ÁP DỤNG LÝ THUYẾT LIÊN KẾT HÓA HỌC
ĐỂ GIẢI THÍCH LIÊN KẾT CỦA PHI KIM
TRONG HỢP CHẤT CỘNG HÓA TRỊ
Phần 1: MỞ ĐẦU
I . Lý do chọn chuyên đề.
Than chì và kim cương đều được tạo thành từ các nguyên tử cacbon giống
nhau, nhưng chỉ do cách liên kết khác nhau đã giải thích sự khác nhau về độ
cứng và hình dáng (kể cả giá trị) của chúng! Các nhà hóa học thường dựa vào
khái niệm liên kết để giải thích và dự đoán các phản ứng. Về cơ bản, nó được
định nghĩa là lực nối liền các nguyên tử với nhau trong phân tử. Trong một chất
rắn ion hoặc kim loại, cũng chính liên kết này duy trì sự gắn kết của các nguyên
tử. Độ rắn của chất dẻo, cấu tạo của băng hoặc dạng xoắn của ADN cũng do các
liên kết hóa học tạo nên, dù thuộc những loại khác nhau....nói chung, tính chất lý
hóa, trạng thái tồn tại của tất cả các chất được gắn liền với cấu trúc, bản chất liên
kết của các nguyên tử trong phân tử.
Vì vậy việc sử dụng lí thuyết về liên kết hóa học để giải thích đặc điểm,
bản chất liên kết cũng như dự đoán lập thể phân tử của các chất là vô cùng quan
trọng. Trong chuyên đề này tôi xin trình bày việc áp dụng lí thuyết liên kết hóa
học để giải thích liên kết của các nguyên tố phi kim trong phân tử các hợp chất
có liên kết cộng hóa trị.

1


Phần 2: NỘI DUNG
Chương I: ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA NGUYÊN TỬ CÁC NGUYÊN TỐ
PHI KIM
I. Cấu tạo nguyên tử nguyên tố phi kim.
1. Vị trí của các nguyên tố phi kim trong bảng hệ thống tuần hoàn
Trong bảng hệ thống tuần hoàn các phi kim nằm ở các nhóm A, chủ yếu
từ nhóm IVA đến nhóm VIIA, Cụ thể:

kết hóa học của các nguyên tố phi kim là không giống nhau.
2


II. Xu hướng tạo thành liên kết hóa học của các nguyên tố phi kim
Trên thực tế, các nguyên tử có xu hướng đạt đến trạng thái bền vững nhất
tức là có cấu hình lớp ngoài cùng bão hòa (ns2np6) với xu hướng này các nguyên
tố phi kim có thể nhận thêm electron hoặc dùng electron với nguyên tử khác, do
đó các nguyên tố phi kim có thể tham gia liên kết ion hoặc liên kết cộng hóa trị.
1. Xu hướng tạo thành liên kết ion:
Khi này nguyên tử phi kim điển hình sẽ nhận hẳn electron của nguyên tử
kim loại điển hình để tạo thành lớp vỏ electron ngoài cùng bão hòa. (nguyên tử
phi kim sẽ trở thành ion âm, nguyên tử kim loại sẽ trở thành ion dương, các ion
này hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo thành tinh thể ion)
ví dụ:

Cl

+

([Ne]3s23p5)

Na

Cl-

->

([Ne]3s1)


3


Chương II: LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ
I. Lí thuyết phi cơ học lượng tử ( Thuyết electron hóa trị Lewis - Langmuir)
1. Sự hình thành liên kết hóa học theo lí thuyết electron hóa trị LewisLangmuir
+ Khi hình thành liên kết cộng hóa trị, các nguyên tử có khuynh hướng dùng
chung các cặp electron để đạt cấu trúc bền của khí hiếm gần kề ( với 8 hoặc 2
electron lớp ngoài cùng).
+ Các cặp electron dùng chung có thể do sự góp chung của hai nguyên tử
tham gia liên kết (cộng hóa trị thông thường) hoặc chỉ do một nguyên tử bỏ
ra (cộng hóa trị phối trí).
+ Số electron góp chung của một nguyên tử thường bằng 8 - n (n: số thứ tự
của nhóm nguyên tố). Khi hết khả năng góp chung, liên kết với các nguyên
tử còn lại được hình thành bằng cặp electron do một nguyên tử bỏ ra (thường
là nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn).
Ví dụ:.. Công thức phân tử
..

..

..
.. ..

Công thức electron

Công thức cấu tạo

H2O


liên kết hóa học thì vùng xen phủ đó là chung cho hai nguyên tử.
+ Mỗi một liên kết hóa học giữa hai nguyên tử được đảm bảo bởi 2 e có
spin đối song mà trong trường hợp chung, trước khi tham gia liên kết, mỗi e đó
là e độc thân trong 1 AO hóa trị của một nguyên tử. Mỗi liên kết hóa học được
tạo thành đó là một liên kết 2 tâm (2 nguyên tử). Liên kết đó không thể hình
thành từ 1 e (thiếu e) hoặc từ 3e trở lên (tính bão hòa của liên kết cộng hóa trị).
+ Sự xen phủ giữa 2 AO có 2e của 2 nguyên tử càng mạnh thì liên kết
được tạo ra càng bền (nguyên lý xen phủ cực đại). Liên kết hóa học được phân
bố theo phương có khả năng lớn về sự xen phủ 2 AO (thuyết hóa trị định
hướng).
b) Thuyết VB về sự hình thành liên kết cộng hóa trị
Liên kết giữa hai nguyên tử càng bền nếu mức độ xen phủ của các obitan
càng lớn, như vậy sự xen phủ của các obitan tuân theo nguyên lí xen phủ cực
đại: “ liên kết được phân bố theo phương nào mà mức độ xen phủ các obitan
liên kết có giá trị cực đại”

VÝ dô:

1H

1s1

17Cl

1s22s22p63s23p5

H2

H:H


thích”. Sự kích thích này có ảnh hưởng đến cấu hình e của nguyên tử, các e cặp
đôi có thể tách ra và chiếm cứ các AO còn trống trong cùng một lớp. Như vậy số
e độc thân của nguyên tử có thể thay đổi và cộng hóa trị của nguyên tử có thể có
giá trị khác nhau trong những hợp chất khác nhau (Bảng 1).
VD1: Cộng hóa trị của S trong H2S là 2 ; SO2 là 4 ; H2SO4 là 6
VD2: Cộng hóa trị của Clo trong HClO là 1; HClO2 là 3 ; HClO3 là 5;
HClO4 là 7.
5


Bảng 1: Số e độc thân có thể có của các nguyên tố thuộc phân nhóm chính
Nhóm
IIA

Số e- độc thân
2

Cấu hình electron hóa trị

ns2
X*
ns2 np1

IIIA

1, 3

X*
IVA


X*

1, 3, 5, 7

X**
X***

c) Bậc liên kết
Bậc liên kết là số liên kết cộng hóa trị (số cặp electron chung) giữa hai
nguyên tử.
a) Liên kết bậc một (liên kết đơn): chỉ có một liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên
tử . VD: H-H ; H- Cl …
b) Liên kết bậc 2 (liên kết đôi): có 2 liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử
VD: O= C =O …
c) Liên kết bậc ba (liên kết ba): có 3 liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử
VD: N ≡ N ; H- C ≡C - H , …
Các liên kết đôi và liên kết ba còn được gọi chung là liên kết bội.
Khi số electron chung càng lớn, lực hút tĩnh điện giữa electron với hạt
nhân của hai nguyên tử càng mạnh, độ bền liên kết tăng còn khoảng cách giữa
hai tâm nguyên tử giảm. Do vậy khi bậc liên kết càng lớn thì năng lượng liên kết
càng lớn và độ dài liên kết càng nhỏ.
VD:

Liên kết:
E (kcal/mol):

C–C
83

C=C


s s

Liên kết σ thường bền, do có vùng xen phủ lớn và các nguyên tử có thể
quay tự do xung quanh trục liên kết mà không phá vỡ liên kết này.
* Liên kết π : Là loại liên kết cộng hóa trị được hình thành bằng phương pháp
xen phủ song song trục các obitan nguyên tử, vùng xen phủ nằm ở hai phía so
với trục liên kết.
Liên kết π có các loại πp-p , πp-d , …
Liên kết π kém bền do có vùng xen phủ nhỏ và các nguyên tử không thể
quay tự do xung quanh trục liên kết mà không phá vỡ liên kết này.
z

z

z

y

z

y
x

πp-p

πp-d

y
x

hay

H

H

H

O
hay

O

N
H

O
N

+

N
O

* Điều kiện tạo ra liên kết cho nhận:
7


- Nguyên tử “ cho ” phải có lớp vỏ e đã bão hoà và còn ít nhất một cặp e tự do
(chưa tham gia liên kết) có bán kính nhỏ, độ âm điện tương đối lớn.


sp d

3 2

sp d

d
p
s
d
p
s

Phân bố không gian của các obitan lai hóa

sp
2

sp

sp

3

sp3d

sp3d2

1800


CH4 (C lai hóa sp3)

CH ≡ CH (C lai hóa sp)

CH2 = CH2 (C lai hóa sp2)
........................

H

H

........................
........................

H

H
H

H

H
........................

H

H

H

đỉnh của tam giác đều → phân tử có hình tam giác đều, góc liên kết 1200
VD: BF3,

F
|
B
F

F

+ Khi n= 4: 4 đôi electron hướng về 4 đỉnh của tứ diện đều, A ở tâm →
phân tử có hình tứ diện đều, góc liên kết bằng 109,50
VD: CH4; NH4+ , SiF4...
9


+ Khi n = 5: 5 đôi electron được phân bố trên 5 đỉnh của lưỡng tháp tam
giác
→ Phân tử hình lưỡng tháp tam giác
Có 3 đôi electron nằm trên mặt phẳng tam giác đều, tâm của tam giác là
hạt nhân của A. Ba đôi e này tạo 3 liên kết ngang, góc liên kết 1200
Còn lại 2 đôi e nằm trên đường thẳng vuông góc với tam giác tại tâm A tạo 2
liên kết trục.
Độ dài liên kết ngang < liên kết trục vì đôi e trên liên kết trục chịu tương
tác đẩy của 3 đôi e ngang, góc tương tác 900 → lực đẩy lớn → độ dài liên kết
lớn, còn đôi e trên liên kết ngang chịu tương tác đẩy của 2 đôi e trục, 2 đôi e
ngang còn lại nhưng tương tác đẩy của 2 đôi e ngang là yếu vì góc tương tác là
lớn 1200 → lực đẩy yếu hơn → độ dài liên kết nhỏ hơn.
VD: PCl5
+ Khi n = 6: cả 6 đôi e được phân bố trên bát diện đều. Các góc liên kết



- AX3E2: 2 đôi electron riêng nằm trên mặt phẳng tam giác → phân tử hình
chữ T, góc liên kết của liên kết ngang và liên kết trục < 900
VD: ClF3, HClO2
- AX2E3: 3 đôi e riêng đều phân bố trên 1 mặt phẳng, 2 đôi e liên kết nằm trên
trục vuông góc với mặt phẳng → phân tử có dạng đường thẳng
VD: ClF2, HOCl
+ AX5E, AX4E2, .....: xuất phát từ hình dạng của phân tử AX6
- AX5E: 4 đôi e liên kết phân bố trong mặt phẳng hình vuông, 1 đôi e trên trục,
đôi e không liên kết nằm trên trục còn lại. Do đôi e không liên kết chiếm khoảng
không gian lớn nên góc liên kết giữa liên kết trục với liên kết ngang < 90 0, độ
dài liên kết trục < độ dài liên kết ngang ( liên kết trục bị đẩy yếu hơn so với liên
kết ngang)
VD: BrF5
-AX4E2: để lực đẩy là nhỏ nhất thì 2 đôi e riêng phải phân bố sao cho góc
đẩy là lớn nhất → hai đôi e riêng nằm trên trục vuông góc với mặt phẳng chứa 4
đôi e liên kết còn lại → phân tử vuông phẳng
VD: XeF4
Bảng dưới đây là một số mô hình cấu trúc hình học của phân tử
Đường
thẳng

Chữ V

Tam
giác
phẳng

Tháp

giác phẳng (như trong các phân tử và ion: BF 3, SO3, HNO3, C2H4, NO3-, CO32…).
O
S
O

H O
O

N+
O-

+Lai hóa sp3: Tạo cấu trúc chữ V (như trong các phân tử H 2O, H2S, …), tháp tam
giác (như NH3, H3O+, …) và tứ diện (như trong các phân tử và ion: CH 4, CCl4,
NH4+, PO43-, SO42-, ClO4-, …).

11


H

H

C

N

O
H

H


Cl
F

Cl

+Lai hóa sp3d2: Tạo cấu trúc vuông phẳng (như trong phân tử XeF 4, …), tháp
vuông (như trong phân tử BrF 5 …) và cấu trúc bát diện (như: SF 6, AlF63-, SiF62…)
F

F

S

Br
F

F

F

F

F

F

Xe
F


lưỡng cực liên kết. Liên kết phân cực càng mạnh thì momen lưỡng cực càng lớn.
Ví dụ:
HF
HCl
HBr
HI
Liên kết H
µ (D)
1,83

F

H

Cl
1,08

H

Br H
0,82

I
0,44

+Lưỡng cực phân tử: Trong việc khảo sát lưỡng cực phân tử, người ta
thừa nhận thuộc tính cộng tính của momen lưỡng cực liên kết và coi momen
lưỡng cực của phân tử là tổng vectơ các momen lưỡng cực liên kết.
Ví dụ:
Với phân tử CO2 :

MO tuân theo nguyên lí Vững bền, nguyên lí Paulinh và qui tắc Hund.
♣ Bậc liên kết = 1/2(Số electron trên MO liên kết - số electron trên MO phản
liên kết)
b. Thuyết MO và sự hình thành liên kết cộng hóa trị
* Kết quả áp dụng phương pháp MO cho phân tử hai nguyên tử thuộc chu kì
1(bảng 3)
Bảng 3: Cấu hình electron MO của phân tử 2 nguyên tử thuộc chu kì 1
Liên kết

Cấu hình electron

Bậc liên kết

H2+

(δ1s)1

0,5

H2

(δ1s)2

1

He2+

(δ1s)2(δ*1s)1

0,5

6

8

10

12

14

13

σ2px*













π2py*, π2pz*

 


↓↓

↓↓

σ2s*



↓

↓

↓

↓

↓

σ2s

↓

↓

↓

↓

↓


Bậc liên kết

1

0

1

2

3

2,5

Độ dài lk (Å)

2,67

–

1,59

1,24

1,10

1,12

Năng lượng lk
(kJ/mol)

MO

O2+

O2

O2–

F2

F 2–

Ne2

Tổng số e

15

16

17

18

19

20

σ2px*


↓↓

↓↓

↓↓

σ2px

↓

↓

↓

↓

↓

↓

σ2s*

↓

↓

↓

↓


↓

σ1s

↓

↓

↓

↓

↓

↓

Bậc liên kết

2,5

2

1,5

1

0,5

0


thuận

nghịch

thuận

–

14


* Kết quả áp dụng phương pháp MO cho phân tử có 2 nguyên tử khác loại của
các nguyên tố thuộc chu kì 2 (Bảng 6)
Bảng 6: Cấu hình electron các phân tử có 2 nguyên tử khác loại của các nguyên
tố thuộc chu kì 2
MO

N2

CO

CN–

NO+

Tổng số e

14

14


↓

↓

π2py, π2pz

↓↓

↓↓

↓↓

↓↓

σ2s*

↓

↓

↓

↓

σ2s

↓

↓

Độ dài lk (Å)
Năng lượng lk (kJ/mol)

1,10
940

1,13
1076

1,14
1004

1,06
1051

Tính chất từ

nghịch

nghịch

nghịch

nghịch

Nhận xét:
Trật tự sắp xếp năng lượng của các MO tạo thành giống như
 Trật tự sắp xếp MO của 2 nguyên tử cùng loại cuối CK 2 nếu cả 2 nguyên
tố đều là cuối CK
 Trật tự sắp xếp MO của 2 nguyên tử cùng loại đầu CK 2 nếu

lai hoá sp

2 obitan lai hoá sp cùng trên trục Z, mỗi obitan đó xen phủ với 1 obitan 1s của H
tạo ra liên kết σ (hình 1). Vậy BeH2 → H−Be−H
(2 obitan p nguyên chất của Be không tham gia liên kết)
CO2:
Cấu hình e: C 1s22s22p2 ; O 1s22s22p4
Vậy C là nguyên tử trung tâm có lai hóa sp x
x
↑↓

↑↓

→ ↑↓

↑ ↑
↑ ↑

y

→
↑ ↑

σ

y

σ

z

nắm rõ cấu hình electron nguyên tử, trạng thái lai hóa của các nguyên tử trung
tâm, vị trí các nguyên tố trong bảng tuần hoàn và so sánh được tính phi kim của
các nguyên tố.)
Lời giải:

∗ Phân tử

H−F

có thể tạo liên kết hiđro

M = 18
µ = 1,84 Debye

M = 20
µ = 1,91 Debye;

H−O−H

−H⋅⋅⋅F−

có thể tạo liên kết hiđro

−H⋅⋅⋅O−

∗ Nhiệt độ nóng chảy của các chất rắn với các mạng lưới phân tử (nút lưới là các
phân tử) phụ thuộc vào các yếu tố:
- Khối lượng phân tử càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy càng cao.
- Lực hút giữa các phân tử càng mạnh thì nhiệt độ nóng chảy càng cao.
Lực hút giữa các phân tử gồm: lực liên kết hiđro, lực liên kết van der Waals (lực

Bài 3: (Đề thi chọn HSGQG - 2012)
Phân tử NH3 có dạng hình chóp tam giác đều (nguyên tử N ở đỉnh hình
chóp). Ion NH +4 có dạng hình tứ diện đều (nguyên tử N nằm ở tâm của tứ
diện đều). Dựa vào sự xen phủ của các obitan, hãy mô tả sự hình thành các
liên kết trong phân tử NH3 và ion NH +4 .
(Phân tích: Để giải được bài tập này cần nắm vững được cấu hình electron của
nguyên tử, trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm, từ đó mô tả liên kết của
các nguyên tử trong phân tử )
Bài giải:
+
1. Trong phân tử NH3 và ion NH 4 , N có lai hóa
sp3:

sp3

2s

2p

Trong NH3 một obitan lai hóa sp3 có cặp electron không liên kết, còn 3
obitan lai hóa sp3 khác với 1 electron độc thân xen phủ với 1 obitan s của nguyên tử
H có 1 electron, tạo ra các liên kết σ bền vững.
Trong NH +4 , ngoài 3 liên kết σ như trong NH3, còn 1 obitan lai hóa sp3 với
đôi electron xen phủ với AO 1s của H + không có electron, tạo ra liên kết σ thứ
4.
Bài 4: (Đề thi chọn HSGQG - 2011)
Clo, brom, iot có thể kết hợp với flo tạo thành các hợp chất dạng XFm.
Thực nghiệm cho thấy rằng m có 3 giá trị khác nhau nếu X là Cl hoặc Br,
m có 4 giá trị khác nhau nếu X là I.
a) Hãy viết công thức các hợp chất dạng XFm của mỗi nguyên tố Cl, Br,I.

Bài 5: (Đề thi chọn HSGQG - 2010)
Cho các phân tử: xenon điflorua (1), xenon tetraflorua (2), xenon
trioxit (3), xenon tetraoxit (4), bo triflorua (5), trimetylamin (6), axetamit
(7).
1. Vẽ cấu trúc hình học phân tử (cả các cặp electron tự do (nếu có) của nguyên tử
trung tâm) của các chất từ (1) đến (6).
2. Dự đoán góc liên kết ở mỗi phân tử nói trên.
3. Trong phân tử axetamit, 3 liên kết với nguyên tử nitơ đều nằm trong
cùng một mặt phẳng. Vì sao?
(Phân tích: Lý thuyết về liên kết hóa học cần áp dụng trong bài này là thuyết lai hóa,mô hình
đẩy nhau của đám mây electron liên kết và electron không tham gia liên kết )
Lời giải:

1. 2.
1. XeF2:
2.

XeF4:

XeO3:

XeO4:
O

F

F

F


CH3

F

Tam giác phẳng, 120o

CH3

CH3

Chóp tam giác, < 109o28

19


3. Ba liên kết với nguyên tử nitơ đều nằm trong cùng một mặt phẳng, vì liên kết giữa nitơ với
cacbon mang một phần đặc điểm của liên kết đôi.
H
sp3 H
H
sp2 H
H C C N
H C C
N
H
H
H
H
O
O

kim cương, nghĩa là chỉ tạo thành liên kết σ.
- Ở dạng hợp chất: Trong một số hợp chất cùng loại, điển hình là các oxit:
cacbon tạo thành CO và CO2 mà phân tử của chúng đều có liên kết π, trong khi
silic không tạo thành SiO, còn trong SiO2 chỉ tồn tại các liên kết đơn Si–O.
Giải thích:
Liên kết π được tạo thành do sự xen phủ của các obitan p. Nguyên tử
cacbon (Chu kỳ 2) có bán kính nhỏ hơn nguyên tử silic (Chu kỳ 3) nên mật độ
electron trên các obitan của nguyên tử C cao hơn mật độ electron trên các obitan
20


tương ứng của nguyên tử Si. Khi kích thước của các obitan bé hơn và mật độ
electron lớn hơn thì sự xen phủ của các obitan hiệu quả hơn, độ bền của liên kết
cao hơn. Do đó, cacbon có thể tạo thành liên kết π cả ở dạng đơn chất và hợp
chất, trong khi silic hầu như không có khả năng này.
Bài 7: (Đề thi chọn HSGQG- 2008)
1. Viết công thức Lewis và xác định dạng hình học của các phân tử và ion
sau:
BCl3, CO2, NO2+, NO2, IF3
2. Tại sao bo triclorua tồn tại ở dạng monome (BCl3) trong khi nhôm triclorua lại
tồn tại ở dạng đime (Al2Cl6)?
(Phân tích: Bài tập này có sự liên quan chặt chẽ của thuyết liên kết lewis, mô
hình đẩy nhau của các cặp electron hóa trị, thuyết lai hóa và cấu hình electron
nguyên tử)
Lời giải
1. a (0,5 điểm). Công thức Lewis:
BCl3
Cl
:
B

BCl3: Xung quanh nguyên tử B có 3 cặp electron (2 cặp và 1 "siêu cặp")
nên B có lai hoá sp2, 3 nguyên tử F liên kết với B qua 3 obitan này, do đó phân
tử có dạng tam giác đều.
CO2: Xung quanh C có 2 siêu cặp, C có lai hoá sp, 2 nguyên tử O liên kết
với C qua 2 obitan này. Phân tử có dạng thẳng.
NO+: Ion này đồng electron với CO2 nên cũng có dạng thẳng.
NO2: Xung quanh N có 3 cặp electron quy ước [gồm 1 cặp + 1 siêu cặp
(liên kết đôi) + 1 electron độc thân] nên N có lai hoá sp2. Hai nguyên tử O liên
kết với 2 trong số 3 obitan lai hoá nên phân tử có cấu tạo dạng chữ V (hay gấp
khúc). Góc ONO < 120o vì sự đẩy của electron độc thân.
IF3: Xung quanh I có 5 cặp electron, do đó I phải có lai hoá sp3d, tạo thành
5 obitan hướng đến 5 đỉnh của một hình lưỡng chóp ngũ giác. Hai obitan nằm
dọc trục thẳng đứng liên kết với 2 nguyên tử F. Nguyên tử F thứ ba liên kết với
1 trong 3 obitan trong mặt phẳng xích đạo. Như vậy phân tử IF 3 có cấu tạo dạng
chữ T. Nếu kể cả đến sự đẩy của 2 cặp electron không liên kết, phân tử có dạng
chữ T cụp.
O

O

N

O

.
N

F

.

21

F


2. (0,5 im). BF3: B cú 3 electron hoỏ tr. Khi to thnh liờn kt vi 3 nguyờn t
F, nguyờn t B ch cú 6 electron, phõn t khụng bn. cú bỏt t nguyờn t B
s dng 1 obitan p khụng lai hoỏ to liờn kt vi 1 trong 3 nguyờn t F. Kt
qu l to thnh phõn t BF3 cú dng tam giỏc u ging BCl3 ó trỡnh by
trờn.
AlCl3: AlCl3 cng thiu electron nh BF 3, nhng Al khụng cú kh nng to
thnh liờn kt kiu
p-p nh B. cú bỏt t, 1 trong 4 obitan lai hoỏ sp 3 ca nguyờn t Al nhn
1 cp electron khụng liờn kt t 1 nguyờn t Cl phõn t AlCl 3 bờn cnh. Phõn
t AlCl3 ny cng x s nh vy. Kt qu l to thnh mt ime.
Bi 8: ( thi chn HSGQG - 2005 ). Thực nghiệm cho bit PCl5 có hình

song tháp tam giác, góc liên kết trong mặt phẳng đáy l 120 o, trục với mặt đáy l
90o. p dụng thuyết lai hoá, hãy giải thích kết quả đó.

(Phõn tớch: gii c bi tp ny cn nm vng cu hỡnh electron
nguyờn t, thuyt lai húa)
Hớng dẫn giải:

3. a) Trớc hết ta xét cấu hình electron của các nguyên tử.
P (Z = 15) [Ne]3s23p3 (a)
Cl (Z = 17) [Ne]3s23p5 (b)
Kí hiệu [Ne] biểu thị cấu hình 1s22s22p6..
b) Hình dạng của PCl5 đợc mô tả nh hình bên:
Mặt đáy tam giác () có 3 đỉnh là 3 nguyên tử Cl (1), (2),


(a1)
3

sp d

3d

d

(Ghi chú : Giả thiết P ở dạng lai hoá sp d vẫn đợc coi là hợp lí).
Do lai hoá nh vậy, trong P có 5 obitan chứa 5 e độc thân (xem (a 1) trên). 3 trong số 5
obitan đó ở trong cùng mặt phẳng có 3 đỉnh hớng về 3 phía lập thành 3 đỉnh của tam
giác đều; 3 trục của chúng cắt nhau từng đôi một tạo thành góc 120 o. P ở tâm tam giác
đều này. 2 obitan còn lại có 2 đỉnh trên cùng một đờng thẳng vuông góc (tạo góc 90 o)
với mặt phẳng tam giác và hớng về hai phía của mặt phẳng tam giác này.
Mỗi Cl có 1 AO-p nguyên chất chứa 1 e độc thân (xem (b) ở trên). Do đó mỗi
AO này xen phủ với 1 obitan lai hoá của P tạo ra 1 liên kết xích ma ().
2 2

22


Trong mỗi vùng xen phủ đó có một đôi electron với
spin ngợc nhau (), do P và mỗi Cl góp chung, chuyển
động. Vậy trong 1 phân tử PCl 5 có 5 liên kết xích ma (). 3
trong 5 liên kết đợc phân bố trong mặt đáy tam giác. 2 liên
kết còn lại ở trên đòng thẳng vuông góc (tạo góc 900) với mặt
phẳng tam giác và hớng về hai phía của mặt phẳng tam giác
này.

H

C

O

H

3.Vit cụng thc Lewis cho Thioure S, S dioxit vi in tớch hỡnh thc
ca tt c cỏc nguyờn t bng khụng.
4. Da vo thuyt sc y cp electron (VSEPR). Hóy xỏc nh dng hỡnh
hc ca nguyờn t lu hunh, cacbon v nit da vo cu trỳc Lewis ó
ra cõu
(Phõn tớch: õy l mt bi tp cú tớnh tng hp cao, gii quyt tt bi ny
cn phi nm vng gn nh ton b phn lý thuyt v liờn kt cng húa tr! )
Hng dn gii
5 1:
a) N

N

b)

N

H

c) O

H


O

O
O

O

O

O

O

O
O

O
O

Nhng cỏc cõu tr li sau l sai:
O

O

O
O

O



C

O

N

N đúng (phải thêm điện tích hình
N thức):
Cấu
O trúc không
O

S

O

O
O

S

S

N
C

S

C

2) So sánh momen lưỡng cực giữa hai phân tử NH3 và NF3. Giải thích.
3) Thực nghịêm xác định được mome lưỡng cực của phân tử H2O là 1,85D,
góc liên kết ∠HOH là 104,5o, độ dài liên kết O – H là 0,0957 nm. Tính độ
ion của liên kết O – H trong phân tử oxy (bỏ qua momen tạo ra do các cặp
electron hóa trị không tham gia liên kết của oxy)
Cho biết số thứ tự Z của các nguyên tố: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S)
1D = 3,33.10-30 C.m
Điện tích của electron là -1,6.10-19C; 1nm = 10-9m.
(Phân tích: Có thế dùng thuyết VSEPR hay thuyết lai hóa, cấu tạo nguyên tử để
giải bài tập này)
BÀI GIẢI:
1) Để giải thích câu này ta có thể dùng thuyết VSEPR hoặc thuyết lai hóa (hoặc
kết hợp cả hai).
a)
N
O

sp2

N
O

O

N

sp

O


3F

sp

sp

Góc liên kết giảm theo chiều ∠HNH - ∠FNF vì độ âm điện của F lớn hơn
của H là điện tích lệch về phía F nhiều hơn ⇒ lực đẩy kém hơn.
µ(NH3) > µ(NF3) Giải thích:
N

N
H

H

F

H

F
F

Ở NH3 chiều của các momen liên kết và của cặp electron của N cùng
hướng nên momen tổng cộng của phân tử lớn khác với NF3 (hình vẽ).
3)

µ1 H
O



P: 1s22s22p63s23p3;

As: 1s22s22p63s23p63d104s24p3.

X
H

PH và 3As
H đều có 5e hóa trị và đã tham gia liên kết 3e trong XH3.
sp
Hình tháp tam giác
Góc HPH > HasH vì độ âm điện của nguyên tử trung tâm P lớn hơn so với
của As nên lực đẩy mạnh hơn.
2)

25