✨Cấu Tạo Phân Tử Các Chất Vô Cơ (Chuyên đề bồi dưỡng đại học và cao học về hóa vô cơ lý thuyết)

Lý thuyết về cấu tạo chất là khá phức tạp và rất trừu tưọng. Trong giáo trình Hoá học Vô cơ hay Hoá học Đại cương và Vô cơ, giảng vào năm đầu tiên cho sinh viên ngành Hoá học ở các trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Sư phạm và Đại học Bách khoa, lý thuyết cấu tạo đó được trình bày dưới dạng những nét rất đại cương về cấu tạo và tính chất của nguyên tử, phân tử, chất khí, chất lỏng và chất rắn, nhằm mục đích cung cấp một cơ sở khoa học tối thiểu để có thể khảo sát hoá học của các nguyên tố (Hoá học Vô cơ). Khi xét một hợp chất hoá học chẳng hạn, điều đầu tiên cần biết là cấu tạo phân tử của hợp chất rồi từ đó xét những tính chất của chất có liên quan đến cấu tạo phân tử. Bởi vậy, cấu tạo phân tử của hợp chất ở trong giáo trình Hoá học Vô cơ chỉ được giới thiệu dưới dạng những kết quả của lời giải bài toán lý thuyết về liên kết hoá học theo quan điểm của thuyết liên kết hoả trị {công thức cẩu tạo của phân tử) hay theo quan điểm của thuyết obỉtan phân tử {công thức hay cấu hình electron của phân tử). Vào những năm cuối của khoá học, sinh viên chuyên hoá học còn được học sâu hơn ở giáo trình cấu tạo chất, xây dựng trên cơ sở tính toán của cơ học lượng tử. Tuy nhiên, sinh viên sau khi đã ra trường cũng như giáo viên giảng dạy môn Hoá học Vô cơ gặp không ít khó khăn trong việc mô tả cụ thể cấu tạo phân tử của các hợp chất. Sách Electron và liên kết hoả học (Electrons and Chemical Bonding. New York. 1962) của giáo sư Gray (Harry B. Gray) người Mỹ đã cung cấp một phương pháp mới mô tả rất cụ thể sự tạo thành liên kết hoá học trong phân tử các loại hợp chất vô cơ đơn giản và những phức chất của kim loại chuyển tiếp. Đe xây dựng hàm sóng của các obitan phân tử từ tổ hợp tuyến tính hàm sóng của các obitan nguyên tử, theo thuyết obitan phân tử (MO), ông Gray không dùng lý thuyết nhóm (phương pháp toán học về đối xứng) mà chỉ dựa vào đặc điểm đối xứng của phân tử để xét khả năng che phủ giữa obitan của các nguyên tử trong phân tử và rút ra những tổ hợp tuyến tính, ở dạng định tính, hàm sóng các obitan nguyên tử tạo nên hàm sóng của các obitan phân tử. Tuy xét chủ yếu về thuyết MO, ông Gray thường so sánh kết quả thu được với kết quả mô tả cấu tạo phân tử theo thuyết liên kết hoá trị (VB). Việc mô tả sự tạo thành các liên kết hoá học trong mỗi phân tử được trình bày rất cụ thể qua nhiều hình vẽ, kể cả hình vẽ mặt giới hạn của các AO và MO, và sơ đồ mức năng lượng các MO trong phân tử. Dựa chủ yếu vào công trình hiện đại của Gray về lý thuyết cấu tạo phân tử, chúng tôi xây dựng một chuyên đề hẹp thuộc lĩnh vực Hoá học Vô cơ lý thuyết, gọi là cấu tạo phân tử các chất vổ cơ, nhằm bổ sung thêm kiến thức cho sinh viên và giáo viên chuyên sâu về Hoá học Vô cơ. Giáo trình chuyên đề cấu tạo phân tử chất vổ cơ, gồm có 5 chưoTig. Chương I tổng kết lịch sử phát triển của lý thuyết về cấu tạo nguyên tử, trong đó trọng tâm là vai trò của phương trình sóng Scrôđingơ. Chương II trình bày phương pháp biến thiên là công cụ toán học mà thuyết obitan phân tử và thuyết liên kết hoá trị sử dụng để giải phương trình sóng Scrôđingơ cho hệ phân tử đơn giản nhất là ion hoặc phân tử H2. Đây là cơ sở lý thuyết làm sáng tỏ thêm phương pháp mô tả cấu tạo các loại phân tử hợp chất vô cơ của ông Gray theo thuyết MO và thuyết VB, được trình bày trong 2 chương III và IV của chuyên đề này. Trong chương II, chúng tôi giới thiệu thêm luận điểm toán học của khái niệm lai hoá các obitan nguyên tử, được người ta tự ý đặt ra để giải thích hình dạng của phân tử các họp chất trong thuyết VB. Trong chương IV, nội dung thuyết VB và thuyết MO còn được phát triển thêm cùng với thuyết trường tinh thể để mô tả cấu tạo phân tử của phức chất. Chương V, trình bày cấu tạo của một sổ phức chất đặc biệt, được mô tả bằng phương pháp Gray theo thuyết MO, thuyết VB hoặc kết họp cả hai.