KHÁI NIỆM VỀ SỰ LAI HÓA
Trong phân tử CH4
C*
1s1
1s1
1s1
1s1
2s1
2p3
Vấn đề
Trong CH4 có 4 liên kết C-H hình thành,như vậy có 1 liên kết s-s,3 liên kết s-p.
Tuy nhiên thực nghiệm cho biết 4 liên kết C-H giống hệt nhau,có góc HCH =109028`.
Vấn đề này giải thích như thế nào?
H
CH4
Các nhà bác học Mĩ , Slaytơ và Paulinh đề ra thuyết lai hóa:
Theo thuyết này:
Trong C thì obitan 2s đã tổ hợp "trộn lẫn " với ba obitan 2p tạo thành 4 obitan mới giống hệt nhau, gọi là 4 obitan lai hóa sp3.Bốn obitan sp3 xen phủ với 4 obitan 1s của 4 nguyên tử H tạo thàmh 4 liên kết C-H giống hệt nhau.
?
Vậy sự lai hóa obitan nguyên tử là gì?
Hoặc: Hiện tượng tổ hợp các obitan của cùng một nguyên tử , có năng lượng gần nhau để hình thành các obitan có năng lượng như nhau, gọi là hiện tượng lai hóa.
Sự lai hóa obitan nguyên tử là sự tổ hợp "trộn lẫn "một số obitan trong một nguyên tử để được từng ấy obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian.
Đặc điểm các obitan lai hoá :
Có kích thước và hình dạng hoàn toàn giống nhau chỉ khác nhau về sự định hướng trong không gian
Có bao nhiêu obitan nguyên tử tham gia tổ hợp thì tạo được bấy nhiêu obitan lai hóa
Nguyên nhân của sự lai hoá:
Các obitan hoá trị ở các phân lớp khác nhau có năng lượng và hình dạng khác nhau cần phải đồng nhất để tạo được liên kết bền với các nguyên tử khác
Chú ý:
Các obitan chỉ lai hoá được với nhau khi năng lượng của chúng xấp xỉ bằng nhau
II- Các kiểu lai hóa thường gặp
* Sơ lược hình dạng các obitan
Obitan s (AO s)
Obitan px (AO px)
Obitan pz (AO pz)
1. Lai hoá sp :
1AOs
2AOsp
1AOp
+
Đặc điểm các AOsp:
Kích thước hình dạng:
Sự định hướng:
Số obitan tham gia lai hoá
Số obitan lai hoá tạo thành
=
Giống nhau
2AOsp2 định hướng trên 1 đường thẳng
Góc lai hoá =
180o
= 2AO
VÍ DỤ: XÉT PHÂN TỬ BeH2
có 2 e độc thân


Be(cơ bản) 1s22s2
Be* 1s22s12p1



4 H 1s1


Be


H


H


2. Lai hoá sp2 :
1AOs
3AOsp2
2AOp
+
Đặc điểm các AOsp2:
Kích thước hình dạng:
Sự định hướng:
Số obitan tham gia lai hoá
Số obitan lai hoá tạo thành
=
Giống nhau
3AOsp2 định huớng từ tâm đến 3 đỉnh của 1 tam giác đều
Góc liên kết =
120o
= 3AO
VÍ DỤ:xét phân tử BF3



B(cơ bản) 1s22s22p1

B* 1s22s12p2


có 3 e độc thân



F 1s22s22p5


B


F

F

F

3. Lai hoá sp3 :
1AOs
4AOsp3
3AOp
+
Đặc điểm các AOsp3 :
Kích thước hình dạng:
Sự định hướng:
Số obitan tham gia lai hoá
Số obitan lai hoá tạo thành
=
Giống nhau
4AOsp3 định huớng từ tâm đến 4 đỉnh của 1 tứ diện đều
Góc lai hoá =
109.5o = 109o28’
= 4AO
3. Lai hoá sp3 :
1AOs
4AOsp3
3AOp
+
Ví dụ: nguyên tử C trong CH4
H
H
H
H
tổ hợp
1AO2s lai hoá với 3AO2p
4 AO lai hoá sp3 của nguyên tử C
Phân tử CH4
III. Nhận xét chung về thuyết lai hóa
Thuyết lai hóa có vai trò giải thích hơn là tiên đoán dạng hình học của phân tử. Thường chỉ sau khi biết phân tử có dạng hình học gì, có những góc liên kết xác định được bằng thực nghiệm là bao nhiêu, mới đúng sự lai hóa để giải thích. Nếu cho một phân tử hay ion, chẳng hạn AB4 mà không có dữ kiện nào, thì thuyết lai hóa sẽ không tiên đoán được là có sự lai hóa tứ diện hay vuông phẳng.

1/ Sự xen phủ trục:
Sự xen phủ trong đó trục của các orbital tham gia liên kết trùng với đường nối tâm của hai nguyên tử liên kết gọi là sự xen phủ trục. Sự xen phủ trục tạo liên kết .
IV/Sự xen phủ trục và xen phủ bên
3p
3p
Xen phủ trục obitan p - p của hai nguyên tử Cl
Tạo liên kết xích ma bền
H
H
Xen phủ trục của hai obitan 1s của hai nguyên tử hiđrô
1s
1s
Tạo liên kết xích ma bền
2/ Sự xen phủ bên:
Sự xen phủ trong đó trục của các orbital tham gia liên kết song song với nhau và vuông góc với đường nối tâm của hai nguyên tử liên kết được gọi là sự xen phủ bên. Sự xen phủ bên tạo liên kết .
Xen phủ bên của hai obitan
B
A
đường nối tâm hai nguyên tử
Tạo lk pi kém bền
1/Liên kết đơn
Ta đã biết, mỗi căp electron chung của hai nguyên tử được tính là một liên kết và được biểu diễn bằng một gạch nối giữa ký hiệu cuả hai nguyên tử đó. Các nguyên tử trong phân tử đã xét như H – H, H – Cl đều liên kết với nhau bằng liên kết đơn. Liên kết đơn luôn luôn là liên kết , đựơc tạo thành từ sự xen phủ trục và thường bền vững.
V/Sự tạo thành liên kết đơn,liên kết đôi và liên kết ba
H
1s
3p
Xen phủ trục của obitan s và obitan p
Tạo liên kết xích ma bền
2/Liên kết đôi:
Trong phân tử etilen(C2H4), mỗi phân tử
Cacbon có sự lai hoá giữa một orbital s với hai
orbital p theo kiểu lai hoá sp2. Các orbital lai
hoá tạo một liên kết giữa hai nguyên tử
Cacbon và hai liên kết với hai nguyên tử
Hydrogen. Mõi nguyên tử cacbon còn môt
orbital p không tham gia lai hoá sẽ xen phủ
bên với nhau tạo liên kết . Liên kết giữa hai
nguyên tử cacbon là liên kết đôi, gồm một liên
kết và một liên kết . Các liên kết kém
bền hơn so với liên kết .
3/Liên kết ba
Nguyên tử N có 5 electron lớp ngoài cùng, khi hình thành phân tử N2, mỗi nguyên tử góp 3 electron độc thân tạo thành ba liên kết. người ta gọi đó là liên kết ba. Chúng ta có thể dựa vào cấu hình elẻcton lớp ngoài cùng của nguyên tử nitơ để giải thích liên kết trong phân tử nitơ.
cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nitơ:




Mỗi nguyên tử nitơ dùng một orbital 2pz(quy ước lấy trục z làm trục liên kết) để tạo liên kết giữa hai nguyên tử theo kiểu xen phủ trục tạo liên kết .
Hai orbital còn lại (2ox,2py) sẽ xen phủ bên với nhau từng đôi một tạo ra hai liên kết . Mỗi liên kết ký hiệu bằng một gạch nối, công thức cấu tạo của phân tử nitơ có dạng liên kết ba: gồm một liên kết và hai liên kết .
N N
Liên kết giữa hai nguyên tử được thực hiện bởi một liên kết và một hay hai liên kết được gọi là liên kết bội.
↑
↑
↑