Liên kết cộng hóa trị là một trong những kiểu liên kết hóa học quan trọng. Đóng vai trò nền tảng trong hình thành nên các hợp chất hóa học. Hiểu rõ về liên kết này giúp bạn phân tích cấu trúc phân tử, giải bài tập và áp dụng kiến thức trong thực tiễn.
1. Liên Kết Cộng Hóa Trị Là Gì
Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành khi hai nguyên tử dùng chung cặp electron nhằm đạt cấu hình bền vững tương tự khí hiếm.
- Các nguyên tử tham gia liên kết cộng hóa trị thường có độ âm điện gần nhau thường là giữa hai phi kim.
- Liên kết cộng hóa trị xảy ra do mỗi nguyên tử góp ít nhất một electron tạo thành cặp electron dùng chung.
Ví dụ
- Phân tử H₂
- Mỗi nguyên tử H có 1 electron, khi góp chung 1 cặp electron, mỗi nguyên tử H sẽ có 2 electron ở lớp ngoài cùng (bền vững).
- Cặp electron dùng chung được biểu diễn bằng một gạch nối (H–H).
- Phân tử Cl₂
- Hai nguyên tử Cl (7 electron lớp ngoài cùng) dùng chung 1 cặp electron giúp cả hai đạt 8 electron ở lớp vỏ ngoài.
2. Sự Hình Thành Liên Kết Cộng Hóa Trị
2.1. Quy Tắc Chung
- Nguyên tử phi kim có xu hướng đạt được 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng (hoặc 2 electron đối với H, He).
- Hai nguyên tử chia sẻ electron nhằm cùng đạt cấu hình bền vững.
2.2. Các Loại Liên Kết Cộng Hóa Trị
- Liên kết cộng hóa trị không phân cực
- Xảy ra giữa hai nguyên tử có độ âm điện bằng nhau hoặc rất gần nhau như H2, Cl2.
- Cặp electron dùng chung phân bố đều giữa hai nguyên tử.
- Liên kết cộng hóa trị phân cực
- Xảy ra giữa hai nguyên tử có độ âm điện khác nhau (như HCl, H₂O).
- Cặp electron dùng chung bị kéo lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, tạo ra cực âm (δ⁻) và cực dương (δ⁺).
3. Phân Biệt Liên Kết Cộng Hóa Trị Và Liên Kết Ion
Tiêu chí | Liên kết cộng hóa trị | Liên kết ion |
---|---|---|
Hình thành | Chia sẻ cặp electron giữa các nguyên tử | Trao đổi electron tạo ion |
Đối tượng tham gia | Thường giữa 2 phi kim | Thường giữa kim loại và phi kim |
Ví dụ | H₂, HCl, CH₄ | NaCl, MgO |
Đặc điểm lực hút | Lực hút giữa cặp electron và hạt nhân | Lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu |
4. Liên Kết Cộng Hóa Trị Có Cực Và Không Phân Cực
4.1. Liên Kết Cộng Hóa Trị Không Phân Cực
- Đặc điểm
- Cặp electron dùng chung phân bố đều giữa hai nguyên tử.
- Không tạo ra cực điện trong phân tử.
- Ví dụ
- H2 trong đó Hai nguyên tử hydro có độ âm điện bằng nhau.
- Cl2 Hai nguyên tử clo cùng kéo electron với lực ngang nhau.
4.2. Liên Kết Cộng Hóa Trị Phân Cực
- Đặc điểm
- Độ âm điện của hai nguyên tử khác nhau, electron bị hút lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
- Phân tử có cực dương (δ⁺) và cực âm (δ⁻).
- Ví dụ
- HCl Clo có độ âm điện cao hơn hydro, nên cặp electron lệch về phía Clo.
- H2O Cặp electron dùng chung giữa O và H lệch về phía O, làm O mang điện âm (δ⁻) và H mang điện dương (δ⁺).
5. Một Số Ví Dụ Về Liên Kết Cộng Hóa Trị
5.1. Phân Tử CH4 Metan
- Cấu trúc
- Carbon (C) có 4 electron hóa trị, cần 4 electron đạt 8.
- Mỗi nguyên tử Hydro (H) góp 1 electron chia sẻ với Carbon.
- Kết quả
- Carbon liên kết với 4 nguyên tử H qua 4 liên kết cộng hóa trị.
5.2. Phân Tử NH3 (Amoniac)
- Cấu trúc
- Nitơ (N) có 5 electron hóa trị, cần 3 electron đạt 8.
- Ba nguyên tử Hydro góp mỗi nguyên tử 1 electron.
- Kết quả
- N liên kết với 3 H bằng 3 liên kết cộng hóa trị.
5.3. Phân Tử CO2 (Carbon Dioxide)
- Cấu trúc
- Carbon (C) có 4 electron hóa trị, cần 4 electron đạt 8.
- Oxy (O) có 6 electron hóa trị, mỗi nguyên tử O cần 2 electron.
- Kết quả
- Carbon liên kết đôi với mỗi nguyên tử O thông qua 2 liên kết cộng hóa trị đôi.
6. Cách Giải Bài Tập Về Liên Kết Cộng Hóa Trị
6.1. Quy Trình Giải Bài Tập
- Xác định số electron hóa trị của từng nguyên tử.
- Xác định số cặp electron cần dùng chung nhằm đạt cấu hình bền vững.
- Vẽ cấu trúc Lewis thể hiện các cặp electron dùng chung và các cặp electron chưa tham gia liên kết.
6.2. Ví Dụ Bài Tập
- Bài tập mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử H2O.
- Oxy có 6 electron hóa trị, cần 2 electron đạt 8.
- Mỗi nguyên tử H góp 1 electron tạo liên kết với O.
- Kết quả O liên kết với 2 H qua 2 liên kết cộng hóa trị đơn.
7. Lưu Ý Quan Trọng
- Liên kết cộng hóa trị thường xảy ra trong các hợp chất phi kim.
- Độ phân cực của liên kết phụ thuộc vào độ chênh lệch độ âm điện.
- Phân biệt rõ giữa liên kết cộng hóa trị và liên kết ion tránh gây nhầm lẫn khi làm bài tập.
Liên kết cộng hóa trị đóng vai trò nền tảng trong hóa học và quyết định tính chất của nhiều hợp chất quan trọng. Nắm rõ khái niệm, cách hình thành và cách phân loại liên kết cộng hóa trị sẽ giúp hiểu sâu hơn về cấu trúc phân tử và giải quyết các bài tập hóa học hiệu quả hơn.
Hãy thực hành và áp dụng các ví dụ thực tế sẽ giúp thành thạo kiến thức về loại liên kết này nhé.