Dùng thuyết lai hóa mô tả cấu tạo của c2h6 năm 2024
|
Bài viết hướng dẫn cách viết Công thức Lewis của C2H6 theo chương trình sách mới Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo giúp học sinh dễ dàng nắm vững cách viết Công thức Lewis của C2H6. Show Công thức Lewis của C2H6Ethane (C2H6) là một hydrocarbon thường gặp trong môn hóa học, đặc biệt là hóa học hữu cơ. Vậy công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của C2H6 được biểu diễn như thế nào? Bài viết dưới đây sẽ giúp các em giải đáp những thắc mắc trên. 1. Công thức electron của C2H6- Sự hình thành phân tử C2H6: Nguyên tử C có 4 electron hóa trị, cần thêm 4 electron để đạt octet. Nguyên tử H có 1 electron hóa trị, cần thêm 1 electron để đạt octet. Khi hình thành phân tử C2H6, mỗi nguyên tử C góp chung với mỗi nguyên tử H một electron, hai nguyên tử C góp chung với nhau 1 electron để tạo thành 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử C. - Công thức electron của C2H6 là: - Nhận xét: + Phân tử C2H6 có 7 cặp electron dùng chung, trong đó có 6 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử C và H, 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử C. + Phân tử C2H6 không có electron tự do. 2. Công thức Lewis của C2H6
Từ công thức electron, thay 1 cặp electron dùng chung bằng 1 gạch nối “–” giữa hai nguyên tử ta được công thức Lewis Từ công thức electron của C2H6, thay mỗi cặp electron bằng một gạch nối. Ta được công thức Lewis của C2H6 là:
Bước 1: Tính tổng số electron hóa trị trong phân tử C có 4 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử C2H6 có 2 nguyên tử C và 6 nguyên tử H. Vậy tổng số electron hóa trị = 4.2 + 1.6 = 14 electron Bước 2. Xác định nguyên tử trung tâm và vẽ sơ đồ khung biểu diễn liên kết giữa nguyên tử trung tâm với các nguyên tử xung quanh qua các liên kết đơn. Vẽ một gạch (một liên kết) từ nguyên tử trung tâm tới mỗi nguyên tử xung quanh. Trong phân tử C2H6, hai nguyên tử C được đặt làm trung tâm, các nguyên tử H đặt xung quanh như sau: Bước 3. Tính số electron hóa trị chưa tham gia liên kết bằng cách lấy tổng số electron trừ số electron tham gia tạo liên kết. Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 14 – 2.7 = 0 Nguyên tử C và H đều đã được octet. Vậy công thức Lewis của C2H6 là - Nhận xét: + ∆χ(C – H) = |2,55 – 2,2| = 0,35 <0,4 ⇒ liên kết C – H trong phân tử C2H6 thuộc loại liên kết cộng hóa trị không phân cực. + Liên kết C – C là liên kết cộng hóa trị không phân cực. III. Công thức cấu tạo của C2H6Từ công thức Lewis, ta loại bỏ đi các electron tự do (electron không tham gia liên kết) thu được công thức cấu tạo. - Công thức cấu tạo của C2H6 là: - Nhận xét: + Công thức cấu tạo của C2H6 trùng với công thức Lewis vì phân tử C2H6 không còn electron tự do. + Phân tử C2H6 chỉ chứa liên kết đơn. 4. Ví dụ minh họaCâu 1. Cho biết hóa trị của một nguyên tố trong phân tử bằng tổng số liên kết σ và π mà nguyên tử nguyên tố đó tạo thành khi liên kết với các nguyên tử xung quanh. Hóa trị của C trong C2H6 là
Hướng dẫn giải Đáp án đúng là: D Công thức cấu tạo của C2H6 là: Hóa trị của C trong C2H6 là 4. Câu 2. Chất nào sau đây chỉ chứa liên kết cộng hóa trị
Hướng dẫn giải Đáp án đúng là: A + C2H6 chỉ chứa liên kết cộng hóa trị, trong đó các liên kết được hình thành bằng sự góp chung electron giữa hai nguyên tử.
Câu 5: Cho các phân tử sau: CH 4, NH 3, BF 3 , NCl 3 , CO 2 , H 2 O, CCl 4 . Phân tử nào phân cực, phân tử nào không phân cực? Vì sao? Câu 6: Hãy vẽ vectơ momen lưỡng cực của liên kết trong các phân tử sau: HF, H 2 O, NH 3 , SO 2 , CH 4 , BF 3 . Câu 7: Thực nghiệm cho biết cả ba hợp chất CHBr 3 , SiHBr 3 , CH(CH 3 ) 3 đều có cấu tạo tứ diện. Có ba trị số góc liên kết tại tâm là 110 o ; 111 o ; 112 o (không kể tới H khi xét các góc này). Độ âm điện của H là 2,20; CH 3 là 2,27; C sp3 là 2,47; Si là 2,24; Br là 2,50. Dựa vào mô hình sự đẩy giữa các cặp e hóa trị (VSEPR) và độ âm điện, hãy cho biết trị số góc của mỗi hợp chất và giải thích. Câu 8: Có thể xác định cấu trúc hình học của các phân tử hay ion nhiều nguyên tử dựa vào việc khảo sát số cặp electron tạo liên kết σ và số cặp electron chưa liên kết ở lớp vỏ hoá trị của nguyên tử trung tâm của phân tử hay ion. 1 . Nếu quanh nguyên tử A của phân tử AX 2 hay ion AX 2 có số cặp electron bao gồm các cặp electron tạo liên kết σ và các cặp electron chưa liên kết là 2 hoặc 3, 4, 5, 6 thì ở trường hợp nào phân tử hay ion có cấu trúc thẳng, trường hợp nào không? vì sao? (1) 2 . Tuỳ thuộc vào số cặp electron mà phân tử có thể có một vài hình dạng khác nhau, hãy minh hoạ bằng hình vẽ. 3 . Trong số các kết luận rút ra ở (1), trường hợp nào có tồn tại các chất có hình dạng đ úng nh ư dự đoán. Cho thí dụ. 4 . Có thể giải thích cấu trúc hình học của phân tử dựa vào thuyết liên kết hoá trị. Hãy cho biết trạng thái lai hoá tương ứng với mỗi trường hợp ở (1). H ướng đẫn giải 1 . n \= 2 n \= 3 n \= 4 n \= 5 n \= 6 X – A – X - n AX X AXX Các cặp electron tự do có thể tích lớn nên ở chỗ rộng – vị trí xích đạo. Các cặp liên kết ở vị trí trục. Phân tử hay ion thẳng. AXX AXX Các cặp electron đẩy nhau và rời xa nhau đến mức tối đ a (180 0 ), cấu trúc thẳng. Không thẳng vìcặpelectron tự do đẩy các cặp liên kết. Không thẳng vìcặpelectron tự do đẩy các cặp liên kết. Trong tr ường hợp này 4 cặp electron ch ưa liên kết đều ở vị tr í xích đạo. Phân tử hay ion thẳng. Cấu trúc thẳng xuất hiện ứng với 2, 5 hay 6 cặp electron . 2 . Khi có 5 hay 6 cặp electron thì có thể có một vài dạng phân tử: 3 . Tr ường hợp: n \= 2: BeCl 2 n \= 5: I 3 - , ICl 2 - , XeF 2 4 . Số cặp electron 2 3 4 5 6 Lai hoá sp sp 2 sp 3 sp 3 d (dsp 3 ) d 2 sp 3 Câu 9: Xét đồng phân cis- và trans- của điimin N 2 H 2 : * Hãy viết công thức cấu tạo của mỗi đồng phân này. * Trong mỗi cấu tạo đó, nguyên tử N ở dạng lai hoá nào? Hãy trình bày cụ thể. * Đồng phân nào bền hơn? Hãy giải thích. H ướng đẫn giải * Hai đồng phân hình học của điimin là: NNHHNNHH. . . . . . . . Cis- §iimin Trans- §iimin * Cả hai đồng phân đó đều phẳng, mỗi nguyên tử nitơ đều tham gia 3 liên kết (2 liên kết xich ma (ú), 1 liên kết pi (ð)) và đều còn 1 đôi electron riêng. Vậy ta giả thiết mỗi nguyên tử nitơ đó đều có lai hoá sp 2 . ở trạng thái cơ bản, nguyên tử nitơ N (Z =7) có cầu hình electron N 1s 2 2s 2 2p 3 ; khi liên kết, nguyên tử nitơ N đã ở vào trạng thái lai hoá sp 2 . lai ho¸1s 2 3 AO - sp 2 AO - p nguyªn chÊt1s 2 2s 2 2p 3 Như vậy trong nguyên tử N có 3 obitan lai hoá sp 2 và 1 obitan p nguyên chất. 2 trong 3 obitan lai hoá sp 2 đó cùng với1 obitan p nguyên chất đều có 1 e độc thân. Obitan lai hoá sp 2 còn lại có 1 đôi e riêng. 2 obitan lai hoá sp 2 đều có 1 e độc thân của 1 nguyên tử N xen phủ với 1 obitan loại đó của nguyên tử N bên cạnh và 1 obitan 1s của 1 nguyên tử H tạo 2 liên kết xich ma (ú). 2 obitan p nguyên chất đều có 1 e độc thân của 2 nguyên tử N xen phủ nhau tạo1 liên kết pi (ð) giữa chúng. * Cấu tạo trans- bền hơn cấu tạo cis-. Trong cấu tạo trans- cả 2 mây electron của 2 liên kết xich ma (ú) N- H cũng như cả 2 mây electron của 2 đôi e riêng của 2 N đều được phân bố về 2 phía của trục liên kết xich ma (ú) giữa 2 nguyên tử N. Do đó lực đẩy giữa các cặp mây electron đó trong cấu tạo trans- yếu hơn lực đẩy này trong cấu tạo cis- . Như vậy cấu tạo trans- tồn tại ở trạng thái năng lượng thấp hơn cấu tạo cis-. Vì t hế cấu tạo trans- bền hơn cấu tạo cis-. Hình1 dưới đây minh hoạ nội dung trên. AXXAXXXX A AXXAXX N N H H N N HH Cis- §iiminC¸c m©y e gÇn nhau®Èy nhau m¹nh Trans- §iiminC¸c m©y e xa nhau®Èy nhau yÕu Câu 10: Thực nghiệm cho biết BF 3 có hình tam giác đều, tâm là B. Áp dụng thuyết lai hoá đối với B, hãy giải thích các kết quả đó. H ướng đẫn giải Cấu hình electron của các tử tạo ra phân tử BF 3 : B (Z = 5)1s 2 2s 2 2p 1 F (Z = 9)1s 2 2s 2 2p 5 * Biểu diễn hình dạng của phân tử BF 3 : 120 o Vậy ta giả thiết trong phân tử BF 3 nguyên tử trung tâm B có lai hoá sp 2 với sự phân bố electron như sau: lai ho¸1s 2 3 AO - sp 2 AO-p nguyªn chÊt1s 2 2s 2 2p 3 (a 2 ) 3 đỉnh của 3 obitan lai hoá sp 2 hướng về 3 phía của một mặt phẳng tạo thành 3 đỉnh của một tam giác đều có tâm là B. Trong mỗi obitan lai hoá sp 2 này có 1 electron độc thân. Theo (b) ở trên, nguyên tử F có1 electron độc thân trong1obitan p nguyên chất. Sự xen phủ trục giữa 1 obitan p nguyên chất này với1obitan lai hoá sp 2 của B tạo thành liên kết xich ma (ú) giữa 2 nguyên tử. Vậy 1 trong phân tử BF 3 có 3 liên kết xich ma (ú) với 3 vùng xen phủ . 3 hạt nhân của 3 nguyên tử F là 3 đỉnh của tam giác đều có tâm là B như thực nghiệm đã chỉ ra. 3 trục của 3 liên kết đó cắt nhau từng đôi |
