Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau phân tích và trả lời các nhận định về phân tử ammonia (NH₃). Thầy sẽ hướng dẫn các em từng bước một nhé.

a) Dạng hình học của ammonia là tứ diện

Bước 1: Xác định nguyên tử trung tâm và số electron hóa trị.

Trong phân tử NH₃, nguyên tử trung tâm là Nitơ (N). Nitơ thuộc nhóm VA, có 5 electron hóa trị.

Bước 2: Xác định số liên kết và cặp electron tự do trên nguyên tử trung tâm.

Nguyên tử N liên kết với 3 nguyên tử Hiđro (H). Mỗi liên kết N-H sử dụng 1 electron hóa trị của N và 1 electron hóa trị của H.

Số electron hóa trị của N tham gia tạo liên kết là 3.

Số electron hóa trị còn lại của N là 5 – 3 = 2 electron.

2 electron này tạo thành 1 cặp electron tự do (không liên kết) trên nguyên tử N.

Bước 3: Xác định tổng số “vùng” electron xung quanh nguyên tử trung tâm.

Tổng số “vùng” electron xung quanh nguyên tử N bao gồm: 3 cặp electron tạo liên kết (vùng liên kết) + 1 cặp electron tự do (vùng không liên kết) = 4 vùng.

Bước 4: Xác định dạng hình học dựa trên số “vùng” electron.

Theo thuyết VSEPR, khi có 4 vùng electron xung quanh nguyên tử trung tâm, dạng hình học cơ bản là tứ diện.

Bước 5: Xem xét sự ảnh hưởng của cặp electron tự do đến dạng hình học thực tế.

Tuy nhiên, dạng hình học của phân tử được xác định bởi vị trí của các nguyên tử. Cặp electron tự do chiếm không gian và đẩy các cặp electron liên kết, làm thay đổi góc liên kết. Khi có 3 liên kết và 1 cặp electron tự do, dạng hình học của phân tử ammonia là hình chóp tam giác đều, chứ không phải là tứ diện đều.

Kết luận: Nhận định (a) là Sai.

Lý do: Dạng hình học cơ bản là tứ diện do có 4 “vùng” electron, nhưng dạng hình học thực tế của phân tử NH₃ là hình chóp tam giác đều do ảnh hưởng của cặp electron tự do trên nguyên tử Nitơ.

b) Nguyên tử nitrogen còn 1 cặp electron không liên kết, tạo ra vùng có mật độ điện tích âm trên nguyên tử nitrogen

Bước 1: Nhắc lại cấu tạo của nguyên tử Nitrogen.

Như đã phân tích ở câu (a), nguyên tử Nitơ trong phân tử NH₃ có 1 cặp electron tự do (không liên kết).

Bước 2: Xét bản chất của cặp electron không liên kết.

Cặp electron không liên kết bao gồm các electron thuộc về nguyên tử Nitơ và chúng không tham gia vào liên kết hóa học. Electron mang điện tích âm.

Bước 3: Xem xét sự phân bố điện tích.

Việc có một cặp electron tập trung trên nguyên tử Nitơ làm tăng mật độ điện tích âm tại khu vực đó của phân tử.

Kết luận: Nhận định (b) là Đúng.

Lý do: Nguyên tử Nitơ còn lại 1 cặp electron không liên kết. Cặp electron này có mật độ điện tích âm, do đó tạo ra một vùng có mật độ điện tích âm trên nguyên tử Nitơ.

c) Liên kết N-H phân cực, cặp electron dùng chung bị lệch về phía nguyên tử hydrogen làm cho nguyên tử hydrogen mang 1 phần điện tích dương.

Bước 1: Xác định độ âm điện của các nguyên tử.

Độ âm điện của Nitơ (N) là khoảng 3.04.

Độ âm điện của Hiđro (H) là khoảng 2.20.

Bước 2: So sánh độ âm điện và xác định tính phân cực của liên kết.

Vì độ âm điện của N (3.04) lớn hơn độ âm điện của H (2.20), nên liên kết N-H là liên kết cộng hóa trị có cực.

Bước 3: Xác định chiều lệch của cặp electron dùng chung.

Trong một liên kết cộng hóa trị có cực, cặp electron dùng chung sẽ bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Do đó, cặp electron dùng chung trong liên kết N-H bị lệch về phía nguyên tử Nitơ.

Bước 4: Xác định điện tích riêng phần trên các nguyên tử.

Nguyên tử có độ âm điện lớn hơn (N) sẽ mang một phần điện tích âm (ký hiệu là δ^–), và nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn (H) sẽ mang một phần điện tích dương (ký hiệu là δ⁺).

Kết luận: Nhận định (c) là Sai.

Lý do: Liên kết N-H phân cực, nhưng cặp electron dùng chung bị lệch về phía nguyên tử Nitơ (nguyên tử có độ âm điện lớn hơn), do đó nguyên tử Nitơ mang 1 phần điện tích âm (δ^–) và nguyên tử Hiđro mang 1 phần điện tích dương (δ⁺). Nhận định đã đảo ngược chiều lệch của cặp electron và điện tích riêng phần trên nguyên tử Hiđro.

d) Liên kết N-H tương đối bền với năng lượng liên kết 386kJ/mol

Bước 1: Hiểu về năng lượng liên kết.

Năng lượng liên kết là năng lượng cần cung cấp để phá vỡ 1 mol liên kết hóa học trong phân tử ở thể khí thành các nguyên tử tự do.

Năng lượng liên kết càng lớn, liên kết càng bền.

Bước 2: Xem xét giá trị năng lượng liên kết cho liên kết N-H.

Năng lượng liên kết trung bình của liên kết N-H trong phân tử ammonia thường được ghi nhận trong các bảng tra cứu năng lượng liên kết. Giá trị 386 kJ/mol là một giá trị hợp lý cho năng lượng liên kết N-H.

Bước 3: Đánh giá độ bền của liên kết.

So với nhiều loại liên kết hóa học khác, năng lượng liên kết 386 kJ/mol là một giá trị tương đối cao, cho thấy liên kết N-H cần một lượng năng lượng đáng kể để bị phá vỡ.

Kết luận: Nhận định (d) là Đúng.

Lý do: Năng lượng liên kết N-H là 386 kJ/mol, đây là một giá trị tương đối lớn, phản ánh sự bền vững của liên kết này trong phân tử ammonia.

Vậy là chúng ta đã hoàn thành việc phân tích các nhận định. Các em cần ghi nhớ cách xác định dạng hình học, tính phân cực của liên kết và ý nghĩa của năng lượng liên kết nhé!