Liên kết cộng hóa trị đóng vai trò quan trọng trong phân tử sinh học. Vì vậy, kiến thức và bài tập liên quan đến liên kết cộng hóa trị là nền tảng quan trọng giúp các em giải quyết các bài tập khó trong tương lai. Hãy cùng theo dõi bài viết này để nắm vững kiến thức nhé!
Table of Contents
1. Liên kết cộng hoá trị là gì?
Liên kết cộng hóa trị (LKCHT) là sự hình thành một liên kết giữa hai nguyên tử bằng cách chia sẻ một hoặc nhiều cặp electron.
Liên kết cộng hóa trị là sự kết hợp giữa hai nguyên tử hoặc ion trong đó các cặp electron được chia sẻ với nhau, nói một cách khác.
Mỗi cặp e được chia sẻ giữa hai nguyên tử được gọi là cặp liên kết, ngược lại nếu không được chia sẻ thì được gọi là cặp đơn độc. Trong nhiều phân tử, việc sử dụng chung e giúp mỗi nguyên tử đạt được cấu hình e (CHe) ổn định.
2. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử đơn chất
2.1. Sự hình thành phân tử Hidro (H2)
Nguyên tử hydro (với số nguyên tử Z = 1) có cấu trúc electron là 1s1. Mỗi nguyên tử hydro sẽ đóng góp 1 electron tạo thành một cặp electron chung tạo nên liên kết giữa hai nguyên tử hydro với nhau. Do đó, trong phân tử H2, mỗi nguyên tử hydro chứa 2 electron, tương tự như cấu trúc electron bền vững của khí hiếm heli.
Mỗi dấu chấm gần kí hiệu nguyên tố đại diện cho một lớp electron ngoại cùng.
Công thức e là H : H.
CTCT: H-H. Có một cặp electron liên kết giữa hai nguyên tử H biểu thị bằng một gạch (-).
Liên kết của phân tử H2 là liên kết đơn.
2.2. Sự hình thành phân tử Nito (N2)
Nguyên tử N (Với Z = 7) có cấu trúc electron: 1s22s22p3 → chứa 5 electron ở lớp vỏ ngoài cùng.
Mỗi nguyên tử trong phân tử N2 đóng góp 3 electron để đạt đến cấu hình electron giống như nguyên tử khí hiếm gần nhất – Ne.
Liên kết giữa hai nguyên tử N được hình thành bởi 3 cặp electron. Liên kết N2 được biểu thị bằng 3 gạch (-) và được gọi là liên kết ba.
Công thức e: : N (6 dấu chấm) N :.
CTCT: N (3 dấu ngoặc vuông) N.
Liên kết này rất ổn định làm cho N2 ít hoạt động hóa học khi ở điều kiện nhiệt độ thông thường.
3. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử hợp chất
3.1. Sự hình thành phân tử Hidro Clorua (HCl)
Trong phân tử HCl, mỗi nguyên tử C và H sẽ đóng góp 1 electron tạo nên 1 cặp electron sử dụng chia sẻ.
Độ âm điện của H là 2,20, nhỏ hơn độ âm điện của Cl là 3,16. Do đó, cặp electron liên kết sẽ bị lệch về phía độ âm điện lớn hơn (Cl). Đây là một ví dụ cho hiện tượng liên kết hoá học phân cực.
Kết luận:.
LKCHT có đặc điểm: LKCHT trong đó cặp e sử dụng chung bị lệch về một bên nguyên tử.
Cặp e trong công thức e của phân tử được đặt chung khi nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. Ví dụ cụ thể là H:CI.
3.2. Sự hình thành phân tử Cacbon Dioxit (Cacbonic – CO2)
CHe của C (Với Z=6) là $1s^2 2s^2 2p^2$ bao gồm 4e ở lớp ngoài cùng.
CHe của O (Với Z=8) là $1s^2 2s^2 2p^4$ có chứa 6e ở vỏ ngoài.
Trong phân tử CO2, nguyên tử C đứng giữa hai nguyên tử O và cùng chia sẻ 2 electron với mỗi nguyên tử O. Ngược lại, mỗi nguyên tử O cũng chia sẻ 2 electron với nguyên tử C, tạo thành 2 liên kết đôi.
Nhận xét từ quá trình hình thành của CO2:
Theo công thức e, số electron ở lớp ngoài cùng của mỗi nguyên tử C và O đều là 8, giúp đạt được cấu hình ổn định như các khí hiếm.
Độ âm điện của C là 2,55, nhỏ hơn độ âm điện của O là 3,44. Do đó, cặp electron chung sẽ lệch về phía O.
Có một liên kết phân cực giữa C và O, tuy nhiên do CO2 có cấu trúc thẳng nên 2 liên kết đôi sẽ phân cực hủy đi. Vì vậy, CO2 là một phân tử không phân cực.
4. Các loại liên kết cộng hóa trị
4.1. Liên kết cộng hóa trị có cực
Các liên kết cộng hóa trị có tính chất đặc biệt khi các electron chung giữa các nguyên tử không được chia sẻ đều nhau.
Một trong hai nguyên tử có độ âm điện cao hơn so với nguyên tử còn lại, dẫn đến sự chia sẻ không đồng đều các electron.
Đặc điểm của phân tử là nghiêng về phía chứa nguyên tử có độ âm điện thấp hơn, trong khi phía khác chứa nguyên tử với độ âm điện cao hơn.
Kết quả: Hợp chất hợp hóa trị được tạo thành sẽ có một điện tích tĩnh.
Ví dụ về liên kết cộng hoá trị có tính chất cực được thể hiện qua liên kết cộng hoá trị của H2O.
4.2. Liên kết cộng hoá trị không cực
Liên kết hóa học không phân cực được tạo ra khi các nguyên tử chia sẻ các electron một cách đồng đều.
Cả hai nguyên tử đều có cùng lực tương tự hoặc cùng điện từ. Sức hút giữa chúng sẽ càng mạnh khi giá trị lực điện tử của chúng càng gần nhau. Điều này cũng xảy ra trong các phân tử khí (diatomic).
Ví dụ về liên kết cộng hoá trị không cực của O2 là ví dụ.
4.3. Liên kết đơn phân cực
Liên kết đơn phân tử xảy ra khi hai phân tử chỉ chia sẻ duy nhất một cặp electron. So với liên kết đôi hoặc liên kết ba, liên kết đơn yếu hơn rất nhiều và có mật độ thấp hơn. Tuy nhiên, điều này lại làm cho nó trở thành liên kết ổn định nhất. Lý do là do mức độ phản ứng của liên kết này thấp, khiến cho nó ít bị ảnh hưởng khi mất electron.
4.4. Liên kết đôi phân cực
Liên kết đôi phân tử là hiện tượng khi hai nguyên tử chia sẻ hai cặp electron với nhau. Để biểu thị liên kết này, ta dùng hai dấu gạch ngang (-) giữa hai nguyên tử trong một phân tử. Liên kết đôi có độ bền lớn hơn liên kết đơn, nhưng cũng ít ổn định hơn.
4.5. Liên kết ba phân cực
Liên kết ba phân tử trong các LKCHT được coi là loại liên kết cộng hóa trị không ổn định nhất. Đây là loại liên kết xảy ra khi có ba cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử trong một phân tử.
5. Tính chất của các chất có liên kết cộng hóa trị
Dạng tồn tại của các chất có liên kết hóa học bao gồm chất rắn như sắt, đường, lưu huỳnh, chất lỏng như nước, rượu và chất khí như cacbonic, clo, hidro. Thông thường, các chất này có điểm nóng chảy và điểm sôi thấp, cùng với entalpi hóa hơi thấp hơn.
Với những chất có tính cực: Ví dụ như rượu etylic, đường… Sẽ hòa tan nhiều trong các dung môi có tính cực (VD: nước).
Các chất không cực như lưu huỳnh và các ion có thể tan trong các dung môi không cực như cacbon tetraclorua và benzen. Tuy nhiên, các chất chỉ có liên kết hóa trị không cực không thể dẫn điện ở bất kỳ trạng thái nào.
6. Phân biệt giữa liên kết cộng hóa trị và liên kết ion.
Dưới đây là bảng giúp các em phân biệt được liên kết cộng hoá trị và liên kết ion.
| Loại liên kết | Liên kết ion | Liên kết cộng hoá trị |
| Bản chất | Là lực hút tĩnh điện của các ion với điện tích trái dấu | Là liên kết hình thành dựa trên sự dùng chung các e |
| Ví dụ | Na+ + Cl- → NaCl |
|
| Điều kiện tạo thành | Các kim loại điển hình sẽ liên kết với các phi kim điển hình. Các nguyên tố sẽ có bản chất hoá học khác hoàn toàn nhau | Xảy ra với các nguyên tố có bản chất hoá học giống nhau hay gần giống nhau. Thường diễn ra với các nguyên tố phi kim ở các nhóm 4, 5, 6, 7. |
Liên kết cộng hóa trị không cực, liên kết cộng hóa trị có cực và liên kết ion có mối quan hệ với nhau.
Trong phân tử, nếu cặp electron chung đặt ở giữa hai nguyên tử → đó là liên kết hóa trị không cực.
Trong cấu trúc phân tử, nếu cặp electron chung không đều phân bố và nằm về phía một bên của nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, thì đó là một liên kết cực.
Trong phân tử, nếu cặp electron chung lệch một cách đáng kể về phía một nguyên tử → đó chính là liên kết ion.
Như thế, liên kết ion cũng được xem là một trường hợp đặc biệt của liên kết hóa trị.
7. Hiệu độ âm điện và liên kết hóa học
Các loại liên kết hóa học trong các phân tử hợp chất được đánh giá bằng cách sử dụng thang độ âm điện của Pau – Linh.
| Hiệu độ âm điện | Liên kết |
| Từ 0 – <0,4 | LKCHT không cực |
| Từ 0,4 – <1,7 | LKCHT có cực |
| >= 1,7 | Liên kết ion |
Về cơ bản, chỉ số hiệu độ âm điện chỉ giúp chúng ta dự đoán kiểu liên kết trong phân tử.
8. Bài tập thực hành kiến thức Liên kết cộng hóa trị
8.1. Bài tập SGK cơ bản và nâng cao
Câu 1: Liên kết ion, LKCHT không phi cực, LKCHT có tính chất cực là gì? Hãy đưa ra ví dụ minh họa.
Giải:.
Liên kết ion là một dạng liên kết hóa học được hình thành bởi sự tương tác điện tích trái dấu giữa các ion.
Ví dụ: Kali cộng với clo mang lại kali clo.
LKCHT không cực là một liên kết được hình thành giữa 2 nguyên tử bởi sự chia sẻ các cặp e chung.
VD:.
Các nguyên tử trong liên kết chung chịu hiện tượng lệch về một phía được gọi là liên kết có tính chất cực (LKCT).
VD:.
Câu 2: A, B, C là những nguyên tố có số điện tích hạt nhân lần lượt là 9, 19 và 8.
A) Viết CHe nguyên tử của từng yếu tố đó.
Dự đoán về việc có thể hình thành liên kết hóa học giữa các cặp A và B, B và C, A và C.
Giải:.
A) 9A: 1s2 2s2 2p5: Đây là F với độ âm điện là 3,98.
19B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1: Đây là K có độ âm điện là 0,82.
8C: 1s2 2s2 2p4: Đây là O với độ điện tích âm là 3,44.
B) Hiệu số độ âm điện của cặp A và B là: 3,98 – 0,82 = 3,16 → có liên kết ion.
Hiệu số độ âm điện giữa B và C là: 3,44 – 0,82 = 2,62 → có liên kết ion.
Hiệu số độ âm điện của cặp A và C là: 0,54 → có liên kết có cực.
Câu 3: Dựa vào hiệu độ âm điện của các nguyên tố, hãy xác định các loại liên kết có thể có trong các chất sau: Al2S3, CaS, CaCl2, AlCl3.
Giải:.
Al2S3 có hiệu điện tích âm là 0,97 → LKCHT có tính chất cực.
CaS có độ âm điện là 1,58 → LKCHT có tính chất cực.
CaCl2 có độ chênh lệch âm điện là 2.16 → Liên kết ion.
AlCl3 có hiệu điện tích âm là 1,55 → Liên kết có tính chất cực.
Câu 4: Đưa ra lý giải về quá trình hình thành cặp e liên kết giữa 2 nguyên tử N trong phân tử N2 và giữa nguyên tử Cl và nguyên tử H trong phân tử HCl.
Giải:.
Trong phân tử N2, mỗi nguyên tử N đóng góp 3e vào các lớp ngoài cùng, tạo thành 3 cặp e chung giữa hai nguyên tử N. Tổng cộng, mỗi nguyên tử N sẽ có 8e ở các lớp ngoài cùng.
Trong phân tử HCl, nguyên tử Cl chia sẻ một cặp electron với nguyên tử H, tạo thành liên kết hóa học. Nguyên tử H có tổng cộng hai electron, trong khi nguyên tử Cl có tám electron ở lớp ngoài cùng.
Câu 5: Miêu tả quá trình hình thành Liên kết Cộng hóa trị bằng cách các obitan xen phủ vào phân tử HCl.
Giải:.
Sự liên kết hóa học giữa phân tử HCl được hình thành bởi sự tương tác giữa orbital 1s của nguyên tử H và orbital 3p có 1 electron đơn độc trong nguyên tử Cl.
8.2. Bài tập trắc nghiệm liên kết cộng hóa trị
Câu 1: Hai nguyên tử kết nối với nhau bằng liên kết hóa học từ.
A. 2 ion có điện tích trái dấu tiến gần tới nhau.
B. Mỗi nguyên tử đóng góp cùng electron để tạo thành một hoặc nhiều cặp electron chung.
Hai nguyên tử có độ khác nhau về mức độ tích cực tiến gần nhau.
Hai ion có điện tích ngược nhau được thu hút bởi lực tĩnh điện.
Câu 2: Loại kết nối nào tồn tại trong phân tử N2?
A. Liên kết ion.
B. LKCHT không rất.
C. Kết nối cho – nhận.
D. LKCHT chia thành hai phần.
Câu 3: LKCHT tồn tại vì.
A. Những đám mây e.
B. Các e hoá học.
C. Các cặp em sử dụng chung.
Lực hút tĩnh điện yếu xuất hiện giữa các nguyên tử.
Trong hợp chất BA2 của 2 nguyên tố A (với Z=8) và B (với Z=6), loại kết nối là gì?
A. LKCHT.
B. Liên kết ion.
Đường điện liên kết H2.
D. Tương tác giữa các kim loại.
Câu 5: Cặp nguyên tử nào dưới đây tạo hợp chất có liên kết hóa trị?
A. Kali và Clorơ.
B. O và Al.
Cl là 2 nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn.
D. F và Li.
Câu 6: Khi nói về hợp chất cộng hóa trị, ý nào không đúng trong các ý sau đây?
A. Những chất chỉ có liên kết cộng hóa trị không cực không thể dẫn điện trong mọi trạng thái.
B. Các chất có tính cực như đường, etanol… Sẽ hòa tan nhiều trong các chất dung môi có tính cực.
C. Các chất mà phân tử chỉ có liên kết hóa trị cộng hóa trị có thể tồn tại ở thể rắn như lưu huỳnh, saccharose, iot,…
D. Hầu hết các chất không có tính cực như lưu huỳnh, iot,… Là các chất không hòa tan trong dung môi có tính cực.
Câu 7: Liên kết hóa học diễn ra trong phân tử HCl là:.
A. Liên kết ion.
B. LKCHT không có sự phân chia.
C. LKCHT chia rẽ.
Điểm liên kết cho – nhận.
Câu 8: Phát ngôn nào là sai?
A. Phân tử NH3 có 3 liên kết cộng hưởng phân cực.
B. Phân tử NH3 là phân tử có tính bị phân cực.
C. Phân tử NH3 có 3 liên kết hóa trị không có tính phân cực.
Trong phân tử NH3, nguyên tử N vẫn còn một cặp electron ở lớp ngoài cùng không tham gia vào liên kết.
Câu 9: Đa số các hợp chất hóa học có đặc điểm là:.
A. Có khả năng tan được trong chất tan hữu cơ.
B. Nhiệt độ hấp và nhiệt độ chảy cao.
C. Có thể truyền điện khi ở dạng nóng chảy hoặc dạng lỏng.
D. Hòa vào nước tạo thành dung dịch có tính chất dẫn điện.
Câu 10: Sắp xếp chuỗi chất nào đúng theo thứ tự tăng dần sự phân cực liên kết trong phân tử?
Axit clohidric, natri bromua, nitơ.
B. Bromua natri, axit clohidric, N2.
C. Nitơ đioxit, axit clohidric, natri bromua.
D. Natri bromua, Nitơ, axit clohydric.
Câu 11: Tạo hợp chất từ 2 nguyên tố A (Z=20) và B (Z=17), công thức và liên kết trong phân tử là gì?
A. AB: LKCHT.
B. AB2: Liên kết điện tử.
C. A2B: Kết nối ion.
D. A2B3: Liên kết chất lượng cao.
Liên kết trong phân tử H2O được xem là loại liên kết gì nếu H có độ âm điện là 2,2 và O có độ âm điện là 3,44?
A. Kết nối Ion.
B. LKCHT không có sự phân chia.
C. LKCHT đối lập.
Đối tác liên kết nhận – cho.
Câu 13: Hợp chất nào dưới đây có cả liên kết cộng hóa trị và liên kết ion trong phân tử?
A. H2S.
B. Al2O3.
C. NaOH.
D. Na2O.
Câu 14: Dãy nào bao gồm các chất mà các phân tử đều không bị phân cực trong các dãy dưới đây?
A. Carbon dioxide, hydrogen bromide, methane.
B. Etin, axit clohidric, metan.
Clo Brôm, Amoniac, Eten.
Điôxít cacbon (CO2), clo (Cl2), axetilen (C2H2).
Câu 15: Độ âm điện của một nguyên tử biểu thị khả năng:
A. Chuyển quyền sở hữu của nguyên tử này cho nguyên tử kia.
B. Chuyển giao electron của nguyên tử này cho nguyên tử kia.
Điện tử hút của nguyên tử này khi tạo ra liên kết hóa học.
D. Tham gia các phản ứng mạnh hoặc yếu của nguyên tử đó.
Câu 16: Phân tử nào sau đây là phân tử không có tính chất phân cực?
A. H2O.
B. HCl.
C. CO2.
D. Na2O.
Câu 17: Lựa chọn phương án chính xác trong các phương án dưới đây:.
A. Nếu cặp electron chung nằm giữa 2 nguyên tử, ta có liên kết cộng hoá trị có tính chất cực.
B. Nếu cặp electron chung di chuyển về 1 nguyên tử, ta sẽ có liên kết cộng hưởng có tính chất cực.
C. Trong Liên kết Cộng hóa Trung học, cặp electron không đều phân bố về phía nguyên tử có độ âm điện thấp hơn.
D. Nếu cặp e cùng không đều về một phía của nguyên tử, ta có LKCHT có tính chất cực.
Câu 18: Sắp xếp thứ tự tăng dần của độ phân cực của các liên kết của các phân tử sau: H2O (1), NaCl (2), NH3 (3), H2S (4).
A. (Một), (hai), (ba), (bốn).
B. (Bốn), (ba), (một), (hai).
C. (Bốn), (ba), (hai), (một).
D. (1), (3), (4), (2).
Câu 19: Phân tử nào dưới đây không được tạo thành từ Liên kết Covalent Hiđro Thế?
A. Cl2.
B. NH3.
C. KCl.
D. H2O.
Câu 20: Phân tử nào dưới đây được tạo thành bằng liên kết hóa trị có tính chất cực?
A. N2.
B. H2.
C. Cl2.
D. H2O.
Đáp án giải thích:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| B | B | C | A | C | D | C | C | A | D |
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| B | C | C | D | C | C | D | B | C | D |
Để học về các hợp chất trong chương trình hoá học THPT, trước tiên học sinh cần nghiên cứu về các liên kết giữa chúng. Liên kết trong các hợp chất rất quan trọng, vì vậy VUIHOC đã viết bài này để tăng cường lý thuyết và cung cấp bài tập về liên kết cộng hóa trị. Để tìm hiểu thêm kiến thức thú vị về Hoá học 10 và Hoá học THPT, học sinh có thể truy cập vuihoc.Vn hoặc đăng ký khoá học với các giáo viên VUIHOC ngay bây giờ.
