Lý thuyết bài 12: Liên kết cộng hóa trị

Lý thuyết: Liên kết cộng hóa trị

I. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị

- Nguyên tử phi kim có lớp electron hóa trị gần bão hòa và có xu hướng nhận thêm electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

=> Khi 2 nguyên tử phi kim liên kết với nhau, chúng sẽ góp 1 hoặc nhiều electron để tạo thành electron dùng chung

=> Cặp electron dùng chung tạo ra liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử

- Cặp electron dùng chung giữa 2 nguyên tử có thể được tạo thành theo 2 kiểu khác nhau:

   + Mỗi nguyên tử góp 1 hay nhiều electron để tạo thành các cặp electron dùng chung

   + Các cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đóng góp, liên kết giữa 1 nguyên tử là liên kết cộng hóa trị kiểu cho – nhận

1. Sự tạo thành phân tử có liên kết đơn

Ví dụ: Phân tử chlorine: mỗi nguyên tử chlorine có 7 electron hóa trị, 2 nguyên tử chlorine liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử chlorine góp 1 electron

=> 1 cặp electron dùng chung

- Thay 1 cặp electron dùng chung bằng 1 gạch nối => Liên kết đơn

Ví dụ: Phân tử hydrogen chloride: Nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử chlorine bằng cách mỗi nguyên tử góp 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung trong phân tử HCl

=> Giữa 2 nguyên tử H và Cl có 1 cặp electron dùng chung => Liên kết đơn

Ví dụ: Liên kết cho - nhận

- Phân tử NH₃, lớp ngoài cùng của nguyên tử N có 5 electron, trong đó có cặp electron chưa liên kết

=> Ion H⁺ có orbital trống, không có electron

=> Khi phân tử NH₃ kết hợp với H⁺, nguyên tử N đóng góp cặp electron chưa liên kết để tạo liên kết với H⁺ tạo thành NH₄⁺

=> Liên kết cho – nhận được hình thành

=> Nguyên tử N là nguyên tử cho, ion H⁺ là nguyên tử nhận

2. Sự tạo thành phân tử có liên kết đôi

Ví dụ: Phân tử oxygen: Mỗi nguyên tử oxygen có 6 electron hóa trị, 2 nguyên tử oxygen liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử đóng góp 2 electron, tạo thành 2 cặp electron dùng chung

=> Giữa 2 nguyên tử oxygen có 2 cặp electron dùng chung => Liên kết đôi

3. Sự tạo thành phân tử có liên kết ba

Ví dụ: Phân tử nitrogen: Nguyên tử nitrogen có 5 electron hóa trị, 2 nguyên tử nitrogen liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử nitrogen đóng góp 3 electron, tạo thành 3 cặp electron dùng chung

=> Giữa 2 nguyên tử nitrogen có 3 cặp electron dùng chung => Liên kết ba

II. Độ âm điện và liên kết hóa học

Ví dụ:

- Trong phân tử HCl, hiệu độ âm điện của Cl và H: 3,16 – 2,20 = 0.96

=> Liên kết cộng hóa trị phân cực

- Trong phân tử NaCl, hiệu độ âm điện của Cl và Na: 3,16 – 0,93 = 2,23

=> Liên kết ion

III. Mô tả liên kết cộng hóa trị bằng sự xen phủ các orbital nguyên tử

1. Sự xen phủ các orbital nguyên tử tạo liên kết σ

- Sự xen phủ s – s

- Sự xen phủ s – p

- Sự xen phủ p – p

2. Sự xen phủ các orbital nguyên tử tạo lên liên kết п

IV. Năng lượng liên kết cộng hóa trị

- Khái niệm: Năng lượng liên kết (E_b) là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học trong phân tử ở thể khí thành các nguyên tử ở thể khí

- Đơn vị: kJ/mol

Ví dụ: Để phá vỡ 1 mol liên kết H-Cl thành các nguyên tử H và Cl (ở thể khí) theo phương trình

HCl(g) → H(g) + Cl(g)

Cần năng lượng là 432 kJ, nên năng lượng liên kết H-Cl là E_b = 432 kJ/mol

=> Năng lượng liên kết càng lơn thì liên kết càng bền và phân tử càng khó bị phân hủy (đặc trưng cho độ bền của liên kết)