Lớp 10Hóa học

Cách tính số liên kết xích ma (σ) và pi (π) trong phân tử

Trả lời nhanh

Trong phân tử, mỗi liên kết đơn là 1 liên kết σ; liên kết đôi gồm 1σ + 1π; liên kết ba gồm 1σ + 2π. Với hợp chất hữu cơ mạch hở, số liên kết σ = (tổng số nguyên tử − 1); nếu có vòng thì cộng thêm số vòng. Số liên kết π thường bằng độ bất bão hoà của phân tử.

1. Liên kết σ và π khác nhau thế nào?

  • Liên kết σ (xích ma): hình thành do hai obitan xen phủ dọc theo trục nối hai hạt nhân. Bền, nằm trên trục nối hai nguyên tử, cho phép quay tự do quanh trục (với liên kết đơn).
  • Liên kết π (pi): hình thành do xen phủ bên của hai obitan p song song. Kém bền hơn σ, dễ bị phá vỡ trong phản ứng cộng, và không cho phép quay tự do.

2. Quy tắc đếm theo loại liên kết

Loại liên kết Số σ Số π Ví dụ
Đơn (–) 1 0 C–H, C–C, O–H
Đôi (=) 1 1 C=C, C=O
Ba (≡) 1 2 C≡C, N≡N, C≡N

Chỉ cần viết công thức cấu tạo đầy đủ (kể cả liên kết C–H, O–H) rồi đếm từng liên kết theo bảng trên.

3. Công thức đếm nhanh cho hợp chất hữu cơ

Với phân tử chỉ gồm một khối liên kết (không tách rời), số liên kết σ bằng tổng số nguyên tử − 1 + số vòng.

Loại hợp chất Công thức tổng quát Số σ Số π
Ankan CnH2n+2 3n + 1 0
Anken (1 liên kết đôi) CnH2n 3n − 1 1
Ankin (1 liên kết ba) CnH2n−2 3n − 3 2
Xicloankan (1 vòng) CnH2n 3n 0
Aren đồng đẳng benzen CnH2n−6 3n − 6 3

Cách chứng minh ngắn: ankan có n + (2n + 2) = 3n + 2 nguyên tử, nên số σ = 3n + 2 − 1 = 3n + 1.

4. Ví dụ minh họa

  1. Etilen C2H4: có 1 liên kết C=C (1σ + 1π) và 4 liên kết C–H (4σ). Tổng: 5σ và 1π. Kiểm tra: 2 + 4 − 1 = 5.
  2. Axetilen C2H2: C≡C (1σ + 2π) và 2 liên kết C–H. Tổng: 3σ và 2π.
  3. Axit axetic CH3COOH: 3 liên kết C–H, 1 liên kết C–C, 1 liên kết C=O (1σ + 1π), 1 liên kết C–O, 1 liên kết O–H. Tổng: 7σ và 1π. Kiểm tra: 8 nguyên tử − 1 = 7.
  4. Benzen C6H6: 6σ giữa C–C, 6σ giữa C–H và 3 liên kết π. Tổng: 12σ và 3π. Kiểm tra: 12 − 1 + 1 (vòng) = 12.
  5. CO2: O=C=O gồm 2σ và 2π.
  6. N2: N≡N gồm 1σ và 2π.

5. Với chất vô cơ

Chỉ cần vẽ công thức cấu tạo (công thức Lewis) rồi đếm theo quy tắc ở mục 2. Ví dụ H2SO4 với cấu trúc có 2 liên kết S=O và 2 liên kết S–OH: có 2σ + 2π ở các liên kết S=O, 2σ ở S–O, 2σ ở O–H. Tổng 6σ và 2π. Lưu ý một số bài chấp nhận cách biểu diễn khác, nên em cần xem đề cho công thức cấu tạo nào.

6. Mẹo ghi nhớ

  • Mọi liên kết đều có một σ, π chỉ xuất hiện ở liên kết đôi và ba.
  • Số π của hợp chất hữu cơ mạch hở bằng độ bất bão hoà k = (2C + 2 − H)/2 (hợp chất chỉ gồm C, H, O).
  • Với hợp chất chỉ có liên kết đơn và không có vòng, tất cả đều là σ.

7. Lỗi sai thường gặp

  • Quên đếm các liên kết C–H, O–H khi chỉ viết công thức rút gọn.
  • Coi liên kết đôi là 2σ hoặc liên kết ba là 3σ.
  • Quên cộng thêm số vòng với hợp chất vòng.
  • Nhầm giữa số liên kết π và số liên kết đôi: liên kết ba có 2π.

8. Bài tập có đáp án

  1. Tính số σ, π trong buta-1,3-đien CH2=CH–CH=CH2 (C4H6).
    Đáp án: 4 + 6 − 1 = 9σ và 2π.
  2. Tính số σ trong ancol etylic C2H5OH.
    Đáp án: 9 nguyên tử nên 9 − 1 = 8σ, không có π.
  3. Tính số σ, π trong anđehit fomic HCHO.
    Đáp án: 3σ (2 C–H, 1 C–O) và 1π.
  4. Toluen C7H8 có bao nhiêu liên kết σ?
    Đáp án: 15σ, tính theo 3n − 6 = 3 × 7 − 6 = 15 (và 3π).

Câu hỏi thường gặp

Liên kết đôi gồm bao nhiêu liên kết σ và π?

Một liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π. Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết π.

Công thức tính nhanh số liên kết σ của ankan là gì?

Ankan C_nH_(2n+2) có 3n + 1 liên kết σ, gồm (n − 1) liên kết C–C và (2n + 2) liên kết C–H.

Benzen có bao nhiêu liên kết σ và π?

Benzen C6H6 có 12 liên kết σ (6 C–C và 6 C–H) và 3 liên kết π theo cấu tạo Kekulé.

Vì sao liên kết σ bền hơn liên kết π?

Vì obitan xen phủ trực tiếp theo trục nối hai hạt nhân nên mức xen phủ lớn, còn xen phủ bên của liên kết π nhỏ hơn.

Bài học liên quan