Chọn phương án đúng: Sự lai hóa sp3 của nguyên tử trung tâm trong dãy ion: SiO4−4−PO3−4−SO2−4−ClO−4SiO44−−PO43−−SO42−−ClO4− giảm dần do:
Trả lời:
Đáp án đúng: C
Trong dãy ion SiO44−, PO43−, SO42−, ClO4−, nguyên tử trung tâm (Si, P, S, Cl) đều ở trạng thái lai hóa sp3. Sự giảm dần lai hóa sp3 thể hiện qua sự giảm độ bền của trạng thái lai hóa sp3, điều này liên quan đến sự chênh lệch năng lượng giữa các orbital s và p của nguyên tử trung tâm.
- Si (Z=14): Cấu hình electron [Ne] 3s2 3p2
- P (Z=15): Cấu hình electron [Ne] 3s2 3p3
- S (Z=16): Cấu hình electron [Ne] 3s2 3p4
- Cl (Z=17): Cấu hình electron [Ne] 3s2 3p5
Khi điện tích hạt nhân tăng (đi từ Si đến Cl), lực hút giữa hạt nhân và các electron lớp ngoài cùng tăng lên. Điều này làm giảm kích thước nguyên tử và làm tăng năng lượng ion hóa. Đồng thời, sự chênh lệch năng lượng giữa các orbital 3s và 3p cũng tăng lên. Khi sự chênh lệch năng lượng giữa các orbital s và p lớn hơn, sự lai hóa sp3 trở nên kém hiệu quả hơn vì cần nhiều năng lượng hơn để "trộn" các orbital này. Vì vậy, sự lai hóa sp3 giảm dần.
Các phương án khác không giải thích đúng bản chất sự giảm lai hóa sp3:
- A: Mật độ electron có thể ảnh hưởng đến hình học phân tử nhưng không trực tiếp gây ra sự giảm lai hóa.
- B: Năng lượng các orbital tham gia lai hóa không tăng một cách đơn giản; sự chênh lệch năng lượng quan trọng hơn.
- D: Kích thước nguyên tử có giảm, nhưng yếu tố chính là sự chênh lệch năng lượng giữa các orbital.
