Liên kết hóa học là gì? Các liên kết hóa học cần nắm vững

Câu trả lời đúng nhất: Liên kết hóa học liên quan đến sự hình thành liên kết giữa các nguyên tử, phân tử hoặc ion để tạo thành hợp chất hóa học. 

Để hiểu rõ hơn về liên kết hóa học là gì? Các liên kết hóa học cần nắm vững, mời bạn đọc tham khảo nội dung dưới đây.

1. Liên kết hóa học là gì?

 Liên kết hóa học liên quan đến sự hình thành liên kết giữa các nguyên tử, phân tử hoặc ion để tạo thành hợp chất hóa học. Các liên kết này có tác dụng giữ cho các nguyên tử bền vững trong việc tạo thành nhiều hợp chất khác nhau.

Như vậy, liên kết hóa học là liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử hoặc tinh thể. Các hợp chất hóa học sẽ phụ thuộc vào độ bền của các liên kết hóa học giữa các thành phần, liên kết càng mạnh thì hợp chất càng bền vững.

>>> Xem thêm: Liên kết hoá học giữa nguyên tử của nguyên tố nào với nguyên tử natri trong hợp chất sau thuộc loại liên kết cộng hoá trị có cực

2. Các liên kết hóa học cần nắm vững

a. Liên kết ion

Được hình thành giữa các nguyên tử kim loại và nguyên tử phi kim bằng cách chuyển electron. Nguyên tử kim loại hình thành các ion dương trong khi các nguyên tử phi kim tạo thành các ion âm.

Các liên kết ion tạo thành liên kết mạng ion khổng lồ. Các ion tích điện trái dấu được giữ với nhau bởi lực hút tĩnh điện mạnh trong cấu trúc mạng tinh thể khổng lồ.

Ví dụ: Natri clorua, Liti florua, Canxi oxit.

* Tính chất chung của hợp chất ion:

- Ở điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn tại ở dạng tinh thể, có tính bền vững, thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

- Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước. Khi nóng chảy hoặc khi hòa tan trong nước có khả năng dẫn điện.

b. Liên kết cộng hóa trị

Được hình thành giữa các nguyên tử phi kim bằng cách chia sẻ các electron.

Một phân tử đơn giản được tạo thành từ một vài nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị mạnh trong phân tử.

Lực hấp dẫn liên phân tử yếu tồn tại giữa các phân tử.

Khi một chất có cấu trúc phân tử đơn giản bị nóng chảy hoặc đun sôi, năng lượng nhiệt vượt qua lực hút liên phân tử yếu giữa các phân tử đơn giản. 

Lưu ý: Các liên kết cộng hóa trị không bị phá vỡ.

Ví dụ: Khí hydro, khí oxy, khí hydro clorua.

* Đặc điểm của hợp chất cộng hóa trị

- Các phân tử chỉ có liên kết cộng hóa trị có thể tồn tại ở thể rắn, lỏng hoặc khí.

- Các chất có cực tan nhiều trong dung môi có cực. Phần lớn các chất không cực tan trong dung môi không cực.

- Các chất chỉ chứa liên kết cộng hóa trị không cực không dẫn điện ở mọi trạng thái.

c. Liên kết hydro

Liên kết hydro là lực hút tĩnh điện một phần giữa hydro (H) liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn hơn như nitơ (N), oxy (O) hoặc flo (F) và một nguyên tử lân cận khác mang một cặp electron đơn độc .

Liên kết hydro có thể xảy ra giữa các phân tử ( liên phân tử ) hoặc trong các phần khác nhau của một phân tử ( nội phân tử ). Tùy thuộc vào bản chất của các nguyên tử người cho và người nhận tạo thành liên kết, hình học và môi trường của chúng, năng lượng của liên kết hydro có thể thay đổi trong khoảng từ 1 đến 40 kcal / mol. Điều này làm cho chúng mạnh hơn một chút so với tương tác van der Waals và yếu hơn so với liên kết cộng hóa trị hoặc ion hoàn toàn. Loại liên kết này có thể xảy ra trong các phân tử vô cơ như nước và trong các phân tử hữu cơ như DNA và protein.

Liên kết hydro liên phân tử chịu trách nhiệm cho điểm sôi cao của nước (100°C) so với các hydrua nhóm 16 khác có liên kết hydro yếu hơn nhiều. Liên kết hydro nội phân tử chịu trách nhiệm một phần cho cấu trúc bậc hai và bậc ba của protein và axit nucleic. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc của các polyme, cả tổng hợp và tự nhiên.

Năm 2011, một nhóm nhiệm vụ IUPAC đã đề xuất một định nghĩa dựa trên bằng chứng hiện đại về liên kết hydro, được công bố trên tạp chí IUPAC Pure and Application Chemistry . 

d. Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là liên kết hóa học hình thành từ lực hút tĩnh điện giữa các thể dẫn electron (dưới dạng đám mây electron của các electron phân chia) và các ion kim loại mang điện tích dương. Nó có thể được mô tả là sự chia sẻ các điện tử tự do giữa một cấu trúc của các ion tích điện dương (cation).

Liên kết kim loại là liên kết sinh ra bởi lực hút tĩnh điện giữa các electron tự do và các ion dương, kết dính các ion dương kim loại với nhau.

e. Liên kết cộng hóa trị đa cực

Liên kết cộng hóa trị có thể có bản chất là phân cực hoặc không phân cực. Trong liên kết hóa học cộng hóa trị có cực, các electron được chia sẻ không bằng nhau vì nguyên tử có độ âm điện lớn hơn kéo cặp electron lại gần chính nó hơn và ra khỏi nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn.

>>> Xem thêm: Liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong hợp chất HCl thuộc loại

3. Các dạng bài tập liên kết hóa học

Dạng 1: Sự hình thành liên kết ion

Cần nhớ điều kiện và dấu hiệu nhận biết phân tử có liên kết ion.

- Điều kiện hình thành liên kết ion:

+ Liên kết được hình thành giữa các nguyên tố có tính chất khác hẳn nhau (kim loại điển hình và phi kim điển hình).

+ Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết ≥ 1,7 là liên kết ion (trừ một số trường hợp).

- Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết ion:

+ Phân tử hợp chất được hình thành từ kim loại điển hình (kim loại nhóm IA, IIA) và phi kim điển hình (phi kim nhóm VIIA và Oxi).

Ví dụ minh họa

Viết cấu hình electron của Cl (Z = 17) và Ca (Z=20). Cho biết vị trí của chúng (chu kì, nhóm) trong bảng tuần hoàn. Liên kết giữa canxi và clo trong hợp chất CaCl2 thuộc loại liên kết gì? Vì sao? Viết sơ đồ hình thành liên kết đó.

Hướng dẫn:

Cl (Z = 17) : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Ca (Z = 20) : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Clo nằm ở ô số 17, chu kỳ 3, nhóm VIIA.

Canxi nằm ở ô số 20, chu kỳ 4, nhóm IIA.

Liên kết trong hợp chất CaCl2 là liên kết ion vì Ca là kim loại điển hình, Cl là phi kim điển hình.

Sơ đồ hình thành liên kết:

2Cl + 21e → 2Cl^-

Ca → Ca²⁺ + 2e

Các ion Ca²⁺ và Cl^- tạo thành mang điện tích trái dấu, chúng hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo thành hợp chất CaCl₂:

Ca²⁺ + 2Cl^- → CaCl₂

Dạng 2: Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

Lý thuyết

- Liên kết cộng hóa trị được hình thành bằng cặp electron chung

- Khi viết công thức electron, công thức cấu tạo:

Giả sử nguyên tử A có n electron lớp ngoài cùng lúc đó A sẽ đưa ra (8 - n) electron để góp chung, nhằm

đạt đến 8 electron ở lớp ngoài cùng, có cấu hình electron bền giống khí hiếm.

Lưu ý:

- Khi hai nguyên tử liên kết mà trong đó có một nguyên tử A đạt cấu hình bền còn nguyên tử B kia chưa thì lúc này A sử dụng cặp electron của nó để cho B dùng chung → hình thành liên kết cho nhận (hay phối trí) biểu diễn bằng → hướng vào nguyên tử nhận cặp electron đó.

- Khi có nhiều nguyên tử đều có thể đưa cặp electron ra cho nguyên tử khác dùng chung thì ưu tiên cho nguyên tử nào có độ âm điện nhỏ hơn.

- Khi viết công thức cấu tạo (CTCT) của:

* Axit có oxi: theo thứ tự

+ Viết có nhóm H – O

+ Cho O của nhóm H – O liên kết với phi kim trung tâm

+ Sau đó cho phi kim trung tâm liên kết với O còn lại nếu có.

* Muối:

+ Viết CTCT của axit tương ứng trước.

+ Sau đó thay H ở axit bằng kim loại.

Ví dụ

Dựa vào hiệu độ âm điện các nguyên tố, hãy cho biết có loại liên kết nào trong các chất sau đây :

AlCl₃, CaCl₂, CaS, Al₂S₃?

Hướng dẫn:

Hiệu độ âm điện CaCl₂ : 2, 16 → Liên kết ion.

Hiệu độ âm điện AlCl₃, CaS, Al₂S₃ lần lượt là : 1,55 ; 1,58 ; 0,97 → Liên kết cộng

hóa trị có cực.

Dạng 3: Cách viết công thức cấu tạo của các phân tử

Lý thuyết

- Viết cấu hình e của các nguyên tử tạo hợp chất

- Tính nhẩm số e mỗi nguyên tử góp chung = 8 – số e lớp ngoài cùng

- Biểu diễn các e lớp ngoài cùng và các cặp e chung (bằng các dấu chấm) lên xung quanh kí hiệu nguyên tử ⇒ công thức electron

- Thay mỗi cặp e chung bằng 1 gạch ngang ta được công thức cấu tạo

Lưu ý:

- Khi hai nguyên tử liên kết mà trong đó có một nguyên tử A đạt cấu hình bền còn nguyên tử B kia chưa thì lúc này A sử dụng cặp electron của nó để cho B dùng chung → hình thành liên kết cho nhận (hay phối trí) biểu diễn bằng → hướng vào nguyên tử nhận cặp electron đó.

- Khi có nhiều nguyên tử đều có thể đưa cặp electron ra cho nguyên tử khác dùng chung thì ưu tiên cho nguyên tử nào có độ âm điện nhỏ hơn.

- Khi viết công thức cấu tạo (CTCT) của:

* Axit có oxi: theo thứ tự

+ Viết có nhóm H – O

+ Cho O của nhóm H – O liên kết với phi kim trung tâm

+ Sau đó cho phi km trung tâm liên kết với O còn lại nếu có.

* Muối:

+ Viết CTCT của axit tương ứng trước.

+ Sau đó thay H ở axit bằng kim loại

Dạng 4: Bài tập hóa trị và số oxi hóa

Lý thuyết

Đối với hợp chất hữu cơ, số oxi hóa của C trong HCHO được tính là số oxi hóa trung bình; hoặc xem số oxi hóa của C là tổng đại số các số oxi hóa của các nguyên tử khác mà nó liên kết.

Chẳng hạn: Trong CH₃ – CH₂OH:

Số oxi hóa trung bình của C là: -2

Còn số oxi hóa của C trong CH₃ là: -3 và trong CH₂OH là -1.

Ví dụ minh họa

 Số oxi hóa của nitơ trong NH₄₊, NO_2- , và HNO₃ lần lượt là:

A. +5, -3, +3.

B. -3, +3, +5

C. +3, -3, +5

D. +3, +5, -3.

Hướng dẫn:

Đặt x, y, z lần lượt là số oxi hóa của nguyên tố nitơ trong NH₄₊, NO_2- , và HNO₃

Ta có: x + 4.1 = 1 ⇒ x = -3. Số OXH của N trong NH₄₊ là -3

y + 2.(-2) = -1 ⇒ y = 3. Số OXH của N trong NO_2- là +3

z + 1 + 3.(-2) = 0 ⇒ z = 5. Số OXH của N trong HNO₃ là +5

⇒ Chọn B.

---------------------------

Trên đây Top lời giải đã cùng các bạn tìm hiểu Liên kết hóa học là gì? Các liên kết hóa học cần nắm vững. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có thông tin hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.