Mở đầu trang 55 Hóa học 10: Hơn 50% dược phẩm sử dụng trong y tế được sản xuất dưới dạng muối với mục đích thúc đẩy sự hấp thu các dược chất vào máu, tăng cường hiệu quả điều trị. Trong đó, thường gặp nhất là các muối hydrochloride, sodium hoặc sulfate. Muối thường là các hợp chất chứa liên kết ion. Liên kết ion là gì?

Lời giải:

- Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu

- Liên kết ion thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình

1. Ion và sự hình thành liên kết ion

Câu hỏi 1 trang 55 Hóa học 10: Quan sát Hình 9.1, nhận xét số electron trên lớp vỏ với số proton trong hạt nhân của mỗi ion tạo thành

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 9.1 và rút ra nhận xét

Lời giải:

- Ion sodium: có 10 electron ở lớp vỏ và 11 proton trong hạt nhân

- Ion oxide: có 10 electron ở lớp vỏ và 8 proton trong hạt nhân

Câu hỏi 2 trang 55 Hóa học 10: Trình bày cách tính điện tích của các ion thu được khi nguyên tử nhường hoặc nhận thêm electron trong Hình 9.1

Phương pháp giải:

Cách tính: điện tích ion = số đơn vị điện tích hạt nhân – số electron của ion

Lời giải:

- Các tích điện tích của ion thu được khi nguyên tử nhường hoặc nhận thêm electron:

Điện tích ion = số đơn vị điện tích hạt nhân – số electron của ion

- Ví dụ:

   + Ion sodium: điện tích = 11 – 10 = 1 => Điện tích là +1

   + Ion oxide: điện tích = 8 – 10 = -2 => Điện tích là -2

Câu hỏi 3 trang 55 Hóa học 10: Ion Na+ và ion O2- thu được có bền vững về mặt hóa học không? Chúng có cấu hình electron giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố nào?

Phương pháp giải:

Nguyên tố, ion có cấu hình electron giống của khí hiếm => bền vững về mặt hóa học

Lời giải:

- Ion Na+ có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron => Giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Ne => Bền vững về mặt hóa học

- Ion O2- có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron => Giống cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Ne => Bền vững về mặt hóa học

Giải hóa học 10 trang 56 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 4 trang 56 Hóa học 10: Trong các nguyên tố kim loại và phi kim, nguyên tử của những nguyên tố nào có xu hướng tạo thành cation hoặc anion? Giải thích

Phương pháp giải:

- Nguyên tố kim loại dễ nhường electron

- Nguyên tố phi kim dễ nhận electron

Lời giải:

- Các nguyên tố kim loại dễ nhường electron => Tạo thành cation

- Các nguyên tố phi kim dễ nhận electron => Tạo thành anion

Câu hỏi 5 trang 56 Hóa học 10: Quan sát Hình 9.2, hãy trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl khi sodium tác dụng với chlorine

Phương pháp giải:

- Kim loại sodium dễ dàng nhường 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

- Phi kim chlorine dễ dàng nhận 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

Lời giải:

- Kim loại sodium có 1 electron ở lớp ngoài cùng => Dễ dàng nhường 1 electron thành ion Na+

- Phi kim chlorine có 7 electron ở lớp ngoài cùng => Dễ dàng nhận 1 electron thành ion Cl-

=> Nguyên tử Cl sẽ nhận 1 electron của nguyên tử Na tạo thành Na+ và Cl-. 2 ion này sẽ liên kết với nhau tạo thành phân tử NaCl

Câu hỏi 6 trang 56 Hóa học 10: Các ion Na+ và Cl- có cấu hình electron nguyên tử của các khí hiếm tương ứng nào?

Phương pháp giải:

- Ion Na+ có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron

- Ion Cl- có 18 electron ở lớp vỏ và có 3 lớp electron

Lời giải:

- Ion Na+ có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron => Giống cấu hình electron của khí hiếm Ne

- Ion Cl- có 18 electron ở lớp vỏ và có 3 lớp electron => Giống cấu hình electron của khí hiếm Ar

Luyện tập trang 56 Hóa học 10: Trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử MgO khi magnesium tác dụng với oxygen

Phương pháp giải:

- Nguyên tử Mg có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Có xu hướng nhường 2 electron

- Nguyên tử O có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Có xu hướng nhận 2 electron

Lời giải:

- Nguyên tử Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s² => Có 2 electron ở lớp ngoài cùng

=> Có xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình electron của khí hiếm tạo thành ion Mg²⁺

- Nguyên tử O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ => Có 6 electron ở lớp ngoài cùng

=> Có xu hướng nhận 2 electron để đạt cấu hình electron của khí hiếm tạo thành ion O^2-

=> Nguyên tử O sẽ nhận 2 electron của nguyên tử Mg tạo thành 2 ion Mg²⁺ và O^2-. 2 ion liên kết với nhau tạo thành phân tử MgO

2. Tinh thể ion

Câu hỏi 7 trang 56 Hóa học 10:  Quan sát Hình 9.3, cho biết:

a) Tinh thể NaCl có cấu trúc của hình khối nào.

b) Các ion Na⁺ và Cl^- phân bố trong tinh thể như thế nào

c) Xung quanh mỗi loại ion có bao nhiêu ion ngược dấu gần nhất

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 9.3 và rút ra nhận xét

Lời giải:

a) Tinh thể NaCl có cấu trúc là hình lập phương

b) Các ion Na⁺ và Cl^- được xếp xen kẽ nhau

c) Xung quanh mỗi loại ion có 6 ion ngược dấu gần nhất.

Ví dụ: xung quanh ion Na⁺ có 6 ion Cl^-

Câu hỏi 8 trang 56 Hóa học 10: Em hiểu thế nào về tinh thể ion?

Phương pháp giải:

Tinh thể ion lớp một hợp chất ion kết tinh

Lời giải:

- Tinh thể ion là hợp chất ion

- Các ion liên kết với nhau nhờ lực hút tĩnh điện tạo thành hợp chất ion

Giải hóa học 10 trang 57 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 9 trang 57 Hóa học 10: Quan sát các bước trong Hình 9.4, cho biết cần bao nhiêu thanh nối và khối cầu mỗi loại để lắp ráp thành mô hình một ô mạng tinh thể NaCl

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 9.4 và rút ra nhận xét

Lời giải:

- Quả cầu màu đen (Na⁺): 13

- Quả cầu màu xanh (Cl^-): 14

- Số thanh nối:

   + Lớp đáy có 10 thanh nằm ngang => 3 lớp có 30 thanh nằm ngang

   + Mỗi lớp có 9 quả cầu => có 9 thanh dọc => có 18 thanh dọc

=> Tổng có 48 thanh nối

Vận dụng trang 57 Hóa học 10: Ion Na⁺ đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa huyết áp của cơ thể. Tuy nhiên, nếu cơ thể hấp thụ một lượng lớn ion này sẽ dẫn đến các vấn đề về tim mạch và thận. Các nhà khoa học khuyến cáo lượng ion Na⁺ nạp vào cơ thể nên thấp hơn 2 300 mg, nhưng không ít hơn 500 mg mỗi ngày đối với một người lớn để đảm bảo sức khỏe.

Giả sử, nếu một người sử dụng 5,0 g muối ăn mỗi ngày thì lượng ion Na⁺ mà người ấy nạp vào cơ thể có vượt mức giới hạn cho phép không?

Phương pháp giải:

58,5 gam muối ăn có 23 gam ion Na⁺

5 gam muối ăn có x gam ion Na⁺

Lời giải:

Phân tử khối của NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 (g/mol)

58,5 gam muối ăn có 23 gam ion Na⁺

5 gam muối ăn có a gam ion Na⁺

=> a = 5 x 23 : 58,5 = 1,965 gam = 1965 mg

Ta có: 500 < 1965 < 2 300

=> Nếu một người sử dụng 5,0 gam muối ăn mỗi ngày thì lượng ion Na⁺ mà người ấy nạp vào cơ thể không vượt mức giới hạn cho phép

Giải hóa học 10 trang 58 Chân trời sáng tạo

Bài tập (trang 58)

Bài 1 trang 58 Hóa học 10: Ion Mg²⁺ có cấu hình electron giống cấu hình electron của khí hiếm nào?

A. Helium

B. Neon

C. Argon

D. Krypton

Phương pháp giải:

- Viết cấu hình của Mg => Cấu hình electron của Mg²⁺

Lời giải:

Nguyên tử Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s²

=> Mg²⁺: 1s²2s²2p⁶ => Ion Mg²⁺ có 10 electron và 2 lớp electron

=> Giống cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm Neon

Đáp án B

A. 4

B. 2

C. 1

D. 3

Phương pháp giải:

- Viết cấu hình của các nguyên tử => Cấu hình của các ion

- Khí hiếm Ne có 10 electron ở lớp vỏ và 2 lớp electron

Lời giải:

- Nguyên tử Ca (Z = 20): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² => Cấu hình Ca²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

- Nguyên tử F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ => Cấu hình F^-: 1s²2s²2p⁶

- Nguyên tử Al (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ => Cấu hình Al³⁺: 1s²2s²2p⁶

- Nguyên tử N (Z = 7): 1s²2s²2p³ => Cấu hình N^3-: 1s²2s²2p⁶

- Nguyên tử khí hiếm Neon có cấu hình: 1s²2s²2p⁶

=> Có 3 ion có cấu hình electron của khí hiếm Neon: F^-, Al³⁺, N^3-

Đáp án D

a) Viết cấu hình electron của các ion được tạo thành từ nguyên tử của các nguyên tố này. Chúng có cấu hình electron của những nguyên tử khí hiếm nào?

b) Có hợp chất ion nào chỉ tạo bởi các ion trên với nhau không? Vì sao?

Phương pháp giải:

- Nguyên tố potassium có Z = 19 => Cấu hình electron => Ion

- Nguyên tử magnesium có Z = 12 => Cấu hình electron => Ion

Lời giải:

a)

- Nguyên tố potassium (Z = 19): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ => Có xu hướng nhường 1 electron

=> Cấu hình: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ (K⁺)

=> Ion K⁺ có 18 electron ở lớp vỏ và có 3 lớp electron

=> Giống cấu hình electron của khí hiếm Ar

- Nguyên tố magnesium (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s² => Có xu hướng nhường 2 electron

=> Cấu hình: 1s²2s²2p⁶ (Mg²⁺)

=> Ion Mg²⁺ có 10 electron ở lớp vỏ và có 2 lớp electron

=> Giống cấu hình electron của khí hiếm Ne

b) Hợp chất ion được tạo bởi 2 ion trái dấu nhau mà ion K⁺ và Mg²⁺ cùng mang dấu dương

=> Không có hợp chất ion nào chỉ tạo bởi 2 ion K⁺ và Mg²⁺

Bài 4 trang 58 Hóa học 10: Hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau:

Lời giải:

Bài 5 trang 58 Hóa học 10: Sodium oxide (Na2O) có trong thành phần thủy tinh và các sản phẩm gốm sứ. Trình bày sự hình thành liên kết ion trong phân tử sodium oxide

Phương pháp giải:

- Viết cấu hình của nguyên tử Na => Xu hướng nhận hay nhường bao nhiêu electron

- Viết cấu hình của nguyên tử O => Xu hướng nhận hay nhường bao nhiêu electron

Lời giải:

- Nguyên tử Na (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹ => Xu hướng nhường 1 electron tạo thành ion Na⁺

- Nguyên tử O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ => Xu hướng nhận 2 electron tạo thành ion O^2-

=> Mỗi nguyên tử Na sẽ nhường 1 electron cho nguyên tử O để tạo thành 2 ion Na⁺ và 1 ion O^2-. 3 ion này liên kết với nhau tạo thành phân tử Na₂O

Lý thuyết Liên kết ion

I. Ion và sự hình thành liên kết ion

1. Sự tạo thành ion

- Khi nhường electron, nguyên tử trở thành ion dương (cation)

Ví dụ:

Viết gọn: Mg → Mg²⁺ + 2e

- Khi nhận electron, nguyên tử trở thành ion âm (anion)

Ví dụ:

Viết gọn: O + 2e → O^2-

Chú ý: Giá trị điện tích trên cation hoặc anion bằng số electron mà nguyên tưr nhường hoặc nhận.

2. Liên kết ion

- Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

- Liên kết ion thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình.

- Ví dụ: Sự hình thành liên kết ion trong phân từ sodium chloride:

+ Nguyên tử Na (Z = 11) nhường đi 1 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là Na⁺.

+ Nguyên tử Cl (Z = 17) nhận 1 electron từ nguyên tử Na trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là Cl^-.

Các ion Na⁺ và Cl^- hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử NaCl.

Phương trình hóa học: 2Na + Cl₂ → 2NaCl.

II. Tinh thể ion

- Tinh thể ion là hợp chất ion ở dạng rắn. Chúng gồm các ion liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo thành một mạng tinh thể.

- Ô mạng tinh thể là đơn vị nhỏ nhất của mạng tinh thể, hiển thị cấu trúc không gian ba chiều của toàn bộ tinh thể.

- Tinh thể của một chất có thể xem là một ô mạng lặp đi lặp lại trong không gian ba chiều.

- Do các hợp chất ion có cấu trúc tinh thể nên trong điều kiện thường, các hợp chất ion thường tồn tại ở trạng thái rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi và không dẫn điện ở trạng thái rắn. Hợp chất ion thường dễ tan trong nước tạo thành dung dịch có khả năng dẫn điện.

Ví dụ: NaCl là hợp chất ion phổ biến. Trong điều kiện thường, hợp chất này tồn tại dưới dạng tinh thể rắn, cứng, dễ tan trong nước và có nhiệt độ nóng chảy cao.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 9: Liên kết ion - Chân trời sáng tạo

Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 8: Quy tắc octet

Bài 10: Liên kết cộng hóa trị

Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác van der waals

Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống