Đề tài Giảng dạy một số nội dung liên kết hóa học ở trường Trung học phổ thông

ĩa trị XAX = 109028’ nhưng trên thực tế các gĩc XAX < 109028’ một chút. Ta xem xét trường hợp cụ thể đối với phân tử NH3 H H 1070 H - AX2E2
nguyên tử trung tâm A cũng cĩ 4 đơi electron, nhưng do cĩ hai đơi electron riêng nên hình dạng phân tử khác với phân tử AX4 hay AX3E (cũng cĩ 4 đơi electron). ðơi electron riêng 1 đơi electron riêng PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 24 Phân tử này cĩ gĩc nhỏ hơn gĩc tứ diện 109028’, và nhất là gĩc hĩa trị XAX cũng nhỏ hơn cả gĩc XAX của phân tử AX3E. 1070 H H Ta nhận thấy gĩc liên kết HOH trong phân tử H2O nhỏ hơn gĩc liên kết HNH trong phân tử NH3, nguyên nhân của hiện tượng trên là do trong phân tử H2O thì nguyên tử Oxi cịn 2 cặp electron riêng nên gây ra hiệu ứng đẩy mạnh hơn, nên sẽ thu hẹp gĩc hĩa trị của liên kết lại. - AX4E
sự phân bố 1 đơi electron riêng và 4 đơi electron liên kết tạo ra hình dạng phân tử là hình tháp chĩp (hình cái bập bênh – một số sách của PGS.TS Trần Thành Huế). Thí dụ SF4… - AX3E2
3 đơi electron liên kết tạo 3 liên kết A – X, sự đẩy tương hổ giữa 3 đơi electron này với nhau và với 2 đơi electron khơng liên kết, kết quả hình học phân tử cĩ dạng hình chữ T. Thí dụ ClF3, HClO2… - AX2E3
cĩ 2 cặp electron liên kết và 3 cặp electron khơng liên kết, tổng số là 5. Vậy hình dạng tương tác đẩy là song tháp tam giác, tuy nhiên 3 cặp electron khơng liên kết chiếm khơng gian rộng hơn nên phân bố theo vị trí xích đạo, cịn 2 cặp electron liên kết chiếm vị trí trục. Do đĩ mà cấu trúc hình học của phân tử là thẳng. - AX5E
4 trong năm đơi electron liên kết được phân bố trên một mặt phẳng, một đơi electron liên kết cịn lại được phân bố trên trục gần như vuơng gĩc với mặt phẳng trên. Do đĩ 5 đơi electron liên kết tạo thành hình tháp vuơng. ðơi electron riêng cịn lại trong trường hợp này cũng phân bố trên trục gần như vuơng gĩc với mặt phẳng trên, sự tương tác ở đây khơng đáng kể lắm. Do đĩ kết luận hình học phân tử đối với AX5E là hình tháp vuơng. Thí dụ BrF5… 2 đơi electron riêng PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 25 - AX4E2
2 đơi electron riêng được phân bố trans (phân bố về 2 phía của mặt phẳng) so với 4 đơi electron liên kết, mặt khác 4 đơi electron liên kết này được phân bố trong mặt phẳng nên tạo ra hình vuơng phẳng. Thí dụ XeF4… F FF F PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 26 Chương 2: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN KẾT Ở TRƯỜNG THPT 2.1. Một số nội dung về liên kết hố học ở chương 3 SGK hố học 10 nâng cao: Bài 16 Khái niệm về liên kết hố học liên kết ion I. Khái niệm về liên kết hố học 1. Khái niêm về liên kết 2. Quy tắc bát tử (8 electron) Bài 17 Liên kết cộng hố trị I. Sự hình thành liên kết cộng hố trị bằng cặp electron chung 1. Sự hình thành phân tử đơn chất - Sự hình thành phân tử H2 - Sự hình thành phân tử N2 2. Sự hình thành phân tử hợp chất - Sự hình thành phân tử HCl - Sự hình thành phân tử CO2 (cĩ cấu tạo thẳng) - Liên kết cho nhận 3. Tính chất của các chất cĩ liên kết cộng hố trị II. Liên kết cộng hố trị và sự xen phủ các orbitan nguyên tử 1. Sự xen phủ của các orbitan nguyên tử khi hình thành các phân tử đơn chất - Sự hình thành phân tử H2 - Sự hình thành phân tử Cl2 2. Sự xen phủ của các orbitan nguyên tử khi hình thành các phân tử hợp chất - Sự hình thành phân tử HCl - Sự hình thành phân tử H2S PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 27 Bài 18 Sự lai hố các orbitan nguyên tử. Sự hình thành liên kết đơn, liên kết đơi và liên kết ba I. Khái niệm về sự lai hố II. Các kiểu lai hố thường gặp 1. Lai hố sp 2. Lai hố sp2 3. Lai hố sp3 III. Nhận xét chung về thuyết lai hố IV. Sự xen phủ trục và xen phủ bên 1. Sư xen phủ trục 2. Sư xen phủ bên V. Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đơi và liên kết ba 1. Liên kết đơn 2. Liên kết đơi 3. Liên kết ba Bài 21 Hiệu độ âm điện và liên kết hố học 1. Hiệu độ âm điện và liên kết cộng hố trị khơng cực 2. Hiệu độ âm điện và liên kết cộng hố tri cĩ cực 3. Hiệu độ âm điện và liên kết ion Bài 22 Hố trị và số oxi hố I. Hố trị 1. Hố trị trong hợp chất ion 2. Hố trị trong hợp chất cộng hố trị II. Số oxi hố (4 quy tắc xác định số oxi hố) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 28 2.2. Một số nội dung về liên kết hố học trong các bài của SGK hố học 10, 11 2.2.1. Chương trình SGK hố học 10 nâng cao Bài 41. Cấu tạo phân tử O2 Bài 42. Cấu tạo phân tử Ozon (O3) và hidro peoxit (H2O2) Bài 44. Cấu tạo phân tử hidro sunfua (H2S) Bài 45. Cấu tạo phân tử SO2, SO3, H2SO4 2.2.2. Chương trình SGK hố học 11 nâng cao Bài 30. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ (Chương 4) - Thuyết cấu tạo hố học - Liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ Bài 34. Cấu trúc phân tử Ankan Bài 39. Cấu trúc phân tử Anken Bài 41. Cấu trúc phân tử ankađien Bài 43. Cấu trúc phân tử Ankin Bài 46. Cấu trúc phân tử benzene 2.3. Một số khái niệm 2.3.1. Quy tắc octet (quy tắc bát tử) Từ sự phân tích kết quả thực nghiệm và cấu tạo hĩa học của các phân tử, năm 1916 nhà hĩa học Kossel và Lewis đã đưa ra nhận xét mà ngày nay ta gọi là quy tắc octet: “Khi tạo liên kết hĩa học, các nguyên tử cĩ xu hướng đạt tới cấu hình lớp ngồi cùng bền vững của các nguyên tố khí trơ với 8 electron hoặc 2 electron đối với He” Cần lưu ý là quy tắc trên chỉ áp dụng đúng cho một số nguyên tố giới hạn thuộc chu kì 2, các chu kì khác quy tắc octet cĩ sự sai lệch. 2.3.2. Liên kết cộng hĩa trị Liên kết hĩa học được hình thành nhờ đơi electron dùng chung (hay gĩp chung) giữa hai nguyên tử PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 29 Thí dụ: Phân tử H2 cĩ cấu tạo H – H. Vậy trong nguyên tử này cĩ một đơi electron dùng chung giữa hai nguyên tử H Phân tử N2 cĩ cấu tạo N N≡ . Vậy trong phân tử này cĩ ba đơi electron dùng chung giữa hai nguyên tử N - Liên kết cộng hĩa trị khơng phân cực (hay khơng cĩ cực): Trong liên kết này đơi electron dùng chung ở chính giữa khoảng cách hai hạt nhân. Thí dụ: Phân tử Cl2 Ta cĩ: Cl : Cl hay Cl – Cl. ðĩ là phân tử đơn chất (của các phi kim là chủ yếu). Lưu ý một điều là do các electron luơn ở trạng thái dao động, nên đơi khi đơi electron dùng chung này cũng bị lệch sang một nguyên tử. chẳng hạn, trong phân tử H2, sự lệch đơi electron này chiếm khoảng 30%, tức là liên kết phân cực cũng đã xuất hiện. - Liên kết cộng hĩa trị phân cực (hay cĩ cực) Trong liên kết này, đơi electron dùng chung lệch về phía nguyên tử cĩ độ âm điện lớn hơn (hay nguyên tử cĩ tính phi kim mạnh hơn) Thí dụ: Xét phân tử HX (X là các nguyên tử Halogen), các nguyên tử Halogen là những phi kim cĩ độ âm điện lớn hơn rất nhiều so với nguyên tử H. Nên trong trường hợp này, đơi electron dùng chung bị lệch về phía các nguyên tử Halogen X Chú ý học sinh: Sự phân loại liên kết như trên là cĩ tính quy ước, khơng cĩ ranh giới rõ rệt giữa các loại liên kết trên. - Tiêu chuẩn về hiệu số độ âm điện χ∆ được áp dụng trong trường hợp trên để cĩ thể phân loại liên kết một cách đại cương. 2.3.3. Cơng thức cấu tạo Lewis (sơ đồ Lewis) Mặc dù hiện nay đã cĩ các thuyết hiện đại giải thích về liên kết hĩa học, nhưng việc biểu diễn một cách trực quan gần đúng cơng thức cấu tạo phân tử giúp cho người đọc dễ dàng hình dung nhất (đối với các phân tử phức tạp) là một điều rất cần thiết. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 30 2.3.3.1. Nội dung và phạm vi áp dụng của cơng thức Nội dung: quy ước dùng một dấu chấm () để biểu thị một electron; hai dấu chấm (:) hoặc một vạch (–) để chỉ một đơi electron trong nguyên tử hay phân tử. Cơng thức hĩa học cĩ dùng kí hiệu trên được gọi là cơng thức cấu tạo Lewis. Thí dụ: Các cách viết cơng thức cấu tạo Lewis cho NH3, CO2 N H HH N HH H NH3NH3 _ _ CO O C OOHay Áp dụng: Phân tử liên kết cộng hĩa trị hay liên kết ion đều cĩ thể được biểu diễn bằng cơng thức Lewis. Tuy nhiên, trong thực tế người ta thường dùng cơng thức Lewis cho các phân tử cĩ liên kết cộng hĩa trị. Trong đĩ ta khơng cần chỉ rõ sự lệch của đơi electron liên kết, “một cơng thức hĩa học thực cĩ thể được biểu diễn dưới dạng một hay nhiều cơng thức Lewis khác nhau”. 2.3.3.2. Ưu, khuyết điểm của cơng thức phân tử theo Lewis - Ưu điểm: ðơn giản, dễ hiểu, giải thích được sự hiện diện của một số đơng hợp chất. - Khuyết điểm: + Vì chỉ cĩ tính cách hình thức nên thuyết điện tử về hĩa trị của Kossel và Lewis đưa ra khơng giải thích được cơ cấu khơng gian (hình học phân tử) của hĩa chất (gốc liên kết, độ dài liên kết). Thí dụ: Liên kết O – H bị phân cực nhưng ta khơng thể biết được trong phân tử H2O cĩ phân cực hay khơng? (NH3) (CO2) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 31 H – O – H O Khơng phân cực H H Phân cực + Chỉ áp dụng đúng cho nguyên tố chu kỳ 2, cịn các nguyên tử của các nguyên tố chu kỳ khác thì đã khơng cịn tuyệt đối đúng cho lớp electron ngồi cùng. Thí dụ: BeCl2 quanh Be chỉ cĩ 4 điện tử ở lớp ngồi cùng AlCl3 quanh Al chỉ cĩ 6 điện tử ở lớp ngồi cùng PCl5 quanh P cĩ 10 điện tử lớp ngồi cùng SF6 quanh S cĩ 12 điện tử lớp ngồi cùng P Cl Cl Cl Cl Cl F F F F F S F + Khơng thể giải thích được sự hiện diện của những phân tử như Benzen (C6H6): Nếu biểu diễn Benzen như sau thì Benzen gồm 3 liên kết đơn và 3 liên kết đơi, trong khi đĩ thực nghiệm các phép đo vật lý cho thấy C6H6 cĩ 6 liên kết C – C hồn tồn giống nhau và cĩ độ dài liên kết là trung gian giữa bề dài của một liên kết đơn và của một liên kết đơi. + Khơng giải thích được sự hiện diện của những phân tử cĩ chứa một số điện tử lẻ như NO, NO2…ðặc biệt với cơng thức Lewis, người ta khơng thể hình dung đúng đặc tính của oxigen (trên thực tế thì O2 cĩ tính chất thuận từ vì cĩ electron độc thân trên phân tử) Thực tế cơng thức cấu tạo của Benzen phải cĩ dạng như sau   PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 32 + Và cuối cùng cần nhớ rằng, trước khi viết cơng thức Lewis cho một chất bất kì như đã nĩi ở các mục trước ta cần phải biết rõ thứ thứ tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử chất đĩ, nghĩa là biết rõ cấu tạo hĩa học của nĩ. Thí dụ: Ứng với cơng thức phân tử CHNO cĩ đến 2 cơng thức Lewis ứng với 2 chất khác nhau: O CH N H O C NHay NH C O Hay H N C O (Axit xianic) (Axit isoxianic) 2.3.3.3. Thành lập cơng thức cấu tạo Lewis của các chất Hiện nay, ở chương trình hĩa học phổ thơng (đặc biệt là chương trình hĩa học 10) vẫn cịn sử dụng cơng thức Lewis, cụ thể là yêu cầu học sinh viết cơng thức electron của một phân tử từ đĩ say ra cơng thức cấu tạo của chúng. ðể cĩ thể viết được cấu tạo Lewis cho một cơng thức bất kì, ta hãy làm quen với một số khái niệm sau: - Nguyên tử trung tâm và phối tử Trong một cơng thức hĩa học, nguyên tử trung tâm là nguyên tử cần nhiều nhất số electron để tạo được octet cho lớp ngồi cùng của nĩ (hay nguyên tử cĩ số oxi hĩa cao nhất). các nguyên tử khác và cả đơi electron riêng của nguyên tử trung tâm gọi là phối tử. - ðiên tích lõi nguyên tử: là một số nguyên dương, cĩ trị số bằng số electron hĩa trị (electron lớp ngồi cùng) vốn cĩ của nguyên tử đĩ. Ví dụ ta xét điện tích lõi của các nguyên tử C, S, Cl, O… C: +4, S: +6; Cl: +7; O: +6… - ðiện tích hình thức của nguyên tử được xác định theo cơng thức sau: - ðiện tích giải tỏa (trên một nguyên tử) ðiện tích giải tỏa trên một nguyên ðiện tích giải tỏa trên một nguyên tử Số cấu tạo cộng = ðiện tích hình thức của nguyên tử ðiện tích lõi của nguyên tử Tổng số e riêng của nguyên tử = - - Số liên kết nguyên tử đĩ tham gia PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 33 - Cấu tạo giới hạn, cấu tạo cộng hưởng + Cấu tạo giới hạn: chính là cơng thức cấu tạo được viết theo quy ước Lewis + Cấu tạo cộng hưởng: nếu một cơng thức hĩa học mà cĩ nhiều cơng thức Lewis (cơng thức giới hạn) thì các cơng thức giới hạn đĩ là các cơng thức cấu tạo cộng hưởng của cơng thức đĩ (như chúng ta đã nĩi ở trên, một cơng thức hĩa học cĩ thể cĩ một hoặc nhiều cơng thức Lewis) Nội dung thuyết cấu tạo cộng hưởng: Cĩ 3 nội dung chính - Bất kì một phân tử hoặc ion nào cũng cĩ thể được biểu diễn bởi hai hoặc nhiều cơng thức Lewis (chỉ khác nhau là ở vị trí các electron), gọi là cơng thức cộng hưởng hay cơng thức giới hạn. - Khơng một cơng thức nào trong chúng biểu diễn đúng được hình học phân tử. Khơng một cơng thức cộng hưởng nào phù hợp hồn tồn với tính chất vật lí hoặc tính chất hĩa học của chất. - Phân tử hoặc ion đĩ sẽ được biểu diễn tốt hơn bằng sự “lai hĩa” giữa các cơng thức cộng hưởng. Thí dụ: ta cĩ thể lấy dẫn chứng như trường hợp các ion CO32-, NO3-… những trường hợp này ta sẽ xem xét trong phần bài tập áp dụng bên dưới. 2.3.3.4. Các bước viết cơng thức cấu tạo Lewis
Thí dụ: Thiết lập cơng thức Lewis cho ion CO32- Bước 1: ðưa ra cơng thức cấu tạo Lewis giả định (dựa vào kinh nghiện bản thân, giả sử rằng các liên kết tạo thành là liên kết đơn) C O O O Bước 2: Tính tổng số electron hĩa trị của cơng thức giả định (kí hiệu n1) n1 = 4.1 + 6.3 + 2 = 24 (vì ở đây CO32- là một anion điện tích (--) nên ta cộng thêm 2 vào trong tổng trên) (a) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 34 Bước 3: Tính số electron cịn lại (kí hiệu n2) n2 = n1 – n’ (n’ là tổng số electron đã tạo liên kết trong cơng thức giả định a) n2 = 24 – 2.3 = 18 Dùng n2 tạo octet cho nguyên tử âm điện nhất (nguyên tử cần nhiều hơn số electron để tạo được octet) trong cơng thức giả định (a)
khi đĩ ta được cơng thức sơ bộ (b) C O O O Octet Cho Oxi C O O O Bước 4: Lập cơng thức Lewis đúng Tính số electron cịn lại (kí hiệu n3) sau khi đã tạo octet ở bước 3: n3 = n2 – noctet = 18 – 18 = 0. Nếu trường hợp n3 ≠ 0 thì ta cần đưa số electron này vào nguyên tử trung tâm rồi mới làm tiếp bước sau đây - Tính điện tích hình thức trên mỗi nguyên tử trong cơng thức (b) dùng cơng thức đã giới thiệu ở trên C: 4 – (3 + 0) = 1+ O: 6 – (1 + 6) = 1- Ta biểu diễn kết quả thu được trên cơng thức sau C O O O -1 -1 -1+1 Chuyển đơi electron riêng của oxi thành đơi electron liên kết để: - Tạo octet cho nguyên tử O (nguyên tử trung tâm A nĩi chung) - Trung hịa điện tích hình thức trên một số nguyên tử liên quan (chuyển một đơi electron trên 1 trong 3 nguyên tử O bất kì thành đơi e liên kết) C O O O C O O O (0) (0) -1 -1 (b) (c) (d) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 35 Tính lại điện tích hình thức, kết luận O bên trái cĩ điện tích hình thức là: 6 – (2 + 4) = 0 C cĩ điện tích hình thức là: 4 – (4 + 0) = 0 Hai O cịn lại đều cĩ điện tích hình thức là: 6 – (6 + 1) = 1- Vậy điện tích hình thức của cả cơng thức (d) là: 1- + 1- = 2- Như ta đã nĩi, cĩ 3 nguyên tử O và cả 3 nguyên tử O này đều cĩ khả năng chuyển đơi electron riêng của mình để tạo octet cho nguyên tử C do đĩ thay vào việc cĩ một cấu tạo (d) thì ta sẽ cĩ 3 cấu tạo tương ứng (d1), (d2), (d3) C O O O C O O OC O O O (d1) (d2) (d3) Vậy ion CO32- cĩ 3 cấu tạo giới hạn (hay 3 cấu tạo cộng hưởng), điện tích được giải tỏa trên mỗi nguyên tử O của ion CO32- là 23− Thí dụ: Hãy viết cơng thức cấu tạo Lewis cho PCl3 Áp dụng các bước trên ta sẽ cĩ lần lượt các kết quả sau: P Cl Cl Cl Từ (a) ta cĩ số elctron đã tham gia liên kết n2 = 6e Số electron cịn lại n3 = 26 – 6 = 20e Lấy số electron cịn lại ở trên tạo octet cho nguyên tử âm điện hơn (Cl), số electron cần tạo octet là n4 = 6.3 = 18e P Cl Cl Cl Số electron cịn lại sau khi đã tạo octet ở trên là n5 = 20 – 18 = 2e (a) (b) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 36 Ta thấy, n5 > 0 nên ta dùng n5 điền vào nguyên tử P (chú ý chỉ được điền vào các nguyên tố chu kì 3 trở lên, vì quy tắc octet khơng cịn phù hợp) P Cl Cl Cl Từ cơng thức (c) ta tính điện tích hình thức của mỗi nguyên tử trong phân tử P: 5 – 2 – 3 = 0 Cl: 7 – 6 – 1 = 0 Kết luận: Cơng thức (c) ở trên là cơng thức Lewis đúng của PCl3 2.4. Khảo sát hình học phân tử một số hợp chất cộng hố trị ðể dự đốn hình học phân tử, cĩ thể dùng mơ hình tương tác đẩy VSEPR (quy tắc kinh nghiệm gilexpi). Chúng ta cĩ thể hệ thống quy tắc kinh nghiệm gilexpi trên theo bảng sau đây, kết hợp cả hai loại phân tử (AXn và AXnEm). Chú ý đặc biệt đến 2 khái niệm “hình dạng tương tác đẩy” và khái niệm “cấu trúc hình học phân tử”. Bảng 2.1. Cấu hình khơng gian của một số phân tử Phân tử Tổng số cặp e Hình dạng tương tác đẩy Số cặp e liên kết Cấu trúc hình học phân tử Phân tử điển hình AX2 2 Thẳng 2 Thẳng BeCl2, BeH2. Tam giác đều BF3 AX3 AX2E 3 3 3 2 Chữ V SO2 Tứ diện CH4 Hình tháp chĩp NH3 AX4 AX3E AX2E2 4 4 4 4 3 2 Chữ V H2O Song tháp PCl5 Hình tháp chĩp SF4 Chữ T ClF3 (c) Tam giác đều AX5 AX4E AX3E2 5 5 5 5 4 3 Song tháp tam giác Tứ diện PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 37 Bát diện SF6 Hình chĩp BrF5 AX6 AX5E AX4E2 6 6 6 Bát diện 6 5 4 Vuơng phẳng XeF4
Nhận xét: Ta thấy đối với các trường hợp trong phân tử khơng cĩ cặp electron riêng nên hình dạng tương tác đẩy đối với các cặp electron cũng chính là hình học phân tử của chúng. Trong trường hợp ngược lại, các phân tử cĩ đơi electron riêng thì do tương hổ giữa chúng với các cặp electron liên kết nên hình học phân tử của chúng sẽ biến đổi theo các quy luật như đã trình bày ở phần trên. Như vậy, khi bạn đã xác định tổng số cặp electron của cơng thức Lewis, từ đĩ suy ra mơ hình tương tác đẩy của chúng, tiếp theo là dựa vào mức độ tương quan giữa các cặp e liên kết và các cặp e riêng (của nguyên tử trung tâm) ta suy ra hình học phân tử của các cơng thức đĩ. Thí dụ: Dựa vào cơng thức Lewis một số chất vừa xác định ở trên, chúng ta sẽ suy ra hình học phân tử của chúng. Phân tử PCl3: cĩ cơng thức Lewis đúng là P Cl Cl Cl Tổng số cặp e hĩa trị là 4 (trong đĩ cĩ 3 cặp e liên kết và 1 cặp e khơng liên kết) Kết luận: - Hình dạng tương tác đẩy là tứ diện, nhưng do trên nguyên tử P cịn một đơi e riêng nên hình học phân tử cĩ hình tháp chĩp (hay hình tháp tam giác) giống trường hợp của phân tử NH3 AX2E3 5 2 Thẳng XeF2 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 38 - Theo nguyên tắc hình dạng tương tác đẩy là hình tứ diện, tức là các đơi mây e của nguyên tử trung tâm phân bố cĩ dạng là hình tứ diện đều, các gĩc tứ diện bằng nhau và bằng 109029’. Tuy nhiên cĩ một đơi e riêng trong số đĩ chiếm khoảng khơng gian lớn, dẫn đến sự thu hẹp các mây e liên kết nên từ hình tứ diện (dạng tương tác đẩy) chuyển sang dạng tháp tam giác (hình tháp chĩp) 109028' (Mơ hình tương tác đẩy tứ diện đều) 109028' P Cl Cl Cl Ta suy luận chắc chắn rằng: Gĩc hĩa trị ClPCl sẽ nhỏ hơn gĩc tứ diện 109029’, cịn cụ thể là bao nhiêu thì cần phải cĩ thực nghiệm chứng minh.
Tuy nhiên ta cĩ một cách khác để tính tốn số lượng các cặp e liên kết và các cặp e riêng (khơng cần phải viết cơng thức Lewis) - Việc xác định số liên kết σ hay số cặp e liên kết khơng cĩ gì là khĩ khăn cả. Hễ cĩ bao nhiêu nguyên tử biên liên kết với nguyên tử trung tâm thì cĩ bấy nhiêu liên kết σ . Thí dụ PH3 (số liên kết σ = 3
cĩ 3 cặp e liên kết vì cĩ 3 nguyên tử H liên kết với nguyên tử trung tâm P…) - Việc xác định số electron hĩa trị tự do cĩ thể dùng phương pháp đơn giản sau: + Tính tổng số electron hĩa trị của các nguyên tử trong phân tử (ion ban đầu) (kí hiệu X) + Tính số electron hĩa trị bảo hịa dành cho các nguyên tử biên liên kết với nguyên tử trung tâm (kí hiệu Y), (bát tử đối với mỗi nguyên tử biên nĩi chung và 2 electron đối với mỗi nguyên tử biên là nguyên tử H). PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 39 + Tính hiệu số giữa tổng số electron hĩa trị của phân tử và số electron hĩa trị dành cho các phân tử biên (X – Y). Hiệu số này chính là số electron hĩa trị tự do của nguyên tử trung tâm cần tìm. Bảng 2.2. Kết quả tính tốn số cặp electron hĩa trị tự do của các nguyên tử trung tâm đối với một số phân tử và ion. Nguyên tử Trung tâm Số cặp e tự do 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 4 4 4 6 CO2 NO2+ BF3 CO32- CCl4 NH4+ PCl5 SO2 NO2- SO32- SF4 TeCl4 BrF5 H2O ClF3 XeF4 XeF2 C N B C C N P S N S S Te Br O Cl Xe Xe 4 + 2.6 5 + 2.6 – 1 3 + 3.7 4 + 3.6 + 2 4 + 4.7 5 + 4.1 – 1 5 + 5.7 3.6 5 + 2.6 + 1 4.6 + 2 6 + 4.7 6 + 4.7 6.7 2 + 6 4.7 8 + 4.7 8 + 2.7 2.8 2.8 3.8 3.8 4.8 4.2 5.8 2.8 2.8 3.8 4.8 4.8 5.8 2.8 3.8 4.8 2.8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 X - Y X Y Phân tử, ion PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 40 Như vậy, việc giải thích hình học phân tử đã được giải quyết một cách đơn giản với mơ hình VSEPR ( hay cịn cĩ thêm tên gọi là mơ hình tĩnh điện hoặc mơ hình Gilexpia) 2.5. Lai hố AO nguyên tử 2.5.1. Lai hố sp3 Ta xét 2 hai trường hợp điển hình nhất là CH4, H2O TH 1: phân tử CH4 (chú ý phân tử cĩ dạng AX4) 2s 2p C trang thai kích thích 2s 2p C* 4 orbitan lai hoa Nếu như 4 AO 1s của 4 nguyên tử H tiến vào xen phủ với 4 AO hĩa trị 1 electron của nguyên tử C thì sẽ tạo thành 4 liên kết cộng hĩa trị (sự gĩp chung đơi electron hình thành liên kết). ðặc điểm của 4 liên kết này sẽ khác nhau (khác nhau về tính định hướng, về năng lượng các liên kết), nhưng trên thực tế các số liệu thực nghiệm chứng minh rằng 4 liên kết này hồn tồn giống nhau và gĩc hĩa trị luơn luơn bằng 109029’. Như vậy, để giải thích sự mẫu thuẫn trên, ta sẽ áp dụng khái niệm lai hĩa trong trường hợp này. Mà cụ thể là dạng lai hĩa sp3, 4 AO lai hoa tạo thành hồn tồn giống nhau, khi xen phủ với 4 AO 1s của 4 nguyên tử H sẽ cho các liên kết giống nhau
và chúng định hướng trong khơng gian hình tứ diện đều. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 41 109029' H CH4 H H H TH 2: phân tử H2O (phân tử cĩ dạng AX2E2) 2s 2p O 2s 2p O* kích thích Nếu như 2 AO 1s của 2 nguyên tử H xen phủ với 4 AO hĩa trị 1 electron của nguyên tử O, sẽ hình thành hai liên kết cộng hĩa trị. Tuy nhiên, như đã nĩi ở trên, các AO lai hĩa tạo thành những liên kết bền vững hơn các AO “nguyên chất”. Vì vậy trong những trường hợp mà nguyên tử trung tâm cĩ những cặp điện tử khơng phân chia và khi hiệu năng lượng của các AO khơng quá lớn, các liên kết trong phân tử cũng được giải thích bằng các AO lai hĩa. H H 104,50 O H2O Vì gĩc liên kết trong nước 104,50 (gần xấp xỉ bằng gĩc tứ diện 109029’), nên người ta giải thích trong phân tử nước các AO “nguyên chất” của nguyên tử O đã tham gia lai hĩa, cụ thể là lai hĩa tứ diện sp3. Nhưng sở dĩ, cĩ sự chênh lệch đơi chút giữa gĩc liên kết và gĩc tứ diện là do 2 cặp điện tử tự do của O đã chiếm cứ 2 trong số 4 AO lai hĩa của nguyên tử O, và lực đẩy của 2 mây electron tự do này mạnh hơn so với các mây electron liên kết làm giảm độ lớn của gĩc. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 42 Như đã nĩi ở phần trước đây, trong phân tử H2O xuất hiện momen lưỡng cực. Mơmen lưỡng cực xuất hiện ở đây khơng phải chỉ do sự phân cực của H2O, mà cịn do mơmen lưỡng cực của các cặp điện tử tự do, trọng tâm đám mây điện tử khơng trùng với hạt nhân nguyên tử trung tâm. (ta tham khảo thêm một số giáo trình khác) Chính vì những lí do trên mà phân tử nước khơng cĩ dạng tứ diện đều mà cĩ hình dạng gĩc. 2.5.2. Lai hố sp2 Ta xét trường hợp phân tử BCl3 (phân tử cĩ dạng AX3) 2s 2p B kích thích B* Thực nghiệm cho biết rằng gĩc liên kết trong phân tử BCl3 bằng 1200 cĩ dạng gĩc của tam giác đều. Do đĩ, nguyên tử B trong phân tử BCl3 phải tham gia lai hĩa sp2 Quá trình lai hĩa giải thích như sau: Nguyên tử B bị kích thích cĩ cấu hình electron vỏ hĩa trị là 2s1 2p2 và khi tham gia tạo liên kết với các nguyên tử Cl nĩ ở trạng thái lai hĩa sp2, ta sẽ cĩ hình dạng tương ứng là hình tam giác đều (chúng phân bố trên cùng một mặt phẳng, 3 đỉnh của tam giác đều là 3 nguyên tử Cl) Mơ hình hĩa như sau: 1200 Cl Cl Cl B Cl ClCl (a) (b) B Tuy nhiên, trong trường hợp của phân tử BCl3, các liên kết B – Cl khơng phải là các liên kết đơn. Liên kết này cĩ bậc lớn hơn 1 do cĩ sự che phủ bổ sung giữa obitan hĩa trị tự do của B và AO chứa cặp electron hĩa trị tự do của Cl. Tạo thành các liên kết pi khơng định cư (chuyển động trên tồn bộ khung nguyên tử - hình (b)). PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 43 2.5.3. Lai hố sp Một số trường hợp nguyên tử trung tâm cho lai hĩa sp như BeX2, ZnX2, CdX2 (X là các nguyên tử halogen)…đặc biệt là C2H2 (phân tử này ta sẽ dạy phần ankin). Khi đĩ gĩc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử thẳng là 1800. Bảng 2.3. Mối quan hệ giữa cấu hình khơng gian ABn (cĩ chứa cặp electron hĩa trị tự do) và số cặp electron liên kết Sốcặp electron Phân tử Số liên kết e hĩa trị tự do Tổng số Kiểu lai hĩa nguyên tử trung tâm Cấu hình phân tử Ví dụ AB3 AB2 3 2 0 1 3 3 sp2 Tam giác đều Gĩc BF3,SO3, CO32 SO2, O3, NO2- AB2 AB3 AB4 2 3 4 2 1 0 4 4 4 sp3 Gĩc Tháp tam giác Tứ diện đều AB2 AB3 AB4 AB5 2 3 4 5 3 2 1 0 5 5 5 5 sp3d AB4 AB5 AB6 4 5 6 2 1 0 6 6 6 sp3d2 H2O, ClO2, OF2 NH3, SO32- CH4, CCl4.. XeF2… ClF3... SF4, TeCl4… AsF5, PCl5 ðường Thẳng Chữ T Tứ diện lệch Lưỡng tháp tam giác Vuơng phẳng XeF4… CrF5… SF6… Tháp vuơng Bát diện đều PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 44 2.6. Mối liên hệ giữa cơng thức Lewis – VSEPR – Lai hố AO Cơng thức Lewis AXn AXnEm. Nhận xét: Ta chú ý đến một số cơng thức đã xét dạng lai hĩa của chúng (CH4, BCl3, H2O…). so sánh chúng với phần mơ hình tương tác đẩy (VSEPR), ta thấy sẽ cĩ sự tương ứng giống nhau. - Phân tử CH4 : Nguyên tử trung tâm C cĩ dạng lai hĩa sp3
hình học phân tử là hình tứ diện đều + Theo VSEPR hình dạng tương tác đẩy là tứ diện
hình học phân tử là tứ diện đều + Nguyên tử trung tâm C khơng cĩ cặp electron riêng - Phân tử H2O: Nguyên tử trung tâm lai hĩa sp3
hình học phân tử cĩ dạng gĩc + Theo VSEPR hình dạng tương tác đẩy là tứ diện
hình học phân tử cũng cĩ dạng gĩc Cĩ n đơi e liên kết Khơng cĩ đơi e riêng Cĩ n đơi electron liên kết Cĩ m đơi e riêng Hình dạng tương tác đẩy (của các cặp electron) Gồm 5 dạng phổ biến Thẳng Tam giác đều Tứ diện Bát diện Song tháp tam giác Dạng lai hố Hình học phân tử Hình học phân tử PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 45 + Nguyên tử trung tâm O cĩ 2 cặp electron riêng.
Từ những dẫn chứng trên, ta thấy rằng cĩ mối quan hệ giữa 2 thuyết VSEPR – thuyết lai hĩa. Chỉ khác nhau ở chổ là việc giải thích sẽ khác nhau tùy từng loại phân tử nhất định.
Mơ hình ở trên cĩ thể xem là khái quát hĩa mối quan hệ giữa: cơng thức Lewis – VSEPR – Lai hố AO trong việc xét đốn hình học phân tử của các chất. Khi bạn đã xác định tổng số cặp electron của cơng thức, từ đĩ suy ra mơ hình tương tác đẩy của chúng, tiếp theo là dựa vào mức độ tương quan giữa các cặp e liên kết và các cặp e riêng ta suy ra hình học phân tử của các cơng thức đĩ. Như vậy, ðể chọn kiểu lai hố cho nguyên tử trung tâm ta dựa vào n (tổng số liên kết xích ma (σ ) của nguyên tử trung tâm với số cặp electron hố trị khơng phân chia. - Nếu tổng đĩ bằng 2 thì nguyên tử trung tâm cĩ lai hố dạng sp - Nếu tổng đĩ bằng 3 thì nguyên tử trung tâm cĩ lai hố dạng sp2 - Nếu tổng đĩ bằng 4 thì nguyên tử trung tâm cĩ lai hố dạng sp3 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 46 Chương 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ BAN ðẦU 3.1. Kết quả khảo sát 3.1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của việc khảo sát ðánh giá khả năng nắm vững kiến thức “liên kết hố học” của HS các lớp 10, 11 trường THPT TP Cao Lãnh. So sánh kết quả khảo sát giữa các lớp, từ đĩ đánh giá sơ bộ việc dạy và học nội dung “liên kết hố học” của GV và HS. Xử lí và phân tích kết quả, để đưa ra nhận xét. 3.1.2. Kế hoạch khảo sát Xây dựng mẫu phiếu điều tra tham khảo ý kiến của GV về việc giảng dạy các bài, mục cĩ nội dung liên quan đến khái niệm “liên kết hĩa học” Xây dựng mẫu đề trắc nghiệm 10 phút để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS các lớp 3.1.3. Thống kê số liệu Thơng qua bài kiểm tra 10 phút cho HS các lớp 10 ở trường THPT TP Cao Lãnh (lớp 10H, lớp 10T, lớp 10A1) ta cĩ kết quả ban đầu như sau: Bảng 3.1. ðiểm và số lượng HS của lớp 10H (tổng số học sinh n = 37) ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số lượng 0 0 0 1 3 10 7 8 7 0 1 Bảng 3.2. ðiểm và số lượng HS của lớp 10T (tổng số học sinh n = 37) ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số lượng 0 0 0 0 2 12 9 5 6 2 1 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 47 Bảng 3.3. ðiểm và số lượng HS của lớp 10L (tổng số học sinh n = 24) ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số lượng 0 0 0 1 3 7 8 2 2 1 0 Bảng 3.4. ðiểm và số lượng HS của lớp 10A1 (tổng số học sinh n = 48) ðiểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số lượng 0 0 5 6 9 8 13 6 1 0 0 Bảng 3.5. Phân phối tần suất (fi (%) = số lượng/n) Tần suất fi (%) ðiểm 10H 10T 10L 10A1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 2 0.00% 0.00% 0.00% 10.42% 3 2.70% 0.00% 4.17% 12.50% 4 8.11% 5.41% 12.50% 18.75% 5 27.03% 32.43% 29.17% 16.67% 6 18.92% 24.32% 33.33% 27.08% 7 21.62% 13.51% 8.33% 12.50% 8 18.92% 16.22% 8.33% 2.08% 9 0.00% 5.41% 4.17% 0.00% 10 2.70% 2.70% 0.00% 0.00% Tổng 100% 100% 100% 100% PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 48 3.1.4. ðồ thị Dựa vào số liệu đã trình bày ở trên ta cĩ các đồ thị và biểu đồ biểu diễn như sau: 0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00% 35.00% 10H 10T 10L 10A1 Hình 3.1. Biểu đồ cột biểu thị tần suất fi(%) Dựa vào bảng 3.5. ta tính được tần suất luỹ tích như sau: Bảng 3.6. Biểu diễn tần suất luỹ tích Tần suất luỹ tích ðiểm 10H 10T 10L 10A1 0 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 2 0.00% 0.00% 0.00% 10.42% 3 2.70% 0.00% 4.17% 22.92% 4 10.81% 5.41% 16.67% 41.67% 5 37.84% 37.84% 45.84% 58.34% 6 56.76% 62.16% 79.17% 85.34% 7 78.38% 75.67% 87.5% 97.92% 8 97.3% 91.89% 95.83% 100% PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 49 9 97.3% 97.3% 100% 100% 10 100% 100% 100% 100% Tổng 100% 100% 100% 100% 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% 120.00% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10H 10T 10L 10A1 Hình 3.2. Biểu đồ cột biểu thị tần suất luỹ tích 3.1.5. Nhận xét Thơng qua các số liệu và đồ thị trên ta nhận thấy: Nhìn chung mức độ nắm vững kiến thức về “liên kết hố học” của HS khối 10 ở mức độ trung bình. Cụ thể đối với lớp 10H (chuyên hố), 10T (chuyên tốn) số HS cĩ điểm từ trung bình trở xuống (điểm 5≤ ) chiếm khoảng 37,84%, lớp 10L tỉ lệ đĩ là 45,84% cịn đối với lớp 10A1 thì tỉ lệ cịn thấp hơn nữa là 58,34%. Thơng qua số liệu thống kê như trên ta thấy: Tỉ lệ HS từ trung bình trở xuống gần như 50% tổng số HS được khảo sát trong đợt thực tập sư phạm. Con số thực nghiệm đưa ra như trên đã phản ánh một phần mức độ nắm vững kiến thức của các em vẫn cịn hạn chế. Do đĩ cần phải cĩ phương pháp dạy và học nội dung này hợp lí hơn để các em cĩ thể tiếp thu bài chủ động hơn. Thơng qua việc lấy ý kiến của các GV trường THPT TP Cao Lãnh tơi nhận thấy hầu hết các GV lâu năm đều cho rằng các kiến thức ở chương 3 (SGK hố học 10 nâng PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 50 cao) trừu tượng (nhất là khái niệm về lai hố…). Những khái niệm này GV cảm thấy khĩ truyền đạt cho HS, làm cho các tiết dạy trở nên thụ động. 3.2. Một số giáo án giảng dạy nội dung liên kết hĩa học Bài 17 (Tiết 1) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Học sinh biết: + Sự tạo thành cặp electron chung là xu hướng đạt cấu hình electron bền giữa các nguyên tử phi kim liên kết nhau. Sự phân cực của liên kết cộng hố trị. + Thế nào là liên kết cộng hố trị, liên kết cho – nhận. + Tính chất của hợp chất cộng hố trị. - Học sinh hiểu: + Nguyên nhân hình thành liên kết cộng hố trị. + ðịnh nghĩa liên kết cộng hố trị và liên kết cho – nhận. + ðặc điểm của liên kết cộng hố trị. 2. Kỹ năng: + Củng cố kỹ năng viết cấu hình electron của nguyên tử và ion. + Viết sơ đồ minh hoạ sự tạo thành liên kết cộng hố trị. 3. Thái độ: Nhận thức sự đa dạng của liên kết hố học. II. ðồ dùng dạy học: - Giáo viên: + Giáo án, kế hoạch lên lớp. + Máy chiếu, phiếu học tập, phim mơ tả phân tử Cl2 và HI. - Học sinh: Chuẩn bị bài trước ở nhà. III. Phương pháp dạy học: Hoạt động nhĩm, trao đổi – đàm thoại. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 51 IV. Các hoạt động dạy học: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh I. Sự hình thành liên kết cộng hố trị bằng cặp electron chung
Phân tử đơn chất HOẠT ðỘNG 1 - Yêu cầu HS xác định: + Xu hướng đạt cấu hình electron bền của các nguyên tử phi kim là gì? + Hình thức liên kết giữa các nguyên tử phi kim là như thế nào? - Phân nhĩm (khoảng 8 HS) và phát phiếu học tập cho các nhĩm. - Thảo luận câu hỏi trong phiếu (10 phút). HOẠT ðỘNG 2 - Gọi 3 HS nhĩm 1 trình bày sự tạo thành cặp electron chung của H2, O2, N2. - Gọi 3 HS nhĩm 2 lên bảng viết sơ đồ electron tạo thành H2, O2, N2. - Nhận xét, chỉnh lý. - Gọi 1 HS nhĩm 2 nêu định nghĩa liên kết cộng hố trị, liên kết đơn, liên kết đơi, liên kết ba. - Nhận xét, chỉnh lý. - Gọi 1 HS nhĩm 1 trình bày tính phân cực.
Phân tử đơn chất HOẠT ðỘNG 1 - HS trả lời: + Nhận thêm electron vào lớp ngồi cùng. + Gĩp chung electron tạo thành cặp electron chung. - Tổ chức nhĩm theo hướng dẫn của GV. - Thảo luận. HOẠT ðỘNG 2 2.1. Sự hình thành phân tử H2 - Nguyên tử H cĩ 1 electron, cĩ xu hướng nhận vào 1 electron để cĩ cấu hình electron bền của 2He. - Mỗi nguyên tử H gĩp 1 electron, tạo thành 1 cặp electron chung. Trong phân tử H2, mỗi nguyên tử H cĩ 2 electron. H . + . H → H : H - Cơng thức H : H là c.thức electron. Cơng thức H – H là c.thức cấu tạo. - Liên kết được tạo bởi 1 cặp electron chung giữa 1 nguyên tử là liên kết đơn. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 52 - Nhận xét, chỉnh lý. 2.2. Sự hình thành phân tử O2: - Nguyên tử O cĩ 6 electron lớp ngồi cùng nên cĩ xu hướng nhận vào 2 electron để cĩ cấu hình electron bền của 10Ne. - Mỗi nguyên tử O gĩp 2 electron, tạo thành 2 cặp electron chung. Trong phân tử O2, mỗi nguyên tử O cĩ 8 electron. O : + : O → : O :: O : - Cơng thức electron là :O :: O: Cơng thức cấu tạo là O = O - Liên kết được tạo bởi 2 cặp electron chung giữa 2 nguyên tử là liên kết đơi. 2.3. Sự hình thành phân tử N2: - Nguyên tử N cĩ 5 electron lớp ngồi cùng nên cĩ xu hướng nhận vào 3 electron để cĩ cấu hình electron bền của 10Ne. - Mỗi nguyên tử N gĩp 3 electron, tạo thành 3 cặp electron chung. Trong phân tử N2, mỗi nguyên tử N cĩ 8 electron. N N N N Cơng thức trên là c.thức electron. Cơng thức N ≡ N là c.thức cấu tạo. - Liên kết được tạo bởi 3 cặp electron chung giữa 2 nguyên tử là liên kết ba. . PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 53
Phân tử hợp chất HOẠT ðỘNG 3 - Gọi 3 HS nhĩm 3 trình bày sự tạo thành cặp electron chung của HCl, H2O và CO2. - Gọi 3 HS nhĩm 4 lên bảng viết sơ đồ electron tạo thành HCl, H2O, CO2. - Nhận xét, chỉnh lý. - Gọi 1 HS nhĩm 4 chỉ rõ sự phân cực trong các phân tử trên. HOẠT ðỘNG 4 - Gọi 1 HS nhĩm 5 trả lời câu hỏi 1, 2 phiếu 3. - Nhận xét, chỉnh lý. - Gọi 1 HS nhĩm 6 trình bày tính chất chung của các chất tạo thành bởi liên kết cộng hố trị. - Nhận xét, chỉnh lý. 2.4. ðịnh nghĩa liên kết cộng hố trị. Liên kết đơn, liên kết đơi, liên kết ba.
Phân tử hợp chất HOẠT ðỘNG 3 3.1. Sự hình thành phân tử hợp chất: 3.1.1. Sự hình thành phân tử HCl: “Hình thành cơng thức electron Suy ra CTCT” 3.1.2. Sự hình thành phân tử H2O: “Hình thành cơng thức electron Suy ra CTCT” 3.1.3. Sự hình thành phân tử CO2: “Hình thành cơng thức electron Suy ra CTCT” 3.1.4. Liên kết cho – nhận: ptử SO2. “Hình thành cơng thức electron Suy ra CTCT” - “Liên kết cho – nhận là liên kết cộng hố trị đặc biệt, trong đĩ cặp electron chung do 1 nguyên tử đưa ra”. + Nguyên tử cho: đã cĩ cấu hình electron bền của khí hiếm. + Nguyên tử nhận: phải cĩ orbitan trống. 3.2. Tính chất của các chất cĩ liên kết cộng hố trị: (SGK./73) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 54 Bài 17 (Tiết 2) HOẠT ðỘNG 1: GV ơn tập lại nội dung kiến thức của tiết trước: - Liên kết cộng hố trị là gì? - Liên kết cộng hố trị được tạo thành từ những nguyên tử của nguyên tố nào? - Liên kết đơn, liên kết đơi, liên kết ba là gì? - Thế nào là liên kết cộng hố trị khơng cực? Liên kết cộng hố trị cĩ cực? - Thế nào là liên kết cho – nhận? - Hợp chất tạo bởi liên kết cộng hố trị cĩ những tính chất chung nào? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh II. Liên kết cộng hố trị và sự xen phủ các orbitan nguyên tử
Các phân tử đơn chất: HOẠT ðỘNG 2 - Trình chiếu mơ phỏng sự tạo thành phân tử H2, Cl2, - Yêu cầu HS nhận xét trong quá trình tạo cặp electron chung của các phân tử trên cĩ sự xen phủ của những orbitan nguyên tử nào?
Các phân tử hợp chất: - Trình chiếu mơ phỏng sự tạo thành phân tử HI, HCl, H2O, H2S…
Các phân tử đơn chất: HOẠT ðỘNG 2 - Xem trình chiếu. - Trả lời: + Phân tử H2 cĩ xen phủ của 2 obitan s. H H H H + Phân tử Cl2 cĩ xen phủ của 2 obitan p. Cl Cl Cl-Cl
Các phân tử hợp chất: + Phân tử HI ( hay HCl) cĩ xen phủ của 1 obitan s và 1 obitan p. H I H-I PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 55 HOẠT ðỘNG 3 3.1. Củng cố: - Khi tạo thành cặp electron chung giữa các nguyên tử phi kim thì orbitan chứa electron độc thân của những nguyên tử này cĩ hoạt động gì? - Khoảng cách cân bằng giữa hạt nhân của 2 nguyên tử được duy trì bởi yếu tố nào? - Cho biết “hướng của trục liên kết” trong các phân tử tạo bởi liên kết cộng hố trị? 3.2. Yêu cầu HS: Xem trước nội dung bài 18: “Sự lai hố các obitan nguyên tử. Sự hình thành liên kết đơn, liên kết đơi và liên kết ba” + Phân tử H2O (hay H2S) cĩ xen phủ của 2 obitan s và 2 obitan p. HOẠT ðỘNG 3 3.1. HS trả lời - Cĩ sự xen phủ của orbitan chứa electron độc thân. - Lực hút giữa hạt nhân của các nguyên tử tạo thành liên kết và vùng xen phủ orbitan giữa 2 hạt nhân. - ði qua tâm các nguyên tử tạo thành liên kết.
Củng cố bài: 1. Chọn câu đúng nhất về liên kết cộng hĩa trị . Liên kết cộn hĩa trị là liên kết : A. Giữa các phi kim với nhau. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 56 B. Trong đĩ cặp electron chung bị lệch về một nguyên tử. C. ðược hình thành do sự dùng chung electron của 2 nguyên tử khác nhau. D. ðược tạo thành giữa 2 nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung. 2. Cho các phân tủ : N2 ; SO2 ; H2 ; HBr. Phân tử nào trong các phân tử trên cĩ liên kết cộng hĩa trị khơng phân cực ? A. N2 ; SO2 B. H2 ; HBr C. SO2 ; HBr D. H2 ; N2 3. Sự so sánh nào sau đây là đúng? A. Liên kết ion và liên kết CHT khơng cĩ điểm nào giống nhau. B. Liên kết CHT khơng cực và liên kết CHT phân cực khơng cĩ điểm nào khác nhau C. Liên kết CHT khơng cực và liên kết CHT phân cực khơng cĩ điểm nào giống nhau D. Liên kết CHT phân cực là dạng trung gian giữa liên kết CHT khơng cực và liên kết ion 4. Liên kết hố học trong phân tử nào sau đây được hình thành bởi sự xen phủ p – p : A. H2 B. Cl2 C. N2 D. B và C 5. Liên kết ion khác với liên kết cộng hĩa trị ở: A. Tính định hướng và tính bão hịa . B. Việc tuân theo quy tắc bát tử. C. Việc tuân theo nguyên tắc xen phủ đám mây electron nhiều nhất. D. Tính định hướng. Hãy chọn đáp án đúng PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 57 Bài 18 (Tiết 1) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Học sinh biết: + Khái niệm về lai hố. Một số kiểu lai hố phổ biến. + Sự xen phủ trục, xen phủ bên và các liên kết hố học tạo ra bởi các sự xen phủ đĩ. - Học sinh hiểu: + Nguyên nhân cĩ sự lai hố orbitan nguyên tử. + Nguyên nhân sự xen phủ trục tạo liên kết bền hơn xen phủ bên. 2. Kỹ năng:Vận dụng thuyết lai hố giải thích dạng hình học của 1 số phân tử. 3. Thái độ: Nhận thức sự đa dạng của liên kết cộng hố trị. II. ðồ dùng dạy học: 1. Giáo viên: Giáo án điện tử, kế hoạch lên lớp, máy chiếu. 2. Học sinh: Sách giáo khoa, tập ghi bài. III. Phương pháp dạy học chủ yếu: Trình bày minh hoạ, diễn giảng, trao đổi – đàm thoại. IV. Các hoạt động dạy học: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh I. Khái niệm về sự lai hố HOẠT ðỘNG 1 - Trình chiếu, diễn giải trạng thái nguyên tử C trong phân tử CH4 để HS thấy rằng theo lý luận HOẠT ðỘNG 1 - Nghe giảng, nhận xét. - Xem trình chiếu, nhận xét. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 58 bình thường, liên kết trong phân tử CH4 cĩ 2 loại với dạng khác nhau. - Trình chiếu mơ hình phân tử CH4 được xác định trong thực nghiệm để HS thấy rằng phân tử CH4 cĩ 4 liên kết như nhau về hình dạng và năng lượng. - Từ đĩ, phải cĩ 1 lí thuyết để giải thích điều này đĩ là thuyết lai hố. (giống như hoạt động dẫn vào bài học) - Giới thiệu khái niệm và nguyên nhân lai hố của các orbitan. - Tìm hiểu khái niệm và nguyên nhân lai hố các orbitan ngtử theo hướng dẫn của GV. (SGK/77) II. Các kiểu lai hố thường gặp Lai hố sp HOẠT ðỘNG 2 - Trình chiếu mơ phỏng lai hố sp2 cho HS nhận xét: AO tham gia lai hố, số orbitan lai hố tạo thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hố. - Trình chiếu các dạng khơng gian của BeH2, BeCl2 cho HS nhận xét và phân tích trạng thái lai hố của nguyên tử Be. z y x orbitan s orbitan p z y x z y x 2 orbitan lai hoa sp z y x BeH2 Be* Lai hố sp HOẠT ðỘNG 2 - Xem và nhận xét: lai hố sp là sự tổ hợp (trộn lẫn) giữa 1 AO-s và 1 AO-px, tạo 2 orbitan lai hố thẳng hàng và đối xứng nhau. - Nhận xét: + Nguyên tử Be* tổ hợp từ 1 AO-2s và 1 AO-2px, cĩ lai hố sp + Hình dạng 2 AO lai hố tạo thành giống nhau (gồm 2 thùy: thuỳ lớn và thuỳ nhỏ) + Gĩc lai hố (gĩc hố trị 1800) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 59 Lai hố sp2 HOẠT ðỘNG 3 - Trình chiếu mơ phỏng lai hố sp2 cho HS nhận xét: AO tham gia lai hố, số orbitan lai hố tạo thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hố. - Trình chiếu các dạng khơng gian của BH3, BCl3 cho HS nhận xét và phân tích trạng thái lai hố của nguyên tử B. orbitan s orbitan p z y x z y x orbitan p z y x 3 orbitan lai hoa 1200 Cl Cl Cl B Cl ClCl (a) (b) B Lai hố sp3 HOẠT ðỘNG 4 - Trình chiếu mơ phỏng lai hố sp3 cho HS nhận xét: AO tham gia lai hố, số orbitan lai hố tạo thành, phân bố của các orbitan sau khi lai hố. - Trình chiếu các dạng khơng gian của NH3, H2O Lai hố sp2 HOẠT ðỘNG 3 - Xem và nhận xét: lai hố sp2 từ AO-s và AO-px,y, tạo 3 orbitan lai hố phân bố từ tâm ra 3 đỉnh tam giác đều. - Nhận xét: + Nguyên tử B* tổ hợp AO-2s và 2 AO-2px,y, cĩ lai hố sp2 + Gĩc lai hố (gĩc hố trị 1200) Lai hố sp3 HOẠT ðỘNG 4 - Xem và nhận xét: lai hố sp3 từ AO-s và AO-px,y,z, tạo 4 orbitan lai hố phân bố từ tâm ra 4 đỉnh tứ diện đều. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 60 cho HS nhận xét và phân tích trạng thái lai hố của nguyên tử N, O. orbitan s orbitan p z y x z y x orbitan p z y x 4 orbitan lai hoa orbitan p z y x 109028' H CH4 H H H H H 104,50 O H2O Chú ý: Giới thiệu vai trị của thuyết lai hố: Nhấn mạnh đây là lý thuyết để giải thích kết quả thực nghiệm chứ khơng phải là lý thuyết để tiên đốn. HOẠT ðỘNG 5 - Củng cố: Thuyết lai hố AO cĩ vai trị gì? - Yêu cầu HS xem nội dung cịn lại chuẩn bị cho tiết sau. - Nhận xét: Nguyên tử N, O tổ hợp AO-2s và 3 AO-2px,y,z, cĩ lai hố sp3 - Gĩc lai hố (gĩc hố trị 109029’) HOẠT ðỘNG 5 - Giải thích sự đồng nhất về năng lượng của AO khi tạo liên kết bền và dạng hình học của phân tử. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 61 Bài 18 (Tiết 2) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh III. Sự xen phủ trục và xen phủ bên HOẠT ðỘNG 6 - Trình chiếu các hình thức xen phủ của các AO–s và AO–p cho HS thấy thế nào là xen phủ trục và xen phủ bên. - Lưu ý HS về hướng của trục orbitan và đường nối tâm. - Yêu cầu HS phát biểu nhận xét về xen phủ trục và xen phủ bên. Xen phủ trục Xen phủ bên - Giới thiệu loại liên kết và độ bền của liên kết tạo bởi 2 loại xen phủ trên. + Xen phủ trục tạo liên kết xích ma ( )σ bền. + Xen phủ bên tạo liên kết pi )(pi kém bền. HOẠT ðỘNG 6 - Xem trình chiếu, nhận xét. - Phát biểu: + Khi trục của orbitan tham gia liên kết trùng với đường nối tâm của 2 nguyên tử liên kết thì gọi là xen phủ trục. + Khi trục của orbitan tham gia liên kết song song nhau và vuơng gĩc với đường nối tâm của 2 nguyên tử liên kết thì gọi là xen phủ bên. - Nghe giảng. - Xem trình chiếu, nhận xét. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 62 IV. Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đơi, liên kết ba HOẠT ðỘNG 7 - Trình chiếu cho HS xem hình ảnh xen phủ để tạo liên kết đơn, đơi, ba. - Yêu cầu HS nhận xét thành phần liên kết xíchma ( )σ và liên kết pi )(pi trong mỗi loại liên kết. - Yêu cầu HS giới thiệu một số phân tử lần lượt cĩ các loại liên kết trên Thí dụ: H2, HCl, Cl2…cĩ liên kết ( )σ C2H4…cĩ liên kết đơi N2…cĩ liên kết ba - Giúp HS giải thích sự hình thành các loại liên kết trên. HOẠT ðỘNG 8 - Củng cố: + Các AO s và p xen phủ nhau như thế nào? + Bản chất hình thành liên kết đơn, liên kết đơi, liên kết ba? - Yêu cầu HS ơn các bài về liên kết và lai hố. Tiết 32 luyện tập. HOẠT ðỘNG 7 - Phát biểu: Liên kết đơn là liên kết σ. Liên kết đơi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết pi. Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết pi. HOẠT ðỘNG 8 - HS trả lời các câu hỏi.
Củng cố bài: 1. Nhận xét nào sau đây là đúng: A. Sự lai hố obitan nguyên tử để được số orbitan khác nhau và cĩ định hướng khơng gian khác nhau PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 63 B. Sự lai hố sp của mỗi nguyên tử C là nguyên nhân dẫn đến tính thẳng hàng trong phân tử C2H2 C. Sự lai hố sp2 của mỗi nguyên tử C là nguyên nhân dẫn đến tính thẳng hàng trong phân tử C2H4 D. Phân tử CH4 cĩ lai hố sp3, cịn phân tử NH3 cĩ lai hố sp2 2. Phân tử nào cĩ sự lai hĩa sp2 ? A. BF3 B. BeF2 C. NH3 D. CH4. 3. Phân tử H2O cĩ gĩc liên kết bằng 104,50 do nguyên tử oxi ở trạng thái lai hĩa : A. sp B. sp2 C. sp3 D. khơng xác định được. 4. Các liên kết trong phân tử N2 được tạo thành là do sự xen phủ của : A. các obitan s với nhau và các obitan p với nhau. B. 3 obitan p với nhau . C. 1 obitan s và 2 obitan p với nhau. D. 3 obitan p giống nhau về hình dạng và kích thước nhưng khác nhau về định hướng khơng gian với nhau. Hãy chọn đáp án đúng . 5. Nguyên tử P trong phân tử PH3 ở trạng thái lai hĩa : A. sp. B. sp2 C. sp3. D. khơng xác định được Hãy chọn đáp án đúng PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 64 PHẦN III: KẾT LUẬN 1. Kết luận chung Thơng qua cơ sở lí luận và thực tế việc tham khảo ý kiến một số GV và khảo sát HS các khối lớp 10 (3 lớp chuyên và 1 lớp 10A1) ta cĩ một số kết luận như sau: - ðã nêu lên được tổng quan lí luận về “liên kết hố học và hình học phân tử”, đưa ra một số dạng cụ thể (cĩ ví dụ minh hoạ). Hệ thống một số bài tập vận dung nội dung trên (cĩ đáp án kèm theo). - ðã khảo sát thực tế HS ở trường THPT TP Cao Lãnh (qua bài kiểm tra 10 phút) về khả năng nắm vững kiến thức của các em. - Tĩm lại qua đề tài khố luận này tơi nhận thấy vấn đề giảng dạy nội dung “liên kết hố học” là quan trọng. Tuy nhiên do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan nên hiệu quả giảng dạy của GV vẫn chưa cao.làm cho HS tiếp thu bài kém (cụ thể kết quả khảo sát qua bài kiểm tra 10 phút trong đợt thực tập sư phạm). 2. Ý kiến đề xuất 2.1. ðối với sinh viên trường sư phạm Sinh viên nên hệ thống lại các kiến thức đã học và vận dụng các nội dung đĩ vào chương trình SGK 10, 11, 12. Nĩ sẽ giúp ích cho bản thân trong quá trình thực tập tốt nghiệp, đồng thời sẽ là hành trang sư phạm cho các bạn trong tương lai. 2.2. ðối với trường THPT Khi dạy học các nội dung này GV nên sử dụng các phương tiện trực quan (máy chiếu, ảnh…) để HS dễ hình dung vấn đề nhất là các bài trong chương 3 SGK hố học 10, (các đoạn Flash mơ tả hình ảnh các AO, sự xen phủ các AO, sự lai hĩa các AO…) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ngơ Ngọc An (2007), Giải tốn hĩa học 10, Nxb Giáo dục, Hà Nội 2. Nguyễn ðức Chung (2002), Hĩa học đại cương, Nxb ðại học quốc gia Tp.HCM. 3. Nguyễn ðức Chuy (1995), Hĩa học đại cương, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 4. Trần Thành Huế (2003), Hĩa học đại cương 1 Cấu tạo chất, Nxb ðại học sư phạm, Hà Nội 5. Trần Thành Huế (2008), Tư liệu hố học 10, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 6. Nguyễn ðình Huề, Nguyễn ðức Chuy (2003), Thuyết lượng tử về nguyên tử và phân tử, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 7. Nguyễn Trọng Thọ (2005), Hĩa ðại Cương, Nxb Giáo Dục, Hà Nội. 8. ðào ðình Thức (2006), Nguyên tử và liên kết hĩa học tập 2, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 9. ðào ðình Thức (1999), ðối xứng phân tử và ứng dụng lí thuyết nhĩm trong hĩa học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 10. Chu Phạm Ngọc Sơn (1995), Cơ sở lí thuyết hĩa đại cương cấu tạo chất, Nxb ðại học tổng hợp Tp.HCM. 11. Website www.ebook.com.vn www.hoahocvietnam.com.vn PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::