên tử H kết hợp với nhau: 2 H  H
2
toả ra một năng lượng bằng 436 kJ.mol-1. Như vậy hai giá trị
năng lượng bằng nhau về giá trị và ngược nhau về dấu. Quy ước rằng năng lượng liên kết có dấu dương để

BB
) với d
AA
,
d
BB
là độ dài liên kết A-A, B-B tương ứng. Chẳng hạn, coi A là Cl, B là Cl; đã biết d
Cl-Cl
= 1,99A, vậy d
C-Cl

= 1/2(d
C-C
+ d
Cl-Cl
) = 1/2(1,54 + 1,99) = 1,765Å. Trị số thực nghiệm cho biết d
C-Cl
= 1,766Å. Do đó người ta
coi 1/2d
AA
là bán kính liên kết hay bán kính cộng hoá trị r
A
của nguyên tử Å.
3) Góc liên kết :
Góc liên kết là góc tạo bởi hai nửa đường thẳng xuất phát từ một hạt nhân nguyên tử đi qua hai hạt nhân
của hai nguyên tử liên kết với nguyên tử đó.
Các trường hợp điển hình về góc liên kết theo định nghĩa trên là:
- Phân tử thẳng, góc liên kết bằng 180
o
(2); chẳng hạn C

4
,…
Trong một số trường hợp, người ta chú ý đến góc được tạo ra từ 4 nguyên tử hay 2 mặt phẳng, là góc nhị
diện hay góc xoắn (hay góc vặn). Dưới đây là hình ảnh một số phân tử cho thấy chúng có kích thước riêng. 4) Các dạng liên kết hoá học
Xét một cách đại cương, liên kết hoá học có bốn dạng:
- Liên kết cộng hoá trị (hay liên kết nguyên tử)
- Liên kết ion (hay liên kết điện hoá trị)
- Liên kết kim loại
- Liên kết hiđro, tương tác Van de Van; gọi chung là tương tác yếu.
Thực tế không có ranh giới rõ rệt giữa các dạng liên kết đó. Tuy nhiên, để thuận lợi khi xem xét, người ta
vẫn đề cập riêng từng dạng đó, hai dạng đầu thường được đề cập đến nhiều hơn.
II. Quy tắc bát tử (Octet):

hạt nhân nguyên tử. Đó là liên kết trong các phân tử đơn chất như Cl
2
, Br
2
(trường hợp hiệu độ âm điện
 0,4).
- Liên kết cộng hoá trị có cực (hay phân cực): Đôi e dùng chung lệch về phía nguyên tử của nguyên tố có
tính phi kim mạnh hơn (hay có độ âm điện lớn hơn). Đó là liên kết hoá học trong các phân tử hợp chất như
H
2
O, NH
3
, CH
4
, (hiệu độ âm điện trong khoảng 0,40  1,70).
b) Tính định hướng không gian của liên kết cộng hoá trị
Liên kết cộng hoá trị có tính định hướng không gian. Trong liên kết cộng hoá trị, cặp e dùng chung (hay
cặp e liên kết) được phân bố ở khoảng không gian giữa hai hạt nhân tham gia liên kết.
Liên kết cộng hoá trị có tính chất bão hoà. Chẳng hạn trong hợp chất giữa Cl với H, chỉ có 1 nguyên tử
H liên kết với 1 nguyên tử Cl tạo thành HCl; không thể có nhiều hơn một nguyên tử H liên kết với một
nguyên tử Cl. Do vậy số nguyên tử liên kết với một nguyên tử cho trước bị hạn chế bởi hoá trị của nguyên
tử đó.
Bài tập: Cho các nguyên tố H, F, Cl, Br, I.
1) Hãy viết CTPT của các chất được tạo ra từ các nguyên tố đã cho.
2) Trong số các chất đã nêu chất nào có liên kết không có cực, có cực? Hãy chỉ rõ vị trí của cặp electron
liên kết trong mỗi chất.
2. Công thức cấu tạo Liuytxơ (Lewis):
Biểu diễn liên kết và cấu tạo phân tử khá trực quan
1. Công thức:
Mỗi dấu chấm biểu thị một electron. Hai chấm hay một vạch – chỉ một cặp electron trong nguyên tử hay


09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
+ Điện tích:
- Điện tích lõi nguyên tử: là số đơn vị điện tích của nguyên tử khi ta bỏ các electron ở lớp hoá trị đi nên
là một số nguyên dương, có trị số bằng số e hoá trị vốn có của nguyên tử đó.
- Điện tích hình thức của một nguyên tử = (Điện tích của lõi nguyên tử - tổng số e riêng của nguyên tử –
tổng số e tạo liên kết có nguyên tử tham gia/2).
Ví dụ: Xác định điện tích hình thức của N trong NH
3
, NH
4
+

- Trong NH
3
: Từ cấu tạo Lewis, ta thấy:
Điện tích lõi của N là 5
Số e không liên kết của N là 2
Tổng số e tạo liên kết có N tham gia là 6 (hay có 3 liên kết)
Vậy điện tích hình thức của N = 5 – 2 – 6/2 = 0
- Trong NH
4
+
: Xét tương tự như trên, chú ý N không còn e không liên kết và N tham gia 4 liên kết với 4
H.
Vậy điện tích hình thức của N = 5 – 0 – 8/2 = +1
Đây chính là điện tích của cả nhóm NH
4
+
.

+ Ion âm: 1 đơn vị điện tích âm do được cộng thêm 1e vào tổng trên.
+ Ion dương: 1 đơn vị điện tích dương do trừ đi 1e từ tổng trên.
HCN là phân tử trung hoà nên không áp dụng phần này.
Bước 3: Tìm công thức Lewis (gần đúng)
- gọi n
2
là tổng số e đã tạo liên kết trong công thức đưa ra ở bước 1. Số e còn lại không tham gia liên kết
n
3
= n
1
– n
2

- Số e cần lấy để tạo bát tử cho nguyên tử âm điện nhất trong công thức ban đầu bằng n
4
.
Khi áp dụng ba bước trên cho HCN. n
2
= 4e, vậy n
3
= n
1
– n
2
= 6e.
Trong (a), N âm điện hơn C nên phải tạo bát tử cho N. Trong công thức ban đầu N mới có 2e, nó cần 6e
nữa mới thành 8 e. Như vậy n
4
= 6e.

Do đó tính điện tích hình thức cho các nguyên tử trong phân tử H : C : :N (c)
H: 1 - 1 = 0
C: 4 – 2 = 2
N: 5 – 6 –1 = -2
- Sau khi thực hiện như trên, nếu nguyên tử trung tâm là nguyên tử của nguyên tố chu kỳ 2 chưa đạt
được bát tử, ta phải chuyển một hay một số cặp e không liên kết (ở nguyên tử âm điện hơn) thành cặp e
liên kết, sao cho có được bát tử đối với nguyên tử trung tâm đó.
Từ (c) ta thấy nguyên tử trung tâm C còn thiếu 4e mới có được bát tử. Vậy ta phải chuyển 4e (2 cặp e)
không liên kết của N thành 4e (2 cặp) liên kết:
H : C : :N H : C  N :
(f)
Tính lại điện tích hình thức của các nguyên tử trong (f):
H: 1 – 1 = 0
C: 4 – 4 = 0
N: 5 –2 – 3 = 0
Kết luận: (f) là công thức Lewis cần tìm cho HCN. (Học viên tự xác định để loại bỏ công thức (b).
Bài tập áp dụng: Tìm công thức Lewis của PCl
3
.
c) Xác định công thức Lewis của CO
3

Như vậy nguyên tử cacbon chưa đạt bát tử.
+ Từ (b) có 3 khả năng chuyển 2 electron từ một trong ba nguyên tử O cho nguyên tử C để C có 8
electron và thu được 3 công thức cấu tạo tương đương nhau với 1 liên kết đôi C = O và một điện tích hình
thức cho mỗi nguyên tử oxi:
(I) (II)
(III)
Tính điện tích hình thức trên mỗi nguyên tử.
C: 4 – 4 = 0
O: 6 – 6 – 1 = -1 (có 2 O)
O: 6 – 4 – 2 = 0
Vậy 3 công thức Lewis đó đều đúng cho CO
3
2-
.
+ Thực nghiệm cho biết ion CO
3
2-
có cấu tạo phẳng, 3 nguyên tử O ở 3 đỉnh của tam giác đều, góc OCO
 120
o
, 3 liên kết C-O có độ dài đều bằng nhau, là 131 pm.
O

:

C



O

: :

:

O:

C

:
O

:
O
:
:

TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

Kết quả này cho thấy: điện tích trong ion CO
3
2-
không cố định trên một nguyên tử oxi nào, điện tích đó
được phân bố cho các nguyên tử oxi trong nhóm. Người ta nói: có sự giải toả điện tích.
Thực chất sự giải toả điện tích này là giải toả electron. Bằng cách tìm cấu tạo Lewis cho công thức hoá
học với quan niệm giải toả electron góp phần khẳng định vai trò đáng chú ý của công thức cấu tạo Lewis
trong nghiên cứu và giảng dạy hoá học.
+ Bậc của một liên kết được xác định bằng tổng số các cặp electron tạo ra liên kết đó.
Từ đó ta có: bậc bằng 1 đối với một liên kết đơn C - C;
bậc bằng 2 đối với một liên kết đôi C = C;
bậc bằng 3 đối với một liên kết ba C  C;
+ Khi có cấu tạo cộng hưởng thì:
Bậc của một liên kết bằng tổng các bậc liên kết thuộc về hai nguyên tử đang xét trong các cấu tạo cộng
hưởng chia cho số cấu tạo cộng hưởng.
áp dụng cho CO
3
2-
: Chọn bất cứ một liên kết nào trong ba liên kết giữa C với O, ta đều thấy tổng bậc của
liên kết đó là: 2 + 1 + 1 = 4.
Ta có 3 cấu tạo cộng hưởng ((I), (II), (III)).
Vậy bậc của liên kết giữa C với O trong CO
3
2-
bằng:
4/3 = 1
3
1
(*)
Kết quả này cho thấy liên kết giữa C với O trong CO

Trong phân tử AX
n
, A là nguyên tử trung tâm, X là phối tử; n là số phối tử X có trong AX
n
. Nếu ở A còn
có m cặp e không liên kết, mỗi cặp được kí hiệu là E, ta có kí hiệu AX
n
E
m
. Mô hình VSEPR xét sự phân
bố không gian giữa A với X, với E. Coi nguyên tử trung tâm A có dạng cầu. Tâm của hình cầu là hạt nhân
nguyên tử A và các electron phi hoá trị bên trong (lõi), vỏ quả cầu là các e lớp ngoài cùng (e hoá trị). Mỗi
cặp e hoá trị chiếm một khoảng không gian nào đó của quả cầu.
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
Như vậy, ở một mức độ nhất định, hình dạng của phân tử phụ thuộc vào khoảng không gian chiếm bởi
các e hoá trị của nguyên tử trung tâm A. Hình dạng phân tử phụ thuộc chủ yếu vào sự phân bố các cặp e
hay các đám mây e hoá trị của nguyên tử A.
2. Nội dung của thuyết sức đẩy giữa các cặp e hoá trị (VSEPR)
Vào những năm 1940, N. Sidgwick, H. Powell đưa ra thuyết sức đẩy giữa các cặp electron hoá trị và sau
đó được các nhà bác học khác, trong đó có R. Gillespie, bổ sung và hoàn chỉnh.
+ Cấu hình các liên kết của nguyên tử (hay ion) phụ thuộc vào tổng số cặp electron hoá trị liên kết hay
không liên kết của nguyên tử.
+ Các obitan có các cặp e hoá trị được phân bố đều nhau và cách nhau xa nhất để có lực đẩy nhỏ nhất
giữa chúng.
Có sự không tương đương giữa cặp e liên kết và cặp e không liên kết. Đôi e liên kết chịu lực hút đồng

3
(102
o
), PBr
3

(101,5
o
), PCl
3
(100,3
o
) và PF
3
(97,8
o
).
a) Mô hình sự đẩy giữa các cặp electron liên kết: AX
n
với n = 2  6
n=2: hai cặp e được phân bố trên đường thẳng. Phân tử thẳng như BeH
2
. Góc liên kết XAX bằng
180
o
.
n=3: ba cặp e được phân bố trên ba đỉnh của tam giác đều. Phân tử có hình tam giác đều, phẳng. Góc
XAX bằng 120
o
. Ví dụ: BF

n = 6: AX
6
. với sự phân bố 6 cặp e trên mặt cầu vỏ hoá trị. Khi kẻ các đường nối các nguyên tử X với
nhau ta có hình bát diện.Ví dụ minh hoạ: phân tử SF
6
. Sáu cặp e của phân tử này được phân bố trên vỏ hoá
trị của nguyên tử A ở sáu đỉnh của một hình bát diện đều. Trong trường hợp này không có sự phân biệt
giữa liên kết ngang với liên kết trục về độ dài. Ví dụ minh hoạ của trường hợp này là phân tử SF
6
. Trong
phân tử này, góc giữa hai trục liên kết cạnh nhau bằng 90
o
.
b) Mô hình sự đẩy giữa các cặp e liên kết và không liên kết: AX
n
E
m
n + m  6
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
Nguyên tử trung tâm A vừa có n cặp e liên kết, vừa có m cặp e không liên kết (kí hiệu là E). Do không
có sự tương đương giữa cặp e liên kết với cặp e không liên kết, hai trường hợp AX
n
với AX
n
E

.
* AX
2
E
2
:
Nguyên tử trung tâm A cũng có 4 cặp e nhưng do có 2 cặp e không liên kết nên hình dạng phân tử khác
với AX
4
hay AX
3
E. Phân tử này có góc gần với góc tứ diện. Ví dụ: H
2
O có góc HOH  104
o
.
Bài tập: Dùng mô hình VSEPR hãy dự đoán hình dạng phân tử AXE
3
.
2) (n + m) = 5 (nguyên tử trung tâm A có 5 cặp e).
Nếu AX
5
thì phân tử có hình lưỡng tháp tam giác. Song sự có mặt của cặp e không liên kết sẽ làm biến
dạng hình đó.
*AX
4
E:
Sự phân bố E và 4 cặp e liên kết được mô tả như hình trên. Kết quả phân tử có hình cái bập bênh. Ví dụ:
phân tử SF
4

liên kết này được phân bố trong mặt phẳng tạo ra hình vuông phẳng. Ví dụ: phân tử XeF
4
.
Việc áp dụng mô hình VSEPR giải thích được hình dạng của các hợp chất có liên kết bội (C
2
H
2
,
C
2
H
4
, ); độ âm điện của các nguyên tử là phối tử cũng có ảnh hưởng đến hình dạng phân tử. Hình dạng
phân tử cũng gắn liền với tính chất hoá học của phân tử.
Nhược điểm: khó khăn không thể vượt là các halogenua kim loại kiềm thổ dạng MX
2
chỉ có cấu hình
thẳng đối với hợp chất của Be còn đối với hợp chất của Ba đều có cấu tạo gấp khúc. Nguyên nhân là do
ảnh hưởng của các obitan khác trong nguyên tử Bari.
V. Thuyết liên kết hoá trị (VB):
1. Những luận điểm chính của thuyết liên kết hoá trị
a) Liên kết hoá học được tạo nên bởi cặp electron có spin ngược chiều nhau của hai nguyên tử. Trong
đó có sự che phủ giữa những obitan của hai nguyên tử tạo nên một vùng có mật độ điện tích cao dẫn
đến việc giảm thế năng của hệ, nghĩa là liên kết được hình thành.
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]

4
. Như vậy S có 6e hoá trị phân bố trong 4 AO: 4p
x
, 4p
y
và 4p
z
. H
có một electron duy nhất trên obitan 1s
1
. Theo thuyết VB, 2e độc thân của S đã tạo 2 liên kết S-H với 2e
của 2 nguyên tử H. 2 AO có 2 e độc thân này (chẳng hạn đó là AO-3p
x
, AO-3p
y
) có trục vuông góc với
nhau, tức là góc giữa hai trục của 2 AO đó là 90
o
. Vì AO-s có đối xứng cầu nên vùng có sự xen phủ của 1
AO-s với 1 AO-3p sẽ phân bố trên trục của AO-3p tương ứng. Điều này có nghĩa là thông thường góc của
phân tử H
2
S, tức HSH bằng 90
o
. Tuy nhiên hai vùng có mật độ e cao ở cạnh nhau sẽ có sự đẩy nhau. Sự
đẩy này làm cho góc HSH mở rộng ra. Kết quả là góc đó bằng 92
o
như kết quả thực nghiệm.
+ Cùng ở phân nhóm chính thứ 6 với S còn có Se, Te đều tạo hợp chất với H
2

. Góc thực nghiệm thu
được 104,5
o
lớn hơn góc lý thuyết 90
o
rất nhiều.
+ Theo số liệu ở trên, góc tứ diện là 109
o
29’ rất gần với trị số 104,5
o
. Do đó người ta giả định rằng O
trong H
2
O ở trạng thái lai hoá sp
3
. Trong 4 AO-sp
3
có 2 AO mà mỗi AO có 2e (1 cặp) được gọi là cặp e
không liên kết của O, 2 AO-sp
3
còn lại thì mỗi AO chỉ có 1e. Theo thuyết VB, để tạo 2 liên kết O-H cần
có sự xen phủ 2 AO-1s của H với 2 AO-sp
3
mà mỗi AO mới có 1e. Vậy thì góc liên kết (góc hoá trị) HOH
phải đúng bằng góc tứ diện 109
o
29’. Người ta cho cho rằng 2 AO-sp
3
có 2 cặp e không liên kết tạo ra 2
vùng có mật độ e cao, sẽ đẩy nhau. Sự đẩy này làm hẹp góc tạo bởi 2 trục của 2 AO-sp

3

<HXH = 107
o
3’ 93
o
3’ 91
o
8’ 91
o
3’
Vậy dựa vào sự che phủ cực đại giữa các obitan nguyên tử s và p, có thể giải thích được hình dạng của
nhiều phân tử nhưng cách giải thích đó hoàn toàn không thể áp dụng cho những hợp chất của các nguyên
tố C, Si, B, Be, Hg
2. Khái niệm lai hoá của thuyết liên kết hoá trị:
Một trong các căn cứ để xây dựng thuyết VB là kết quả giải bài toán H
2
của Heitle -London. H
2
là
trường hợp đơn giản nhất vì nguyên tử H chỉ có AO hoá trị 1s. Để có được sự lí giải phù hợp thực nghiệm
cho các phân tử phức tạp, bắt buộc phải mở rộng tới các AO hoá trị ns, np, mà n  2. Thuyết lai hoá
nhằm giải quyết vấn đề đó.
Lai hoá là sự tổ hợp các AO hoá trị có số lượng tử l khác nhau của cùng một nguyên tử tạo ra các AO
mới có cùng năng lượng.
- Điều kiện để các AO hoá trị tham gia lai hoá được là phải có năng lượng gần nhau.
- Số AO tham gia tổ hợp bằng tổng số các lai hoá thu được.
- Các AO lai hoá là các AO suy biến, nghĩa là các AO có năng lượng và kích thước hoàn toàn như nhau
nhưng khác với nhau về sự định hướng (phương) ở trong không gian
- Đặc điểm hình học của AO lai hoá là có một đầu (hay một phần) nở rộng còn đầu kia bị thu hẹp.

1
Theo cách lập luận như trên, phân tử CH
4
có hình dạng như sau: Để che
phủ cực đại giữa các obitan nguyên tử 1s của H với các obitan 2s và 2p của C thì ba nguyên tử H tiến lại
nguyên tử C theo phương của các trục x, y, z còn nguyên tử H thứ tư tiến lại che phủ với obitan 2s của C
làm với ba liên kết C- H trên những góc như nhau và bằng 125
o
(vì chịu lực đẩy như nhau của ba cặp
electron liên kết đó). Nhưng trên thực tế phân tử CH
4
là phân tử tứ diện đều, nghĩa là cả 4 liên kết C-H đều
như nhau và làm với nhau những góc như nhau bằng 109
o
28’.
Pauling cho rằng trong phân tử CH
4
, một obitan 2s và 3 obitan 2p của C trộn lẫn với nhau, hay nói theo
ngôn ngữ toán học, chúng tổ hợp với nhau tạo nên những tổ hợp mới tương đương nhau và được gọi là các
obitan lai hoá. Bốn obitan lai hoá mới, mỗi obitan mang 1/4 tính chất của obitan 2s và 3/4 tính chất của
obitan 2p của nguyên tử C hướng về 4 đỉnh của 1 tứ diện đều. Đây là định hướng tốt nhất cho sự xen phủ
với 4 obitan 1s của 4 nguyên tử H để có thể tạo thành 4 liên kết C – H bền vững và tạo ra phân tử CH
4
tứ
diện.
3. Kiểu lai hoá và hình dạng của phân tử
Thực tế thường xét hợp chất của các nguyên tố chu kỳ 2. Các AO hoá trị của mỗi nguyên tử của nguyên
tố chu kỳ 2 là 2s, 2p
x
, 2p

)
d
2
=
2
1
(s-p
Z
)
+ AO – 2p
z
có đối xứng đối với trục z. AO - 2s có đối xứng cầu. Tổ hợp tuyến tính 2 AO đó tạo ra 2 AO
mới cùng nằm trên trục z; mỗi AO mới này có phần mở rộng, phần bị thu hẹp. Cả 2 AO lai hoá sp đều
nằm trên cùng một đường thẳng: trục z. Do đó người ta gọi lai hoá sp là lai hóa thẳng, kí hiệu là h
i
. Vậy ta
có 2 AO lai hóa sp là h
i1
, h
i2
. Góc giữa 2 trục 2 AO - sp là 180
o
.
- Biểu thức của 2 AO lai hoá sp là:
h
i1
= (2s + 2p
z
)/
2

x
)
t
2
=
6
1
(
2
s-p
x
+
3
p
y
)
t
3
=
6
1
(
2
s-p
x
-
3
p
y
)

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
Ba AO-sp
2
cùng nằm trong một mặt phẳng, góc tạo bởi hai trục của hai AO cạnh nhau là 120
o
. Do đó lai
hoá sp
2
được gọi là lai hóa tam giác. Kí hiệu AO-sp
2
là t, kèm theo số thứ tự: t
1
, t
2
, t
3
.
Lai hoá sp
3
: 1AO-s+3 AO-p = 4AO-sp
3
4AO-sp
3
là: te
1
=
2
1

4
=
2
1
(s - p
x
- p
y
+ p
Z
)
s =
4
1
; p
x
=
4
3
cos  cos  ; p
y
=
4
3
cos  sin  ; p
Z
=
4
3
cos 

cũng tương tự như hình dạng AO lai hoá sp, sp
2
vừa xét. 4 AO-sp
3

hướng ra 4 đỉnh của tứ diện đều mà tâm của tứ diện là nguyên tử (chính xác là hạt nhân nguyên tử) có các
AO lai hoá. Do đó lai hoá sp
3
được gọi là lai hóa tứ diện. AO-sp
3
được kí hiệu là t
e
. Vậy ta có 4 AO-sp
3
là
te
1
, te
2
, te
3
, te
4
.
- Lai hoá sp
3
được áp dụng để giải thích liên kết hoá học trong các ankan C
n
H
2n+2


sp
3
d
2

180
o

120
o

109
o
28’
90
o

90
o

Đường thẳng
Tam giác đều
Tứ diện đều
Hình vuông
Bát diện đều
BeH
2
, BeCl
2


PtCl
4
, CuCl
4
2-
, Ni(CN)
4
2-

SF
6
, AlF
6
3-
, SiF
6
2-

Kiểu lai hoá các obitan của nguyên tử cho thấy số obitan lai hoá được tạo nên đồng thời là số phối trí tối
đa của nguyên tử đó. Bảng dưới đây hệ thống lại khả năng lai hoá các obitan của nguyên tử các nguyên tố
và số phối trí tối đa mà nguyên tử có:
Nguyên tố chu kỳ Kiểu lai hoá và số phối trí (viết trong dấu ngoặc)
II
III
IV
V và VI
sp(2), sp
2
(3), sp

sp
3
(6), d
2
sp
3
(7)
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
Dựa vào bảng đó, có thể hiểu được công thức các dãy hợp chất và anion sau đây của cac nguyên tố thuộc
cùng nhóm trong bảng tuần hoàn:
Nhóm IVA CH
4
SiF
6
2
-
GeF
6
2
-
SnF
8
4
-
PbF

TeO
6

Nhóm VIIA HClO
4
H
5
IO
6

Tuy nhiên, để giải thích hình dạng của phân tử, ngoài sự lai hoá, cần vận dụng thêm một số giả thiết
khác nữa. Ví dụ như đối với những phân tử sau đây, các nguyên tử trung tâm đều ở cùng một kiểu lai hoá
sp
3
của các obitan, sự biến đổi của góc hoá trị được giải thích như sau:
Góc hoá trị giảm xuống vì vai trò của s trong sự lai hoá sp
3
giảm xuống
Góc liên kết trong các phân tử H
2
O (105
o
)
NH
3
(107
o
)
CH
4

(90
o
)
B. Cấu tạo các phân tử đơn giản
1. Phân tử O
2
: Nguyên tử O có cấu hình electron: 2s
2
2p
4

Hai nguyên tử O liên kết với nhau bằng hai cặp electron chung:

Công thức cấu tạo phân tử với liên kết cặp giữa hai nguyên tử O phù hợp năng lượng của liên kết là 494
kJ/mol và độ dài của liên kết là 1,21A và giải thích được hầu hết tính chất của oxi trừ từ tính.
Oxi ở trạng thái khí, lỏng hay rắn đều có tính thuận từ. Từ tính đo được cho thấy sự có mặt của hai
electron độc thân trong phân tử O
2
. Bởi vậy để giải thích tính chất đó người ta buộc phải giả thiết thêm
rằng liên kết cộng hoá trị cũng có thể được tạo nên nhờ 3 electron gọi là liên kết ba electron, nghĩa là phân
tử O
2
có cấu tạo:

Trong đó ngoài liên kết cộng hoá trị bình thường được tạo nên bằng cặp electron (vạch liền) còn có hai
liên kết được tạo nên nhờ ba electron (vạch rời). Liên kết ba electron còn được gọi là liên kết một electron
vì thực tế trong ba electron chỉ có một electron được dùng chung giữa hai nguyên tử:

Tuy nhiên số liên kết giữa hai nguyên tử O cũng chỉ là hai. (Thuyết obitan p.tử giải thích một cách đơn
giản tính thuận từ của O

Như vậy, liên kết trong phân tử là liên kết ba. Liên kết ba này có năng lượng rất lớn (942 kJ/mol) nên
phân tử N
2
rất bền. Nitơ khó tham gia phản ứng ở nhiệt độ thường.
3. Phân tử NO
Trước đây người ta cho rằng phân tử NO có cấu tạo:

Nghĩa là trong phân tử có liên kết đôi.
Nhưng thực nghiệm cho thấy rằng phân tử này có mômen lưỡng cực rất bé ( = 0,15D) và độ dài của
liên kết N-O là 1,44A, nghĩa là trung gian giữa độ dài liên kết đôi trong ion NO
-
(1,18A) và của liên kết ba
trong ion NO
+
(1,06A). Vậy bậc của liên kết trong NO không thể bằng 2 mà bằng 2,5, nghĩa là phân tử có
cấu tạo:

Trong đó ngoài hai liên kết cộng hoá trị bình thường (được tạo nên nhờ cặp electron chung) còn có một
liên kết ba electron nữa (ion NO
+
có mặt trong các hợp chất NOCl, NOClO
4
, ion NO
-
có mặt trong
NaNO).
4. Phân tử CO
Trước đây người ta cho rằng phân tử CO có cấu tạo:

nghĩa là trong phân tử có liên kết đôi.

Những obitan không lai hoá đó che phủ nhau tạo nên liên kết  với một trong ba nguyên tử C bao quanh:

Độ dài của liên kết C-C trong các lớp là 1,415A, hơi lớn hơn độ dài của liên kết C-C trong vòng benzen
(1,39A) có độ bội là 1,5, nghĩa là độ bội của liên kết C-C trong lớp than chì ~ 1,33. Nhưng khác với
benzen, liên kết  ở trong lớp tinh thể than chì là không định chỗ trong toàn lớp. Bởi vậy khác hẳn với kim
cương, than chì có màu xám, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt.
6. Phân tử O
3

Phân tử O
3
có dạng đường gãy với góc <OOO là 117
o
:

Nguyên tử O trung tâm (nguyên tử O ở giữa) ở trạng thái lai hoá sp
2
:

Một obitan lai hoá có một electron độc thân còn hai obitan lai hoá nữa, mỗi một có một cặp electron:

Một obitan lai hoá có một cặp electron che phủ với một obitan 2p của nguyên tử O (ở bên trái của hình
vẽ) tạo thành liên kết cho nhận, một obitan lai hoá khác có electron độc thân che phủ với obitan 2p của
nguyên tử O khác (ở bên phải của hình vẽ) có electron độc thân tạo thành liên kết cộng hoá trị :
hay
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –


2
có công thức cấu tạo:

hay công thức linh hoạt hơn với một liên kết  không định chỗ:

Độ bội của liên kết S-O là 1,5
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
Nhưng việc rút ngắn mạnh độ dài của liên kết S-O (1,43A) trong SO
2
so với độ dài của liên kết đơn
(1,55A) nói lên rằng liên kết đó là liên kết đôi và phân tử SO
2
có cấu tạo:

Để có hoá trị bốn, nguyên tử S phải ở trạng thái lai hoá sp
2
và có cấu hình electron ở trạng thái kích
thích, nghĩa là một electron 3p chuyển sang obitan 3d:

Một obitan lai hoá có một cặp electron tự do và mỗi một obitan lai hoá còn lại có một electron độc thân
che phủ với obitan 2p của hai nguyên tử O cũng có electron độc thân tạo thành liên kết :

Obitan 3p không lai hoá của S có electron độc thân che phủ với obitan 2p khác của nguyên tử O (giả sử
ở bên trái của hình vẽ) có electron độc thân tạo thành một liên kết  và một obitan 3d không lai hoá của S
có electron độc thân che phủ với obitan 2p khác của O (giả sử ở bên phải hình vẽ) có electron độc thân tạo

nằm ở đỉnh:
TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]

Nếu một cách gần đúng người ta thừa nhận rằng trong phân tử SO
3
chỉ những obitan 3s và 3p của S tham
gia tạo thành liên kết thì cách mô tả sự tạo thành liên kết gần tương tự như đối với phân tử O
3
.

hay một công thức liên kết  không định chỗ:

Độ bội của liên kết S-O là 1,33 và S có hoá trị 4.
Nhưng việc rút ngắn độ dài của liên kết S-O (1,43A) trong SO
3
cũng giống như trong SO
2
là liên kết đôi
và phân tử SO
3
có cấu tạo:

Để có hoá trị sáu, nguyên tử S phải ở trạng thái lai hoá sp
2
và có cấu hình electron ở trạng thái kích

Vậy phân tử NH
3
có công thức cấu tạo:

11. Ion NH
4
+

Ion NH
4
+
có dạng hình tứ diện đều, ng.tử N nằm ở trung tâm và bốn ng.tử H nằm ở đỉnh của tứ diện:

Trong ion NH
4
+
, sự tạo thành ba liên kết cộng hoá trị bởi ba cặp electron chung giữa N và H xảy ra
tương tự như trong phân tử NH
3
. Chỗ khác ở đây là obitan lai hoá có cặp electron che phủ với obitan 1s
trống electron của H
+
tạo thành liên kết cho nhận. Tuy nhiên cả bốn liên kết N - H đều giống nhau vì đều
là liên kết cộng hoá trị tạo nên bởi cặp electron:

TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –



Hai obitan lai hoá sp, mỗi một có một electron độc thân, che phủ với obitan 2p có electron độc thân của
hai nguyên tử O ở hai nêm tạo thành hai liên kết cộng hoá trị:

Hai obitan không lai hóa của C, mỗi một có electron độc thân che phủ với obitan 2p khác có electron độc
thân của hai nguyên tử O tạo thành liên kết :

và phân tử có công thức cấu tạo:

trong đó C có hoá trị 4.
TT LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NGÀY MỚI 18A/88 – ĐINH VĂN TẢ - TP. HẢI DƯƠNG
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
C- BÀI TẬP ÁP DỤNG
I- BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1:
1. So sánh, có giải thích.
a. Độ lớn góc liên kết của các phân tử:
 CH
4
; NH
3
; H
2
O.
 H
2

và IF
3
. Trả lời các câu hỏi sau :
1. Viết công thức chấm electron Lewis của các chất trên
2. Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử hãy cho biết tr ạng th ái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng
hình học của mỗi phân tử
3. Xác định xem phân tử nào là phân cực và không phân cực. Giải thích kết quả đã chọn
Câu 3: Cho hai nguyên tử A và B có tổng số hạt là 65 trong đó hiệu số hạt mang điện và không mang điện
là 19. Tổng số hạt mang điện của B nhiều hơn của A là 26.
a) Xác định A, B; viết cấu hình electron của A, B và cho biết bộ 4 số lượng tử ứng với electron sau cùng
trong nguyên tử A, B.
b) Xác định vị trí của A, B trong HTTH.
c) Viết công thức Lewis của phân tử AB
2
, cho biết dạng hình học của phân tử, trạng thái lai hoá của nguyên
tử trung tâm?
d) Hãy giải thích tại sao phân tử AB
2
có khuynh hướng polime hoá?
CÂU 4
1. Viết công thức cấu tạo Lewis, nêu trạng thái lai hóa và vẽ dạng hình học của các phân tử sau:
(a) B
2
H
6
(b) XeO
3
(c) Al
2
Cl

0 vào nước, sau đó thêm lượng dư dung dịch AgNO
3
và lọc nhanh kết
tủa AgCl cân được 2,1525 gam. Cho biết muối crom nói trên tồn tại dưới dạng phức chất.
4.1. Hãy xác định công thức của phức chất đó.
4.2. Hãy xác định cấu trúc (trạng thái lai hóa, dạng hình học) và nêu từ tính của phức chất trên.
CÂU 5: Cho biết trạng thái lai hoá của ngtử trung tâm và dạng hình học của các phân tử sau :
H
2
O , H
2
S , H
2
Se , H
2
Te .
- Hãy sắp xếp theo chiều tăng dần độ lớn góc liên kết và giải thích sự sắp xếp đó.
- Tại sao ở điều kiện thường H
2
O ở thể lỏng,còn H
2
S , H
2
Se , H
2
Te ở thể khí?
- Hãy sắp xếp theo chiều tăng dần tính khử của các chất trên.Giải thích.
Câu 6
1. X, Y là hai phi kim. Trong nguyên tử X, Y có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang
điện lần lượt là 14 và 16.

Chu kỳ II Li Be B C N O F Ne
I
1
(eV) 5,39 9,30 8,29 11,26 14,54 13,61 17,41 21,55
Nhận xét sự biến thiên năng lượng ion hoá thứ nhất của các nguyên tố trên. Giải thích.
Câu 7: Nguyên tử C có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử:
n = 3, l = 1, m = 0, m
s
= -1/2
Hai nguyên tố A, B với Z
A
< Z
B
< Z
C
( Z là điện tích hạt nhân ).
Biết rằng: - tích số Z
A
. Z
B
. Z
C
= 952
-tỉ số ( Z
A
+ Z
C
) / Z
B
= 3.

b. Chất dicloetilen (C
2
H
2
Cl
2
) có ba đồng phân ký hiệu X,Y,Z
- Chất X không phân cực còn chất Z phân cực
- Chất X và chất Z kết hợp với Hidro cho cùng sản phẩm
X (họăc Z) + H
2
 Cl - CH
2
- CH
2
– Cl
. Viết công thức cấu tạo X, Y, Z
. Chất Y có momen lưỡng cực không ?
Câu 9:
1. Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương với thông số mạng a = 0,534 nm.Tính bán kính nguyên tử cộng
hóa trị của Silic và khối lượng riêng (g.cm
-3
) của nó. Cho biết M
Si
= 28,086 g.mol
-1
. Kim cương có cấu
trúc lập phương tâm diện, ngòai ra còn có 4 nguyên tử nằm ở 4 hốc tứ diện của ô mạng cơ sở.
2. Có các phân tử XH
3

As
= 33, Z
O
= 16, Z
F
= 9, Z
Cl
= 17, Z
B
= 5, Z
N
= 7, Z
Si
= 14, Z
S
= 16.
Câu 10: Cho bộ bốn số lượng tử của electron chót cùng trên nguyên tử của các nguyên tố A, X, Z như sau:
A: n = 3, l = 1, m = - 1, s = -1/2
X: n = 2, l = 1, m = - 1, s = -1/2
Z: n = 2, l = 1, m = 0, s = +1/2
1 Xác định A, X, Z.
2 Cho biết trạng thái lai hoá và cấu trúc hình học của các phân tử và ion sau: ZA
2
, AX
2
, AX
3
2-
, AX
4


(2) Biểu diễn sự hình thành liên kết phối trí trong các trường hợp sau:
(o): Sản phẩm tương tác giữa NH
3
và BF
3
.
(b): Sản phẩm tương tác giữa AgCl với dung dịch NH
3
.
(3): Giải thích sự khác nhau về góc liên kết trong từng cặp phân tử sau:
(a)
S O
Cl Cl Cl Cl
(b)
O O
F F Cl Cl
Câu 12
1. Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tố X là 5p
5
. Tỷ số nơtron và điện tích hạt nhân bằng
1,3962. Số nơtron của X bằng 3,7 lần số nơtron của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29
gam Y tác dụng với lượng dư X thì thu được 18,26 gam sản phẩm có công thức là XY. Hãy xác
định điện tích hạt nhân Z của X và Y và viết cấu hình electron của Y tìm được.
2. Hãy cho biết trạng thái lai hóa và dạng hình học của hợp chất XCl
3
.
3. Bán kính nguyên tử Cobalt là 1,25Å. Tính thể tích của ô đơn vị của tinh thể Co nếu trong 1 trật tự
gần xem Co kết tinh dạng lập phương tâm mặt.
Câu 13

, ICl
3
, XeF
4

111
o

103
o

và
111
o

và

TÀI LIỆU LUYỆN THI & BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC NĂM 2011
HOAHOC.ORG © NGÔ XUÂN QUỲNH

09798.17.8.85 –

09367.17.8.85 - netthubuon – Website: www.hoahoc.org -  [email protected]
Câu 15:
a. Hãy cho biết cấu trúc hình học , kiểu lai hóa của các phân tủ : SF
6
, XeF
2
, OF
2

C
2-
lần lượt có 42 và 32 electron
2.1. Tìm 2 nguyên tố B và C ( số hiệu nguyên tử, tên, ký hiệu )
2.2. Dung dịch muối của A
3
B
2-
và A
3
C
2-
khi tác dụng với axit clohidric cho khí D và F tương ứng.
- Mô tả dạng hình học của phân tử D và E.
- Nêu phương pháp hóa học phân biệt D và E.
- Khí nào trong 2 khí đó có thể kết hợp với O
2
? Tại sao?
Câu 17
1. So sánh bán kính của các hạt sau: Al, Al
3+
, Na, Na
+
, Mg, Mg
2+
, F
-
, O
2-
.

Te
Cl
Cl
Cl
Cl
(d)
. .

c) Của ClF
3
:
Cl
F
F
F
.
.
.
.
(ñ)
Cl
F
F
F
.
.
(g)
. .
Cl
(e)

3. Khí N
2
và khí CO có một số tính chất vật lý giống nhau như sau:

Năng lượng phân ly
phân tử (kJ/mol)
Khoảng cách giữa các
hạt nhân (
o
A
)
Nhiệt độ nóng chảy
(
o
C)
N
2
945 1,10 – 210
CO 1076 1,13 – 205
Dựa vào cấu hình MO của phân tử N
2
và phân tử CO để giải thích sự giống nhau đó.
4. Giải thích độ bền phân tử và tính khử của các hợp chất hydrohalogenua.

HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1.
1. a. CH
4
> NH
3

2-
> Cl
-

(Năng lượng phân li tỉ lệ thuận với điện tích ion và tỉ lệ nghịch với bán kính ion)

3.So sánh nhiệt độ sôi của các chất: C
2
H
5
Cl < C
2
H
5
OH < CH
3
COOH
Giải thích:
-C
2
H
5
Cl không có liên kết hiđro
-Liên kết hidro giữa các phân tử axit bền hơn liên kết hidro giữa các phân tử rượu.
C
2
H
5
– O … H – O
H C