BÀI 10: LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ

MỞ ĐẦU

Trong việc hình thành liên kết hoá học, không phải lúc nào các nguyên tử cũng cho, nhận các electron hoá trị với nhau như trong liên kết ion. Thay vào đó, chúng có thể cùng nhau sử dụng chung các electron hoá trị để cùng thoả mãn quy tắc octet. Trong trường hợp này, một loại liên kết hoá học mới được hình thành. Dó là loại liên kết gì?

Đáp án chuẩn:

Liên kết cộng hoá trị.

1. SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ

Thảo luận 1: Quan sát các hình từ 10.1 đến 10.3, cho biết quy tắc octet đã được áp dụng ra sao khi các nguyên tử tham gia hình thành liên kết.

Đáp án chuẩn:

Xu hướng góp chung electron khi tham gia để đạt cấu hình khí hiếm.

Thảo luận 2: Giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử HCl, O₂ và N₂.

Đáp án chuẩn:

- HCl: nguyên tử H và nguyên tử Cl góp chung 1e để đạt cấu hình khí hiếm.

- O₂: mỗi nguyên tử O góp chung 2e chung để đạt cấu hình khí hiếm.

- N₂: mỗi nguyên tử N góp chung 3e chung để đạt cấu hình khí hiếm.

Thảo luận 3: Thế nào là liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba?

Đáp án chuẩn:

Là các liên kết CHT được tạo nên bởi 1, 2 và 3 cặp electron chung.

Luyện tập: Trình bày sự hình thành liên kết cộng hoá trị trong phân tử Cl₂.

Đáp án chuẩn:

Mỗi nguyên tử Cl góp chung 1e dùng chung để đạt cấu hình khí hiếm.

Thảo luận 4: Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của Cl₂, H₂O và CH₄.

Đáp án chuẩn:

Luyện tập: Trình bày sự hình thành liên kết cộng hoá trị trong phân tử NH₃.

Đáp án chuẩn:

Nguyên tử N góp 3e và mỗi nguyên tử H góp 1e tạo thành 3 cặp e dùng chung.

2. LIÊN KẾT CHO – NHẬN

Thảo luận 5: Biết phân tử CO cũng có liên kết cho – nhận. Viết công thức electron và côn thức cấu tạo của CO.

Đáp án chuẩn:

Thảo luận 6: Cho biết đặc điểm của nguyên tử “cho” và nguyên tử “nhận” trong phân tử có liên kết cho – nhận.

Đáp án chuẩn:

Nguyên tử “cho” có e chưa liên kết, nguyên tử “nhận” có orbital trống.

Luyện tập: Trình bày liên kết cho – nhận trong ion NH4+.

Đáp án chuẩn:

Cặp electron chưa dùng của nguyên tử N trở thành cặp electron chung. 

3. PHÂN BIỆT CÁC LOẠI LIÊN KẾT DỰA THEO ĐỘ ÂM ĐIỆN

Thảo luận 7: Vì sao liên kết cộng hoá trị trong các phân tử Cl₂, O₂, N₂ là liên kết cộng hoá trị không phân cực?

Đáp án chuẩn:

Vì độ âm điện mỗi nguyên tử như nhau

Thảo luận 8: Trong các phân tử HCl, NH₃ và CO₂ cặp electron chung lệch về phía nguyên tử nào? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

- HCl: lệch về Cl vì ĐÂĐ của Cl lớn hơn.

- NH₃: lệch về N vì ĐÂĐ của N lớn hơn.

- CO₂: lệch về O vì ĐÂĐ của O lớn hơn.

Luyện tập: Nêu thêm ví dụ về phân tử có liên kết cộng hoá trị không phân cực và liên kết cộng hoá trị phân cực. Viết công thức electron của chúng để minh hoạ.

Đáp án chuẩn:

Thảo luận 9: Liên kết cộng hoá trị trong phân tử dạng A₂ luôn là liên kết công hoá trị phân cực hay không phân cực? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

Liên kết CHT không phân cực vì mỗi nguyên tử có ĐÂĐ như nhau.

Thảo luận 10: Em có nhận xét gì khi cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về phía một nguyên tử?

Đáp án chuẩn:

Là liên kết CHT phân cực hoặc liên kết ion.

Luyện tập: Cho biết loại liên kết trong các phân tử MgCl₂, CO₂ và C₂H₄.

Đáp án chuẩn:

- MgC₂: liên kết ion.

- CO₂: liên kết CHT.

- C₂H₄: liên kết CHT.

4. SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT σ, π VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

Thảo luận 11: Quan sát các hình từ 10.5 đến 10.8, cho biết liên kết nào trong mỗi phân tử được tạo thảnh bởi sự xen phủ trục hoặc xem phủ bên của các orbital.

Đáp án chuẩn:

- 10.5 đến 10.7: liên kết σ.

- 10.8: p_z tạo liên kết σ, p_y tạo liên kết π.

Thảo luận 12: Mô tả sự hình thành liên kết σ.

Đáp án chuẩn:

Sự xen phủ trục của orbital nguyên tử. Vùng xem phủ nằm trên đường nối tâm.

Thảo luận 13: Mô tả sự hình thành liên kết π.

Đáp án chuẩn:

Sự xen phủ bên của orbital nguyên tử. Vùng xen phủ nằm 2 bên đường nối tâm.

Thảo luận 14: Quan sát Hình 10.8, hãy so sánh sự hình thành liên kết σ và liên kết π.

Đáp án chuẩn:

Xen phủ trục: liên kết σ, xem phủ bên: liên kết π.

Thảo luận 15: Theo em, thế nào là liên kết bội? Phân tử nào dưới đây có chứa liên kết bội: Cl₂, HCl, O₂ và N₂?

Đáp án chuẩn:

- Hình thành giữa 2 nguyên tử tham gia bằng 2 hoặc 3 cặp electron chung.

- O₂ và N₂.

Thảo luận 16: Sự xen phủ có sự tham gia của orbital nào luôn là xen phủ trục?

Đáp án chuẩn:

Orbital s với một orbital khác.

Thảo luận 17: Số liên kết σ và liên kết π trong mỗi liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba lần lượt bằng bao nhiêu?

Đáp án chuẩn:

LK đơn: 1σ; LK đôi: 1σ + 1π; LK ba: 1σ + 2π.

Luyện tập: Vẽ sơ đồ xen phủ orbital giữa 2 nguyên tử carbon hình thành liên kết đôi trong phân tử ethylene (C₂H₄).

Đáp án chuẩn:

Thảo luận 18: Căn cứ giá trị năng lượng liên kết H – H và N – N đã cho, liên kết trong phân tử nào dễ bị phá vỡ hơn?

Đáp án chuẩn:

Liên kết H – H vì cần ít năng lượng hơn.

Thảo luận 19: Theo em, vì sao năng lượng liên kết luôn có giá trị dương?

Đáp án chuẩn:

Vì luôn cần năng lượng để phá vỡ liên kết.

Luyện tập: Nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích không khí nhưng chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao. Vì sao nitrogen là một chất khí không hoạt động ở điều kiện thường?

Đáp án chuẩn:

Do có liên kết ba.

Vận dụng: Trong một số trường hợp đặc biệt, khí nitrogen được sử dụng để bơm lốp (vỏ) xe thay cho không khí là do khí oxygen có trong không khí có thể oxi hoá cao su theo thời gian. Khí nitrogen vì sao khắc phục được nhược điểm này?

Đáp án chuẩn:

Do là chất khí gần như trơ ở điều kiện thường.

Thảo luận 20: Trình bày các bước trong quá trình lắp ráp mô hình phân tử NH₃.

Đáp án chuẩn:

- B1: Xác định hình học phân tử.

- B2: Xác định số lượng liên kết và số khối cầu.

- B3: Hoàn thành.

Thảo luận 21: Mô hình sau biểu diễn phân tử CH₄ hay phân tử CH₃Cl?

Đáp án chuẩn:

CH₃Cl.

Luyện tập: Lắp ráp mô hình phân tử CH  CH biết toàn bộ các nguyên tử nằm trên một đường thẳng.

Đáp án chuẩn:

BÀI TẬP

Bài 1: Trong phân tử iodine (I₂), mỗi nguyên tử iodine đã góp một electron để tạo cặp electron chung. Nhờ đó, mỗi nguyên tử iodine đã đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm nào dưới đây?

A. Xe.  B. Ne.  C. Ar.  D. Kr.

Đáp án chuẩn:

A.

Bài 2: Hydrogen sulfide (H₂S) và phosphine (PH₃) đều là những chất có mùi khó ngửi và rất độc. Trình bày sự tạo thành liên kết cộng hoá trị trong phân tử các chất trên.

Đáp án chuẩn:

- H₂S: nguyên tử S góp 2e, nguyên tử H góp 1e để hình thành 2 cặp electron chung.

- PH₃: nguyên tử P góp 3e, nguyên tử H góp 1e để hình thành 3 cặp electron chung.

Bài 3: Viết công thức Lewis của các phân tử CS₂, SCl₂ và CCl₄.

Đáp án chuẩn:

Bài 4: Trình bày sự hình thành liên kết cho – nhận trong phân tử sulfur dioxide (SO₂).

Đáp án chuẩn:

- 1 nguyên tử O góp 2e với nguyên tử S để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

- Nguyên tử S cho nguyên tử O chưa tham gia 1 cặp electron dùng chung.

Bài 5: Mô tả sự tạo thành liên kết trong phân tử chlorine bằng sự xen phủ của các AO.

Đáp án chuẩn:

Bài 6: Sự xen phủ giữa hai orbital p trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết σ? Trong trường hợp nào sẽ tạo thành liên kết π? Cho ví dụ.

Đáp án chuẩn:

Xen phủ trục: liên kết σ, xen phủ bên: liên kết π.

Ví dụ: O₂, xen phủ trục giữa 2 AO p_z tạo liên kết σ, xen phủ bên giữa 2 AO p_y tạo liên kết π.

Bài 7: Cho biết số liên kết σ và liên kết π trong phân tử acetylene (C₂H₂).

Đáp án chuẩn:

3σ + 2π.

Bài 8: Năng lượng liên kết của các hydrogen halide được kiệt kê trong bảng sau:

Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết trong các phân tử HF, HCl, HBr và HI.

Đáp án chuẩn:

HI < HBr < HCl < HF.