3. Sự lai hoá obital nguyên tửCâu hỏi 9: Vì sao góc liên kết HCH trong phân tử methane không thể...

Cách làm:

1. Để xác định vì sao góc liên kết HCH trong phân tử methane không thể là 90o, ta cần áp dụng mô hình VSEPR và lý thuyết hình học phân tử để giải thích.
2. Để nhận xét về hình dạng, kích thước, năng lượng và hướng của các orbital nguyên tử lai hóa, cần nhìn vào cấu trúc của phân tử và sự xen phủ của các AO lai hóa.
3. Để tính số AO lai hóa khi có 3 AO tham gia lai hóa, chỉ cần đếm số AO đó.
4. Để xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử carbon trong phân tử CO2, cần áp dụng thuyết lai hóa và mô hình VSEPR để giải thích liên kết trong phân tử.
5. Để xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm carbon trong formaldehyde, cần nhìn vào cấu trúc của phân tử và sự xen phủ của AO.
6. Để dự đoán trạng thái lai hóa của nguyên tử A trong các phân tử CO2, SO2 và NH3, cần tính số nguyên tử liên kết trực tiếp và số cặp electron hóa trị riêng của nguyên tử đó.
7. Để hiểu tại sao phân tử chứa nguyên tử lai hóa sp3 không có cấu trúc phẳng, cần áp dụng mô hình VSEPR và lý thuyết hình học phân tử.

Câu trả lời:

1. Góc liên kết HCH trong phân tử methane không thể là 90o vì để giảm tối đa lực đẩy giữa các cặp electron chung xung quanh nguyên tử C, các cặp electron này cần phải chiếm 4 khu vực điện tích âm sao cho lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất. Do đó, phân tử methane có dạng tứ diện với góc liên kết HCH là 109,5o.
2. Các orbital nguyên tử lai hóa có năng lượng bằng nhau, hình dạng, kích thước giống nhau. Trong khi lai hóa, các AO gốc tạo thành các orbital lai hóa với hình dạng và kích thước giống nhau để tối ưu hóa sự xen phủ và tạo ra liên kết mạnh.
3. Nếu có 3 AO tham gia lai hóa, sẽ tạo ra 3 AO lai hóa.
4. Trạng thái lai hóa của nguyên tử carbon trong phân tử CO2 là sp2. Công thức Lewis và VSEPR của CO2 cho thấy cấu trúc đường thẳng, trong đó nguyên tử C lai hóa sp2 và tạo liên kết sigma và pi với nguyên tử O.
5. Trong phân tử formaldehyde, nguyên tử C lai hóa sp2. Sự xen phủ của AO lai hóa sp2 tạo thành liên kết hóa học với các nguyên tử khác trong phân tử formaldehyde.
6. Trạng thái lai hóa của nguyên tử C, S và N trong các phân tử CO2, SO2 và NH3 lần lượt là sp, sp2 và sp3 dựa trên số nguyên tử liên kết trực tiếp và cặp electron hóa trị riêng của từng nguyên tử.
7. Phân tử chứa nguyên tử lai hóa sp3 không có cấu trúc phẳng vì khi AO ns xen phủ với 3 AO np tạo ra 4 AO lai hóa sp3, phân tử sẽ có dạng tứ diện với góc tạo bởi hai trục của hai AO là 109,5o. Ví dụ cụ thể là phân tử CH4.

Để trả lời một cách chi tiết hơn, bạn cần tham khảo thêm về các lý thuyết hóa học liên quan và áp dụng chúng vào từng trường hợp cụ thể trong câu hỏi.