NH3 là liên kết gì? Sự hình thành liên kết trong NH3

Trả lời nhanh

Liên kết trong phân tử NH₃ là liên kết cộng hóa trị phân cực. Nguyên tử N (5 electron lớp ngoài cùng) góp chung 3 electron với 3 nguyên tử H (mỗi nguyên tử 1 electron), tạo 3 cặp electron dùng chung lệch về phía N vì N có độ âm điện lớn hơn H. Nhờ vậy N có 8 electron, mỗi H có 2 electron, đều đạt cấu hình bền của khí hiếm.

Đề bài và hướng làm

Đề thường gặp: “Trình bày sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử NH₃“. Một bài làm đủ ý cần đi qua bốn bước: viết cấu hình electron, xác định số electron mỗi nguyên tử cần góp, biểu diễn sự dùng chung electron, rồi kết luận loại liên kết.

Các bước trình bày sự hình thành liên kết trong NH₃

Bước 1. Cấu hình electron và số electron lớp ngoài cùng

H (Z = 1): 1s¹ → có 1 electron, cần thêm 1 electron để giống khí hiếm He (2 electron).
N (Z = 7): 1s²2s²2p³ → có 5 electron lớp ngoài cùng, cần thêm 3 electron để giống khí hiếm Ne (8 electron).

Bước 2. Xác định sự góp chung electron

Cả N và H đều là phi kim, đều có xu hướng nhận electron, nên không nguyên tử nào nhường hẳn electron cho nguyên tử kia. Chúng chỉ có cách góp chung electron. N cần 3 electron nên kết hợp với 3 nguyên tử H, mỗi H góp 1 electron và N góp 1 electron cho mỗi cặp.

Bước 3. Biểu diễn bằng công thức electron, công thức Lewis, công thức cấu tạo

Ba cặp electron dùng chung nằm giữa N và H. Trên N còn lại một cặp electron hóa trị riêng (chưa tham gia liên kết) vì 5 − 3 = 2 electron.

Sơ đồ công thức electron của phân tử NH3: nguyên tử N ở giữa dùng chung 3 cặp electron với 3 nguyên tử H và còn 1 cặp electron riêng — Công thức electron của NH3: 3 cặp electron dùng chung (màu xanh) và 1 cặp electron riêng trên N (màu vàng).

Công thức electron: N có 3 cặp dùng chung với H và 1 cặp riêng.
Công thức Lewis: mỗi cặp dùng chung được thay bằng một gạch nối, cặp riêng vẫn viết dạng hai chấm trên N.
Công thức cấu tạo: H–N(–H)–H, thường viết N ở giữa, ba H xung quanh.

Bước 4. Kết luận loại liên kết

Độ âm điện: H = 2,20; N = 3,04. Hiệu độ âm điện là 3,04 − 2,20 = 0,84, nằm trong khoảng từ 0,4 đến dưới 1,7. Vì vậy mỗi liên kết N–H là liên kết cộng hóa trị phân cực, cặp electron dùng chung lệch về phía N.

Bài làm mẫu để chép vào vở

Nguyên tử H (1s¹) có 1 electron hóa trị, nguyên tử N (1s²2s²2p³) có 5 electron hóa trị. Để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm, mỗi nguyên tử N góp 3 electron, mỗi nguyên tử H góp 1 electron để tạo thành 3 cặp electron dùng chung. Khi đó N có 8 electron (giống Ne), mỗi H có 2 electron (giống He). Do hiệu độ âm điện giữa N và H bằng 0,84 nên các cặp electron dùng chung bị lệch về phía N, các liên kết N–H là liên kết cộng hóa trị phân cực.

Quá trình có thể viết gọn: N + 3H → NH₃ (3 liên kết đơn N–H, N còn 1 cặp electron riêng).

Vì sao không phải liên kết ion?

Liên kết ion chỉ hình thành khi hiệu độ âm điện từ 1,7 trở lên, thường giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình, có sự cho – nhận electron hoàn toàn. Ở NH₃, hiệu chỉ 0,84 và cả hai nguyên tố đều là phi kim, nên chỉ có sự dùng chung electron. Liên kết cũng không phải không phân cực vì hiệu độ âm điện lớn hơn 0,4.

Một số tính chất liên quan

Phân tử NH₃ có dạng hình chóp tam giác, N ở đỉnh, góc H–N–H xấp xỉ 107°. Cặp electron riêng của N đẩy các cặp liên kết lại gần nhau hơn so với góc 109,5°.
Do có hình chóp và liên kết phân cực, NH₃ là phân tử phân cực, tan rất tốt trong nước vì tạo được liên kết hydrogen với nước.
Cặp electron riêng trên N giúp NH₃ nhận ion H⁺ tạo ion NH₄⁺ (liên kết cho – nhận), nên NH₃ có tính base.

Lỗi sai thường gặp

Quên vẽ cặp electron riêng trên nguyên tử N, nên công thức Lewis bị thiếu 2 electron.
Viết N cho 3 electron cho H (kiểu liên kết ion). Thực tế N và H cùng góp chung.
Kết luận “liên kết cộng hóa trị không phân cực” mà không so sánh độ âm điện.
Nhầm số electron lớp ngoài cùng của N là 3 thay vì 5 (3 là số electron N cần nhận thêm).

Mẹo nhớ: với phi kim ở nhóm VA, hóa trị trong hợp chất với hydrogen bằng 8 − 5 = 3, nên N luôn kèm 3 H (NH₃), tương tự P kèm 3 H (PH₃).

Bài luyện tập

Trình bày sự hình thành liên kết trong phân tử H₂O. Biết độ âm điện của O là 3,44.
Đáp án: O (1s²2s²2p⁴) có 6 electron lớp ngoài, cần thêm 2 electron nên góp chung với 2 nguyên tử H, tạo 2 cặp electron dùng chung và còn 2 cặp electron riêng. Hiệu độ âm điện 3,44 − 2,20 = 1,24 nên mỗi liên kết O–H là cộng hóa trị phân cực.
Phân tử NH₃ có bao nhiêu cặp electron liên kết và bao nhiêu cặp electron riêng?
Đáp án: 3 cặp liên kết (N–H) và 1 cặp electron riêng trên N.
Trong phân tử PH₃, P (Z = 15) tạo liên kết với H theo kiểu nào? Biết độ âm điện của P là 2,19.
Đáp án: P có 5 electron lớp ngoài nên góp chung 3 electron với 3 H, tạo 3 liên kết cộng hóa trị. Hiệu độ âm điện 2,20 − 2,19 = 0,01 < 0,4 nên liên kết P–H gần như không phân cực.

Câu hỏi thường gặp

NH3 là liên kết gì?

Trong phân tử NH3 có 3 liên kết N–H, mỗi liên kết là liên kết cộng hóa trị phân cực vì hiệu độ âm điện giữa N (3,04) và H (2,20) bằng 0,84, nằm trong khoảng 0,4 đến dưới 1,7.

Trong phân tử NH3, nguyên tử N còn dư bao nhiêu cặp electron?

N có 5 electron lớp ngoài cùng, dùng 3 electron để tạo 3 liên kết nên còn 2 electron, tức 1 cặp electron riêng chưa tham gia liên kết.

Vì sao NH3 là phân tử phân cực?

Các liên kết N–H phân cực và phân tử có dạng hình chóp tam giác không đối xứng nên các momen phân cực không triệt tiêu, vì vậy NH3 là phân tử phân cực và tan tốt trong nước.

Liên kết trong NH4+ có giống NH3 không?

Ion NH4+ có 3 liên kết cộng hóa trị thông thường và 1 liên kết cho – nhận, trong đó N cho cặp electron riêng, H+ nhận. Sau khi hình thành, bốn liên kết N–H trong ion là như nhau.