CHUYÊN ĐỀ 4: LIÊN KẾT HÓA HỌC – 1,01^365 = 37,8 (Mỗi nỗ lực, dù là nhỏ nhất, đều có Ý nghĩa)

CẨM NANG ÔN THI TỐT NGHIỆP

Nội dung bài học

Khái niệm liên kết hóa học

♦ Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững.

♦ Trong các phản ứng hóa học, chỉ có các electron hóa trị tham gia vào quá trình hình thành liên kết. Các electron hóa trị của nguyên tử một nguyên tố được quy ước biểu diễn bằng các dấu chấm đặt xung quanh kí hiệu nguyên tố.

Nhóm	IA	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIA
Số electron hóa trị	1	2	3	4	5	6	7	8
Biểu diễn nguyên tử với electron hóa trị

Quy tắc octet

♦ Quy tắc octet (bát tử): Khi hình thành liên kết hóa học, nguyên tử của các nguyên tố nhóm A có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt tới cấu hình electron bền vững của nguyên tử khí hiếm (có 8 electron ở lớp ngoài cùng hoặc 2 electron như helium).

♦ Quy tắc octet thường chỉ đúng cho các nguyên tố hóa học thuộc chu kì 2 và một số các nguyên tố kim loại, phi kim điển hình. Có một số ngoại lệ không thỏa mãn như: PCl₅, BH₃, SF₆, …

LIÊN KẾT ION

Sự tạo thành ion

♦ Nguyên tử nhường hoặc nhận electron sẽ tạo thành ion:

+ Nguyên tử nhường electron tạo thành cation (ion dương).

+ Nguyên tử nhận electron tạo thành anion (ion âm).

+ Giá trị điện tích trên cation hoặc anion bằng số electron mà nguyên tử đã nhường hoặc nhận.

Ion đơn nguyên tử	Ion đa nguyên tử
Na⁺ (cation sodium), Mg²⁺ (cation magnesium), O^2- (anion oxide), Cl^– (anion chloride), F^– (anion fluoride), S^2- (anion sulfide), …	OH^– (hydroxide), NH₄⁺ (amonium), SO₄^2- (sulfate), NO₃^– (nitrate), PO₄^3- (phosphate), CO₃^2- (carbonate), HCO₃^– (hydrogen carbonate), SO₃^2- (sulfite), NO₂^– (nitrite)…

Sự tạo thành liên kết ion

♦ Liên kết ion là liên kết được tạo thành bằng lực hút tĩnh điện của các ion mang điện tích trái dấu (trong phân tử hay tinh thể).

– Liên kết ion thường được tạo thành từ kim loại điển hình và phi kim điển hình, phân tử thu được là hợp chất ion.

III. Tinh thể ion

♦ Cấu trúc tinh thể ion

– Các ion được sắp xếp theo trật tự nhất định trong không gian theo kiểu mạng lưới (ở các nút mạng là các ion dương và ion âm xếp luân phiên liên kết chặt chẽ với nhau do cân bằng lực hút và lực đẩy).

♦ Độ bền và tính chất của hợp chất ion

– Ở điều kiện thường, các hợp chất ion thường là chất rắn có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

– Hợp chất ion thường dễ tan trong nước, tạo thành dung dịch có khả năng dẫn diện.

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

Liên kết cộng hóa trị

♦ Khái niệm: Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.

♦ Công thức electron, công thức Lewis, công thức cấu tạo một số phân tử:

– Mỗi cặp electron dùng chung được biểu diễn bằng 1 gạch nối “–” ⇒ Liên kết đơn “–”, liên kết đôi “=”, liên kết ba “ ”.

Phân tử	Công thức electron (Biểu diễn tất cả các electron hóa trị)	Công thức Lewis (Thay mỗi cặp electron dùng chung bằng một gạch nối “–”)	Công thức cấu tạo (Chỉ biểu diễn các liên kết – cặp electron dùng chung)
HCl			H – Cl
H₂O			H – O – H
O₂			O = O
CO₂			O = C = O
N₂			N N

♦ Liên kết cho – nhận là một trường hợp đặc biệt của liên kết cộng hóa trị, trong đó cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đóng góp. Biểu diễn “→” từ nguyên tử đóng góp.

VD: O = S → O; ; …

Độ âm điện và liên kết hóa học

♦ Liên kết cộng hóa trị không phân cực (không cực) là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron dùng chung không lệch về nguyên tử nào.

♦ Liên kết cộng hóa trị phân cực (có cực) là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron dùng chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Hiệu độ âm điện (Δχ)

0 ≤ Δχ < 0,4

0,4 ≤ Δχ < 1,7

Δχ ≥ 1,7

Loại liên kết

Cộng hóa trị không phân cực

Cộng hóa trị phân cực

ion

Thông thường

phi kim – phi kim

(giống nhau)

phi kim – phi kim

(khác nhau)

kim loại – phi kim

III. Liên kết sigma (σ) và liên kết pi (π)

Liên kết sigma (σ)

Liên kết pi (π)

Liên kết đơn – đôi – ba

– Hình thành do sự xen phủ trục của hai AO.

– Hình thành do sự xen phủ bên của hai AO.

– Liên kết đơn: 1 σ

– Liên kết đôi: 1 σ + 1 π

– Liên kết ba: 1 σ + 2 π

– Liên kết σ bền vững hơn liên kết π.

Năng lượng liên kết cộng hóa trị

– Năng lượng liên kết (E_b) là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học trong phân tử ở thể khí thành các nguyên tử ở thể khí. Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền liên kết.

LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ

TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS

Liên kết hydrogen

♦ Khái niệm: Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu, được hình thành giữa nguyên tử H linh động (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn như F, O, N) với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn (thường là F, O, N) còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết (hay cặp electron hóa trị riêng).

– Kí hiệu: Liên kết hydrogen được biểu diễn bằng dấu ba chấm “…”

Liên kết hydrogen giữa các phân tử H₂O Liên kết hydrogen giữa phân tử H₂O và HF

♦ Ảnh hưởng của liên kết hydrogen đến tính chất vật lí của nước: Liên kết hydrogen làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước.

♦ Các chất tạo được liên kết hydrogen với nước có khả năng tan trong nước.

Tương tác van der Waals

♦ Khái niệm: Tương tác van der Waals là một loại liên kết rất yếu, được hình thành do tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các phân tử (hay nguyên tử khí hiếm).

Lực tương tác van der Waals

♦ Ảnh hưởng của tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất:

Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất. Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng.

♦ Yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất:

(1) Khối lượng phân tử: Khối lượng phân tử càng lớn thì càng cần nhiều động năng để chuyển động nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi càng cao.

(2) Liên kết giữa các phân tử: Số lượng liên kết giữa các phân tử càng nhiều, lực liên kết càng mạnh thì càng cần nhiều năng lượng để phá vỡ liên kết giữa chúng nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi càng cao.

♦ Độ mạnh liên kết: Liên kết ion > liên kết cộng hóa trị > liên kết hydrogen > tương tác van der Waals.