Tạo file dữ liệu và thực hiện phép tính tối ưu hoá cấu trúc của phân tử, tính nhiệt hình thành và năng lượng phân tử của NH₃, CH₄.

Hướng dẫn:

File dữ liệu để tối ưu hoả cấu trúc, tinh nhiệt hình thành và năng lượng phân tử của NH₃ bằng phần mềm MOPAC có nội dung như sau:

Trong đó 120.0 là giá trị góc nhị diện của hai mặt phẳng: H(4)N(2)H(3) và N(2)H(3)H(1). Cách tiến hành: thực hiện theo các bước như ở Hoạt động 1, Hoạt động 2 và Hoạt động 3, ở các mục II, III.

 

Trả lời:

Từ bảng kết quả ở hoạt động 4, chúng ta thấy:

- Độ dài liên kết O – H là 0,96127244 $\stackrel{o}{A}$

- Góc liên kết $\widehat{HOH}$ là 103,5266356 ^o

⇒ Các giá trị này khá gần đúng so với giá trị thực nghiệm.

Trả lời:

Từ kết quả ta thấy:

- Độ dài liên kết giảm dần từ H₂O < NH₃ < CH₄ và điều này phù hợp với định luật tuần hoàn.

Giải thích:

Các nguyên tử O, N, C đều liên kết với H bằng cách góp chung electron, mà độ âm điện tăng dần từ C, N, O và bán kính nguyên tử giảm dần từ C, N, O nên độ dài liên kết CH₄ > NH₃ > H₂O.

- Góc liên kết tăng dần theo thứ tự: H₂O, NH₃, CH₄.

Giải thích:

+ Do trong 3 phân tử H₂O, NH₃, CH₄, nguyên tử trung tâm đều lai hóa sp³, phân tử CH₄ có cấu tạo tứ diện, góc HCH = 109^o28’, còn trong phân tử H₂O và NH₃ góc bị ép lại nhỏ hơn 109^o28’ do sự đẩy nhau giữa 2 cặp electron không liên kết lớn nhất, sau đó đến sự đẩy nhau giữa electron không liên kết với electron liên kết, cuối cùng là sự đẩy giữa hai mây electron liên kết là yếu nhất.

+ Trong H₂O, O còn 2 cặp electron chưa tham gia liên kết còn trong NH₃, N có 1 cặp electron chưa liên kết nên góc liên kết của H₂O nhỏ hơn NH₃.

- Năng lượng phân tử âm dần theo thứ tự: CH₄, NH₃, H₂O