Vậy liên kết cộng hóa trị có cực và không cực khác nhau thế nào? chúng được hình thành trong phân tử đơn chất và hợp chất như thế nào? Và làm sao để phân loại kết nối hóa học theo độ âm điện, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài này.

I. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

1. kết nối cộng hóa trị hình thành giữa các nguyên tử giống nhau

* Sự hình thành đơn chất.

a) Sự hình thành phân tử Hidro (H₂).

– Hidro (H): 1s¹ và Heli (He): 1s²

– Nguyên tử H (Z=1) có cấu hình electron là 1s¹, hai nguyên tử H liên kết với nhéu bằng cách mỗi nguyên tử H góp 1 electron tạo thành một cặp electron chung trong phân tử H₂. Như thế trong phân tử H₂, mỗi phân tử có 2 electron, giống cấu hình electron bền vững của khí hiếm heli:

– Mỗi chấm bên kí hiệu nguyên tố biểu diễn một electron ở lớp ngoài cùng.

– Ký hiệu H:H là công thức electron; H-H là công thức cấu tạo.

– Giữa 2 nguyên tử Hidro có 1 cặp electron kết nối biểu thị bằng (-) đó là liên kết đơn.

b) Sự hình thành phân tử Nito (N₂).

– Nito (N): 1s²2s²2p³ và Neon (Ne): 1s²2s²2p⁶

– Cấu hình electron nguyên tử của N (Z=7) là 1s²2s²2p³, có 5 electron ở lớp ngoài cùng. Trong phân tử nitơ N₂, để đạt cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm gần nhất Ne, mỗi nguyên tử nitơ phải góp chung 3 electron.

– Ký hiệu:NN: là công thức electron; N≡N là công thức cấu tạo.

– Hai nguyên tử N kết nối với nhau bằng 3 cặp electron liên kết biểu thị bằng 3 gạch (≡), đó là kết nối ba, liên kết 3 bền hơn liên kết đôi.

c) liên kết cộng hóa trị là gì?

– liên kết cộng hóa trị là kết nối được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay thường xuyên cặp electron chung.

– Mỗi cặp electron chung tạo nên 1 liên kết cộng hoá trị, nên ta có kết nối đơn (trong phân tử H₂), liên kết ba (trong phân tử N₂).

* kết nối cộng hóa trị không phân cực:

– Là liên kết tạo nên từ 2 nguyên tử của cùng 1 nguyên tố (phân tử H₂, N₂ có cùng độ âm điện), Vì vậy kết nối trong các phân tử đó không phân cực. Đó là kết nối cộng hoá trị không phân cực.

2. kết nối cộng hóa trị hình thành giữa các nguyên tử khác nhéu

* Sự hình thành hợp chất

a) Sự hình thành phân tử hidro clorua HCl

– Mỗi nguyên tử H và Cl góp 1 electron tạo thành 1 cặp electron chung để tạo thành 1 liên kết cộng hoá trị.

– Độ âm điện của clo là 3,16 lớn hơn độ âm điện của hiđro là 2,20 nên cặp electron liên kết bị lệch về phía clo, kết nối cộng hóa trị này bị phân cực.

– Công thức cấu tạo H-Cl; Công thức electron H:Cl

* liên kết cộng hóa trị có phân cực:

– Là kết nối cộng hóa trị trong đó cặp electron chung bị lệch về phía một nguyên tử được gọi là kết nối cộng hóa trị có cực hay kết nối cộng hóa trị phân cực.

– Trong công thức electron của phân tử có cực, người ta đặt cặp electron chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

b) Sự hình thành phân tử Cacbon dioxit (Cacbonic) CO₂

– Cấu hình electron nguyên tử của C(Z=6) là 1s²2s²2p², nguyên tử cacbon có 4 electron ở lớp ngoài cùng.

– Cấu hình electron nguyên tử của O(Z=8) là 1s²2s²2p⁴, nguyên tử oxi có 6 electron ở lớp ngoài cùng.

– Trong phân tử CO₂, nguyên tử C nằm giữa 2 nguyên tử O và góp chung với mỗi nguyên tử O hai electron. Mỗi nguyên tử O góp chung với nguyên tử C hai electron tạo ra 2 liên kết đôi.

– Ta có O::C::O là công thức electron ; O=C=O là công thức cấu tạo.

– Như vậy, mỗi nguyên tử C hay O đều có 8 electron ở lớp ngoài cùng, đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

– Độ âm điện của oxi (3,14) lớn hơn độ âm điện của C(2,55) nên cặp electron chung lệch về phía Oxi. kết nối giữa hai nguyên tử oxi và cacbon là phân cực, nhưng phân tử CO₂ có cấu tạo thẳng nên 2 kết nối đôi phân cực (C=O) triệt tiêu nhéu, kết quả là phân tử CO₂ không bị phân cực.

3. Tính chất của các chất có liên kết cộng hóa trị

– Các chất mà phân tử chỉ có kết nối cộng hóa trị có khả năng là chất rắn như đường, lưu huỳnh, iot,… có thể là chất lỏng: nước, ancol,… hoặc chất khí như khí cacbonic, clo, hiđro,…

– Các chất có cực như ancol etylic, đường,… tan thường xuyên trong dung môi có cực như nước. Phần lớn các chất không cực như iot, các chất hữu cơ không cực tan trong dung môi không cực như benzen, cacbon tetraclorua,…

– Nói chung, các chất chỉ có kết nối cộng hóa trị không cực không dẫn điện ở mọi trạng thái.

II. Độ âm điện và liên kết hóa học

1. Quan hệ giữa kết nối cộng hóa trị có cực, kết nối cộng hóa trị không cực và liên kết ion

– Trong phân tử, nếu cặp electron chung ở giữa 2 nguyên tử ta có liên kết cộng hoá trị không cực.

– Nếu cặp electron chung lệch về 1 phía của nguyên tử (có giá trị độ âm điện lớn hơn) thì đó là kết nối cộng hoá trị có cực.

– Nếu cặp electron chung lệch hẳn về 1 nguyên tử, ta sẽ có kết nối ion. Như vậy, liên kết ion có thể coi là trường hợp riêng của liên kết cộng hóa trị.

2. Hiệu độ âm điện và kết nối hóa học

– Để đánh giá loại kết nối trong phân tử hợp chất, người ta có khả năng dựa vào hiệu độ âm điện. Cách phân loại một cách tương đối theo thang độ âm điện của Pau – Linh như sau:

– Trong NaCl ta có hiệu độ âm điện: 3,16 – 0,93 = 2,23 > 1,7 liên kết giữa Na và Cl là kết nối ion.

– Trong phân tử HCl ta có hiệu độ âm điện: 3,16 – 2,2 = 0,96 ⇒ liên kết giữa H và Cl là kết nối cộng hoá trị có cực.

– Trong phân tử H₂ ta có hiệu độ âm điện: 2,20 – 2,20 = 0,0 ⇒ liên kết giữa H và H là kết nối cộng hoá trị không cực.

III. Bài tập vận dụng liên kết cộng hóa trị

* Bài 1 trang 64 SGK Hóa 10: Chọn câu đúng nhất về liên kết cộng hóa trị. kết nối cộng hóa trị là liên kết

A. Giữa các phi kim với nhéu.

B. Trong đó cặp electron chung bị lệch về một nguyên tử.

C. Được hình thành do sự sử dụng chung electron của 2 nguyên tử khác nhau.

D. Được tạo nên giữa 2 nguyên tử bằng một hay thường xuyên cặp electron chung.

° Lời giải bài 1 trang 64 SGK Hóa 10: 

– Đáp án đúng: D. Được tạo nên giữa 2 nguyên tử bằng một hay thường xuyên cặp electron chung.

* Bài 2 trang 64 SGK Hóa 10: Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Trong kết nối cộng hóa trị cặp electron lệch về phía nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn.

B. liên kết cộng hóa trị có cực được tạo thành giữa 2 nguyên tử có hiệu độ âm điện từ 0,4 đến nhỏ hơn 1,7.

C. liên kết cộng hóa trị không có cực được tạo nên từ các nguyên tử khác hẳn nhau về tính chất hóa học.

D. Hiệu độ âm điện giữa 2 nguyên tử lớn thì phân tử phân cực yếu.

° Lời giải bài 2 trang 64 SGK Hóa 10:

– Đáp án đúng: B. liên kết cộng hóa trị có cực được tạo thành giữa 2 nguyên tử có hiệu độ âm điện từ 0,4 đến nhỏ hơn 1,7.

* Bài 3 trang 64 SGK Hóa 10: Độ âm điện của một nguyên tử đặc trưng cho

A. khả năng hút electron của nguyên tử đó khi hình thành liên kết hóa học.

B. khả năng nhường electron của nguyên tử đó cho nguyên tử khác.

C. khả năng tham gia phản ứng mạnh hay yếu của nguyên tử đó.

D. khả năng nhường proton của nguyên tử đó cho nguyên tử khác.

Chọn đáp án đúng.

° Lời giải bài 3 trang 64 SGK Hóa 10:

– Đáp án đúng: A. khả năng hút electron của nguyên tử đó khi hình thành liên kết hóa học.

* Bài 4 trang 64 SGK Hóa 10: Thế nào là kết nối ion, liên kết cộng hóa trị không cực, kết nối cộng hóa trị có cực, kết nối cộng hóa trị có cực. Cho thí dụ minh họa.

° Lời giải bài 4 trang 64 SGK Hóa 10:

– kết nối ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện trái dấu. Thí dụ : K⁺ + Cl^– → KCl.

– kết nối cộng hóa trị không cực là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng những cặp electron chung. Thí dụ: Cl^. + ^.Cl → Cl:Cl

– liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung bị lệch về phía một nguyên tử được gọi là liên kết cộng hóa trị có cực. Thí dụ: H^. + ^.Cl → H :Cl hay H –Cl.

* Bài 5 trang 64 SGK Hóa 10: Dựa vào hiệu độ âm điện các nguyên tố, hãy cho biết có loại liên kết nào trong các chất sau đậy: AlCl₃, CaCl₂, CaS, Al₂S₃? (Lấy tổng giá trị độ âm điện của các nguyên tố ở bảng 6 trang 45).

° Lời giải bài 5 trang 64 SGK Hóa 10:

– Hiệu độ âm điện:

 CaCl₂: 2,16. liên kết ion

 AlCl₃: 1,55. kết nối cộng hóa trị có cực

 CaS: 1,58.kết nối cộng hóa trị có cực.

 Al₂S₃: 0,97. kết nối cộng hóa trị có cực.

* Bài 6 trang 64 SGK Hóa 10: Viết công thức electron và công thức cấu tạo các phân tử sau: Cl₂, CH₄, C₂H₂, C₂H₄,NH₄.

° Lời giải bài 6 trang 64 SGK Hóa 10:

– Công thức electron và công thức cấu tạo các phân tử sau:

* Bài 7 trang 64 SGK Hóa 10: X, A, Z là những nguyên tố có số điện tích hạt nhân là 9, 19, 8.

a) Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố đó.

b) Dự đoán kết nối hóa học có khả năng có giữa các cặp X và A, A và Z, Z và X.