Chương 3: Liên kết hóa học
Quy tắc octet (bát tử)
Liên kết ion
Liên kết cộng hóa trị
Liên kết hydrogen và tương tác van der waals
các nguyên tố nhóm A có xu hướng tạo thành lớp vỏ ngoài cùng có số electron tương ứng với khí hiếm gần nhất (2 hoặc 8)
ví dụ: Nguyên tử sodium có 1 electron ở lớp ngoài cùng. Nếu mất đi 1 electron nguyên tử sodium sẽ đạt được cấu hình electron bền vững, giống với khí hiếm gần nhất là Ne.
một số phân tử có thể không tuân theo quy tắc octet như: NO; BH3; SF6 …
Sự hình thành:
Khi cho electron, nguyên tử trở thành ion dương (cation)
Khi nhận electron, nguyên tử trở thành ion âm (anion)
Là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.
thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình. (vd: NaCl)
Quá trình hình thành (NaCl)
Giai đoạn 1: Hình thành các ion trái dấu từ các quá trình nguyên tử sodium nhường 1 electron và nguyên tử chlorine nhận 1 electron theo quy tắc octet:
Na → Na+ + 1e
Cl + 1e → Cl-
Giai đoạn 2: Các ion trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo nên hợp chất ion. Các ion trái dấu kết hợp với nhau theo tỉ lệ sao cho tổng điện tích của các ion trong hợp chất phải bằng không.
Na+ + Cl- → NaCl
Tinh thể ion
Tinh thể của một chất có thể xem là một ô mạng lặp đi lặp lại trong không gian ba chiều.
Ô mạng tinh thể là đơn vị nhỏ nhất của mạng tinh thể, hiển thị cấu trúc không gian ba chiều của toàn bộ tinh thể.
Do các hợp chất ion có cấu trúc tinh thể nên trong điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn tại ở trạng thái rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi và không dẫn điện ở trạng thái rắn
Hợp chất ion thường dễ tan trong nước tạo thành dung dịch có khả năng dẫn điện.
Sự hình thành
được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung
được hình thành giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc giữa các nguyên tử của các nguyên tố không khác nhau nhiều về độ âm điện
Công thức Lewis
biểu diễn sự hình thành liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong 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 “–”.
Liên kết cho - nhận
là một trường hợp đặc biệt của liên kết cộng hóa trị, trong đó cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đóng góp (Vd: Sự tạo thành liên kết cho - nhận trong ion hydronium H3O+)
Phân biệt các loại liên kết dựa theo độ âm điện
Liên kết cộng hóa trị phân cực và không phân cực
Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung không lệch về phía nguyên tử nào
Liên kết cộng hóa trị phân cực là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Sự hình thành liên kết 𝛔, 𝛑
Liên kết σ là loại liên kết cộng hóa 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 hóa trị được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital. Vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.
Khái niệm năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết của một liên kết hóa 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 hóa học là thước đo độ bền liên kết
Liên kết hydrogen
là một loại liên kết yếu
được hình thành giữa nguyên tử H với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn
thường được biểu diễn bằng dấu ba chấm (…)
Tương tác van der Waals
Khi các electron di chuyển, tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời.
Các phân tử có lưỡng cực tạm thời cũng có thể làm các phân tử lân cận xuất hiện các lưỡng cực cảm ứng. Do đó, các phân tử có thể tập hợp tạo thành một mạng lưới với các tương tác lưỡng cực cảm ứng
Là lực tương tác yếu giữa các phân tử, được hình thành do sự xuất hiện của các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng.
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