1. Liên kết hoá học là gì?
1.1. Khái niệm về liên kết hoá học
Liên kết hóa học là những sự kết hợp giữa các nguyên tử với để tạo thành phân tử hoặc thành tinh thể có tính bền vững hơn.
Các nguyên tử sẽ có xu hướng liên kết với nhau để có thể đạt tới cấu hình phân tử bền vững giống cấu hình khí hiếm .
Sự liên kết giữa các nguyên tử tạo phân tử hay tinh thể có sự giảm năng lượng so với năng lượng của các nguyên tử riêng rẽ
1.2. Quy tắc bát tử (8 electron)
Các nguyên tử có xu hướng liên kết với những nguyên tử khác để có thể đạt được cấu hình e bền vững giống như cấu hình của các khí hiếm là có 8e ở lớp ngoài cùng (hoặc 2e lớp ngoài giống He)
Nguyên nhân: Do các khí hiếm hoạt động về mặt hoá học kém, thường tồn tại trong tự nhiên dưới dạng nguyên tử riêng rẽ → Vì vậy cấu hình 8e lớp ngoài cùng (hoặc 2e lớp ngoài giống như He) là cấu hình electron bền vững.
Các hình thành liên kết giữa các nguyên tử:
- Nguyên tử nhường e và nguyên tử nhận e sẽ tạo ra các ion trái dấu, sau đó các ion trái dấu này sẽ hút nhau → Hình thành nên liên kết ion ( liên kết giữa Kim loại và Phi kim)
- Các nguyên tử góp chung e để hình thành cặp e chung → Hình thành liên kết CHT (giữa PK-PK)
- Các nguyên tử kim loại sẽ thường nhường e để tạo thành ion dương - cation và e tự do, sau đó tạo mạng tinh thể → Hình thành nên liên kết kim loại
2. Liên kết ion là gì?
2.1. Định nghĩa ion
Ion hay còn được gọi là điện tích là một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử bị mất/nhận thêm một hay nhiều electron khác. Quá trình phân tách và sáp nhập các nguyên tử để hình thành nên ion được gọi là quá trình ion hóa. Các ion mang điện tích ngược dấu sẽ hút nhau: ion âm sẽ hút ion dương và ngược lại ion dương sẽ hút ion âm.
2.2. Định nghĩa về liên kết ion
2.2.1. Khái niệm
Liên kết ion (hay liên kết điện tích) có bản chất hóa học là lực hút tĩnh điện giữa 2 ion mang điện tích ngược dấu. Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi sự liên kết giữa các nguyên tử của nguyên tố phi kim với các nguyên tử nguyên tố kim loại.
2.2.2. Điều kiện hình thành liên kết ion
Liên kết ion là quá trình hình thành giữa các nguyên tố có một số tính chất khác nhau (như phi kim điển hình và kim loại điển hình).
Sự chênh lệch độ âm điện giữa 2 nguyên tử liên kết (hiệu độ âm điện) được quy ước ≥ 1,7 là liên kết ion ngoại trừ một số trường hợp.
2.3. Các hợp chất có liên kết ion
Phân tử của những hợp chất được hình thành từ kim loại điển hình gồm kim loại trong nhóm IA và kim loại trong nhóm IIA và phi kim điển hình là phi kim thuộc nhóm VIIA và nguyên tố Oxi.
Phân tử của hợp chất muối có thể chứa cation hoặc anion đa nguyên tử
Đặc điểm của những hợp chất có liên kết ion là:
- Những hợp chất có liên kết ion sẽ có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy khá cao, có khả năng dẫn điện khi hòa tan trong nước hoặc trong trạng thái nóng chảy.
- Các ion được chia thành 2 dạng: cation (ion dương) và anion (ion âm)
2.4. Ion dương và ion âm (cation và anion)
Ion dương (Cation):
Cation là những ion mang điện tích dương. Cation được hình thành khi có một kim loại mất đi electron. Kim loại mất đi một hay nhiều hơn một electron và không mất bất kỳ proton nào → ion mang điện tích dương.
Ký hiệu của một cation sẽ là ký hiệu của nguyên tố hoặc công thức phân tử, theo sau sẽ là ký hiệu của điện tích. Số điện tích được nói ra đầu tiên, ngay sau đó là một ký tự dấu cộng.
Cation có thể là ion của một nguyên tử hoặc phân tử bất kỳ.
Ví dụ: Cách để nhận biết và ký hiệu cation:
Ag+ (KL bạc mang 1 điện tích dương).
Al3+ (KL nhôm mang 3 điện tích dương).
NH4+ (phân tử amoni mang 4 điện tích dương).
Ion âm (Anion):
Anion là các ion mang điện tích âm. Anion được hình thành bằng cách các nguyên tử phi kim nhận được các electron. Các anion này thu được một hay nhiều hơn một electron và sẽ không mất đi proton nào. Vì thế nên chúng sở hữu một điện tích âm.
Ví dụ:
I- (Nguyên tố phi kim iot mang 1 điện tích âm).
Cl- (Clo là nguyên tố anion đặc trưng - mang 1 điện tích âm).
OH- (Nhóm hydroxyl có 1 điện tích âm).
2.5. Ion đơn nguyên tử và đa nguyên tử
2.5.1. Ion đơn nguyên tử
Ion đơn nguyên tử là những ion được hình thành từ một nguyên tử.
Ví dụ: Na+, Li+, Mg2+…
2.5.2. Ion đa nguyên tử
Ion đa nguyên tử hay còn gọi là ion phân tử là một nhóm có 2 nguyên tử trở lên và liên kết cộng hóa trị với nhau.
Ví dụ: cation amoni NH4+, anion hidroxit OH-, anion sunfat SO42-…
3. Sự hình thành của liên kết ion
3.1. Sự tạo thành liên kết ion của phân tử 2 nguyên tử
Do sự hút nhau giữa 2 ion trái dấu để hình thành nên hợp chất. VD: Na+ + Cl- → NaCl
3.2. Sự tạo thành liên kết ion trong phân tử nhiều nguyên tử
Do sự hút nhau giữa các ion đa nguyên tử trái dấu để hình thành nên hợp chất. VD: NH4+ + Cl- → NH4Cl
4. Tinh thể mạng ion
4.1. Khái niệm tinh thể
Tinh thể là vật chất được tạo ra do sự sắp xếp đặc biệt của các nguyên tử hoặc phân tử. Khả năng kết tinh của các nguyên tử hoặc các phân tử sẽ ảnh hưởng đến độ cứng, độ trong suốt và độ khuếch tán của các chất.
4.2. Mạng tinh thể ion
Cấu trúc mạng tinh thể ion là sự kết hợp của vô số các phân tử ion để thành một liên kết khổng lồ. Sự sắp xếp theo một cấu trúc hình học như vậy được gọi là mạng tinh thể ion.
Ví dụ: Phân tử NaCl không chỉ chứa một ion Na và một ion Cl, liên kết ion này là sự sắp xếp của rất nhiều những ion Na+ và Cl- tạo thành mạng lưới tinh thể, có tỉ lệ 1-1.
4.3. Tính chất chung của hợp chất ion
Từ những đặc trưng của liên kết ion ta có thể thấy rằng các hợp chất có liên kết ion sẽ thường có những tính chất phổ biến như sau:
- Trạng thái: Trạng thái rắn của ion tồn tại ở nhiệt độ phòng và tồn tại ở dạng tinh thể.
- Cấu trúc: Thông thường các ion được sắp xếp theo cấu trúc thành mạng tinh thể.
- Tính dẫn điện: Ở tinh thể dạng rắn, ion không dẫn điện, nhưng khi tồn tại ở dạng dung dịch thì có khả năng dẫn điện.
- Dễ vỡ khi gặp áp lực: Khi bị đặt dưới một áp lực, các hợp chất của ion rất dễ vỡ đồng thời các liên kết bị phá vỡ dọc theo mặt phẳng.
- Lực hút tĩnh điện: Liên kết ion là liên kết có lực hút tĩnh điện mạnh. Do đó, các hợp chất ion thường được cho rằng là rất cứng, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao do các liên kết ion tương đối là bền vững. Ví dụ: NaCl có nhiệt độ nóng chảy là 800 độ C, oxit MgO là 2800 độ C.
- Dẫn điện: Ở trạng thái nóng chảy hoặc khi tan ở trong dung dịch có khả năng dẫn điện. Ở trạng thái rắn thông thường không dẫn điện.
Đăng ký ngay khóa học DUO để được lên lộ trình ôn thi tốt nghiệp sớm nhất!
5. Bài tập liên kết ion - Hoá học 10
5.1. Bài tập tự luận cơ bản và nâng cao SGK
Ví dụ 1: Hãy trình bày cách tính toán điện tích của các ion nhận được khi nguyên tử nhường hay nhận thêm electron?
Lời giải:
Cách tính toán điện tích của ion thu được khi các nguyên tử nhường hay nhận thêm electron:
Điện tích của ion = số đơn vị điện tích ở hạt nhân - số electron của ion
- Ví dụ:
+ Ion sodium điện tích = 11 - 10 = 1 ⇒ Điện tích sẽ là +1
+ Ion oxit: điện tích = 8 - 10 = -2 ⇒ Điện tích sẽ là -2
Ví dụ 2: Hai ion Na+ và ion O2- thu được thì có bền vững về mặt hóa học không? Chúng có cấu hình electron giống với cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố nào?
Lời giải:
- Ion Na+ có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron ⇒ Giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Ne ⇒ Bền vững về mặt hóa học.
- Ion O2- có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron ⇒ Giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Ne ⇒ Bền vững về mặt hóa học.
Ví dụ 3: Trong các nguyên tố kim loại và phi kim, nguyên tử của những nguyên tố nào có xu hướng tạo thành cation hoặc anion? Giải thích
Lời giải:
- Các nguyên tố kim loại thường dễ nhường electron ⇒ Tạo thành các cation.
- Các nguyên tố phi kim thường dễ nhận electron ⇒ Tạo thành các anion
Ví dụ 4: Các ion Na+ và Cl- có cấu hình electron nguyên tử của các khí hiếm tương ứng nào?
Lời giải:
- Ion Na+ có 10 electron ở lớp vỏ, lớp ngoài cùng có 8 electron và có 2 lớp electron
⇒ Giống cấu hình electron của nguyên tố khí hiếm Ne: 1s22s22p6
- Ion Cl- có 18 electron ở lớp ngoài và có 3 lớp electron
⇒ Giống cấu hình electron của nguyên tố khí hiếm Ar: 1s22s22p63s23p6
Ví dụ 5: Ion Na+ đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa huyết áp của cơ thể. Tuy vậy, nếu như cơ thể hấp thụ một lượng lớn ion Na+ này sẽ dẫn tới các vấn đề về hệ tim mạch và thận. Các nhà khoa học khuyến cáo lượng ion Na+ nạp vào cơ thể nên thấp hơn 2300 mg, nhưng không ít hơn 500 mg mỗi ngày đối với một người lớn để đảm bảo sức khỏe.
Giả sử, nếu một người sử dụng 5,0 g muối ăn mỗi ngày thì lượng ion Na+ mà người ấy nạp vào cơ thể có vượt mức giới hạn cho phép không?
Lời giải:
NaCl → Na+ + Cl-
58,5g → 23g
5g → ?g
Lượng ion Na+ mà người này nạp vào cơ thể là: 5.2358,5 = 1,966 gam = 1966 mg
Ta có: 500 < 1966 < 2300
⇒ Nếu một người sử dụng 5,0 g muối ăn mỗi ngày thì lượng ion Na+ mà người ấy nạp vào cơ thể không vượt mức giới hạn cho phép.
5.2. Bài tập trắc nghiệm liên kết ion
Câu 1: Liên kết ion được hình thành giữa:
A. hai nguyên tử kim loại.
B. hai nguyên tử phi kim.
C. một nguyên tử kim loại mạnh cùng với một nguyên tử phi kim mạnh.
D. một nguyên tử kim loại yếu cùng với một nguyên tử phi kim yếu.
Câu 2: Trong tinh thể muối ăn NaCl, nguyên tố Na và Cl tồn tại ở dạng ion và có số các electron lần lượt là
A. 10 và 18 B. 12 và 16 C. 10 và 10 D. 11 và 17
Câu 3: Phân tử nào ở dưới đây có liên kết có tính phân cực nhất?
A. F2O B. Cl2O C. ClF D. O2
Câu 4: Liên kết trong phân tử chất nào ở dưới đây mang nhiều đặc điểm của liên kết ion nhất?
A. LiCl B. NaCl C. KCl D. CsCl
Câu 5: Các chất thuộc trong dãy nào dưới đây đều có liên kết ion?
A. KBr, CS2, MgS
B. KBr, MgO, K2O
C. H2O, K2O, CO2
D. CH4, HBr, CO2
Câu 6: Hợp chất mà trong phân tử có thành phần liên kết ion là
A. HCl B. NH3 C. H2O D. NH4Cl
Câu 7: Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron nguyên tử như sau: $1s^2 2s^2 2p^6 3s23p^6 4s^1$, nguyên tử của nguyên tố Y khác có cấu hình electron nguyên tử là $1s^22s^22p^5$. Liên kết hóa học giữa nguyên tử nguyên tố X và nguyên tử nguyên tố Y thuộc loại liên kết nào?
A. kim loại. B. cộng hóa trị. C. ion. D. cho - nhận.
Câu 8: X, Y là những nguyên tố có điện tích hạt nhân nguyên tử lần lượt là 9, 19.
Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử X và Y là gì? Liên kết tồn tại trong hợp chất tạo thành từ X và Y là:
A.$2s^2 2p^5$, 4s1 và liên kết cộng hóa trị.
B. $2s^2 2p^3$, $3s^2 3p^1$ và liên kết cộng hóa trị.
C. $3s^2 3p^1$, $4s^1$ và liên kết ion.
D. $2s^2 2p^1$, $4s^1$ và liên kết ion.
Câu 9: Nhóm hợp chất nào sau đây có liên kết ion?
A. H2S, Na2O. B. CH4, CO2.
C. CaO, NaCl. D. SO2, KCl.
Câu 10: Hầu hết các hợp chất ion có tính chất:
A. có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.
B. có khả năng dễ hòa tan trong các dung môi hữu cơ.
C. ở trong trạng thái nóng chảy thường không dẫn điện.
D. có khả năng tan trong nước tạo thành dung dịch không điện li.
Câu 11: Bản chất hóa học của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa
A. 2 ion.
B. 2 ion mang điện trái dấu.
C. các hạt mang điện trái dấu.
D. hạt nhân và các hạt electron hóa trị.
Câu 12: Điện hóa trị của nguyên tố Mg và Cl trong phân tử MgCl2 theo thứ tự là :
A. 2 và 1. B. 2+ và 1-.
C. +2 và -1. D. 2+ và 2-
Câu 13: Hợp chất mà trong phân tử tồn tại liên kết ion là :
A. NH4Cl. B. HCl.
C. NH3. D. H2O.
Câu 14: Chỉ ra nội dung chưa đúng khi nói về ion :
A. Ion là những phân tử mang điện.
B. Ion âm được gọi là cation, ion dương được gọi là anion.
C. Ion có thể chia thành 2 loại: ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử.
D. Ion được tạo thành khi nguyên tử nhường hoặc nhận electron.
Câu 15: Liên kết hóa học được hình thành giữa các ion được gọi là :
A. liên kết anion - cation.
B. liên kết ion hóa.
C. liên kết tĩnh điện.
D. liên kết ion.
Câu 16: Tính chất nào sau đây sẽ phù hợp nhất với liên kết ion?
A. Có tính định hướng và có tính bão hòa
B. Không có tính định hướng, không có tính bão hòa
C. Không có tính định hướng và có tính bão hòa
D. Có tính định hướng, không có tính bão hòa
Câu 17: Hầu hết các hợp chất ion thường:
A. có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.
B. dễ có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ.
C. ở trong trạng thái nóng chảy thường không dẫn điện.
D. có khả năng tan trong nước tạo thành dung dịch không điện li.
Câu 18: Hợp chất được tạo bởi Clo và những nguyên tố nào ở dưới đây chứa liên kết ion ở trong phân tử?
A. Ca, Ba, Si
B. Cs, Ba, K
C. Mg, P, S
D. Be, Mg, C
Câu 19: Bản chất hóa học của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa
A. 2 ion.
B. 2 ion mang điện trái dấu.
C. các hạt mang điện trái dấu.
D. hạt nhân và các hạt electron hóa trị.
Câu 20: Điện hóa trị của nguyên tố Mg và Cl trong MgCl2 theo thứ tự là :
A. 2 và 1.
B. 2+ và 1-.
C. +2 và -1.
D. 2+ và 2-
Đáp án tham khảo:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C A C D B C D C C A 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 B B B B A B A B B B
Qua bài viết này, VUIHOC mong rằng có thể giúp các em hiểu được phần nào kiến thức về liên kết ion. Để học nhiều hơn các kiến thức Hóa học 10 cũng như Hóa học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!
