Diễn đàn Thế Giới Hoá Học - View Single Post

**bluemonster** · 08-24-2006

Orbital nhóm …

Khi thực hành xây dựng giản đồ MO từ các AO, với các phân tử đơn giản, ví dụ như H2 chẳng hạn, công việc thật là dễ dàng. Nhưng chỉ mới đến phân tử đơn giản nhất của Hóa Hữu Cơ, phân tử Methane thì mọi việc trở nên khá phức tạp vì cùng một lúc, ta phải tổ hợp 8 AOs để tạo ra 8 MOs khác nhau. Nếu bây giờ không cho bạn nhìn sách và bắt bạn xây dựng lại giản đồ MO của Methane như trong hình 3, bạn có làm được không ? Tôi xin chịu ! Nhưng thật là may, các nhà hóa học lý thuyết (mà đặc biệt là Lionel Salem) đã giúp chúng ta.

Đi từ ý tưởng sau : nếu các MO được tạo thành từ việc tổ hợp các AO, vậy, các MO của một “đại phân tử” (macromolecule) cũng có thể được tạo thành từ các MO của các “mảnh phân tử” (molecular fragments), Salem đã thực hiện tổ hợp MO của các nhóm.(9) Trong phần dưới đây, tôi xin trình bày các MO của 3 nhóm, là 3 mắt xích đơn giản nhất trong mạch C. Đó là các nhóm CH, CH2 và CH3. Một khi có MO của 3 nhóm này rồi, ta sẽ dùng Pertubation Theory để có được các nhóm mới, khi thế H của nhóm CH3 bằng một nguyên tố âm điện hơn (dương điện hơn) C như F (như Si) chẳng hạn. Phần trình bày hơi lê thê một chút, nhưng một khi đã hiểu rồi, các bạn sẽ không bao giờ quên nữa và có thể tự mình tổ hợp các MO nhóm ! và sẽ có rất nhiều điều thú vị sẽ chờ đón các bạn !

Đặc biệt, nếu bạn nào dự định sẽ đi theo môn Organometallic, việc nắm vững khái niệm MO nhóm là điều bắt buộc.

Ngôn ngữ dùng để tổ hợp MO nhóm là sự kết hợp giữa thuyết lai hóa (VB) và thuyết MO. Ngôn ngữ này được gọi là Mnemotechnic, đi từ chữ Mnemonic (adj), tạm dịch là “dùng hình ảnh để giúp trí nhớ”

Nhóm CH (Hình 4)

Đây là nhóm dễ nhất. 3 AO sp3 của C hướng về 3 hướng khác nhau để tạo liên kết với phần còn lại của mạch. AO sp3 còn lại tổ hợp với H tạo thành MO sigma (CH) (orbital sigma của nhóm CH), và sigma* (CH). 2 e, một từ C, một từ H được xếp vào sigma (CH).

Hình 4 : MO của nhóm CH

Nhóm CH2 (Hình 5) (10)

Sẽ có 4 AO, 2 AO sp3 từ C và 2 AO 1s của 2 H tham gia tổ hợp. Việc tổ hợp sẽ dễ dàng hơn nếu ta tổ hợp bằng tính đối xứng. 2 AO sp3 của C sẽ tổ hợp trước theo kiểu đối xứng (symmetric combination) để tạo thành 1 AO lai hóa mới, cũng có dạng như một AO lai hóa (gần giống như cộng vector vậy). Theo kiểu tổ hợp bất đổi xứng (antisymmetric combination), ta sẽ được một orbital giống orbital p. Đem 2 orbital mới tổ hợp này đem tổ hợp với 2 H, ta được 4 MO của nhóm CH2 như đã vẽ trong hình 5. 4 e được xếp vào MO sigma (CH2) và pi (CH2).

Hình 5 : MO của nhóm CH2

OK chưa ? nếu bạn chưa thật vững, hãy chấn tĩnh lại và xem lại những gì tôi viết và vẽ trong hình 5 ! Nếu hiểu chắc nhóm CH2, các bạn sẽ hiểu được nhóm CH3. Việc tổ hợp nhóm này chỉ hơi phức tạp hơn một tẹo thôi. Tiếp nhé !

Nhóm CH3 (Hình 6)
Cũng giống như nhóm CH2, ta đem tổ hợp đối xứng (symmetric combination) 3 orbital sp3 của C để tạo thành 1 orbital lai hóa.Tổ hợp bất đối xứng (anti-symmetric combination) thì hơi phức tạp hơn một chút. Sẽ có 2 trường hợp xảy ra :
1) 2 AO trên mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng giấy cùng pha, còn AO trên mặt phẳng giấy ngược pha, kết quả của tổ hợp cho một AO có dạng p nằm trên mặt phẳng giấy theo trục thẳng đứng.
2) 2 trong 3 AO bất đối xứng với nhau từng đôi một, còn AO thứ 3 không tham gia tổ hợp (hệ số = 0). Kết quả cũng cho một orbital dạng p, nhưng nằm vuông góc với mặt phẳng giấy.

Đem 3 AO tổ hợp này của C đi tổ hợp với 3 H, ta được 6 MO như trong hình 6. Các cặp pi (CH3) – pi ' (CH3) cùng cặp MO antibonding tương ứng có năng lượng bằng nhau.

Hình 6 : MO của nhóm CH3