Trình bày sự hình thành liên kết ion trong MgO khi Mg tác dụng với O2

Đề bài và hướng làm

Câu hỏi: Trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử MgO khi magnesium tác dụng với oxygen. Đây là dạng bài quen thuộc ở chương liên kết hoá học (Hoá học 10). Muốn trình bày đủ ý, em đi theo 4 bước: viết cấu hình electron, xác định xu hướng nhường/nhận, viết quá trình tạo ion, rồi kết luận về lực hút giữa các ion.

Bước 1: Viết cấu hình electron của hai nguyên tử

Nguyên tử	Số hiệu (Z)	Cấu hình electron	Electron lớp ngoài cùng
Mg	12	1s22s22p63s2	2
O	8	1s22s22p4	6

Mg là kim loại nhóm IIA, chỉ có 2 electron ngoài cùng nên dễ nhường. O là phi kim nhóm VIA, thiếu 2 electron để đủ octet nên dễ nhận.

Bước 2: Viết quá trình nhường và nhận electron

• Magnesium nhường 2 electron: Mg → Mg²⁺ + 2e. Ion Mg²⁺ có cấu hình 1s²2s²2p⁶, giống khí hiếm Ne.
• Oxygen nhận 2 electron: O + 2e → O^2-. Ion O^2- có cấu hình 1s²2s²2p⁶, cũng giống Ne.

Số electron Mg nhường đúng bằng số electron O nhận (đều là 2) nên tỉ lệ kết hợp là 1 : 1, công thức MgO.

Bước 3: Hình thành liên kết

Ion Mg²⁺ mang điện dương, ion O^2- mang điện âm. Chúng hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Liên kết hoá học được tạo ra bằng lực hút này gọi là liên kết ion.

Sơ đồ tóm tắt: Mg²⁺ + O^2- → MgO (hay Mg²⁺O^2-).

Phản ứng tổng quát khi đốt magnesium trong oxygen:

2Mg + O₂ → 2MgO (đun nóng/đốt; magnesium cháy với ngọn lửa sáng chói, tạo chất rắn màu trắng).

Vì sao nói đây là liên kết ion?

• Về bản chất nguyên tố: kim loại điển hình (Mg) kết hợp với phi kim điển hình (O).
• Về độ âm điện: theo thang Pauling, Mg khoảng 1,31 và O khoảng 3,44, hiệu độ âm điện khoảng 2,13, lớn hơn 1,7 nên là liên kết ion.
• Về tính chất: MgO là chất rắn, nhiệt độ nóng chảy rất cao (trên 2800 °C), không dẫn điện ở trạng thái rắn. Đây là các đặc trưng của hợp chất ion.

Mẫu trình bày ngắn gọn để chép vào bài

1. Cấu hình electron: Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s²; O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴.
2. Mg có 2 electron ngoài cùng, nhường 2 electron: Mg → Mg²⁺ + 2e.
3. O có 6 electron ngoài cùng, nhận 2 electron: O + 2e → O^2-.
4. Ion Mg²⁺ và O^2- trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo thành MgO: Mg²⁺ + O^2- → MgO.

Lỗi sai thường gặp

• Viết ion là Mg⁺ hoặc O^–. Hãy đếm đúng: Mg nhường 2e nên mang 2+, O nhận 2e nên mang 2-.
• Nhầm với liên kết cộng hoá trị vì thấy hai nguyên tử “dùng chung” – ở đây không có cặp electron chung, electron được chuyển hẳn từ Mg sang O.
• Gọi MgO là “phân tử” rồi nghĩ chỉ có một cặp ion. Thực tế MgO là mạng tinh thể ion, mỗi ion Mg²⁺ được bao quanh bởi nhiều ion O^2- và ngược lại. Cách nói “phân tử MgO” trong đề bài chỉ là quy ước cho gọn.
• Quên nêu ion tạo thành có cấu hình khí hiếm – ý này thường là ý ăn điểm.

Mẹo nhớ: kim loại “cho” – phi kim “nhận” – ion trái dấu “hút” nhau. Nhóm IIA kết hợp nhóm VIA luôn theo tỉ lệ 1 : 1 (MgO, CaO, BaO, MgS…).

Bài luyện tập

Bài 1. Trình bày sự hình thành liên kết ion trong CaO (Ca: Z = 20; O: Z = 8).

Đáp án: Ca (2 electron ngoài cùng, cấu hình [Ar]4s²) nhường 2e: Ca → Ca²⁺ + 2e. O + 2e → O^2-. Hai ion trái dấu hút nhau tạo CaO.

Bài 2. Vì sao nguyên tử Mg không nhận thêm electron để đạt cấu hình khí hiếm?

Đáp án: Mg chỉ cần nhường 2 electron là đạt cấu hình bền của Ne; nếu nhận thì phải nhận tới 6 electron, rất khó. Mg lại có độ âm điện nhỏ nên xu hướng nhường electron chiếm ưu thế.

Bài 3. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Mg trong oxygen, có bao nhiêu electron được chuyển từ Mg sang O? (N_A = 6,022.10²³)

Đáp án: Mỗi nguyên tử Mg nhường 2e nên 0,1 mol Mg nhường 0,2 mol electron, tức 0,2 × 6,022.10²³ ≈ 1,204.10²³ electron.

Câu hỏi thường gặp

MgO là liên kết gì?

MgO có liên kết ion, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa ion Mg2+ và ion O2- sau khi nguyên tử Mg nhường 2 electron cho nguyên tử O.

Vì sao công thức là MgO mà không phải Mg2O2 hay MgO2?

Mg nhường 2 electron, O nhận 2 electron nên tỉ lệ ion Mg2+ : O2- là 1 : 1. Công thức hoá học của hợp chất ion luôn viết theo tỉ lệ tối giản này.

Hiệu độ âm điện của Mg và O là bao nhiêu và nói lên điều gì?

Hiệu độ âm điện khoảng 3,44 - 1,31 = 2,13, lớn hơn 1,7 nên liên kết giữa Mg và O được coi là liên kết ion.

Phương trình Mg tác dụng với O2 viết thế nào?

2Mg + O2 → 2MgO (đốt nóng). Magnesium cháy sáng chói, tạo chất rắn màu trắng là magnesium oxide.

Bài học liên quan

• Vì sao muối ăn có nhiệt độ nóng chảy cao? Khi nào hợp chất ion dẫn điện?
• KF là liên kết gì? Liên kết ion trong KF tạo bởi cation K⁺ và anion F⁻
• Công thức Lewis của PCl5 và SF6: cách viết, hình dạng phân tử
• Electron hóa trị là gì? Cách xác định electron hóa trị
• ZnS + H2SO4 → ZnSO4 + H2S: ZnS ra H2S, điều kiện và hiện tượng
• Liên kết bội là gì? Phân tử nào có chứa liên kết bội?