Bài 13. Liên Kết Cộng Hóa Trị - Củng Cố Kiến Thức

I. SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ

1. Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa các nguyên tử giống nhau. Sự hình thành đơn chất

a) Sự hình thành phân tử hiđro $(H_{2})$

- Nguyên tử $H \,(Z=1): 1{s^1}$, hai nguyên tử $H$ liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử $H$ góp $1e$ tạo thành 1 cặp $e$ chung trong phân tử $H_2$.

$\Longrightarrow$ Trong phân tử $H_2$, mỗi nguyên tử $H$ có $2e$, giống cấu hình electron bền vững của khí hiếm heli $He: 1{s^2}$.

- Sự hình thành phân tử $H_2$:

$H^{\bullet} \,+\, {}_{\bullet}H$

$\longrightarrow \, H : H$

$\longrightarrow \, H - H$

$\longrightarrow \, H_{2}$

$\Longrightarrow$ Quy ước:

- Mỗi chấm $(.)$ bên kí hiệu nguyên tố biểu diễn 1 electron ở lớp ngoài cùng.

- Kí hiệu $H : H$ được gọi là công thức electron, thay 2 chấm $(:)$ bằng 1 gạch $(-)$, ta có $H - H$ gọi là công thức cấu tạo.

- Giữa 2 nguyên tử hiđro có 1 cặp electron liên kết biểu thị bằng $(-)$, đó là liên kết đơn.

b) Sự hình thành phân tử nitơ $(N_{2})$

- Cấu hình electron của nitơ $N\,(Z=7): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^3}$, có $5e$ ở lớp ngoài cùng. Trong phân tử $N_2$, để đạt được cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm gần nhất neon $Ne \,(Z=10): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^6}$, mỗi nguyên tử nitơ phải góp chung $3e$.

$:N \,\vdots \,\,\,+\,\,\, \vdots \,N:$

$\longrightarrow$ Công thức electron: $\,\,:N\,\vdots \,\vdots \,N:$

$\longrightarrow$ Công thức cấu tạo: $\,N\,\equiv \,N$

$\Longrightarrow$ Hai nguyên tử $N$ liên kết với nhau bằng 3 cặp electron liên kết biểu thị bằng 3 gạch $(\equiv)$, đó là liên kết ba. Liên kết ba bền hơn liên kết đôi.

c) Khái niệm liên kết cộng hóa trị

- Định nghĩa: Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.

- Mỗi cặp electron chung tạo nên 1 liên kết cộng hóa trị, nên ta có liên kết đơn (trong phân tử $H_2$), liên kết ba (trong phân tử $N_2$).

- Liên kết trong các phân tử $H_2$, $N_2$ tạo nên từ 2 nguyên tử của cùng 1 nguyên tố (có độ âm điện như nhau), do đó liên kết trong các phân tử đó không phân cực. Đó là liên kết cộng hóa trị không cực.

2. Sự hình thành phân tử hợp chất

a) Sự hình thành phân tử $HCl$

- Mỗi nguyên tử $H$ và $Cl$ góp $1e$ tạo thành 1 cặp electron chung $\longrightarrow$ tạo thành 1 liên kết cộng hóa trị.

$H^{\bullet} \,\,\,+\,\,\,{}_\bullet \mathop {Cl}\limits_{..}^{..}:$

$\longrightarrow$ Công thức electron: $\,\,H\,\,\, :\mathop {Cl}\limits_{..}^{..}:$

$\longrightarrow$ Công thức cấu tạo: $\,H-Cl$

$\Longrightarrow$ Kết luận:

- Trong công thức electron của phân tử có cực, người ta đặt cặp electron chung lệch về phía kí hiệu của nguyên tử có độ âm điện lớn hơn $(H\,\,\,:Cl)$.

- Liên kết cộng hóa trị trong đó cặp eletron chung bị lệch về phía 1 nguyên tử (có độ âm điện lớn hơn) gọi là liên kết cộng hóa trị có cực hay liên kết cộng hóa trị phân cực.

b) Sự hình thành phân tử khí cacbon đioxit $(CO_{2})$ (có cấu tạo thẳng)

$C\,(Z=6): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^2}\,\,\,\,\,\, (2, 4)$

$O\,(Z=8): 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^4}\,\,\,\,\,\, (2, 6)$

Ta có:

$\mathop {O}\limits_{..}^{..}: \,\,\,+\,\,\, :C: \,\,\,+\,\,\, : \mathop {O}\limits_{..}^{..}$

$\longrightarrow$ Công thức electron: $\,\,: \mathop {O}\limits_{}^{..}: \,:\,\,\,C\,\,\,:\, : \mathop {O}\limits_{}^{..}:$

$\longrightarrow$ Công thức cấu tạo: $\,O=C=O$

$\Longrightarrow$ Kết luận: Theo công thức electron, mỗi nguyên tử $C$ hay $O$ đều có $8e$ ở lớp ngoài cùng đạt cấu hình của khí hiếm nên phân tử $CO_{2}$ bền vững.

3. Tính chất của các chất có liên kết cộng hóa trị

- Trạng thái: các chất mà phân tử chỉ có liên kết cộng hóa trị có thể là:

+ Các chất rắn: đường, lưu huỳnh, iot…

+ Các chất lỏng: nước, rượu, xăng, dầu…

+ Các chất khí: khí cacbonic, khí clo, khí hiđro…

- Tính tan:

+ Các chất có cực như rượu etylic, đường… tan nhiều trong dung môi có cực như nước.

+ Phần lớn các chất không cực như lưu huỳnh, iot, các chất hữu cơ không cực tan trong dung môi không cực như benzen, cacbon tetraclorua…

- Nói chung, các chất có liên kết cộng hóa trị không cực không dẫn điện ở mọi trạng thái.

II. ĐỘ ÂM ĐIỆN VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC

1. Quan hệ giữa liên kết cộng hóa trị không cực, liên kết cộng hóa trị có cực và liên kết ion

- Trong phân tử, nếu cặp electron chung ở giữa 2 nguyên tử, ta có liên kết cộng hóa trị không cực.

- Nếu cặp electron chung lệch về 1 nguyên tử (có giá trị độ âm điện lớn hơn) thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực.

- Nếu cặp electron chung chuyển hẳn về 1 nguyên tử, ta sẽ có liên kết ion.

2. Hiệu độ âm điện và liên kết hóa học

$\bullet$ Thí dụ:

a) Trong $NaCl$:

$\Delta \chi = 3,16 - 0,93 = 2,23 > 1,7$

$\longrightarrow$ Liên kết giữa $Na$ và $Cl$ là liên kết ion.

b) Trong phân tử $HCl$:

$\Delta \chi = 3,16 - 2,2 = 0,96$

$\longrightarrow \,0,4 \leq \Delta \chi < 1,7$

$\longrightarrow$ Liên kết giữa $H$ và $Cl$ là liên kết cộng hóa trị có cực.

c) Trong phân tử $H_2$:

$\Delta \chi = 2,20 - 2,20 = 0,0$

$\longrightarrow \,0 \leq \Delta \chi < 0,4$

$\longrightarrow$ Liên kết giữa $H$ và $H$ là liên kết cộng hóa trị không cực.