Hóa 10 Bài Lai hóa các obitan nguyên tử , sự hình thành các liên kết.

[ong noi loc]

BÀI SỰ HÌNH THÀNH CÁC OBITAN , SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT ĐƠN , LIÊN KẾT ĐÔI VÀ LIÊN KẾT BA
PHẦN I
​

I - KHÁI NIỆM VỀ SỰ LAI HÓA

Để hiểu được khái niệm về sự lai hóa các obitan, ta xét liên kết trong phân tử CH4. Công thức cấu tạo:

​

Cấu hình electron nguyên tử C (ở trạng thái kích thích):

Trong phân tử CH4 có 4 liên kết C−H tạo thành bởi 4 obitan hóa trị (mỗi obitan có một electron độc thân) của nguyên tử C (một obitan 2s và ba obitan 2p) xen phủ với 4 obitan 1s của 4 nguyên tử H. Như vậy đáng lẽ trong phân tử CH4 phải có 2 loại liên kết khác nhau là: 1 liên kết s−s và 3 liên kết p−s. Tuy nhiên thực nghiệm cho biết 4 liên kết C−H trong phân tử CH4 giống hệt nhau có góc liên kết là 109[SUP]o[/SUP]28′.
Để giải thích trường hợp trên đây và các trường hợp tương tự, các nhà hóa học Mĩ Slây-tơ (J.Staler) và Pau-linh đã đề ra thuyết lai hóa.
Theo thuyết này, khi nguyên tử C tham gia liên kết với bồn nguyên tử H tạo thành phân tử CH4 thì obitan 2s đã tổ hợp "trộn lẫn" với ba obitan 2p tạo thành bốn obitan mới giống hệt nhau.
Như vậy: 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.
Nguyên nhân của sự lai hóa là các obitan hóa 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.



II - CÁC KIỂU LAI HÓA THƯỜNG GẶP

1. Lai hóa sp

Lai hóa sp là sự tổ hợp 1 obitan s với 1 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 2 obitan lai hóa sp nằm thẳng hàng với nhau về 2 phía, đối xứng nhau (hình 3.6). Lai hóa sp được gặp trong phân tử BeH2 (hình 3.7) và trong các phân tử C2H2, BeCl2,...

Như thế, sự lai hóa sp là nguyên nhân dẫn đến tính thẳng hàng (góc liên kết bằng 1800) của các liên kết trong những phân tử nêu trên.

2. Lai hóa sp2

Lai hóa sp2 là sự tổ hợp 1 obitan s với 2 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 3 obitan lai hóa sp2 nằm trong một mặt phẳng, định hướng từ tâm đến đỉnh của tam giác đều. lai hóa sp2 được gặp trong các phân tử BF3 (hình 3.8), C2H4,...

Sự lai hóa sp2 là nguyên nhân dẫn đến các góc liên kết phẳng 120[SUP]o[/SUP] trong BF3.

3. Lai hóa sp3

Lai hóa sp3 là sự tổ hợp 1 obitan s với 3 obitan p của một nguyên tử tham gia liên kết tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 định hướng tử tâm đến 4 đỉnh của hình tứ diện đều, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau một góc 109[SUP]o[/SUP]28′ (hình 3.9).
Lai hóa sp3 được gặp ở các nguyên tử O, N, C nằm trong các phân tử H2O, NH3, CH4 và ankan.

Chú ý: Các obitan chỉ lai hóa được với nhau khi năng lượng của chúng xấp xỉ bằng nhau.