Trả lời nhanh
Liên kết đơn là liên kết cộng hoá trị mà hai nguyên tử dùng chung 1 cặp electron (kí hiệu “–”). Liên kết đôi dùng chung 2 cặp electron (kí hiệu “=”), liên kết ba dùng chung 3 cặp electron (kí hiệu “≡”). Số cặp electron dùng chung càng nhiều thì liên kết càng ngắn và càng bền.
Liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba là gì?
Cả ba đều là liên kết cộng hoá trị: các nguyên tử (thường là phi kim) góp chung electron để mỗi nguyên tử đạt cấu hình bền như khí hiếm. Điểm khác nhau nằm ở số cặp electron góp chung giữa hai nguyên tử.
- Liên kết đơn: 1 cặp electron chung. Ví dụ: H–H, Cl–Cl, H–Cl, các liên kết C–H trong CH4, O–H trong H2O.
- Liên kết đôi: 2 cặp electron chung. Ví dụ: O=O trong O2, O=C=O trong CO2, CH2=CH2 (etilen).
- Liên kết ba: 3 cặp electron chung. Ví dụ: N≡N trong N2, CH≡CH (axetilen), H–C≡N.
Bảng so sánh ba loại liên kết
| Tiêu chí | Liên kết đơn | Liên kết đôi | Liên kết ba |
|---|---|---|---|
| Số cặp electron chung | 1 | 2 | 3 |
| Kí hiệu | – | = | ≡ |
| Cấu tạo về mặt obitan | 1 liên kết σ | 1 liên kết σ + 1 liên kết π | 1 liên kết σ + 2 liên kết π |
| Độ dài (C–C, gần đúng) | 0,154 nm | 0,134 nm | 0,120 nm |
| Năng lượng liên kết (C–C, gần đúng) | khoảng 346 kJ/mol | khoảng 614 kJ/mol | khoảng 839 kJ/mol |
| Ví dụ | CH4, C2H6, H2O | O2, CO2, C2H4 | N2, C2H2, HCN |
Vì sao liên kết ba lại ngắn và bền hơn?
Hai nguyên tử góp chung càng nhiều cặp electron thì lực hút giữa hạt nhân và vùng electron chung càng mạnh, kéo hai hạt nhân lại gần nhau. Vì vậy độ dài liên kết giảm dần: đơn > đôi > ba, còn năng lượng liên kết tăng dần theo chiều ngược lại.
Đây cũng là lý do phân tử N2 (liên kết ba) rất bền, ở điều kiện thường gần như trơ về mặt hoá học. Muốn phá vỡ liên kết N≡N cần năng lượng rất lớn (khoảng 945 kJ/mol).
Liên kết σ và π: hiểu để khỏi nhầm
Liên kết σ hình thành khi các obitan xen phủ dọc theo trục nối hai hạt nhân, rất bền. Liên kết π hình thành khi xen phủ bên, kém bền hơn nên dễ bị phá vỡ khi phản ứng.
Nhờ đó, hợp chất có liên kết đôi hoặc liên kết ba (anken, ankin) dễ tham gia phản ứng cộng, còn hợp chất chỉ có liên kết đơn (ankan) chủ yếu tham gia phản ứng thế. Ví dụ: C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (dung dịch brom mất màu), trong khi CH4 không làm mất màu nước brom ở điều kiện thường.
Cách nhận biết nhanh khi viết công thức cấu tạo
- Xác định hoá trị: H có 1, O có 2, N có 3, C có 4 (đếm tổng số gạch nối đi ra từ nguyên tử).
- Mỗi gạch là một cặp electron chung; hai gạch giữa cùng một cặp nguyên tử là liên kết đôi, ba gạch là liên kết ba.
- Kiểm tra lại: nguyên tử C phải đủ 4 gạch, O đủ 2 gạch, N đủ 3 gạch.
Mẹo nhớ: “Một gạch một σ; thêm gạch nào thì thêm một π”.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng CO2 có liên kết ba. Thực tế CO2 là O=C=O, có hai liên kết đôi.
- Nhầm “số liên kết” với “số cặp electron”: phân tử có hai liên kết đôi thì có 4 cặp electron dùng chung, chứ không phải 2.
- Quên đếm liên kết C–H khi đếm tổng số liên kết σ trong phân tử hữu cơ.
- Nghĩ rằng liên kết đôi bền gấp đôi liên kết đơn. Thực tế năng lượng liên kết đôi lớn hơn liên kết đơn nhưng không gấp đúng hai lần, vì liên kết π yếu hơn σ.
Bài luyện tập có đáp án
Bài 1. Viết công thức cấu tạo của C2H6, C2H4, C2H2 và cho biết liên kết giữa hai nguyên tử C thuộc loại nào.
Đáp án: C2H6: CH3–CH3 (liên kết đơn); C2H4: CH2=CH2 (liên kết đôi); C2H2: CH≡CH (liên kết ba).
Bài 2. Trong phân tử vinylaxetilen CH2=CH–C≡CH, có bao nhiêu liên kết σ và bao nhiêu liên kết π?
Đáp án: Phân tử có 4 liên kết C–H (σ), 1 liên kết C–C đơn (σ), 1 liên kết C=C (1σ + 1π), 1 liên kết C≡C (1σ + 2π). Tổng: 4 + 1 + 1 + 1 = 7 liên kết σ và 1 + 2 = 3 liên kết π.
Bài 3. Viết công thức cấu tạo của HCN và cho biết số liên kết σ, π.
Đáp án: H–C≡N. Liên kết H–C là 1σ; liên kết C≡N gồm 1σ + 2π. Vậy có 2 liên kết σ và 2 liên kết π.
Bài 4. Sắp xếp độ dài liên kết tăng dần: C≡C, C–C, C=C.
Đáp án: C≡C < C=C < C–C.
Câu hỏi thường gặp
Liên kết đơn là gì?
Liên kết đơn là liên kết cộng hoá trị được tạo bởi 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, kí hiệu bằng một gạch nối, ví dụ H–H, H–Cl, C–H.
Liên kết đôi và liên kết ba khác liên kết đơn ở điểm nào?
Liên kết đôi có 2 cặp electron chung (1σ + 1π), liên kết ba có 3 cặp electron chung (1σ + 2π). Liên kết đơn chỉ có 1 liên kết σ.
Trong phân tử CO2 có những liên kết nào?
CO2 có công thức cấu tạo O=C=O, gồm hai liên kết đôi, tức 2 liên kết σ và 2 liên kết π.
Liên kết nào bền nhất trong ba loại liên kết giữa hai nguyên tử cùng loại?
Liên kết ba có năng lượng liên kết lớn nhất và độ dài ngắn nhất nên bền nhất, ví dụ N≡N trong phân tử N2 rất bền.