Trong việc hình thành liên kết hoá học, không phải lúc nào các nguyên tử cũng cho, nhận các electron hoá trị với nhau như trong liên kết ion. Thay vào đó, chúng có thể cùng nhau sử dụng chung các electron hoá trị để cùng thoả mãn quy tắc octet. Trong trường hợp này, một loại liên kết hoá học mới được hình thành. Đó là loại liên kết cộng hóa trị.
 |
| Liên kết cộng hóa trị |
1. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị
1.1. Tìm hiểu sự hình thành liên kết cộng hóa trị
- Liên kết cộng hoá trị (covalent bond) là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung.
- Giữa hai nguyên tử trong phân tử có một cặp electron chung, được biểu diễn bằng một gạch nối “–”, đó là liên kết đơn.
 |
| Sự hình thành liên kết trong phân tử H2O |
- Giữa hai nguyên tử trong phân tử có hai cặp electron chung, được biểu diễn bằng hai gạch nối “=”, đó là liên kết đôi.
- Giữa hai nguyên tử trong phân tử có ba cặp electron chung, được biểu diễn bằng ba gạch nối “≡” đó là liên kết ba.
 |
| Sự hình thành liên kết trong phân tử O2 |
1.2. Tìm hiểu cách viết công thức Lewis
- Công thức Lewis biểu diễn sự hình thành liên kết hoá học giữa các nguyên tử trong một phân tử.
- Công thức Lewis của một phân tử được xây dựng từ công thức electron của phân tử, trong đó mỗi cặp electron chung giữa hai nguyên tử tham gia liên kết được thay bằng một gạch nối “‒”.
 |
| Công thức Lewis của phân tử CO2 |
2. Liên kết cho nhận
2.1. Tìm hiểu khái niệm về liên kết cho – nhận
- Trong trường hợp cặp electron chung giữa hai nguyên tử tham gia liên kết chỉ do một nguyên tử đóng góp thì liên kết cộng hoá trị giữa hai nguyên tử là liên kết cho – nhận.
- Liên kết cho – nhận là một trường hợp đặc biệt của liên kết cộng hoá trị, trong đó cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đóng góp.
 |
| Liên kết cho nhận trong phân tử nước |
3. Phân biệt các loại liên kết theo độ âm điện
3.1. Phân biệt liên kết cộng hoá trị phân cực và không phân cực
 |
Sự hình thành liên kết cộng hóa trị không phân cực trong phân tử O2 |
- Liên kết cộng hoá trị phân cực là liên kết cộng hoá trị trong đó cặp electron chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
- Một số ví dụ:
+ Liên kết cộng hoá trị trong các phân tử O2
+ N2 là liên kết cộng hoá trị không phân cực.
+ Trong các phân tử HCl, NH3 và CO2 là liên kết cộng hoá trị phân cực.
 |
Ví dụ liên kết cộng hóa trị phân cực |
3.2. Phân biệt loại liên kết trong phân tử dựa trên giá trị hiệu độ âm điện
- Có thể dựa vào hiệu độ âm điện (∆χ) giữa hai nguyên tử tham gia liên kết để dự đoán loại liên kết giữa chúng.
+ 0 ≤ ∆χ < 0, 4 : là liên kết cộng hoá trị không phân cực
+ 0,4 ≤ ∆χ < 1,7: là liên kết cộng hoá trị phân cực
+ ∆χ ≥ 1,7: là liên kết ion
4. Sự hình thành liên kết s, p và năng lượng liên kết
4.1. Tìm hiểu sự hình thành liên kết s và liên kêt p
- Liên kết cộng hoá trị được hình thành khi các orbital nguyên tử của hai nguyên tố xen phủ lẫn nhau.
- Sự xen phủ này có thể xảy ra theo hai cách là xen phủ trục và xen phủ bên, hình thành nên hai loại liên kết cộng hoá trị tương ứng là liên kết σ và liên kết π.
 |
| Sự xen phủ trục sp |
- Liên kết σ là loại liên kết cộng hoá trị được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital. Vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.
- Liên kết π là loại liên kết cộng hoá trị được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital. Vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử
 |
| Sự xen phủ trục pp và sự xen phủ bên pp |
4.2. Tìm hiểu khái niệm năng lượng liên kết (Eb)
- Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và ngược lại.
- Đối với các phân tử nhiều nguyên tử, tổng năng lượng liên kết trong phân tử bằng năng lượng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn 1 mol phân tử đó ở thể khí thành các nguyên tử ở thể khí.
- Năng lượng của một liên kết hoá học là năng lượng cần thiết để phá vỡ 1 mol liên kết đó ở thể khí, tạo thành các nguyên tử ở thể khí. Giá trị năng lượng của một liên kết hoá học là thước đo độ bền liên kết.
Hướng dẫn giải bài tập
Bài 1. Trong phân tử iodine (I2), mỗi nguyên tử iodine đã góp một electron để tạo cặp electron chung. Nhờ đó, mỗi nguyên tử iodine đã đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm nào dưới đây?
A. Xe. B. Ne. C. Ar. D. Kr.
Giải:
Trong phân tử iodine (I2), mỗi nguyên tử iodine đã góp một electron để tạo cặp electron chung ⇨ Mỗi nguyên tử I đều đạt 8 electron lớp ngoài cùng. Nguyên tử I có 5 lớp electron.
⇨ Giống cấu hình khí hiếm Xe.
Bài 2. Hydrogen sulfide (H2S) và phosphine (PH3) đều là những chất có mùi khó ngửi và rất độc. Trình bày sự tạo thành liên kết cộng hoá trị trong phân tử các chất trên.
Giải:
- Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử H2S:
+ Nguyên tử sulfur có 6 electron lớp ngoài cùng, nguyên tử hydrogen có 1 electron lớp ngoài cùng.
+ Nguyên tử sulfur góp 2 electron và mỗi nguyên tử hydrogen góp 1 electron hình thành 2 cặp electron chung giữa nguyên tử sulfur và nguyên tử hydrogen để hình thành phân tử H2S.
- Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử PH3:
+ Nguyên tử photphophrous có 5 electron lớp ngoài cùng, nguyên tử hydrogen có 1 electron lớp ngoài cùng.
+ Nguyên tử photphophrous góp 3 electron và mỗi nguyên tử hydrogen góp 1 electron hình thành 3 cặp electron chung giữa nguyên tử photphophrous và nguyên tử hydrogen để hình thành phân tử PH3.
Bài 3. Viết công thức Lewis của các phân tử CS2, SCl2 và CCl4.
Giải:
- Phân tử CS2: Mỗi nguyên tử S sẽ góp chung 2 electron mới nguyên tử C tạo thành 4 cặp electron dùng chung được biểu thị bằng 4 gạch nối.
 |
| Công thức Lewis của CS2 |
- Phân tử SCl2: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.
 |
| Công thức Lewis của SCl2 |
 |
| Công thức Lewis của CCl4 |
Giải:
- Nguyên tử oxygen có cấu hình electron là 1s22s22p4 ⇨ O có 6 electron ở lớp ngoài cùng ⇒ Cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm.
- Nguyên tử sulfur có cấu hình electron là 1s22s22p63s23p4 ⇒ S có 6 elctron ở lớp ngoài cùng ⇨ Cần nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm.
- Khi hình thành phân tử, một nguyên tử O góp chung 2 electron với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung. Nguyên tử O còn lại chưa được liên kết. Trong khi đó nguyên tử S vẫn còn 2 đôi electron chưa tham gia liên kết.
⇨ Nguyên tử S sẽ cho nguyên tử O chưa tham gia liên kết 1 cặp electron để dùng chung. Liên kết cộng hóa trị với nguyên tử O đó với nguyên tử S gọi là liên kết cho - nhận.
 |
| Liên kết cho nhận trong phân tử sulfur dioxide |
Bài 5. Mô tả sự tạo thành liên kết trong phân tử chlorine bằng sự xen phủ của các AO.
Giải:
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử chlorine được biểu diễn trên cái orbital như sau:
- Sự hình thành liên kết giữa hai nguyên tử chlorine là do sự xen phủ trục giữa hai AO p chứa electron độc thân của mỗi nguyên tử chlorine. Liên kết được tạo thành giữa hai nguyên tử chlorine là liên kết σ.
Bài 6. Sự xen phủ giữa hai orbital p trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết σ? Trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết π? Cho ví dụ.
Giải:
Sự xen phủ trục giữa hai orbital p sẽ tạo thành liên kết σ.
Còn sự xen phủ bên giữa hai orbital p sẽ tạo thành liên kết π.
Bài 7. Cho biết số liên kết σ và liên kết π trong phân tử acetylene (C2H2).
Giải:
- Phân tử C2H2 gồm:
+ Hai liên kết đơn C-H Hai liên kết này đều là liên kết σ.
+ Một liên kết ba C≡C gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết π.
Bài 8. Năng lượng liên kết của các hydrogen halide được liệt kê trong bảng sau:
Giải:
- Ta có:
+ Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết.
+ Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và ngược lại.
- Do đó
+ HX nào có năng lượng liên kết càng lớn thì độ bền liên kết càng cao.
⇨ Sắp xếp theo chiều tăng dần giá trị năng lượng liên kết: HF > HCl > HBr > HI
⇨ Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết: HF > HCl > HBr > HI
0 Nhận xét