Draft:Quy tắc Bent
thumb|177x177px|Hình học phân tử của nước chỉ ra rằng góc liên kết thực tế 104,5° lệch so với góc lý tưởng của sp3 là 109,5°. Trong lĩnh vực hoá học, quy tắc Bent mô tả và giải thích mối tương quan giữa vân đạo lai hoá (tạp chủng) và độ âm điện của các nhóm thế.[1][2] Quy tắc được đề xuất bởi Henry A. Bent :[2]
Thuyết liên kết cộng hoá trị (VB) đưa ra một cấu trúc phân tử tương đối phù hợp. Quy tắc Bent giải thích các trường hợp sai khác giữa cấu trúc lý tưởng và cấu trúc thực tế.[3] Theo nguyên tắc Bent, nguyên tử trung tâm liên kết với nhiều nhóm sẽ lai hoá lại sao cho orbital có nhiều tính s hơn hướng về phía các nhóm thế dương điện, và vân đạo có nhiều tính p sẽ hướng về phía nhóm thế âm điện. Bằng cách phủ nhận rằng các orbital lai hoá đều tương đương nhau, quy tắc Bent cho phép nâng cao khả năng dự đoán hình học phân tử và độ bền liên kết.[4][5] Quy tắc Bent có thể được chứng minh thông qua năng lượng tương đối của vân đạo s và p. Quy tắc này là đại diện cho sự cải tiến của thuyết VSEPR về tính đối xứng kém lý tưởng hơn so với lý thuyết[6] Đối với liên kết của các nguyên tử lớn trong các chu kỳ muộn trong hệ thống tuần hoàn, xu hướng lai hoá của orbital phụ thuộc đáng kể vào cả độ âm điện và kích thước orbital.
Lịch sử
[edit]Vân đạo không liên kết
[edit]Quy tắc của Bent có thể được mở rộng để lý giải lai hóa của các orbital không liên kết. Đầu tiên, một cặp điện tử độc thân (một orbital không liên kết chứa đôi điện tử) có thể được coi là trường hợp điển hình của một nhóm thế dương điện, với mật độ electron phân cực hoàn toàn về phía nguyên tử trung tâm. Quy tắc của Bent dự đoán rằng, để ổn định các electron không liên kết thì chúng sẽ được giữ chặt chẽ, các orbital có cặp điện tử không liên kết phải có tính s cao. Tiếp đó, một orbital không liên kết không chứa điện tử (trống) có thể được coi là trường hợp điển hình của một nhóm thế âm điện, với mật độ electron phân cực hoàn toàn về phía phối tử và tránh xa nguyên tử trung tâm. Quy tắc của Bent dự đoán rằng, để để lại càng nhiều đặc tính s càng tốt cho các orbital bị chiếm giữ còn lại, các orbital không liên kết trống phải có tính p cao.
Về mặt thực nghiệm, kết luận đầu tiên phù hợp với góc liên kết giảm của các phân tử có cặp điện tử độc thân như nước hoặc amonia so với methane, trong khi kết luận thứ hai phù hợp với cấu trúc phẳng của các phân tử có orbital không liên kết trống, như ion borane monome và ion carbenium.
Hệ quả
[edit]Quy tắc của Bent có thể được sử dụng để giải thích xu hướng trong cả cấu trúc phân tử và phản ứng. Sau khi xác định cách lai hóa của nguyên tử trung tâm ảnh hưởng đến một tính chất cụ thể, độ âm điện của các nhóm thể có thể được kiểm tra để xem quy tắc Bent có đúng không.
Góc liên kết: thuyết VSEPR và quy tắc Bent
[edit]Tài liệu tham khảo
[edit]- ^ Weinhold, F.; Landis, C. L. (2005). Valency and Bonding: A Natural Donor-Acceptor Perspective (1st ed.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-83128-4.
- ^ a b Bent, H. A. (1961). "An appraisal of valence-bond structures and hybridization in compounds of the first-row elements". Chem. Rev. 61 (3): 275–311. doi:10.1021/cr60211a005.
- ^ Foster, J. P.; Weinhold, F. (1980). "Natural hybrid orbitals". J. Am. Chem. Soc. 102 (24): 7211–7218. doi:10.1021/ja00544a007.
- ^ Alabugin, I. V.; Bresch, S.; Gomes, G. P. (2015). "Orbital Hybridization: a Key Electronic Factor in Control of Structure and Reactivity". J. Phys. Org. Chem. 28 (2): 147–162. doi:10.1002/poc.3382.
- ^ Jonas, V.; Boehme, C.; Frenking, G. (1996-01-01). "Bent's Rule and the Structure of Transition Metal Compounds". Inorganic Chemistry. 35 (7): 2097–2099. doi:10.1021/ic951397o. ISSN 0020-1669.
- ^ Alabugin, I. V.; Bresch, S.; Manoharan, M. (2014). "Hybridization Trends for Main Group Elements and Expanding the Bent's Rule Beyond Carbon: More than Electronegativity". J. Phys. Chem. A. 118 (20): 3663–3677. Bibcode:2014JPCA..118.3663A. doi:10.1021/jp502472u. PMID 24773162.