Bài 14. Ôn tập chương 3 - Liên kết hóa học
Tổng hợp và ôn tập kiến thức về các loại liên kết hóa học và lực liên kết giữa các phân tử.
Tổng hợp kiến thức Chương 3
1. Quy tắc octet
Nội dung: Các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất (8 electron lớp ngoài, trừ He có 2 electron).
Các cách đạt quy tắc octet:
- Nhường electron: Kim loại → Ion dương (cation)
- Nhận electron: Phi kim → Ion âm (anion)
- Góp chung electron: Phi kim + Phi kim → Phân tử
Ví dụ:
- Na (11e) → Na⁺ (10e, giống Ne)
- Cl (17e) → Cl⁻ (18e, giống Ar)
- H + H → H₂ (mỗi H đạt 2e, giống He)
2. Liên kết ion
Định nghĩa
Liên kết ion là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu.
Điều kiện hình thành
- Giữa kim loại và phi kim
- Độ chênh lệch độ âm điện lớn: Δχ > 1.7
Tính chất hợp chất ion
- Nhiệt độ nóng chảy, sôi cao
- Dẫn điện khi nóng chảy hoặc tan trong nước
- Cứng, giòn
- Tan trong dung môi phân cực
Ví dụ
NaCl, MgO, CaCl₂, K₂O
3. Liên kết cộng hóa trị
Định nghĩa
Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành do sự góp chung electron giữa các nguyên tử.
Điều kiện hình thành
- Giữa các nguyên tử phi kim
- Độ chênh lệch độ âm điện nhỏ: Δχ < 1.7
Phân loại
a) Theo số cặp electron chung:
- Liên kết đơn: 1 cặp (H-H, Cl-Cl)
- Liên kết đôi: 2 cặp (O=O)
- Liên kết ba: 3 cặp (N≡N)
b) Theo độ phân cực:
- Không phân cực: Δχ = 0 (H₂, O₂, N₂)
- Phân cực: 0 < Δχ < 1.7 (HCl, H₂O, NH₃)
Tính chất hợp chất cộng hóa trị
- Nhiệt độ nóng chảy, sôi thấp
- Không dẫn điện
- Tan theo quy tắc đồng loại hòa tan đồng loại
4. Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals
Liên kết hydrogen
Định nghĩa: Liên kết giữa H (liên kết với F, O, N) của phân tử này với F, O, N của phân tử khác.
Điều kiện: H liên kết với F, O, hoặc N
Ví dụ: H₂O...H₂O, HF...HF, NH₃...NH₃
Ảnh hưởng: Làm tăng nhiệt độ sôi, nóng chảy
Tương tác van der Waals
Định nghĩa: Lực hút yếu giữa các phân tử do sự phân bố electron không đều tạm thời.
Đặc điểm: Rất yếu, có trong tất cả các chất
Ví dụ: Giữa các phân tử CH₄, CO₂, khí hiếm
So sánh độ bền
Liên kết ion ≈ Liên kết cộng hóa trị > Liên kết hydrogen > Tương tác van der Waals
5. Bảng tổng hợp so sánh các loại liên kết
| Đặc điểm | Liên kết ion | Liên kết cộng hóa trị |
|---|---|---|
| Cách hình thành | Nhường - nhận e | Góp chung e |
| Giữa | Kim loại - Phi kim | Phi kim - Phi kim |
| Δχ | > 1.7 | < 1.7 |
| Nhiệt độ nóng chảy | Cao | Thấp |
| Dẫn điện | Có (nóng chảy/dd) | Không |
| Ví dụ | NaCl, MgO | H₂O, NH₃, CH₄ |
Các dạng bài tập
Dạng 1: Dạng 1: Xác định loại liên kết trong hợp chất
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Xác định loại nguyên tố (kim loại hay phi kim)
- Kim loại + Phi kim → Liên kết ion
- Phi kim + Phi kim → Liên kết cộng hóa trị
- Kiểm tra Δχ nếu cần: Δχ > 1.7 (ion), Δχ < 1.7 (cộng hóa trị)
Ví dụ:
a) NaCl:
Na (kim loại) + Cl (phi kim) → Liên kết ion
Na → Na⁺ + e; Cl + e → Cl⁻
b) H₂O:
H (phi kim) + O (phi kim) → Liên kết cộng hóa trị phân cực
H và O góp chung electron
c) MgO:
Mg (kim loại) + O (phi kim) → Liên kết ion
Mg → Mg²⁺ + 2e; O + 2e → O²⁻
d) CO₂:
C (phi kim) + O (phi kim) → Liên kết cộng hóa trị phân cực
C=O (liên kết đôi)
e) NH₃:
N (phi kim) + H (phi kim) → Liên kết cộng hóa trị phân cực
N-H (liên kết đơn)
Dạng 2: Dạng 2: So sánh tính chất dựa vào loại liên kết
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Xác định loại liên kết trong mỗi chất
- Áp dụng quy luật:
- Hợp chất ion: t° nóng chảy cao, dẫn điện khi nóng chảy/dd
- Hợp chất cộng hóa trị: t° nóng chảy thấp, không dẫn điện
- Có liên kết hydrogen: t° sôi cao hơn bất thường
Ví dụ:
a) Nhiệt độ nóng chảy:
- NaCl: Liên kết ion → t°nc cao (801°C)
- H₂O: Liên kết cộng hóa trị + liên kết hydrogen → t°nc thấp hơn (0°C)
Kết luận: t°nc(NaCl) > t°nc(H₂O)
b) Khả năng dẫn điện:
- MgO (rắn): Ion cố định → Không dẫn điện
- MgO (nóng chảy): Ion tự do → Dẫn điện
- CH₄: Hợp chất cộng hóa trị → Không dẫn điện
c) Nhiệt độ sôi:
- H₂O: Có liên kết hydrogen mạnh → t°s = 100°C
- H₂S: Không có liên kết hydrogen → t°s = -60°C
Kết luận: t°s(H₂O) >> t°s(H₂S)
Dạng 3: Dạng 3: Bài toán thực tế tổng hợp
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Phân tích tình huống thực tế
- Xác định các loại liên kết liên quan
- Giải thích dựa trên tính chất liên kết
- Đưa ra kết luận và ứng dụng
Ví dụ:
a) Cấu trúc và liên kết:
NaCl (Muối ăn):
- Hợp chất ion: Na⁺Cl⁻
- Liên kết ion giữa Na⁺ và Cl⁻
- Cấu trúc tinh thể ion
C₁₂H₂₂O₁₁ (Đường):
- Hợp chất cộng hóa trị
- Liên kết C-C, C-H, C-O, O-H
- Có nhóm -OH → Liên kết hydrogen
b) Khả năng dẫn điện của dung dịch:
Dung dịch NaCl:
- NaCl → Na⁺ + Cl⁻ (trong nước)
- Có ion tự do → Dẫn điện tốt
Dung dịch đường:
- Đường tan nhưng không phân li thành ion
- Không có ion tự do → Không dẫn điện
c) Nhiệt độ nóng chảy:
NaCl:
- Liên kết ion mạnh
- t°nc = 801°C (rất cao)
Đường:
- Liên kết cộng hóa trị + liên kết hydrogen
- t°nc ≈ 186°C (thấp hơn nhiều)
- Phân hủy trước khi nóng chảy hoàn toàn
Kết luận:
- Loại liên kết quyết định tính chất vật lí và hóa học
- Hợp chất ion: Dẫn điện khi tan, t°nc cao
- Hợp chất cộng hóa trị: Không dẫn điện, t°nc thấp