Giải Hóa 10 SGK nâng cao Chương 3 Bài 18 Sự lai hóa các obitan nguyên tử, sự hình thành liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba

Thế nào là sự lai hóa?

Hướng dẫn giải:

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.

Hướng dẫn giải:

Lai hóa sp (phân tử BeH₂), sp² (phân tử BF₃), sp³ (phân tử CH₄)

Hướng dẫn giải:

- Phân tử BeH₂: Một obitan s và một obitan p của nguyên tử beri tham gia lai hóa để tạo thành 2 obitan lai hóa sp hướng về hai phía đối xứng nhau. Hai obitan này sẽ xen phủ với 2 obitan ls chứa 1 electron của hai nguyên tử hiđro tạo thành 2 liên kết σ giữa Be – H.

Sơ đồ:

- Phân tử BF₃: Trong nguyên tử B một obitan s tham gia lai hóa với 2 obitan p tạo thành 3 obitan lai hóa sp² định hướng từ tâm đến 3 đỉnh của tam giác đều. 3 obitan này xen phủ với 3 obitan p của flo để tạo thành 3 liên kết σ giữa B-F.

Sơ đồ:

- Phân tử CH₄: 1AOs và 3AOp của nguyên tử cacbon đã tiến hầnh lai hóa để tạo thành 4 obitan lai hóa sp³ định hướng từ tâm đến 4 đỉnh của hình tứ diện đều, các trục đối xứng của chúng tạo với nhau 1 góc 109^o28’. 4 obitan lai hóa sp³ sẽ xen phủ với 4 obitan s của 4 nguyên tử H để tạo 4 liên kết σ giữa C-H.

Sơ đồ:

Hướng dẫn giải:

∗ Phân tử H₂O:

- Một obitan 2s và 3 obitan 2p của nguyên tử O lai hóa với nhau tạo nên 4 obitan lai hóa sp³ giống hệt nhau, hướng về 4 đỉnh của hình tứ diện đều. Trên 2 obitan lai hóa có electron độc thân; còn trên hai obitan lai hóa khác có cặp electron ghép đôi.

- Hai electron lai hóa chứa electron độc thân xen phủ với obitan ls chứa electron độc thân của hai nguyên tử hiđro, tạo nên hai liên kết σ.

- Phân tử H₂O Có dạng góc.

∗ Phân tử NH₃:

- 1 obitan 2s và 3 obitan 2p của nguyên tử N lai hóa với nhau tạo nên 4 obitan lai hóa sp³ giống hệt nhau, hướng về 4 đỉnh của hình tứ diện đều. Trên 3 obitan lai hóa có electron độc thân. Trên obitan lai hóa còn lại có cặp electron ghép đôi.

- 3 obitan lai hóa chứa electron độc thân xen phủ với 3 obitan ls chứa electron độc thân của 3 nguyên tử hiđro, tạo nên 3 liên kết σ.

- Phân tử NH₃ có dạng hình chóp tam giác.

Hướng dẫn giải:

- Sự xen phủ trục: Sự xen phủ trong đó trục của các obitan tham gia liên kết trùng với đường lối tâm của hai nguyên tử liên kết gọi là sự xen phủ trục. Sự xen phủ trục tạo liên kết σ.

- Sự xen phủ bên: Sự xen phủ trong đó trục của các obitan 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 π.

Hướng dẫn giải:

Câu a:

Liên kết σ:

- Liên kết σ được hình thành do sự xen phủ giữa hai obitan hóa trị của hai nguyên tử tham gia liên kết dọc theo trục liên kết.

- Tính chất của liên kết σ là đối xứng qua trục liên kết, các nguyên tử tham gia liên kết quay quanh trục liên kết. Liên kết σ bền hơn các loại liên kết khác.

Câu b:

Liên kết π

- Liên kết π là liên kết được hình thành do sự xen phủ giữa 2 obitan hóa trị của 2 nguyên tử tham gia liên kết ở hai bên trục liên kết (xen phủ bên).

- Tính chất của liên kết π là không có tính đối xứng trục, nên hai nguyên tử tham gia liên kết không có khả năng quay quanh trục liên kết và kém bền hơn các liên kết khác.

Hướng dẫn giải:

- Liên kết đơn là liên kết do sự xen phủ 2 obitan liên kết theo dọc trục liên kết.

Ví dụ: Phân tử HBr: H-Br.

- Liên kết đôi là liên kết được hình thành do 2 cặp electron liên kết. Trong liên kết đôi có 1 liên kết σ (bền hơn) và 1 liên kết π (kém bền hơn).

Ví dụ: Phân tử CO: C=O.

- Liên kết ba là liên kết được hình thành do 3 cặp electron liên kết. Trong liên kết ba có 1 liên kết σ và 2 liên kết π.

Ví dụ: Phân tử axetilen: H-C ≡ C-H.

Hướng dẫn giải:

- Phân tử HCl: Obian ls chứa electron độc thân của nguyên tử hiđro xen phủ với obitan 3p chứa electron độc thân của nguyên tử clo, tạo thành một liên kết σ.

- Phân tử C₂H₄: Trong phân tử etilen (C₂H₄) mỗi nguyên tử cacbon có sự lai hóa sp². Các obitan lai hóa tạo một liên kết σ giữa hai nguyên tử cacbon và hai liên kết σ với hai nguyên tử hiđro. Mỗi nguyên tử cacbon còn một obitan p không tham gia lai hóa sẽ xen phủ bên với nhau tạo liên kết π. Liên kết giữa hai nguyên tử cacbon là liên kết đôi.

- Phân tử CO₂: Phân tử CO₂ có dạng đường thẳng, nguyên tử cacbon lai hóa sp. Hai obitan lai hóa chứa electrón độc thân của nguyên tử c xen phủ trục với 2 obitan 2p chứa electrón độc thân của 2 nguyên tử oxi, tạo thành 2 liên kết σ. Hai obitan 2p không lai hóa của nguyên tử cacbon có chứa electron độc thân xen phủ bên với 2 obitan 2p chứa electron độc thân còn lại của 2 nguyên tử oxi, tạo nên 2 liên kết π.

- Phân tử N₂: Mỗi nguyên tử nitơ có 3 electron độc thân nằm trên 3 obitan 2p; 2 obitan 2p của hai nguyên tử nitơ xen phủ trục, tạo nên 1 liên kết σ. Các obitan p còn lại xen phủ bên với nhau từng đôi một tạo nến 2 liên kết K. Như vậy, 2 nguyên tử nitơ liên kết với nhau bằng một liên kết σ và 2 liên kết π.

Trên đây là nội dung chi tiết Giải bài tập nâng cao Hóa 10 Chương 1 Bài 18, với hướng dẫn giải chi tiết, rõ ràng, trình bày khoa học. Chúng tôi hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các bạn học sinh lớp 10 học tập thật tốt!