Tổng hợp lý thuyết: khái quát về nguyên tử và phân tử | Hóa đại cương | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Các electron chuyển động quanh hạt nhân trên các quỹ đạo (các lớp electron)thì chúng không thu hoặc phát năng lượng. Quỹ đạo đó gọi là quỹ đạodừng, có bán kính xác định. Electron chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác => Thuhoặc phát ra một photon với năng lượng bằng hiệu năng lượng của 2 trạngthái dừng tương ứng (nó chính là cơ sở cho công thức ∆ E = E2 – E1 = hc/λ). Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Hóa đại cương (HUS) 24 tài liệu
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 687 tài liệu
Tác giả:
Preview text:
Fb.com/giangduonghoahoc HÓA ĐẠI CƯƠNG 1
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ NGUYÊN TỬ - PHÂN TỬ Nội dung cốt lõi:
1. Các khái niệm cơ bản: nguyên – phân tử, nguyên – phân tử khối – khối lượng mol nguyên – phân tử.
2. Một số định luật cơ bản: tiên đề Bohr, định luật Einstein.
3. Thành phần, cấu trúc nguyên tử. Số Z, A, nguyên tố hóa học – đồng vị.
4. Các đơn vị khối lượng nguyên tử, mol – Hằng số NA (avogadro)
Tiên đề N.Bohr:
Các electron chuyển động quanh hạt nhân trên các quỹ đạo (các lớp electron)
thì chúng không thu hoặc phát năng lượng. Quỹ đạo đó gọi là quỹ đạo dừng, có xác định. bán kính
Electron chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác => Thu hoặc phát ra
một photon với năng lượng bằng hiệu năng lượng của 2 trạng
thái dừng tương ứng (nó chính là cơ sở cho công thức ∆ E = E – E 2 = hc/ 1 λ)
Năng lượng ở trạng thái cơ bản của electron: E = -13,6 eV (1eV = 1,6x10-19 J)
Nguyên tử: đặc trưng cho 1 nguyên tố hóa học với 1 điện tích hạt nhân Z xác định
Đơn chất: do nguyên tử của 1 nguyên tố hợp thành (O , S, Ca, Fe,...) 2
Hợp chất: do nhiều nguyên tử các nguyên tố tạo thành (H2O, NH , CH 3 4,...)
Hệ thống đơn vị, hằng số:
Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,6605x10-27 kg.
Số Avogadro: số hạt vi mô của 1 mol (nguyên tử, phân tử, ion,..) NA = 6,023x10 (hạt/mol) 23
Nguyên tử khối: số đo khối lượng nguyên tử tính ra đơn vị u (đvc)
VD: He = 4,0026 u; O = 15,9994 u
Phân tử khối (khối lượng phân tử tương đối): tổng khối lượng nguyên tử tương
đối của các nguyên tử tạo thành phân tử
Fb.com/giangduonghoahoc VD: H = 2x1,0079 = 2,0153 u 2
Khối lượng mol nguyên – phân tử: là khối lượng của một phân nguyên – phân tử.
VD: nguyên tử khối của H = 1,0079 u thì khối lượng mol nguyên tử H là 1,0079 g/mol
Thành phần – cấu trúc nguyên tử:
Thành phần nguyên tử: Hạt nhân (điện dương) gồm proton (p) (mang điện
dương) và neutron (n) (không mang điện); lớp vỏ - electron (mang điện âm).
Cấu trúc của lớp vỏ nguyên tử sẽ tạo ra tính chất hóa học của nguyên tố. Các loại hạt Khối lượng Điện tích Electron 9,1x10-31 kg 1- Proton 1,00724 u 1+ Neutron 1,00865 u 0
Lưu ý: khoảng trắng là vì số liệu ít được sử dụng trong các bài tập nên k được đề cập.
Số điện tích hạt nhân (Z): Z = số p = số e (nếu nguyên tử trung hòa về điện)
Số khối (A): A = Z (số proton) + N (số neutron)
Nguyên tố hóa học: tập hợp các dạng nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân (cùng số proton)
Đồng vị: các dạng nguyên tử khác nhau của 1 nguyên tố hóa học có cùng điện
tích hạt nhân (cùng số p) nhưng khác nhau về số khối (khác số neutron)
Đồng vị các nguyên tố tạo ra sự khác biệt về TCVL của nguyên tố.
Nguyên tử khối trung bình (M ) + + M = aA bB cC 100
A, B, C: nguyên tử khối của từng đồng vị
a, b, c: tỉ lệ % nguyên tử khối tương ứng của từng đồng vị
Định luật liên hệ giữa khối lượng và năng lượng:
Fb.com/giangduonghoahoc E = mc2
Đơn vị: m (u), 1 uc2 = 931,5 MeV (1MeV = 10 eV) 6
c = 3x108 m/s (vận tốc ánh sáng trong chân không)
Ví dụ: m = 2u thì E = 2uc2 = 2x931,5 MeV
CHƯƠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Nội dung cốt lõi:
1. Khái niệm hạt nhân - Lực liên kết và năng lượng hạt nhân
2. Sơ lược về phóng xạ tự nhiên
Hạt nhân nguyên tử: cấu tạo bởi 2 loại hạt proton và neutron (gọi chung là nucleon)
Lực hạt nhân: có cường độ lớn (không có bản chất tĩnh điện), nhưng bán kính tác
động rất nhỏ (giả thuyết không quá 10-12 cm). Electron k chịu tác dụng của lực hạt
nhân (chỉ chịu tác dụng của lực tích điện giữa hạt nhân mang điện dương và electron mang điện âm).
Năng lượng liên kết hạt nhân: ∆ E = ∆ m.c2
Với ∆ m = [Zmp + (A – Z)mn] – mhạt nhân : độ hụt khối của hạt nhân
Năng lượng liên kết riêng hạt nhân: năng lượng liên kết hạt nhân tính cho 1 nucleon ∆ Er = ∆ E A
Năng lượng liên kết riêng càng lớn, hạt nhân càng bền
Hiện tượng phóng xạ tự nhiên:
Phóng xạ α : A X → 4 + A−4 Z− Y 2He Z 2
Phóng xạ β : A X → 0 + A − e Z +1Y Z 1
Phóng xạ γ: A X* →A X + γ Z Z Phân rã phóng xạ bậc 1: N ln o = kt N t
Fb.com/giangduonghoahoc t1/2 = ln 2 k
với N : lượng chất tại thời điểm ban đầu o
Nt: lượng chất tại thời điểm t
k: hằng số phóng xạ bậc 1
t1/2: chu kỳ bán rã (bán hủy)
CHƯƠNG 3: THUYẾT LƯỢNG TỬ PLANCK – ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠ HỌC LƯỢNG TỬ Nội dung cốt lõi:
1. Nguồn gốc, sự khác biệt giữa cơ học cổ điển và cơ học lượng tử.
2. Tính chất chung của hệ lượng tử: lưỡng tính sóng – hạt (hệ thức de Broglie),
nguyên lý bất định Heisenberg.
3. Trạng thái dừng trong hệ cơ học lượng tử
Thuyết lượng tử Planck:
Ánh sáng (bức xạ nói chung) có bản chất sóng điện từ, các đại lượng cơ bản đặc
trưng cho tính sóng của ánh sáng bao gồm:
+ Bước sóng (λ ) (đơn vị m, cm, nm, ˙A): khoảng cách giữa 2 cấu trúc (trạng thái)
lặp lại của sóng, tại một thời điểm nhất định.
+ Số sóng (~ν¿ (đơn vị: thường dùng cm-1 hay còn gọi 1/cm): nghịch đảo của bước sóng ~ 1 ν = λ
+ Chu kỳ (T) (s): khoảng thời gian giữa 2 lần lặp lại liên tiếp trạng thái của sóng.
+ Tần số (ν ) (s-1 hay còn gọi là Hz): cho biết số lần lặp lại trạng thái trong 1 giây
Nội dung thuyết lượng tử Planck: một dạo động tử, dao động với tần số ν, chỉ có
thể bức xạ hay hấp thụ theo từng lượng nhỏ một, nguyên vẹn, từng đơn vị gián
đoạn, gọi là lượng tử năng lượng ε (tỉ lệ thuận với tần số của bức xạ)
ε = hν = hc λ
Fb.com/giangduonghoahoc
Với h = 6,626x10-34 J.s (hằng số Planck)
Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng:
Ánh sáng (bức xạ điện từ nói chung) là một thông lượng các hạt vật chất, được
gọi là photon hay các lượng tử ánh sáng với năng lượng ε = hν
Tính chất sóng của ánh sáng: hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa.
Tính chất hạt của ánh sáng: hiệu ứng quang điện, Compton.
Hiệu ứng quang điện: mỗi photon có năng lượng hν đủ lớn chiếu lên bề mặt kim
loại sẽ tách electron ra khỏi nguyên tử ở bề mặt kim loại (công thoát electron) và
phần năng lượng còn lại cung cấp cho electron dưới dạng động năng. h 1 ν = E + o mv2 2
hν: năng lượng nguồn sáng (photon)
Eo: công thoát electron với E = h o
νo (ν o: tần số ngưỡng quang điện)
mv2: động năng electron với v: vận tốc chuyển động electron
Điều kiện xảy ra hiệu ứng quang điện: ν ≥ ν o hoặc λ ≤ λo (bước sóng của nguồn
sáng phải nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng xảy ra hiệu ứng quang điện – do E = hν =
hc nên bước sóng càng nhỏ, năng lượng nguồn sáng càng lớn). λ
Sóng vật chất de Broglie: hệ thức suy ra từ 2 hệ thức rất nổi tiếng của Einstein và Planck: E = mc2 E = hc λ Hay mc2 = hc λ
Suy ra: λ = h hay λ = h mc mv
Sóng vật chất de Broglie nghiệm đúng với các vật thể vi mô (các vi hạt) do bước sóng
de Broglie là đáng kể so với kích thước các vi hạt và vô giá trị - không có ý nghĩa với
Fb.com/giangduonghoahoc
các vật thể vĩ mô do bước sóng de Broglie là quá bé so với kích thước của các vật thể vĩ mô.
Nguyên lý bất định Heisenberg: tọa độ và động lượng của các hạt vi mô không
thể đồng thời có giá trị xác cùng xác định.
Δ q.Δp ≥ h 2 π
Δ q: độ bất định về tọa độ
Δ p = mΔv: độ bất định về vận tốc Hàm sóng:
Trạng thái dừng của nguyên tử: trạng thái mà nguyên tử tồn tại có năng lượng xác
định, khi ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ và các electron chỉ chuyển
động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.
Hàm sóng (ở trạng thái dừng): mỗi trạng thái của một hạt (hệ hạt) vi mô được đặc
trưng bằng một hàm số xác định phụ thuộc vào tọa độ và thời gian, được gọi là
hàm sóng hay hàm trạng thái Ψ (đọc là psi – chữ cái trong bảng chữ cái Hi Lạp)
Đặc điểm của hàm sóng hay xuất hiện trong một số câu hỏi trắc nghiệm: hàm
sóng phải đơn trị (đơn trị nghĩa là khi giải chỉ thu được một giá trị xác định – giá
trị này là xác suất tìm thấy vi hạt trong vùng không gian (tọa độ) mà ta xét), hàm
sóng phải hữu hạn (vì xác suất không thể nào là vô hạn, phải là số xác định
được), hàm sóng phải liên tục (vì xác suất có mặt của vi hạt biến thiên một cách
liên tục trong không gian cần khảo sát). Túm lại hãy cố ghi nhớ 3 từ khóa: đơn trị,
hữu hạn, liên tục
Phương trình Schorodinger: hàm sóng Ψ chỉ phụ thuộc vào tọa độ (hàm sóng ở trạng thái dừng): ^ H Ψ = E Ψ
Fb.com/giangduonghoahoc
Phần này đi sâu rất phức tạp (các khái niệm toán tử, biểu diễn toán tử đều là
những kiến thức Toán nâng cao – Giải tích 2,3 nên sẽ không đề cập kĩ trong này).
Chúng ta có thể hiểu nôm na đây là một phương trình, phương trình thì sẽ có ẩn
Ψ – giải pt thì sẽ thu được các nghiệm Ψ – với mỗi giá trị Ψ ta sẽ thu được các
trạng thái khác nhau của vi hạt và giá trị năng lượng E tương ứng của chúng ở trạng thái đó.
Một số ứng dụng cơ học lượng tử cho một số hệ lượng tử điển hình: các mô hình
hạt trong hộp/giếng thế một/ba chiều, mô hình quay tử cứng, mô hình dao động tử
điều hòa (đây là những nội dung rất phức tạp, kiến thức Toán giải tích 2,3 để giải
các tích phân có hàm sin, cos,... nên sẽ không đề cập trong này)
Công thức quan trọng trong tính toán năng lượng hạt trong hộp thế một chiều 2 2 E = n h 8 m L2
E: năng lượng hạt (electron) trong hộp thế 1 chiều
n = 1,2,3,4,... : các mức năng lượng tương ứng của electron
h = 6,626x10-34 J.s: hằng số planck
m = 9,1x10-31 kg: khối lượng electron
L: chiều rộng hộp thế (khi tính toán phải đổi sang đơn vị chuẩn là m – mét)
CHƯƠNG 4: NGUYÊN TỬ HYDRO VÀ NHỮNG ION GIỐNG HYDRO Nội dung cốt lõi:
1. Bài toán nguyên tử hydro và những ion giống hydro
2. Khái niệm orbital nguyên tử (AO) – Ý nghĩa bộ 4 số lượng tử
Nguyên tử hydro và ion giống hydro (He+, Li2+, Be3+,....): là những ion có một electron
duy nhất chuyển động trong trường lực của hạt nhân với một điện tích +e (hay +Ze).
Chuyển động của electron quanh hạt nhân trong nguyên tử hydro là chuyển động trong
trường xuyên tâm (trường thế năng U chỉ phụ thuộc vào khoảng cách r giữa hạt lượng
tử và một điểm nào đó gọi là tâm)
Fb.com/giangduonghoahoc
Bài toán nguyên tử hydro: tóm gọn những gì không liên quan đến Toán thì ta có thể
hiểu như sau: đây là một phương trình vô cùng phức tạp, có quá nhiều biểu thức Toán
học khó, chúng ta thừa hưởng thành quả của những khối óc vĩ đại siêu to khổng lồ
nên pt đã được giải, nghiệm của nó mô tả chi tiết trạng thái của electron trong vùng
không gian (bán kính, góc trong tọa độ cầu và các thông tin chi tiết khác như xác suất
tìm thấy electron, năng lượng E, momen động lượng của electron,...), nó gọi là các
orbital nguyên tử (AO – atomic orbital)
Orbital nguyên tử (AO): hiểu nôm na là vùng không gian mà xác suất tìm thấy
(bắt gặp) electron là lớn nhất (90 – 95%)
Các loại orbital: AO s (hình cầu), AO p (hình số 8 nổi), AO d (5 hình dạng –
dxy, dyz, dxz, dx2-y2, dz2), AO f. Có một lưu ý nhỏ là các hàm AO s thì sẽ không
phụ thuộc vào hàm góc nhé, nó là hằng số) 13,6
Năng lượng của nguyên tử hydro: En = −¿ (eV) n2
n: số lượng tử chính (n = 1,2,3,..)
Phổ phát xạ nguyên tử hydro: ứng với mỗi bước nhảy của electron từ mức
năng lượng cao (Ec) về mức năng lượng thấp hơn (Et), nguyên tử phát ra một
bức xạ đơn sắc có số sóng ~ν xác định. Bức xạ ấy khi chiếu lên kính ảnh sẽ tác
dụng và cho một vạch phổ, tập hợp nhiều vạch phổ thu được dãy phổ.
Có 2 công thức thường được sử dụng để tính toán giá trị bước sóng hoặc số
sóng ứng với sự nhảy các mức năng lượng trong nguyên tử hydro: 13,6 13,6
+ Một là: ΔE = Ec – Et = −¿ +
= hc (λ: bước sóng phổ phát xạ) n 2 n 2 λ c t 1 1 + Hai là: ~ν = R -1 H ( −¿
) (RH = 109678 cm : hằng số Rydberg) 2 2 n n t c
Như vậy đơn vị số sóng trong cách hai sẽ là cm-1
Các dãy quang phổ thường gặp ứng với các bước chuyển năng lượng của electron:
Fb.com/giangduonghoahoc
+ Dãy lyman: bước chuyển electron từ những mức năng lượng cao (nc ≥ 2) về mức cơ bản (n ~
t = 1). Bức xạ thuộc dãy lyman có số sóng ν lớn (λ nhỏ) – thuộc
miền tử ngoại (UV – ultra violet)
+ Dãy balmer: bước chuyển electron từ những mức năng lượng cao (nc ≥ 3) về
mức nt = 2. Những bức xạ này nằm trong miền khả kiến – ánh sáng nhìn thấy
(Vis – visible) ( ~ 380 nm ≤ λ ≤760 nm)
+ Dãy paschen: bước chuyển electron từ những mức năng lượng cao (nc ≥ 4)
về mức nt = 3. Những bức xạ này nằm trong miền hồng ngoại (IR – infrared)
(bước sóng bức xạ lớn hơn 800nm).
Ứng với mức chuyển năng lượng E ∞ về E :
1 năng lượng ion hóa (năng lượng
làm bứt electron ra xa nguyên tử ở khoảng cách vô cùng)
Bộ 4 số lượng tử (n, l, ml, ms)
Số lượng tử chính (n): đặc trưng cho lớp electron, khi các electron trên một
lớp thì có mức năng lượng như nhau 13,6
+ Đối với nguyên tử hydro và ion giống hydro: En = −¿ eV n2
Ở đây người ta thường bẫy bằng khẳng định giá trị năng lượng của nguyên tử
chỉ phụ thuộc vào số lượng tử chính, phát biểu này là chưa chính xác, nó chỉ
đúng với nguyên tử và ion giống hydro (có Z = 1), đối với các nguyên tử và
ion khác, năng lượng còn phụ thuộc vào số Z (đề cập ở chương sau) n = 1 2 3 4 Các mức E K L M N
Số lượng tử phụ (l): cho biết trạng thái của electron – hình dạng của các
orbital (AO s – hình cầu, AO p hình số 8 nổi,....) và cho biết giá trị momen
động lượng của các electron. l = 0 1 2 3 Phân lớp hay s p d f orbital
Fb.com/giangduonghoahoc
Số lượng tử từ (ml): đặc trưng cho sự định hướng của các orbital trong
không gian (còn gọi là hình chiếu momen động lượng của electron lên các trục x, y hoặc z) ml = -l,.....,-1,0,+1,....+l
Đối với AO s: ml = 0; AO p: ml = -1,0,+1; AO d: ml = -2,-1,0,+1,+2; AO f: ml = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3.
Số lượng tử spin (ms): khả năng định hướng của electron trong mỗi ô lượng
tử (giá trị momen động lượng của spin)
ms = + 1/2 tương ứng với spin ↑
ms = - 1/2 tương ứng với spin ↓
CHƯƠNG 5: NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON Nội dung cốt lõi:
1. Cấu hình electron của nguyên tử nhiều electron
2. Phương pháp gần đúng Slater
Cấu hình electron của nguyên tử nhiều electron: quy luật phân bố electron trong nguyên tử nhiều electron
Nguyên lý vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron sẽ chiếm cứ những , tức là trạng thái b
mức năng lượng thấp trước ền vững
trước, rồi mới đến những mức năng lượng cao hơn tiếp theo.
Quy tắc Klechkowski (thứ tự tăng dần mức năng lượng của các phân lớp):
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s = 4d < 5p < .....
Nguyên lý Pauli: trong một nguyên tử (phân tử) không thể có hai hay nhiều
electron mà trạng thái của chúng được đặc trưng bởi cùng tập hợp 4 số lượng tử n, l, ml, ms như nhau.
Quy tắc hund: trong một phân lớp, các electron có khuynh hướng điền vào các
orbital (ô lượng tử) sao cho tổng đại số các spin của chúng là cực đại (tổng số
electron độc thân là lớn nhất). Trường hợp đặc biệt:
Fb.com/giangduonghoahoc
+ Cấu hình của Cr (z = 24): [Ar]3d54s – tuân theo quy tắc hund 1
+ Cấu hình của Cu (z = 29): [Ar]3d104s – tuân theo nguyên lý vững bền 1
Phương pháp slater: biểu thức tính gần đúng năng lượng cho hệ nhiều electron ¿2 E = −¿13,6 Z¿ n 2
Z*: điện tích hạt nhân hiệu dụng Các ej ở Electron ei ở lớp n Các ej ở lớp Các ej ở lớp lớp (n-1) s, p* d f (n+1) (n+2) (n-2) (n-3) 1 0,85 0,35 0 0 bi 1 1 1 0,35 0 1 1 1 1 0,35 * bi = 0,3 cho AO – 1s
n*: số lượng tử chính hiệu dụng n 1 2 3 4 5 6 n* 1 2 3 3,7 4,0 4,2
CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN Nội dung cốt lõi
1. Cấu trúc bảng tuần hoàn: chu kỳ, nhóm, cấu trúc electron của nguyên tử sắp xếp
trong bảng hệ thống tuần hoàn.
2. Sự biến thiên một số tính chất của các nguyên tố: năng lượng ion hóa, ái lực với
electron, độ âm điện, bán kính nguyên tử, bán kính ion,.....
Cấu trúc bảng tuần hoàn: 7 chu kỳ (3 chu kỳ ngắn, 4 chu kỳ dài), 8 nhóm. Mỗi
nhóm được phân ra thành 8 phân nhóm chính (nhóm A) và 8 phân nhóm phụ (nhóm
B). Chi tiết xem tại giáo trình trang 180
Sự biến thiên năng lượng ion hóa:
Fb.com/giangduonghoahoc
Nhìn chung trong 1 chu kỳ, năng lượng ion hóa tăng dần từ trái qua phải vì
điện tích hiệu dụng của hạt nhân nguyên tử tăng lên, cản trở việc tách electron
ra khỏi nguyên tử (xem bảng trang 198).
Năng lượng ion hóa của các nguyên tố trong cùng 1 nhóm: giảm theo chiều
tăng của điện tích hạt nhân.
Ái lực với electron: đặc trưng cho khẳ năng nhận thêm electron để trở thành ion âm,
ái lực càng lớn thì nguyên tố càng dễ nhận electron. Quy luật biến thiên ái lực
electron tương tự như năng lượng ion hóa, nhưng không rõ nét, còn nhiều nguyên tố chưa tìm ra.
Độ âm điện: đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử nguyên tố đó trong
phân tử (độ âm điện lớn – thường là phi kim điển hình, tính oxi hóa mạnh như O , N 2 2,
halogen; độ âm điện nhỏ - thường là kim loại điển hình, tính khử mạnh như kim loại
kiềm, kiềm thổ, nhôm,...). Chi tiết về độ âm điện các nguyên tố, sự biến thiên trong
chu kỳ, nhóm xem trong bảng 6.8 trang 205.
Bán kính nguyên tử: chi tiết xem tại bảng trang 209. Nhìn chung trong 1 chu kỳ
bán kính nguyên tử các nguyên tố giảm dần theo chiều tăng điện tích hạt nhân, trong
1 nhóm tăng dần theo chiều tăng điện tích hạt nhân.
Bán kính ion: chi tiết xem tại bảng 6.10 trang 212
CHƯƠNG 7: KHÁI QUÁT VỀ PHÂN TỬ VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC Nội dung cốt lõi
1. Các khái niệm chung về phân tử và liên kết hóa học – Phân loại liên kết hóa học – Quy tắc bát tử.
2. Thuyết sức đẩy giữa các cặp electron hóa trị (VSEPR) – dạng hình học phân tử.
3. Một số đặc trưng và tính chất quan trọng của phân tử: năng lượng, độ dài, góc liên
kết, momen lưỡng cực,...
4. Liên kết ion – đặc điểm của liên kết ion.
5. Liên kết cộng hóa trị - đặc điểm của liên kết cộng hóa trị.
Fb.com/giangduonghoahoc
6. Tương tác van der Waals và liên kết hydro – bản chất sự hình thành của các dạng liên kết.
Phân tử: là một hệ gồm 1 số giới hạn các hạt nhân nguyên tử và các electron được
phân bố theo 1 quy luật xác định trong không gia để tạo thành một cấu trúc bền
vững. Cấu trúc phân tử tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như:
+ Phân tử trung hòa: CO2, CH4, N2,... + Ion phân tử: Fe3+, SO 2- 2- + 4 , CO3 , Na ,... + Ion phức chất: [Cu(NH 3- 3)4]2+, [Fe(CN)6] ,.... + Gốc tự do: CH * * 3 , C3H5 ,....
+ Tinh thể: kim cương, graphite, NaCl,...
Phân loại liên kết: 4 dạng chính
+ Liên kết ion (liên kết điện hóa trị).
+ Liên kết cộng hóa trị (liên kết nguyên tử). + Liên kết kim loại.
+ Liên kết giữa các phân tử (liên kết yếu): liên kết hydro, tương tác van der Waals.
Quy tắc octet (bát tử): các nguyên tử các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với
các nguyên tử của nguyên tố kia sao cho cấu trúc của chúng đạt tới cấu trúc bền
vững của khí hiếm (8e ngoài cùng). Lưu ý: quy tắc bát tử thường chỉ đúng với các nguyên tố s, p.
Để đạt được cấu trúc bền, có thể có 2 cách:
+ Các electron từ nguyên tử này chuyển hẳn sang nguyên tử khác (hình thành liên kết ion).
+ Các electron giữa các nguyên tử tham gia góp chung (hình thành liên kết cộng hóa trị).
Liên kết ion: là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu Ví dụ: Na+Cl-, Ca2+Cl -2
Fb.com/giangduonghoahoc
Liên kết cộng hóa trị: là liên kết được hình thành bằng việc dùng chung 1 hay
nhiều cặp electron giữa các nguyên tử