Cacbon (C) hóa trị mấy? Lai hóa C trong hợp chất hữu cơ

Rate this post

Cacbon (C) hóa trị mấy?

Hóa trị của carbon là bốn và một nguyên tử carbon có thể tạo ra bốn liên kết cộng hóa trị. Nhánh hóa học liên quan đến hợp chất của carbon được gọi là hóa học hữu cơ.

Do tính chất đặc thù, carbon đã thiết lập tầm quan trọng của nó với các nguyên tố khác. Các tính chất làm cho nó rất quan trọng là:

  • Sự kết hợp
  • Hóa trị bốn
  • Kích thước của một nguyên tử carbon

Qúa trình kết hợp xảy ra dễ dàng nhất trong carbon, thiết lập các liên kết cộng hóa trị để xây dựng các chuỗi và cấu trúc lớn hơn với các nguyên tử carbon khác.

Lai hóa C trong hợp chất hữu cơ

Lai hóa là khái niệm kết hợp các quỹ đạo nguyên tử để tạo ra các quỹ đạo lai hóa mới phù hợp để thể hiện tính chất liên kết của chúng. Các quỹ đạo lai hóa rất hữu ích trong việc mô tả hình dạng của các quỹ đạo phân tử ngoài việc là một phần chính của lý thuyết liên kết cộng hóa trị.

Tên lai hóa áp dụng cho các quỹ đạo nguyên tử góp phần vào quá trình lai hóa. Ví dụ, trong metan có công thức hóa học là CH4, một tập hợp các obitan sp3 phát triển bằng cách kết hợp một obitan s với ba opitan p trên nguyên tử carbon. Các quỹ đạo này hướng tới bốn nguyên tử hydro được đặt ở các đỉnh của một tứ diện đều.

Xem thêm:  CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl - VnDoc.com

Ethene (C2H4) bao gồm một liên kết đôi giữa các nguyên tử carbon. Ở đây carbon lai hóa trong sp2. Trong lai hóa sp2, opitan 2s trộn lẫn với hai trong số ba opitan 2p có sẵn, tạo ra tổng số obitan 3sp2 với một obitan p còn lại.

Trong etan, hai nguyên tử carbon phát triển liên kết sigma bằng cách phủ hai obitan sp2, trong đó mọi nguyên tử cacbon tạo liên kết cộng hóa trị với hydro bằng cách phủ tất cả s-sp2 với góc 120 độ. Liên kết pi giữa các nguyên tử carbon phát triển bặng sự xen phủ 2p-2p. Các liên kết hydro-carbon có độ dài và độ bền bằng nhau thỏa mãn bằng chứng thực nghiệm.

Nhiều liên kết cũng tồn tại giữa các nguyên tử không giống nhau. Khi hai nguyên tử oxy được đưa đến gần các cạnh đối diện của nguyên tử carbon trong CO2, một trong số các quỹ đạo p của mỗi oxy tạo liên kết pi với bất kỳ ai trong số các quỹ đạo p của carbon. Ở đây, sự lai hóa sp tạo thành hai liên kết đôi.

Lai hóa sp2

Cacbon lai hóa sp2 trong ethene vì cần một liên kết π cho liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon và ba liên kết σ được tạo ra cho mọi nguyên tử cacbon.

Hóa trị bốn của carbon

Cấu hình electron trạng thái cơ bản của cacbon là 1s2 2s2 2p2. Nó có 4 electron hóa trị, vì vậy xác xuất hình thành bốn liên kết là cao nhất. Các liên kết được hình thành bởi electron quỹ đạo s sẽ không giống như liên kết của các electron quỹ đạo p. Vậy trong cấu tạo 1 phân tử CH4 sẽ có sự kết hợp của 1 nguyên tử C với 4 nguyên tử H.

Các loại liên kết sau được hình thành: C(s)-H(s), C(s)-H(s), C (p)-H(s) and C (p)-H(s). Trong số bốn liên kết, chúng ta có hai liên kết ‘định hướng’ C(p)-H(s) và hai liên kết vô hướng C(s)-H(s). (Lưu ý: như chúng ta biết quỹ đạo s là hình cầu và không có bất kỳ hướng cụ thể nào và quỹ đạo p có hình dạng theo ba hướng trục x, y và z). Độ bền của lên kết cũng khác nhau khi C(p)- liên kết với H(s) sẽ yếu hơn liên kết C(s)-H(s) vì sự xen phủ của s mạnh hơn.

Xem thêm:  MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O - VnDoc.com

Nhưng thực tế tất cả các liên kết của CH4 đều giống hệt nhau. Điều này tạo ra một vấn đề. Để giải quyết vấn đề này, thuyết lai hóa đã được ra đời. Nó chủ yếu là một khái niệm trong đó các quỹ đạo nguyên tử được trộn lẫn với các quỹ đạo lai mới phù hợp nhất cho việc ghép đôi các electron để tạo thành liên kết hóa học. Nó có thể được hiểu bởi con số đưa ra dưới đây:

Trong hình, ba obitan p và một obitan s được lai hóa để tạo ra bốn obitan lai hóa sp3 giống hệt nhau. Tương tự, chúng ta cũng có thể lai hóa sp và sp2. Thay đổi duy nhất là sp2 sẽ chỉ có hai quỹ đạo p. Bây giờ từ thuyết VSEPR, chúng ta biết rằng các phân tử lai hóa sp và sp2 có cấu trúc phẳng. Trong khi đó các phân tử lai hóa sp3 có dạng tứ diện để trở nên ổn định hơn.

Góc giữa mỗi nguyên tử cacbon và hydro là 109,5 độ ở hình dạng tứ diện, 120 ở dạng lai hóa sp2 và 180 ở dạng lai hóa sp. Vậy metan sẽ có kiểu lai hóa sp3 có dạng tứ diện. Trong khi đó các ví dụ lai hóa sp và sp2 lần lượt là axetylen và etilen là phẳng. Bây giờ chúng ta có thể hiểu rõ ràng rằng ethane sẽ có hai quỹ đạo p không điều hòa, từ mỗi cacbon sp2 sẽ xem phủ với nhau để tạo thành liên kết pi. Vì vậy bằng cách này, chúng ta sẽ có thể suy ra rằng liên kết đôi chỉ là sự kết hợp của hai liên kết đơn. Hình dưới đây cho thấy sự lai hóa trong các nguyên tử cacbon của ethylene và axetylen.

Xem thêm:  Cách giải bài tập xác định hóa trị của một nguyên tố cực hay

Câu hỏi thường gặp:

Sự khác biệt giữa hóa trị và electron hóa trị là gì?

Số lượng electron trao đổi mất đi hoặc thu được bởi một nguyên tử trong phản ứng hóa học được gọi là hóa trị của nguyên tố. Lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử được gọi là lớp vỏ hóa trị, các electron hóa trị là các electron có trong lớp vỏ đó.

Hóa trị của asen là gì?

Hóa trị là một chỉ số về khả năng kết hợp của hợp chất với các nguyên tố khác, chẳng hạn như hydro. Arsenite, với hóa trị 3 và asenate với hóa trị 5 là những dạng chính.

Hóa trị cao nhất của photpho là gì?

Bây giờ, các quỹ đạo khi chúng hoàn thành, ổn định. Trong trường hợp này, đối với một octet hoàn chỉnh, quỹ đạo bên ngoài phải có tám electron kết hợp với các thành phần khác, còn gọi là hóa trị. Vì vậy photpho có thể liên kết 3 electron với quỹ đạo bên ngoài hoặc loại bỏ 5 electron. Như vậy photpho có hóa trị cao nhất là 5.

Vỏ trong hóa học là gì?

Trong hóa học vật lý nguyên tử, một lớp vỏ điện tử có thể được coi là một quỹ đạo được lấp đầy bởi các điện tử xung quanh hạt nhân của nguyên tử đó. Mỗi lớp vỏ bao gồm một hoặc nhiều lớp con và một hoặc nhiều quỹ đạo nguyên tử tạo nên mỗi lớp con.

Hóa trị cacbon trong hợp chất hữu cơ là gì?

Hóa trị của cacbon là bốn và bốn liên kết cộng hóa trị có thể được hình thành bởi một nguyên tử cacbon. Hóa học hữu cơ là một chương nghiến cứu đến các hợp chất của cacbon. Cacbon đã xác định sử nổi bật của nó so với các nguyên tố khác do tính chất độc đáo của nó.