Bài giảng Liên kết hóa học - Cấu tạo phân tử (Phần 2)

Nội dung text: Bài giảng Liên kết hóa học - Cấu tạo phân tử (Phần 2)

1. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT KIM LOẠI ΔHa 2
2. •Có khả năng dẫn điện •Có khả năng dẫn nhiệt •Có ánh kim ? •Kéo dài, dát mỏng
3. Thuyết khí electron Thuyết vùng (MO-LCAO: Molecular Orbitals- Linear Combination of the Atomic Orbitals) 5
4. Thuyết khí electron 1.Mạng lưới kim loại gồm các ion dương kim loại. 2.Các e hóa trị chuyển động tự do trong toàn mạng lưới như phần tử khí. → Giúp giải thích định tính được tính chất vật lý chung của kim loại → Hạn chế do e không đóng vai trò nhiệt dung nguyên tử nên mâu thuẫn. 6
5. Thuyết vùng 1.Kim loại là hệ nhiều nhân. 2. Trạng thái e trong hệ giống như trạng thái của e trong phân tử. 3. Các e không là hóa trị ở trong trường hạt nhân riêng của nguyên tử. 4. Các e hóa trị ở trong trường chung của tất cả hạt nhân nguyên tử kim loại. 5. Trạng thái của e hóa trị được mô tả bằng orbital phân tử - MO. 6. MO trong kim loại thuộc về nhiều nguyên tử → MO không định chỗ 7
6. MO-LCAO: Molecular Orbitals-Linear Combination of the Atomic Orbitals
7. TÍNH CHẤT TỪ
8. Thuyết vùng N 1 2 3 4 n
9. 4   2 1 1 0 aB = 2 * + * 24 m0e me mh
10. DẪN ĐIỆN ĐIỆN MÔI BÁN DẪN 3 eV 0,1 - 3 eV
11. 28 Department of Inorganic Chemistry - HUT
12. 80 12 10 60 8 ] ] g / e u O [ m 40 6 c e [ H  4 20  2 H c 0 0 0 10 20 30 40 50 D [nm]
13. Tỉ số bề mặt trên thể tích ➢ Xuất phát từ kim loại : chồng khít kiểu 2 lớp ( sáu phương ) và 3 lớp ( lập phương tâm mặt ) với số phối trí = 12 , các nguyên tử nằm trên bề mặt hạt có số phối trí = 9 hoặc nhỏ hơn tuỳ thuộc nằm trên mặt nào , cạnh và đỉnh ➢ Khi kích thước hạt giảm, % số nguyên tử nằm trên bề mặt tăng. ➢ Dùng mô hình giọt chất lỏng (Psaras P.A and Langford HD /Ed 1987) Advancing materials Research Washington DC National 30 Academy Press, p 203
14. bcc IA, Fe, Ba hcp Be, Mg, Zn fcc Ca, Cu, Ag, Al
15. 1. ΔHa đều lớn, lớn nhất là W, nhỏ nhất là Hg. 2. ΔHa của kim loại d nói chung cao hơn kim loại không d. 3. Từ trái sang phải trong dãy d, ΔHa tăng theo số e hóa trị (n-1)d và đạt cực đại ở giữa dãy. 4. Từ trên xuống trong nhóm A, ΔHa giảm, còn trong nhóm B thì ΔHa tăng.
16. NĂNG LƯỢNG SOLVAT HÓA Năng lượng solvat hóa ion là năng lượng tỏa ra khi 1 mol ion ở thể khí tan vào dung môi thành dung dịch vô cùng loãng. Khi dung môi là nước, gọi là năng lượng hydrat hóa. 35
17. ++ G298 =−405.84 kJ / mol Na()() k+ H2 O l ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Na
18. Phương trình Born: 22 Z e N 1 Gs = H s − T S s = − k 1 − 2r  ε – hằng số điện môi của dung môi k – hằng số phụ thuộc đơn vị sử dụng ΔHs – nhiệt solvat hóa ion ΔSs – sự biến thiên entropi solvat hóa ion ΔGs – sự biến thiên thế đẳng áp solvat hóa cation hay anion (năng lượng solvat hóa ion). Z+, Z- - điện tích dương, âm của cation và anion 38 r+, r- - bán kính của cation và anion
19. Effect of Hydrogen-Bonding on Boiling Point 39
20. Năng lượng liên kết yếu Năng lượng liên kết hydro Ehyd H khi đã liên kết với nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn (F, O, N) còn có khả năng liên kết phụ với nguyên tử khác trong phân tử. Liên kết phụ này gọi là liên kết hydro, biểu diễn bằng dấu chấm. Năng lượng liên kết hydro phụ thuộc chủ yếu vào độ âm điện của nguyên tử liên kết với nó. Độ âm điện càng lớn → năng lượng liên kết hydro càng lớn. Năng lượng liên kết hydro nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng liên kết ion và liên kết cộng hóa trị, giá trị của nó trong khoảng 4 – 40 kJ/mol, lớn nhất là 113 kJ/mol trong F- HF
21. Năng lượng liên kết yếu Năng lượng tương tác Van der Waals (1837-1923) Uvdv Uvdv là lực tương tác giữa các phân tử, nguyên tử trung hòa là tương tác hút khi các vỏ e chưa xâm nhập vào nhau 21 4 U = −  dh 3R6 kT 2 (4  o ) V. Keesom 1912 21  2 UU→ = −  μ – momen lưỡng cực của phân tử [Cm] vdv cu R6 2 k – hằng số Boltzmann, 1.3805.10-23 [J/K] (4  o ) T – nhiệt độ [K] Dobai 1920 R – khoảng cách giữa 2 phân tử [m] 2 ε – hằng số điện môi của chân không, 8.85.10-12 [SI] o 3h o 1 Ukt = −  2 α – độ phân cực (biến dạng) của phân tử 4R6 (4  o ) h – hằng số Plank, 6.626.10-34 [Js] London 1930 41 νo – tần số dao động ứng với năng lượng ở T = O K
22. Covalent and van der Waals radii 42