liên kết hóa học.

..:: HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH -SPECIALIZED CHEMISTRY NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP - CHEMISTRY OF NON-TRA
1

Liên kết hóa học là một đề tài cũ rích nhưng rất có giá trị trong việc giải thcíh một số vấn đề trong hóa học và hóa lý. Mục đích của bài viết này là khơi gợi các bạn nêu quan điểm của minh về những liên kết hóa học đã được mô tả và được học nằhm mục đích check lại kiến thức các bạn đã được học. Câu hỏi

  1. Hiện nay có bao nhiêu thuyết về liên kết hóa học. Mô tả nền tảng cơ sở
  2. Liên kết xích ma và liên kết pi được hình thành như thế nào. Liên kết nào có năng lượng liên kết lơn hơn. Nếu có thể cho ví du. Khái niệm liên kết xích ma và liên kết pi thuộc thuyết nào trong số thuyết kể trên.
  3. Sự lai hóa là gì, thực tế có orbital lai hóa không. Nếu có thì có thực sự nó có tồn tại ở trạng thái cơ bản không. Ai là người đầu tiên đưa ra vấn đề này, nó thuộc phạm vi của lý thuyết nạo
  4. Vân đạo biên là gì, có mấy loại vân đạo biên. Ai là người đưa ra lý thuyết vân đạo biên, lý thuyết này thuộc lãnh vực của thuyết liên kết hóa học nào.
  5. Câu hỏi cuối, số phối trí là gì, bạn có thể nêu ra sự tương quan rõ ràng của số phối trí với các thuyết liên kết hóa học được không. Có thể tính toán được số phối trí hay không
2

BM trước khi trả lời câu hỏi của Golddawn mình xin có ý kiến như thế này!!! Quả thật câu hỏi của Golddawn rất khó, nó không khó lắm về mặt hoá học (với những người chắc các kiến thức này), nhưng nó khó về mặt hiểu biết, thực sự hiện nay có bao nhiêu thuyết liên kết hoá học, nếu như ngoài những thuyết cổ điển như Lewis, thuyết VB, hay VSEPR, còn rất nhiều thuyết MO, như HMO, FMO, AM1… và những thuyết MO này được lập trình cho máy tính, để tính toán phân tử. BM sẽ trả lời những câu BM biết, còn những câu không biết nhờ anh em nhiệt tình giúp đỡ nhé!!! :chui ( :nhamhiem

  1. Cơ sở của một vài thuyết liên kết mà BM biết:
  • Thuyết Lewis: cở sở là qui tắc bát tử, do thuyết Lewis là một thuyết cổ điển nên có nhiều sai sót, thuyết này chỉ đúng đối với các nguyên tố ở chu kì 2, vì khi lên tới các chu kì cao hơn, lớp vỏ ngoài cùng có thể trên 8 e.
  • Thuyết VB và VSEPR: Thuyết VSEPR thực ra chỉ là thuyết fix các lỗi của VB, là tương tác giữa những cặp e tự do với những liên kết xung quanh, làm thay đổi góc chuẩn. Cơ sở của hai thuyết này là sự tổ hợp tuyến tính các orbital trong nguyên tử trước khi nguyên tử đó tham gia tạo liên kết với nguyên tử khác, mục đích để tạo ra các orbital lai hoá (hybrid orbital HO) có hình dạng và năng lượng như nhau, sự tạo thành các HO nói chung không thuận lợi về mặt năng lượng, nhưng nó giúp cho năng lượng của hệ thống sau khi liên kết thạp xuống, bên hơn lúc chưa liên kết, do mật độ xen phủ lúc này cao, làm liên kết bền. thuyết VB là một thuyết hai tâm hai điện tử.
  • Thuyết MO: Ở đây, BM chỉ nêu cơ sở chung của thuyết MO, đó là sự tổ hợp tuyến tính các AO ( Linear combination of atomic orbital MO-LCAO), sự tổ hợp này xảy ra sau khi đã có sự liên kết, nói đúng hơn là thuyết MO có cái nhìn tổng quát hơn về hệ thống, đó là xét tất cả các AO của hai nguyên tử, khác với thuyết VB là trước khi liên kết, sự tổ hợp trong thuyết MO là tổ hợp các AO của hai nguyên tử, còn sự tổ hợp AO trong thuyết VB là nội bộ trong nguyên tử liên kết. Có rất nhiều thuyết MO, hâù như đó là những thuyết gần đúng, sau khi đã chấp nhận nhiều yếu tố sai số, để đưa ra tính toán phù hợp với bản chất phân tử trong những trường hợp nhất định. Thuyết MO là thuyết ba tâm hai điện tử. Đó là câu nói cửa miệng của những ai học MO, nhưng thực chất khi nói đến thuyết MO, phải nói là n tâm m điện tử mơí chính xác.
  1. Nói về liên kết xichma và liên kết pi thì mỗi thuyết liên kết có một cách mô tả, chắc hản các bạn đã biết cách thuyết VB lí giải về liên kết xichma và pi, ở đây BM sẽ nói về cách lí giải hai loại liên kết này theo thuyết MO. Khi tổ hợp tuyến tính các AO lại với nhau, có bao nhiêu AO tham gia tổ hợp sẽ có bấy nhiêu MO tạo thành, khi đó ta sẽ lấy tổng số e của các nguyên tử, điền từ từ vào các MO tổ hợp, tuân theo các qui tắc Hund và Aufbau. MO tạo thành có năng lượng thấp thường là MO xichma, hoặc nói một cách chính xác hơn, liên kết xichma được tạo thành khi có sự tổ hợp giữa AO s với s, hoặc s với p, hoặc p với p ; có nghĩa là thuyết MO cũng đứng trên quan điểm là sự xen phủ để tạo liên kết của VB, chính sự xen phủ này mà MO kết luận sự tổ hợp giữa AO s và AO p để tạo liên kết pi là không được, nó sẽ tạo ra MO nonbonding. Khi lập luận theo MO, thì ta dễ dàng thấy liên kết pi có năng lượng lớn hơn, lí do là liên kết xichma được taọ thành từ sự tổ hợp các AO có năng lượng thấp, trong khi liên kết pi được tạo thành từ các AO có năng lượng cao. Nhìn vào giản đồ năng lượng của MO tạo thành, ta thấy, những MO liên kết thường là MO xichma, MO có năng lượng thấp nhất chắc chắn là MO xichma, thứ tự đến các MO pi. Khái niệm liên kết xichma và liên kết pi theo BM thuộc về thuyết VB là chính xác nhất.
  2. Sự lai hóa là sự tổ hợp các orbital trong nguyên tử để tạo thành các orbital lai hóa, có hình dạng và năng lượng giống nhau, sự lai hoá mục đích làm tăng độ xen phủ, làm cho liên kết bền chặt hơn. Thực tế các HO có thật không thì BM không chắc chắn lắm, vì theo như những kiến thức BM được học thì các HO không có thật, nhưng BM không hiểu lắm (Các bạn có thể giải thích thật chi tiết được không???), theo BM các HO vẫn có đối với các nguyên tố ở chu kì nhỏ (chu kì 2 và 3), còn những nguyên tố thuộc chu kì lớn hơn thì sự tổ hợp không còn hiệu quả do yếu tố đồng năng. Trạng thái lai hoá không phải là trạng thái cơ bản (ground state) mà nó cần tiêu tốn một năng lượng, nên có thể coi HO là trạng thái AO ở trạng thái kích thích (excited state). Ai là người đầu tiên đưa ra thuyết này thì Bm pó tay!!! nhờ tác giả vậy!!! Nó thuộc thuyết VB.
  3. Vân đạo biên (frontier orbital)là vân đạo phân tử sau khi tổ hợp nằm ở trên cùng trong giản đồ năng lượng có điền e (HOMO - highest occupied molecular orbital) và vân đạo phân tử thấp nhất trong giản đồ năng lượng không điền e (LUMO - Lowest unoccupied molecular orbital). Đó là hai loại vân đạo biên, còn định nghĩa chính xác thì chắc phải nhờ tác giả, BM chỉ định nghĩa theo những gì mình hiểu thôi.!!! Ai là người đưa ra thuyết vân đạo biên thì pó tay!!! Lý thuyết này thuộc về thuyết MO.
  4. Số phối trí là số nguyên tử hay nhóm nguyên tử bao quanh nguyên tử hay ion trung tâm.

bạn có thể nêu ra sự tương quan rõ ràng của số phối trí với các thuyết liên kết hóa học được không.

Số phối trí nếu trong hệ thống liên kết ion thì không thể xác định được, vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố thực nghịêm, lí thuyết pó tay!!! Trong liên kết hoá trị thì số phối trí có thể xác định một cách đơn giản, như VB là số HO, còn thuyết MO thì phải tính toán gần đúng phương trình shrodinger ra. Có thể tính toán được số phối trí, sử dụng lí thuyết nhóm với các phép tính toán học là chủ yếu…

Mong nhận được phản hồi từ tác giả!!! À, cuộc thi hưũ cơ trong catelogry Kiến thức hưũ cơ box thử thách đã bắt đầu, anh em qua đó trả lời luôn cho sôi nổi chứ!!! Chúc vui!@!!

3

Theo Longraihoney biết thì thực tế trong một phân tử bất kì không hẳn tồn tại một loại liên kết tức là phân tử có lk ion cũng tồn tại lk cộng hoá trị và ngược lại… Ngoài ra không phải lk cộng hoá trị và lk ion không liên hệ với nhau… ví như HF bản chất là lk cộng hoá trị tuy nhiên nó phân cực quá mạnh thành ra một đầu dương một đầu âm ~~> lk ion. Vấn đề về lk hoá học thực sự làm cho Longraihoney đau đầu đây… Các thuyết thường gặp hình như đều có ưu và khuyết điểm của nó cả , các qui tắc chỉ đúng với đa số các chất thông dụng còn lại thì bó tay cả lũ… mà nói đến hiện tượng các đồng đẵng của các hợp chất vô cơ cũng tổ đau đầu… nó được hình thành như thế nào? lk ra sao? VD cụ thể nhất là trường hợp của dãy boran ~~~> khó hiểu thật.

  Mà độ bền của lk hoá học tỉ lệ nghịch với độ dài của lk là hoàn toàn đúng hay sai? Và liên kết hoá học vẫn bị chi phối bởi các yếu tố nhiệt động hoá học và điều kiện của môi trường dẫn đến tính chất hoá học cũng biến đổi theo đó. Hix tóm lại là nó cũng không có qui luật gì cả... Mà sao không thấy ai đặt câu hỏi về mảng rất hay này nhỉ?
4

Theo Longraihoney biết thì thực tế trong một phân tử bất kì không hẳn tồn tại một loại liên kết tức là phân tử có lk ion cũng tồn tại lk cộng hoá trị và ngược lại… Ngoài ra không phải lk cộng hoá trị và lk ion không liên hệ với nhau… ví như HF bản chất là lk cộng hoá trị tuy nhiên nó phân cực quá mạnh thành ra một đầu dương một đầu âm ~~> lk ion

đúng, mọi lý thuyết về liên kết lúc này cũng chỉ là mô hình, mà khi đã đặt mô hình rùi có nghĩa ta đã thống nhất liên kết đó, thuộc mô hình đó 100%, ta sẽ dựa vào cùng một mô hình để so sánh giữa các liên kết với nhau !!! Ăn thua là phải biết vận dụng đúng, đủ lý thuyết của mô hình đó, để có cái đánh giá chính xác về đối tượng liên kết mình đang xét, thế thôi !

mà nói đến hiện tượng các đồng đẵng của các hợp chất vô cơ cũng tổ đau đầu… nó được hình thành như thế nào? lk ra sao? VD cụ thể nhất là trường hợp của dãy boran ~~~> khó hiểu thật

Theo BM được biết thì hầu như, những hợp chất mà trong nội bộ liên kết của nó ko thuận lợi về mặt nhiệt động, tức là năng lượng tạo liên kết quá lớn, năng luợng làm bền phân tử ko đủ bù lại, lúc này phân tử có khuynh hướng tạo liên kết liên phân tử với nhau, năng lượng để liên kết liên phân tử ít hơn rất nhiều so với năng lựơng tạo nối liên kết ban đầu giữa các nguyên tử trong một phân tử ! Chính vì vậy, hệ thống sẽ đuợc cân bằng, năng lượng bền đủ bù lại (thậm chí phải dư) năng lượng tạo liên kết !!! Đó chính là lý do mà ta có được đồng đẳng của boran ! Cũng chính vì vậy mà thằng BCl3 chả dại gì “kết bè kết đảng” lại với nhau, trong khi bản thân năng lượng làm bền của nó đủ bù lại năng lượng liên kết (nhờ vào liên kết phối trí pi phụ). Cần phải nhớ thêm một yếu tố nữa trong độ bền nhiệt động của hệ thống, đó là entropy, khi hệ thống càng cồng kềnh, entropy của hệ càng giảm, điều này ko thuận lợi ! luận điểm này củng cố thêm việc giải thích sự lẽ loi của BCl3 !

Mà độ bền của lk hoá học tỉ lệ nghịch với độ dài của lk là hoàn toàn đúng hay sai? Và liên kết hoá học vẫn bị chi phối bởi các yếu tố nhiệt động hoá học và điều kiện của môi trường dẫn đến tính chất hoá học cũng biến đổi theo đó.

Nếu theo mô hình của liên kết CHT, điều khẳng định trên hoàn toàn có cơ sở ! Vì mô hình liên kết CHT có quan tâm đến mức độ đồng năng và mật độ xen phủ, hai yếu tố này chi phối mạnh đến độ dài liên kết ! Còn câu sau của longrai thì … hix, chung chung quá, chi phối bởi các yếu tố nhiệt động, chẳng phải là điều kiện hình thành liên kết hay sao !? Còn điều kiện của môi trường thì … cũng có lý, vì chẳng hạn như trong dung môi có liên kết lưỡng cực lưỡng cực, “có lẽ” liên kết của phân tử chất tan dài thêm tí !!! hix, cái này chắc cũng chẳng ai để ý nhỉ !!! :bachma (

5

Vậy thì lk pi không định chỗ sẽ xuất hiện khi nào? và yếu tố nào đảm bảo độ bền của lk pi không định chỗ này :smiley:

6

Vậy thì lk pi không định chỗ sẽ xuất hiện khi nào? và yếu tố nào đảm bảo độ bền của lk pi không định chỗ này :smiley:

Hình như vấn đề này đã có lần thảo luận trong chemvn rùi mừ !!! Sao longrai lại hỏi lại nhỉ ! Nếu lúc trước chưa thông thi phải giữ nguyên thảo luận chứ !!! Liên kết pi ko định chỗ theo BM là khái niệm mô tả hiện tượng các electron pi trong hệ ko cố định ở một liên kết, mà được share (đều hoặc ko đều) cho các liên kết khác trong hệ theo những qui luật nhất định, thông thường là cộng hưởng pi, hoặc phối trí theo kiểu phức pi (phân tử chủ, phân tử khách), hoặc tạo liên kết phụ làm bền phân tử … Nhưng xoay quanh nhất, theo BM vẫn là các hiện tượng cộng hưởng ! Còn yếu tố nào bảo đảm cho độ bền của những liên kết pi ko định chỗ này, giả sử ở hiện tượng cộng hưởng nhé ! Phân tử khi có electron pi được share đi nhiều chỗ, sẽ bền hơn, nếu xét riêng liên kết pi nào đó, thì độ bền cũng tăng đối với từng hợp phần chứ !!! Còn giả sử như trường hợp BCl3 (hix, cái này chú longrai ăn nhắc hoài !), thì liên kết pi này là liên kết pi phụ, ko quan tâm đến độ bền của riêng nó nhiều, chỉ quan tâm đến độ bền hệ thống. Lý do lớn nhất cho sự delocalization chính là làm bền hệ thống ! Có gì ko hiểu longrai cứ thảo luận nhé !!! :thohong(

7

“Trong phân tử HNO3, nguyên tử O liên kết với H linh động có dạng lai hóa sp3, còn 2 nguyên tử O còn lại ở trạng thái cơ bản” -đấy là ý kiến của thầy em. Còn theo em: 2 nguyên tử “còn lại” ở trên ở dạng lai hóa sp2. Vì xung quanh mỗi nguyên tử O đó có 1 liên kết xichma và 2 cặp e tự do. Đấy là nhận xét mà em rút ra được khi xét các phân tử có sự lai hóa. Nhưng em không hiểu cụ thể cơ sở của nó lắm. Và xét trong bài tóan trên thì ý kiến nào đúng. Tức là sự lai hóa sp2 có lợi hơn hay trạng thái cơ bản có lợi hơn trong trường hợp trên. Yếu tố “đầu vào” thì có lợi rồi; tức là các yếu tố cần để tạo lai hóa sp2 thuận lợi. Còn yếu tố tồn tại trạng thái lai hóa có hay không? Giải quyết thế nào đây các anh em!?

8

theo mình đc bít là theo các nghiên cứu thực nghiệm ( đặc bịt là phương pháp quang phổ ) thì HNO3 có cấu tạo phẳng do đó thuyết lai hoá có đề nghị ntử N và cả các ntử O đều ở trạng thái lai hoá sp2 tức có sự tạo thành 3 liên kết trục xíchma ( N-O) và 6 electron pi ko định xứ trong toàn bộ phân tử cấu tạo này chứng minh tính phẳng của HNO3 sự tương nhau của 3 tử O và cũng giải thích đc momen lưỡng cực lớn ( 2,17D) của HNO3 tạo ra do sự dịch chuyển đám mây e pi

rất tiếc mình ko vẽ lên diễn đàn đc cấu tạo để mô tả cho các liên kết pi ko định xứ đó

9

Lâu rôi minh ko vao box này. Cam ơn det_N nha. Tớ hiểu được rồi. Tớ chưa học phổ đến, nên chưa được rõ lắm, nhưng thấy cách lập luận trên đúng. Hồi trước tớ có đặt ra trường hợp: ta xem HNO3 như là phenol. Tức ở đây: cái -NO2, giống như gốc phenyl, là hệ liên hợp. Còn thằng -OH thì giống nhau. Và nguyên tử O của nhóm -OH sẽ có trạng thái lai hóa sp2, để cùng tham gia vào hệ liên hợp. Nó làm như vậy để làm tăng độ bền phân tử. Nói chung thì vấn đề này đã được sáng tỏ. Ah! det_N học lớp nào vậy ta?

10

anh co the giai thich cho em tao sao nôt co nhieu hoa tri ko

11

anh không hiểu ý em hỏi là thế nào cả, em nói rỏ ràng hơn anh xem