Giới thiệu về liên kết ion, liên kết cộng hóa trị

[MasterMaster là thành viên đã được xác minh.]

1. Liên kết ion​

Liên kết ion là loại liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử khi có sự chuyển nhượng hoàn toàn electron từ một nguyên tử này sang một nguyên tử khác. Điều này xảy ra chủ yếu giữa các nguyên tử kim loại (thường có xu hướng nhường electron) và phi kim (thường có xu hướng nhận electron). Sau quá trình chuyển nhượng, các ion được hình thành và lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu (cation và anion) tạo thành liên kết.

Đặc điểm của liên kết ion:​

• Sự hình thành: Một nguyên tử kim loại (như Na) sẽ nhường electron cho một nguyên tử phi kim (như Cl), tạo thành cation (Na⁺) và anion (Cl⁻). Các ion này sau đó liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện mạnh mẽ.
• Liên kết mạnh: Liên kết ion thường rất bền vững, tạo nên các mạng tinh thể cứng chắc như trong muối NaCl.
• Điện hóa: Các hợp chất ion thường dẫn điện tốt khi ở trạng thái lỏng hoặc dung dịch vì các ion tự do di chuyển.
• Tính chất vật lý: Các hợp chất ion thường có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao, cũng như tính chất giòn.

Ví dụ:​

• NaCl (muối ăn): Nguyên tử natri (Na) nhường 1 electron cho nguyên tử clo (Cl), tạo thành Na⁺ và Cl⁻, sau đó chúng liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện.

2. Liên kết cộng hóa trị​

Liên kết cộng hóa trị là loại liên kết hóa học được hình thành do sự chia sẻ electron giữa các nguyên tử. Liên kết này thường xảy ra giữa các nguyên tử phi kim có độ âm điện tương tự nhau, nhằm tạo nên sự ổn định bằng cách chia sẻ các cặp electron.

Đặc điểm của liên kết cộng hóa trị:​

• Sự hình thành: Hai nguyên tử chia sẻ một hoặc nhiều cặp electron để đạt được cấu hình electron bền vững như khí hiếm.
• Loại liên kết: Có thể là liên kết đơn (chia sẻ 1 cặp electron), liên kết đôi (2 cặp electron), hoặc liên kết ba (3 cặp electron).
• Không tạo ion: Các nguyên tử trong liên kết cộng hóa trị không hình thành ion mà duy trì nguyên vẹn điện tích của chúng.
• Phổ biến trong các hợp chất phi kim: Liên kết cộng hóa trị thường gặp trong các hợp chất phi kim hoặc giữa các nguyên tố có độ âm điện gần nhau.

Ví dụ:​

• H₂O (nước): Nguyên tử oxy và hai nguyên tử hydro chia sẻ các cặp electron để tạo thành các liên kết cộng hóa trị giữa O và H.

Liên kết cộng hóa trị phân cực và không phân cực:​

• Liên kết cộng hóa trị không phân cực: Xảy ra khi các nguyên tử có độ âm điện tương đương hoặc rất gần nhau, như trong phân tử H₂, O₂, Cl₂.
• Liên kết cộng hóa trị phân cực: Xảy ra khi các nguyên tử có độ âm điện khác nhau, khiến cặp electron bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, như trong H₂O, tạo ra các cực đối lập trong phân tử.

Sự khác biệt giữa liên kết ion và liên kết cộng hóa trị:​

Tính chất	Liên kết ion	Liên kết cộng hóa trị
Hình thức	Chuyển nhượng electron	Chia sẻ electron
Đối tượng	Kim loại - Phi kim	Phi kim - Phi kim
Liên kết	Mạnh mẽ nhờ lực hút tĩnh điện	Mạnh nhưng phụ thuộc vào sự chia sẻ electron
Dẫn điện	Khi ở trạng thái lỏng	Không dẫn điện
Ví dụ	NaCl, MgO	H₂O, CO₂

 

[hscabiet]

Ngoài liên kết ion và liên kết cộng hóa trị, có một số liên kết hóa học khác cũng thường gặp, mỗi loại đều có những đặc trưng riêng biệt trong việc giữ các nguyên tử hoặc phân tử lại với nhau.

1. Liên kết kim loại​

Liên kết kim loại là loại liên kết hóa học xảy ra giữa các nguyên tử kim loại. Trong liên kết này, các nguyên tử kim loại đóng góp electron hóa trị của chúng vào một "biển electron" di động, nơi các electron tự do di chuyển giữa các ion kim loại dương. Lực hút giữa các ion dương kim loại và biển electron tạo thành liên kết kim loại.

Đặc điểm của liên kết kim loại:​

• Electron tự do: Các electron trong liên kết kim loại không bị ràng buộc với một nguyên tử cụ thể mà tự do di chuyển giữa các ion kim loại.
• Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt: Chính nhờ các electron tự do mà kim loại dẫn điện và dẫn nhiệt rất hiệu quả.
• Tính dẻo và dễ uốn: Liên kết kim loại cho phép các lớp nguyên tử trượt lên nhau mà không phá vỡ liên kết, điều này giải thích tính dẻo và dễ uốn của kim loại.
• Ánh kim: Tính chất này xuất phát từ khả năng electron tự do phản xạ ánh sáng.

Ví dụ:​

• Đồng (Cu), Sắt (Fe): Các kim loại này có liên kết kim loại mạnh, cho phép chúng dẫn điện và nhiệt tốt, đồng thời có tính dẻo và bền.

2. Liên kết hydro​

Liên kết hydro là loại liên kết liên phân tử yếu nhưng có vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc của nhiều hợp chất, đặc biệt là trong nước và các phân tử sinh học. Liên kết này xảy ra khi nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn (thường là oxy, nitơ hoặc flo) và đồng thời tương tác với một nguyên tử có độ âm điện cao khác.

Đặc điểm của liên kết hydro:​

• Yếu hơn liên kết cộng hóa trị và ion: Liên kết hydro yếu hơn các liên kết hóa học nội phân tử, nhưng khi có nhiều liên kết hydro, chúng có thể tạo ra sức mạnh đáng kể.
• Tồn tại trong các phân tử phân cực: Liên kết hydro thường xuất hiện trong các phân tử như nước (H₂O), nơi nguyên tử hydro bị hút về phía nguyên tử oxy của phân tử nước khác.
• Đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc sinh học: Liên kết hydro giữ cho cấu trúc của DNA, protein ổn định và giúp tạo ra các tính chất đặc biệt của nước như điểm sôi cao, độ nhớt cao.

Ví dụ:​

• Nước (H₂O): Các phân tử nước liên kết với nhau thông qua liên kết hydro, khiến nước có những tính chất đặc biệt.
• DNA: Các cặp bazơ trong DNA (A-T, G-C) được liên kết với nhau bằng liên kết hydro, giúp giữ cho chuỗi xoắn kép ổn định.

3. Liên kết Van der Waals​

Liên kết Van der Waals là liên kết liên phân tử rất yếu và chỉ tồn tại khi các phân tử ở gần nhau. Loại liên kết này được tạo ra do tương tác giữa các lưỡng cực tạm thời hoặc cảm ứng trong các phân tử.

Đặc điểm của liên kết Van der Waals:​

• Yếu nhất trong các liên kết hóa học: Liên kết Van der Waals rất yếu và thường bị phá vỡ dễ dàng.
• Phụ thuộc vào khoảng cách: Loại liên kết này chỉ mạnh khi các phân tử hoặc nguyên tử ở khoảng cách rất gần.
• Quan trọng trong các khí và phân tử lớn: Liên kết Van der Waals giúp các phân tử phi kim lớn, như trong chất dẻo hoặc protein, giữ được cấu trúc ổn định mà không cần liên kết hóa học mạnh.

Ví dụ:​

• Các khí trơ (He, Ne): Các phân tử hoặc nguyên tử này chỉ có thể tương tác với nhau qua lực Van der Waals do không có electron hóa trị tự do.
• Chất dẻo và các phân tử sinh học lớn: Van der Waals giúp ổn định cấu trúc của các phân tử lớn mà không cần các liên kết mạnh.

4. Liên kết cho - nhận​

Liên kết cho - nhận là loại liên kết cộng hóa trị đặc biệt, trong đó một nguyên tử hoặc phân tử cung cấp cả hai electron trong cặp liên kết, còn nguyên tử hoặc phân tử kia chỉ tiếp nhận mà không đóng góp electron.

Đặc điểm của liên kết cho - nhận:​

• Nguồn cung electron từ một phía: Một nguyên tử cung cấp cả hai electron, nguyên tử còn lại chỉ đóng vai trò nhận.
• Còn gọi là liên kết phối trí: Do sự chia sẻ electron diễn ra theo hướng một chiều.
• Thường thấy trong các hợp chất phức tạp: Liên kết này thường gặp trong các phức chất kim loại, nơi ion kim loại nhận các cặp electron từ các phân tử hoặc ion khác.

Ví dụ:​

• [NH₄]⁺ (amoni): Ion NH₄⁺ được hình thành khi một phân tử amoniac (NH₃) chia sẻ cặp electron với một ion H⁺.
• Các phức chất kim loại: Như [Fe(CN)₆]³⁻, trong đó ion Fe³⁺ nhận cặp electron từ các ligand xung quanh.