Một số vấn đề về liên kết cộng hóa trị

 hai nguyên tử liên kết thường là 1; 2 hoặc 3 cặp , cho ta các loại liên kết tương ứng là : đơn , đôi , ba . 
III. Sự tạo thành liên kết cộng hoá trị với sự xen phủ các obitan nguyên tử .
 Ví dụ:
 + đ 
 H H H-H ( xen phủ s-s)
 + + đ 
 Cl Cl Cl-Cl ( xen phủ p-p)
 Nhận xét : 
 - Vùng mây electron chung của hai obitan hoá trị gọi là vùng xen phủ 
 - Đường nối tâm hai nguyên tử liên kết gọi là trục liên kết :
Khi vùng xen phủ bao quanh trục liên kết : Gọi là xen phủ trục , tạo thành liên kết xích ma ( d ), có đặc điểm bền
Khi vùng xen phủ không chứa trục liên kết : Gọi là xen phủ bên , tạo thành liên kết pi ( p ) , có đặc điểm kém bền 
 - Các obitan xen phủ với nhau :
Đều chứa eletron độc thân : Cho liên kết cộng hoá trị 
Một obitan chứa 2 electron , còn một obitan trống , cho liên kết cộng hoá trị cho nhận ( Liên kết phối trí ) .
IV. Sự lai hoá .
 1. Khái niệm .
 “ Sự lai hoá obitan nguyên tử là sự tổ hợp “ trộn lẩn” một số obitan trong cùng một nguyên ử để được từng ấy obitan lai hoá giống nhau , nhưng định hướng khác nhau trong không gian “.
 2. Nguyên nhân và ý nghĩa của sự lai hoá.
 - Nguyên nhân của sự lai hoá là các obitan hoá trị ở các phân lớp khác nhau ,có mức năng lượng khác nhau và hình dạng khác nhau cần phải đồng nhất để tạo được liên kết bền với nguyên tử khác .
 - ý nghĩa :
Định hướng không gian đối xứng hơn cho các obitan liên kết 
Tạo vùng xen phủ tốt hơn khi liên kết 
 Tạo được liên kết bền , hợp chất bền 
 Lưu ý : Liên kết bền do tạo được vùng xen phủ lớn , hợp chất bền do phân tử có cấu tạo đối xứng cao và liên kết bền 
 3. Các kiểu lai hoá và sự định hướng trong không gian của obitan lai hoá .
 a) Lai hoá sp.
 - Khái niệm : Lai hoá sp là sự tổ hợp 1AO s và 1AOp để được 2 obitan lai hoá giống hệt nhau , định hướng đối xứng nhau trên một đường thẵng ( Góc = 1800 )
 2AOsp:
 - Ví dụ : các phân tử có nguyên tố trung tâm lai hoá sp: C2H2 ,BeH2 , BeCl2 
 b) Lai hoá sp2 . 
 - Khái niệm : Lai hoá sp2 là sự tổ hợp 1AOs và 2AOp để được 3 obitan lai hoá sp2 giống hệt nhau , định hướng từ tâm ra 3 đỉnh của một tam giác đều ( góc = 1200) 
 - Ví dụ : Các phân tử có nguyên tố trung tâm lai hoá sp2 : BCl3 , C2H4 , BF3
 c) Lai hoá sp3 . 
 - Khái niệm : Lai hoá sp3 là sự tổ hợp 1AOs và 3AOp để được 4 AO lai hoá sp3 giống hệt nhau , định hướng từ tâm ra 4 đỉnh của một tứ diện đều ( Góc = 109,50 ) 
 - Ví dụ : Các phân tử mà nguyên tố trung tâm có lai hoá sp3 : CH4, H2O ,NH3 
 d) Lai hoá sp3d .
 - Khái niệm : Lai hoá sp3d là sự tổ hợp 1AOs với 3AOp và 1AOd để được 5AO lai hoá , định hướng lưởng chóp tam giác .
 - Ví dụ : PCl5 nguyên tử P ở trạng thái lai hoá sp3d ,
 e) Lai hoá sp3d2 :
 - Khái niệm : Là sự tổ hợp 1AOs với 3AOp và 2AOd để được 6 AO lai hoá , định hướng từ tâm ra 6 đỉnh của một lưởng chóp tam giác ( Góc = 1800 ; = 900 ) 
 -Ví dụ : SF6 nguyên tử lưu huỳnh ở trạng thái lai hoá sp3d2 ,
 đ) Lai hoá sp3d3 . ví dụ ClF7 nguyên tử Cl ở trạng thái lai hoá sp3d3 
 4. Dự đoán kiểu lai hoá của nguyên tử trung tâm trong phân tử có lai hoá.
 Bước 1. Tính tổng số liên kết d và số cặp electron hoá trị chưa liên kết của nguyên tử đó ( Đặt bằng a ) 
 Bước 2. Xét a và suy ra dạng lai hoá của nguyên tử đó 
 a=2đ nguyên tử đó lai hoá sp
 a=3 đnguyên tử đó lai hoá sp2 
 a=4 đ nguyên tử đó lai hoá sp3 
 a=5 đ nguyên tử đó lai hoá sp3d 
 a=6 đ nguyên tử đó lai hoá sp3d2 
 a=7 đ nguyên tử đó lai hoá sp3d3 
Ví dụ 1. Xét phân tử nước ( H2O) 
O
ư
 1H : 1s1 
ư¯
ư
ư
ư¯
H
H
 8O : 2s22p4 
S
F
F
F
F
F
F
Ôxi tạo hai liên kết d và còn hai cặp eletron hoá trị chưa liên kết a= 4 . Vậy ôxi ở trạng thái lai hoá sp3 
Ví dụ 2. Xét phân tử SF6 . Có công thức cấu tạo ; có a=6 Nguyên tử S lai hoá sp3d2 
Góc liên kết FSF = 900 và = 1800 
V. Xét khã năng tạo liên kết cộng hoá trị của một nguyên tố .
 - Bước 1. Viết cấu hình electron cho nguyên tử của nguyên tố đó 
 - Bước 2. Biểu diển sự phân bố eletron vào các obitan hoá trị .
 Từ đó số electron +) e độc thân : Dể tham gia phản ứng nhất 
 +) E ghép đôi : Tạo liên kết cho nhận 
 +) Obitan trống : Tạo được liên kết cho nhận 
 +) Nhiều obitan chứa e độc thân : Có khã năng dồn e 
 +) Còn obitan trống , có cặp e hoá trị : Có thể kích thích nhảy e lên 
 Obitan trống để tạo liên kết 
 C. Vận dụng 
1. Viết công thức electron , công thức cấu tạo của các chất .
 Ví dụ . Viết công thức eletron , công thức cấu tạo của các chất sau : CO,HNO3, Cl2O7 . 
ư
 Bước 1. Viết cấu hình electron , và sự phân bố electron vào các obitan hoá trị ở trạng thái cơ bản của các nguyên tử tham gia liên kết :
 +) 1H : 1s1 
ư
ư
ư¯
 +) 6C : 1s2/ 2s22p2 
ư
ư
ư
ư¯
 +) 7N : 1s2/2s22p3 
ư¯
ư ¯
ư
ư
 +) 8O : 1s2/2s22p4
ư¯
ư ¯
ư ¯
ư
 +) 17Cl : 1s2/2s22p6 /3s23p53d0 
Bước 2. Xét từng chất trên :
 a) Sự tạo liên kết trong phân tử CO .
 - C và O đều ở trạng thái cơ bản dùng hai eletron độc thân góp chung để tạo thành 2 liên kết cộng hoá trị .
 - O dùng một cặp e hoá trị nữa tạo liên kết cho nhận với obitan trống của của C 
 C
O
 C
O
 C
 ( công thức eletron) Công thức cấu tạo 
 b) Sự tạo thành liên kết trong phân tử HNO3 .
ư ¯
ư ¯
N
O
H
O
O
ư¯
 - H góp chung e với O tạo 1 liên kết cộng hoá trị , O đó tiếp tục dùng e độc thân còn lại góp chung với 1 e độc thân của N , N dùng 2 e độc thân còn lại tạo góp chung với 2 e độc thân của một nguyên tử O khác , và N dùng cặp e hoá trị còn lại tạo liên kết cho nhận với O còn lại ( ở trạng thía giồn e : O ) 
O
H
O
O
N
` 
 c) Sự tạo thành liên kết trong phân tử Cl2O7 
 *) Trường hợp 1: Xây dựng theo quy tắc bát tử : Một nguyên tử O ở trạng thái cơ bản tạo hai liên kết cộng hoá trị với hai nguyên tử clo , mổi nguyên tử clo dùng 3 cặp eletron tạo liên kết cho nhận với 3 nguyên tử O ở trạng thái giồn e .
O
Cl
Cl
O
O
O
O
O
O
( có 6 nguyên tử O ở trạng thái giồn eletron) 
 *) Xây dựng tạo số liên kết tối đa cho nguyên tử trung tâm 
O 
O 
Cl 
Cl 
O 
O 
O 
O 
O 
 Cl ( 3s23p53d0 ) Cl* ( 3s13p33d3 ) . Hai nguyên tử clo ở trạng thái kích thịch dùng 14 e độc thân ở tạo liên kết với 14 e độc thân của 7 nguyên tử O đều ở trạng thái cơ bản .
 Nhận xét : Xung qunh mổi nguyên tử clo trong phân tử Cl2O7 có 14 eletron lớp ngoài cùng, nhưng nó vẩn bền do tạo được nhiều liên kết nhất trong phân tử ( 7 liên kết ) 
 2. Giải thích tính chất của chất .
 Ví dụ 1. Phân tử NO2 có khã năng đi me hoá để tạo N2O4 , vậy CO2 có tính chất đó không? giải thích ?
O
O
N
 Hướng dẩn : 
 *) Xét phân tử NO2 : Cấu tạo trên nguyên tử N sau khi liên kết còn 1 e độc thân và N mới chỉ có 7 e lớp ngoài cùng ,nên hai phân tử NO2 đả tạo liên kết với nhau, bằng cặp e dùng chung giữa hai nguyên tử N chứa e độc thân của hai phân tử đó , hay phân tử NO2 có khã năng đi me hoá để tạo N2O4 . 
 *) Xét phân tử CO2 : Cấu tạo : O=C=O . Khác với N trong NO2 có 7e lớp ngoài cùng ,còn 1e độc thân thì C trong CO2 có 8 e lớp ngoài cùng (bền ) và không còn e hoá trị nào chưa liên kết , nên không có khã năng đi me hoá như NO2 
 Ví dụ 2. Giải thích sự tạo thành liên kết giữa phân tử NH3 với phân tử BCl3 để tạo Cl3BNH3 .
 Hướng dẩn : 
 +) BCl3 có công thức cấu tạo Cl-B-Cl , nguyên tử B mới có 6 e lớp ngoài cùng , còn một 
 Cl 
Obitan trống (1)
 +) NH3 có công thức cấu tạo H-N-H , nguyên tử N còn có một cặp e chưa tham gia liên 
 H
Kết (2) .
 Từ (1) và (2) N trong NH3 dùng cặp e hoá trị còn lại tạo liên kết cho nhân với obitan trông của B trong phân tử BCl3 
 H Cl
 H- Nđ B-Cl
 H Cl
Ví dụ 3 . So sánh khã năng hoà tan của CO2 và SO2 trong nước .
 Hướng dẩn :
 -) CO2 O=C=O nguyên tử C lai hoá sp phân tử có cấu trúc thẳng , liên kết giữa Cvà O là liên kết cộng hoá trị có cực , nhưng do hai nữa triệt tiêu lân nhau ,vì vậy phân tử CO2 là phân tử không phân cực tan rất ít trong nước là dung môi phân cực .
 -) SO2 . Nguyên tử S lai hoá sp2 phân tử SO2 có cấu trúc góc làm cho phân tử SO2 là phân tử phân cực dể hoà tan trong nước hơn so với CO2 
Ví dụ 4. Giải thích vì sao monoxiclopropan lại dễ tham gia phản ứng cộng mở vòng ?
Hướng dẩn :
 Nguyên tử C trong phân tử mono xiclo propan tạo 4 liên kết d ( a=4) C lai hoá sp3 ( lai hoá tứ diện , góc =109,50 ) 
 Mặt khác vòng xiclopropan ,là vòng tam giác đều , góc liên kết = 600 <<109,50 . Như vậy các obitan sau khi lai hoá chúng phải ép rất căng đẻ tạo liên kết trên vòng xiclopropan, nên làm cho phân tử này kém bền dể tham gia phản ứng cộng mở vòng ( cộng mở vòng với H2,Br2, HBr,) 
 Nhận xét : Khi số cạnh trên vòng tăng lên thì góc liên kết nó tiến gần đến 109,50 ,nên độ bền của các chất đó tăng lên xiclobutan chỉ cộng mở vòng với H2, còn xiclopen tanvà xiclohexan không có khã năng cộng mở vòng trong đk trên 
 3. So sánh góc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử 
 Cơ sở để so sánh : - Dựa vào trạng thái lai hoá của nguyên tố trung tâm 
 - Dựa vào ảnh hưởng của cặp electron hoá trị chưa liên kết của nguyên tố trung tâm
 - Dựa vào khoãng cách giữa các cặp eletron liên kết
 C
 H
 H
 H
 H
 Ví dụ 1. So sánh góc liên kết trong các phân tử sau : CH4 , CO2 và SO3 .
 Hướng dẩn:
 CH4 : -C lai hoá sp3 ( góc =109,50) 
 - Phân tử có cấu trúc tứ diện đều 
 CO2 : -C lai hoá sp ( góc = 1800) 
 - Phân tử có cấu trúc đường thẵng O=C=O
 S
 O
 O
 O
 SO3 : -S lai hoá sp2 ( góc =1200) 
 - Phân tử có cấu trúc tam giác đều 
 Như vậy góc liên kết trong phân tử CH4 < SO3 < CO2 
 Ví dụ 2. So sánh góc liên kết trong các phân tử sau : NH3 ,H2O ,CH4 
Hướng dẩn :
Các nguyên tử trung tâm trong các chất đều lai hoá sp3 , O trong H2O còn 2 cặp e chưa liên kết đẩy cặp e liên kết , N trong NH3 còn 1 cặp e , C trong CH4 không còn cặp e nào
 N
 H
 H
 H
 O
 H
 H
 C
 H
 H
 H
 H
Do sự đẩy của các cặp e chưa liên kết dẩn đến : Góc liên kết trong H2O < NH3 < CH4 
Ví dụ 3. So sánh góc liên kết trong các cặp phân tử sau
 a) Cl2O và F2O b) NH3 và NF3 c) OCl2 và SCl2 
 Hướng dẩn :
 O
 F
 F
 a) Trong cả hai phân tử Cl2O và F2O nguyên tử O đều lai hoá sp3 , với cấu tạo như sau 
 O
 Cl
 Cl
 Liên kết O-Cl phân cực về phía O; còn liê