Lời giải:

Liên kết mà các nguyên tử sử dụng chung các electron hóa trị để cùng thỏa mãn quy tắc octet được gọi là liên kết cộng hóa trị

1. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

Câu hỏi 1 trang 59 Hóa học 10: Quan sát các Hình 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.

Phương pháp giải:

Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung

Lời giải:

Nguyên tử bị thiếu bao nhiêu electron thì bỏ ra bấy nhiêu electron để góp chung electron với các nguyên tử khác => Đạt cấu hình eleectron bền vững của khí hiếm

Ví dụ:

- Nguyên tử O cần nhận thêm 2 electron => Bỏ ra 2 electron để góp chung

- Nguyên tử Cl và H cần nhận thêm 1 electron => Mỗi nguyên tử bỏ ra 1 electron để góp chung

- Nguyên tử N cần nhận thêm 3 electron => Bỏ ra 3 electron để góp chung

Câu hỏi 2 trang 59 Hóa học 10: Giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử HCl, O₂ và N₂

Phương pháp giải:

Các nguyên tử sẽ góp 1 hay nhiều electron để hình thành 1 hay nhiều cặp electron chung => Thỏa mãn quy tắc octet

Lời giải chi tiết:

- Xét phân tử HCl:

   + Nguyên tử H có 1 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhận thêm 1 electron

   + Nguyên tử Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhận thêm 1 electron

=> Nguyên tử H và Cl sẽ góp 1 electron tạo thành 1 cặp electron chung

- Xét phân tử O₂:

   + Nguyên tử O có 6 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhận thêm 2 electron

=> Mỗi nguyên tử O sẽ góp 2 electron tạo thành 2 cặp electron chung

- Xét phân tử N₂:

   + Nguyên tử N có 5 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhận thêm 3 electron

=> Mỗi nguyên tử N sẽ góp 3 electron tạo thành 3 cặp electron chung

Giải hóa học 10 trang 60 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 3 trang 60 Hóa học 10: Thế nào là liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba?

Phương pháp giải:

- Liên kết đơn: 1 cặp electron chung

- Liên kết đôi: 2 cặp electron chung

- Liên kết ba: 3 cặp electron chung

Lời giải:

- Liên kết đơn: là liên kết được tạo bởi 1 cặp electron chung, được biểu diễn bằng một gạch nối “-“

- Liên kết đôi: là liên kết được tạo bởi 2 cặp electron chung, được biểu diễn bằng 2 gạch nối “=”

- Liên kết ba: là liên kết được tạo bởi 3 cặp electron chung, được biểu diễn bằng 3 gạch nối 

Luyện tập 1 trang 60 Hóa học 10: Trình bày sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử Cl₂

Phương pháp giải:

- Nguyên tử Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng => Có xu hướng nhận thêm 1 electron

Lời giải:

- Nguyên tử Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng => Có xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm Ar

=> Khi hình thành phân tử Cl₂, mỗi nguyên tử sẽ góp 1 electron để tạo thành 1 cặp electron chung

Câu hỏi 4 trang 60 Hóa học 10: Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của Cl₂, H₂O, CH₄

Phương pháp giải:

Tham khảo Bảng 10.1:

Lời giải:

- Công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của Cl₂, H₂O, CH₄ lần lượt là:

Luyện tập 2 trang 60 Hóa học 10: Trình bày sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử NH₃

Phương pháp giải:

- Nguyên tử H và nguyên tử N đều là phi kim

   + Nguyên tử H có 1 electron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 1 electron

   + Nguyên tử N có 5 electron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 3 electron

Lời giải:

- Xét phân tử khí amonia

- Nguyên tử H có 1 electron ở lớp ngoài cùng

- Nguyên tử N có 5 electron ở lớp ngoài cùng

=> Nguyên tử H cần thêm 1 electron và N cần thêm 3 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

=> Khi 3 nguyên tử H và 1 nguyên tử N liên kết với nhau, mỗi nguyên tử H góp 1 electron và nguyên tử N góp ra 3 electron để tạo ra 3 đôi electron dùng chung

Giải hóa học 10 trang 61 Chân trời sáng tạo

2. Liên kết cho - nhận

Câu hỏi 5 trang 61 Hóa học 10: Biết phân tử CO cũng có liên kết cho – nhận. Viết công thức electron và công thức cấu tạo của CO

Phương pháp giải:

- O cần nhận thêm 2 electron

- C cần nhận thêm 4 electron

Lời giải:

- O có 6 electron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 2 electron

- C có 4 elctron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 4 electron

=> Mỗi nguyên tử sẽ góp chung 2 electron để tạo thành 2 cặp electron chung.

- Khi đó nguyên tử C có 6 electron, O có 8 electron ở lớp ngoài cùng => O sẽ sử dụng 1 cặp electron chưa liên kết làm cặp electron chung với nguyên tử C.

- Trong CO, nguyên tử O đóng góp cặp electron chung nên nguyên là nguyên tử cho, còn nguyên tử C không đóng góp electron nên đóng vai trò nhận

=> Công thức electron và công thức cấu tạo:

Câu hỏi 6 trang 61 Hóa học 10: Cho biết đặc điểm của nguyên tử “cho” và nguyên tử “nhận” trong phân tử có liên kết cho – nhận.

Phương pháp giải:

- Nguyên tử “cho” là nguyên tử đóng góp cặp electron chung

- Nguyên tử “nhận” là nguyên tử không đóng góp eletron

Lời giải:

- Đặc điểm của nguyên tử “cho”: còn cặp electron chưa tham gia liên kết => Đóng góp cặp electron chung

- Đặc điểm của nguyên tử “nhận”: có orbital trống, không chưa electron, số electron lớp ngoài cùng chưa đạt quy tắc octet => Không đóng góp electron mà nhận cặp eletron của nguyên tử “cho”

Luyện tập trang 61 Hóa học 10: Trình bày liên kết cho – nhận trong ion NH₄⁺

Phương pháp giải:

Trong phân tử NH3, nguyên tử N còn 1 cặp electron chưa liên kết, ion H⁺ có orbital trống, không chứa electron

Lời giải:

- Trong phân tử NH3, nguyên tử N còn 1 cặp electron chưa liên kết, ion H⁺ có orbital trống, không chứa electron.

- Khi cho NH₃ kết hợp với ion H⁺, nguyên tử N sử dụng 1 cặp electron chưa tham gia liên kết làm cặp electron chung với ion H⁺ tạo thành ion NH₄⁺

- Trong ion NH4+, nguyên tử N đóng góp 1 cặp electron chung nên là nguyên tử cho, ion H⁺ không đóng góp electron, đóng vai trò nhận electron

Giải hóa học 10 trang 62 Chân trời sáng tạo

3. Phân biệt các loại liên kết dựa theo độ âm điện

Câu hỏi 7 trang 62 Hóa học 10: Vì sao liên kết cộng hóa trị trong các phân tử Cl₂, O₂, N₂ là liên kết cộng hóa trị không phân cực?

Phương pháp giải:

- Độ âm điện của một nguyên tử đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử

Lời giải:

- Các phân tử Cl₂, O₂, N₂ được tạo từ 2 nguyên tử giống nhau

=> Độ âm điện bằng nhau

=> Khả năng hút electron như nhau

=> Cặp electron dùng chung không bị lệch về nguyên tử nào

=> Liên kết cộng hóa trị không phân cực

Câu hỏi 8 trang 62 Hóa học 10: Trong các phân tử HCl, NH₃ và CO₂, cặp electron chung lệch về phía nguyên tử nào? Giải thích

Phương pháp giải:

Trong hợp chất cộng hóa trị, cặp electron dùng chung sẽ lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn

Lời giải:

- Trong phân tử HCl, Cl có độ âm điện lớn hơn H => Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử Cl

- Trong phân tử NH₃, N có độ âm điện lớn hơn H => Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử N

- Trong phân tử CO₂, O có độ âm điện lớn hơn C => Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử O

Luyện tập trang 62 Hóa học 10: Nêu thêm ví dụ về phân tử có liên kết cộng hóa trị không phân cực và liên kết cộng hóa trị phân cực. Viết công thức electron của chúng để minh họa.

Phương pháp giải:

- Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung không lệch về phía nguyên tử nào

- Liên kết cộng hóa trị phân cực là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn

Lời giải:

- Phân tử có liên kết cộng hóa trị không phân cực: Cl₂, O₂, H₂, N₂

- Phân tử có liên kết cộng hóa trị phân cực là: HCl, NH₃, CO₂

Câu hỏi 9 trang 62 Hóa học 10: Liên kết cộng hóa trị trong phân tử dạng A₂ luôn là liên kết cộng hóa trị phân cực hay không phân cực? Giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào Bảng 10.2 và rút ra nhận xét

Lời giải:

- Phân tử dạng A₂ được tạo bởi 2 nguyên tử giống nhau

=> Hiệu độ âm điện = 0

=> Cộng hóa trị không phân cực

=> Liên kết cộng hóa trị trong phân tử dạng A₂ luôn là liên kết cộng hóa trị không phân cực

Giải hóa học 10 trang 63 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 10 trang 63 Hóa học 10: Em có nhận xét gì khi cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về một phía nguyên tử

Phương pháp giải:

- Cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn

Lời giải:

- Trong liên kết cộng hóa trị phân cực, cặp electron chung trong liên kết lệch hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn

=> Nguyên tử có độ âm điện lớn hơn sẽ mang số oxi hóa âm, nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn sẽ mang số oxi hóa dương

- Ví dụ:

   + NH₃: N có độ âm điện lớn hơn H => N trong NH3 có số oxi hóa = -3, H trong NH3 có số oxi hóa = +1

   + HCl: Cl có độ âm điện lớn H => Cl trong HCl có số oxi hóa = -1, H trong HCl có số oxi = +1

Luyện tập trang 63 Hóa học 10: Cho biết loại liên kết trong các phân tử MgCl₂, CO₂ và C₂H₄

Phương pháp giải:

Lời giải:

- Phân tử MgCl₂

   + Mg có độ âm điện = 1,31

   + Cl có độ âm điện = 3,16

=> Hiệu độ âm điện = 3,16 – 1,31 = 1,85 => Liên kết ion

- Phân tử CO₂

   + C có độ âm điện = 2,55

   + O có độ âm điện = 3,44

=> Hiệu độ âm điện = 3,44 – 2,55 = 0,89 => Liên kết cộng hóa trị phân cực

- Phân tử C₂H₄

   + C có độ âm điện = 2,55

   + H có độ âm điện = 2,2

=> Hiệu độ âm điện = 2,55 – 2,2 = 0,35 => Liên kết cộng hóa trị không phân cực

4. Sự hình thành liên kết σ, п và năng lượng liên kết

Câu hỏi 11 trang 63 Hóa học 10: Quan sát các Hình từ 10.5 đến 10.8, cho biết liên kết nào trong mỗi phân tử được tạo thành bởi sự xen phủ trục hoặc xen phủ bên của các orbital

Phương pháp giải:

Quan sát Hình từ 10.5 đến 10.8 và rút ra nhận xét

Lời giải:

- Liên kết σ trong mỗi phân tử được tạo thành bởi sự xen phủ trục

- Liên kết п trong mỗi phân tử được tạo thành bởi sự xen phủ bên

Câu hỏi 12 trang 63 Hóa học 10: Mô tả sự hình thành liên kết σ.

Phương pháp giải:

Liên kết σ là sự xen phủ trục

Lời giải:

Liên kết σ hay còn là sự xen phủ trục: sự xen phủ này xảy ra trên trục nối giữa hai hạt nhân nguyên tử.

Ví dụ:

Giải hóa học 10 trang 64 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 13 trang 64 Hóa học 10: Mô tả sự hình thành liên kết п

Phương pháp giải:

Liên kết п là sự xen phủ bên

Lời giải:

Liên kết п hay còn là sự xen phủ bên: Sự xen phủ thực hiện ở hai bên trục nối giữa hai hạt nhân nguyên tử

Ví dụ:

Câu hỏi 14 trang 64 Hóa học 10: Quan sát Hình 10.8, hãy so sánh sự hình thành liên kết σ và liên kết п

Phương pháp giải:

So sánh độ xen phủ giữa liên kết п và liên kết σ

Lời giải:

Câu hỏi 15 trang 64 Hóa học 10: Theo em, thế nào là liên kết bội? Phân tử nào dưới đây có chứa liên kết bội: Cl₂, HCl, O₂ và N₂?

Phương pháp giải:

- Liên kết bội được hình thành bởi liên kết có 2 – 3 cặp electron góp chung

Lời giải:

- Liên kết bội là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tố bằng hai hoặc ba cặp electron góp chung. Liên kết này được biểu thị bằng hai gạch nối hoặc ba gạch nối.

- Xét các phân tử:

   + Cl₂: Cl – Cl => Liên kết đơn

   + HCl: H – Cl => Liên kết đơn

   + O₂ : O = O => Liên kết bội

   + N₂: N  N => Liên kết bội

Câu hỏi 16 trang 64 Hóa học 10: Sự xen phủ có sự tham gia của orbital nào luôn là xen phủ trục?

Phương pháp giải:

Xen phủ trục là vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử

Lời giải:

Sự xen phủ có sự tham gia của orbital s luôn là xen phủ trục vì dù theo phương, chiều nào thì vùng xen phủ cũng nằm trên đường nối tâm

Câu hỏi 17 trang 64 Hóa học 10: Số liên kết σ và liên kết п trong mỗi liên kết đơn, liên kết đôi và liên kết ba lần lượt bằng bao nhiêu?

Lời giải:

- Liên kết đơn: 1 liên kết σ

- Liên kết đôi: 1 liên kết σ, 1 liên kết п

- Liên kết ba: 1 liên kết σ, 2 liên kết п

Luyện tập trang 64 Hóa học 10: Vẽ sơ đồ xen phủ orbital giữa 2 nguyên tử carbon hình thành liên kết đôi trong phân tử ethylene (C₂H₄).

Phương pháp giải:

- Phân tử C₂H₄ gồm 1 liên kết đôi giữa 2 nguyên tử C => 1 liên kết σ, 1 liên kết п

- Liên kết giữa C và H là liên kết đơn => Liên kết σ

Lời giải:

Câu hỏi 18 trang 64 Hóa học 10: 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?

Phương pháp giải:

Lời giải:

- Để phá vỡ 1 mol phân tử H2 cần cung cấp năng lượng là 432 kJ/mol

- Để phá vỡ 1 mol phân tử N2 cần cung cấp năng lượng là 945 kJ/mol

=> Liên kết trong phân tử H2 dễ bị phá vỡ hơn

Giải hóa học 10 trang 65 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 19 trang 65 Hóa học 10: Theo em vì sao năng lượng liên kết luôn có giá trị dương?

Phương pháp giải:

Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết

Lời giải:

- Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và ngược lại

=> Năng lượng liên kết luôn mong  giá trị dương, nếu mang giá trị âm thì phân tử đó không tồn tại

Luyện tập trang 65 Hóa học 10: 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?

Phương pháp giải:

Năng lượng liên kết của phân tử N₂ là 945 kJ/mol

Lời giải:

- Năng lượng liên kết của phân tử N₂ là 945 kJ/mol

- Để phá vỡ 1 mol phân tử N₂ cần cùng cấp năng lượng lớn là 945 kJ

=> Phân tử N₂ rất khó bị phá vỡ, bền ở điều kiện thường

=> N₂ là một chất khí không hoạt động ở điều kiện thường

Vận dụng trang 65 Hóa học 10: 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 hóa cao su theo thời gian. Khí nitrogen vì sao khắc phục được nhược điểm này?

Phương pháp giải:

Khí nitrogen không hoạt động ở điều kiện thường

Lời giải:

- Để phá vỡ 1 mol phân tử N₂ cần cùng cấp năng lượng lớn là 945 kJ

=> Phân tử N₂ rất khó bị phá vỡ, bền ở điều kiện thường

=> Nitrogen không tham gia phản ứng hóa học ở điều kiện thường

=> Nitrogen sẽ không oxi hóa cao su

=> Người ta dùng khí nitrogen để bơm vào lốp xe, tránh mòn lốp

Giải hóa học 10 trang 66 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 20 trang 66 Hóa học 10: Trình bày các bước trong quá trình lắp ráp mô hình phân tử NH₃

Phương pháp giải:

Bước 1: Xác định hình học phân tử cần lắp ráp

Bước 2: Xác định số lượng các loại liên kết và kiểu liên kết

Bước 3: Hoàn chỉnh mô hình phân tử

Lời giải:

Bước 1: Hình học phân tử của NH₃: tứ diện đều, mỗi nguyên tử nằm ở 1 đỉnh của tứ diện

Bước 2: Phân tử NH₃: gồm 3 quả cầu H và 1 quả cầu N, 3 thanh nối tương ứng với 3 liên kết đơn giữa N và H

Bước 3: Hoàn chỉnh mô hình phân tử.

Câu hỏi 21 trang 66 Hóa học 10: Mô hình sau biểu diễn phân tử CH₄ hay phân tử CH₃Cl?

Phương pháp giải:

- Mô hình có 3 nguyên tố tương ứng với 3 màu của quả cầu: trắng, đen, xanh

Lời giải:

- Phân tử CH₄ được tạo bởi 2 nguyên tố: C và H

- Phân tử CH₃Cl được tạo bởi 3 nguyên tố: C, H và Cl

=> Mô hình trên biểu diễn phân tử của CH₃Cl

Vận dụng trang 66 Hóa học 10: Lắp ráp mô hình phân tử C₂H₂, biết toàn bộ các nguyên tử nằm trên cùng một đường thẳng.

Phương pháp giải:

- Mô hình C₂H₂ có 1 liên kết 3 giữa 2 nguyên tử C

- Mỗi 1 C liên kết với 1 H bằng liên kết đơn

Lời giải:

Bài tập (trang 66)

Bài 1 trang 66 Hóa học 10: 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

Phương pháp giải:

I nằm ở vị trí nhóm VIIA, chu kì 5

Lời giải:

- Trong bảng tuần hoàn, I nằm ở nhóm VIIA, chu kì 5

=> Có 7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng và có 5 lớp electron

- Khi góp dùng chung 1 cặp electron => I có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng và có 5 lớp electron

=> Giống cấu hình electron của khí hiếm Xe

Đáp án A

Bài 2 trang 66 Hóa học 10: 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 hóa trị trong phân tử các chất trên.

Phương pháp giải:

- Xét phân tử H₂S được tạo từ 2 phi kim

   + S có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận thêm 2 electron

   + H có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận thêm 1 electron

- Xét phân tử PH₃ được tạo từ 2 phi kim

   + P có 5 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận thêm 3 electron

   + H có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận thêm 1 electron

Lời giải:

- Xét phân tử H₂S được tạo từ 2 phi kim

   + S có 6 electron ở lớp ngoài cùng

   + H có 1 eelctron ở lớp ngoài cùng

=> Nguyên tử H cần thêm 1 electron và S cần thêm 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

=> Khi 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử S liên kết với nhau, mỗi nguyên tử H góp 1 electron và nguyên tử S góp ra 2 electron để tạo ra 2 đôi electron dùng chung

- Xét phân tử PH₃ được tạo từ 2 phi kim

   + P có 5 electron ở lớp ngoài cùng

   + H có 1 elctron ở lớp ngoài cùng

=> Nguyên tử H cần thêm 1 electron và P cần thêm 3 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

=> Khi 3 nguyên tử H và 1 nguyên tử P liên kết với nhau, mỗi nguyên tử H góp 1 electron và nguyên tử P góp ra 3 electron để tạo ra 3 đôi electron dùng chung

Bài 3 trang 66 Hóa học 10: Viết công thức Lewis của các phân tử CS₂, SCl₂ và CCl₄

Phương pháp giải:

- Nguyên tử C bỏ ra 4 electron để góp chung

- Nguyên tử S bỏ ra 2 electron để góp chung

- Nguyên tử Cl bỏ ra 1 electron để góp chung

Lời giải:

- Phân tử CS₂: Mỗi nguyên tử S sẽ góp 2 electron và nguyên tử C góp 4 electron để tạo thành 4 cặp electron dùng chung

- Phân tử SCl₂: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp 1 electron và nguyên tử S góp 2 electron để tạo thành 2 cặp electron dùng chung

- Phân tử CCl₄: Mỗi nguyên tử Cl sẽ góp 1 electron và nguyên tử C góp 4 electron để tạo thành 4 cặp electron dùng chung

Bài 4 trang 66 Hóa học 10: Trình bày sự hình thành liên kết cho – nhận trong phân tử sulfur dioxide (SO₂)

Phương pháp giải:

- O cần nhận thêm 2 electron

- S cần nhận thêm 2 electron

Lời giải:

- O có 6 electron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 2 electron

- S có 6 elctron ở lớp ngoài cùng => Cần nhận thêm 2 electron

=> 1 nguyên tử S sẽ liên kết với 1 nguyên tử O bằng cách góp chung 2 electron

- Khi đó nguyên tử S có 8 electron, O có 8 electron ở lớp ngoài cùng => Còn 1 O chưa tham gia liên kết

- Trong khi đó nguyên tử S vẫn còn 2 đôi electron chưa tham gia liên kết

=> Nguyên tử S sẽ cho nguyên tử O chưa tham gia liên kết 1 cặp electron để dùng chung

=> Công thức electron và công thức cấu tạo:

Bài 5 trang 66 Hóa học 10: Mô tả sự tạo thành liên kết trong phân tử chlorine bằng sự xen phủ của các AO

Phương pháp giải:

Sự hình thành liên kết giữa hai nguyên tử chlorine là do sự xen phủ giữa hai obitan p chứa electron độc thân của mỗi nguyên tử chlorine

Lời giải:

Để giải thích sự hình thành liên kết Cl−Cl, có thể dựa vào cấu hình electron của mỗi nguyên tử clo:

Sự hình thành liên kết giữa hai nguyên tử chlorine là do sự xen phủ giữa hai obitan p chứa electron độc thân của mỗi nguyên tử chlorine

Bài 6 trang 66 Hóa học 10: 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 п? Cho ví dụ.

Phương pháp giải:

- Liên kết σ là sự xen phủ trục

- Liên kết п là sự xen phủ bên

Lời giải:

Khi các nguyên tử liên kết với nhau, các AO phải được sắp xếp ở vị trí phù hợp. Chẳng hạn khi hình thành phân tử giữa hai nguyên tử, vị trí của các AO như sau:

- Hai AO p_z nằm dọc trên cùng một trục nên chỉ có thể xen phủ trục với nhau ⇒ Chỉ tạo thành liên kết σ.

- Hai AO p_x hoặc hai AO p_y là song song nên chỉ có thể xen phủ bên với nhau ⇒ Tạo thành liên kết π.

Bài 7 trang 66 Hóa học 10: Cho biết số liên kết σ và liên kết п trong phân tử acetylene (C₂H₂).

Phương pháp giải:

- Phân tử C₂H₂ gồm có liên kết 3 giữa 2 nguyên tử C, các liên kết đơn giữa nguyên tử C và H

Lời giải:

- Phân tử C₂H₂ gồm có liên kết 3 giữa 2 nguyên tử C, các liên kết đơn giữa nguyên tử C và H

=> Có 2 liên kết п và 3 liên kết σ

Bài 8 trang 66 Hóa học 10: Năng lượng liên kết của các hydrogen halide được liệt kê trong bảng sau:

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

Phương pháp giải:

HX nào có năng lượng liên kết càng lớn thì độ bền liên kết càng cao

Lời giải:

- Sắp xếp theo chiều tăng dần giá trị năng lượng liên kết: HI < HBr < HCl < HF

=> Sắp xếp theo chiều tăng dần độ bền liên kết: HI < HBr < HCl < HF

Lý thuyết Liên kết cộng hóa trị

I. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

1. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung.

- Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc giữa các nguyên tử của các nguyên tố không khác nhau nhiều về độ âm điện.

Ví dụ 1: Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử hydrogen chloride

+ Nguyên tử H có 1 electron ở lớp ngoài cùng, nguyên tử Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng. Để đạt được cấu hình electron của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử này đều cần thêm 1 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử H và Cl cùng góp 1 electron để tạo nên 1 cặp electron chung cho cả 2 nguyên tử.

+ Cặp electron chung giữa 2 nguyên tử H và Cl được biểu diễn bằng 1 gạch nối “–”, đó là liên kết đơn. Do đó, liên kết trong phân tử HCl còn được biểu diễn là H – Cl.

Ví dụ 2: Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử oxygen (O₂)

Nguyên tử oxygen (O) có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴. Để đạt được cấu hình của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử O đều cần thêm 1 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử O cùng góp 2 electron để tạo nên 2 cặp electron dùng chung cho cả hai nguyên tử.

+ Giữa hai nguyên tử oxygen trong phân tử O₂ có hai cặp electron chung, được biểu diễn bằng hai gạch nối “=”, đó là liên kết đôi. Do đó liên kết trong phân tử O₂ được biểu diễn là O=O.

Ví dụ 3: Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử nitrogen.

+ Mỗi nguyên tử N có 5 electron ở lớp ngoài cùng. Để đạt được cấu hình electron của khí hiếm gần nhất, mỗi nguyên tử này đều cần thêm 3 electron. Vì vậy, mỗi nguyên tử N cùng góp 3 electron để tạo nên 3 cặp electron chung cho cả 2 nguyên tử.

+ Ba cặp electron chung giữa 2 nguyên tử N được biểu diễn bằng ba gạch nối “≡”, đó là liên kết ba. Do đó, liên kết trong phân tử N₂ còn được biểu diễn là N ≡ N.

Chú ý:

+ Các công thức H – Cl; O = O; N ≡ N gọi là công thức cấu tạo của HCl; O₂; N₂.

+ Liên kết đơn là liên kết được tạo bởi 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng một gạch nối “–”

+ Liên kết đôi là liên kết được tạo bởi 2 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng hai gạch nối “=”

+ Liên kết ba là liên kết được tạo bởi 3 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng ba gạch nối “≡”

2. Tìm hiểu cách viết công thức Lewis

- Công thức Lewis biểu diễn sự hình thành liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong một phân tử.

- Công thức Lewis của một phân tử được xây dựng từ công thức electron của phân tử, trong đó mỗi cặp electron chung giữa hai nguyên tử tham gia liên kết được thay bằng một gạch nối “–”.

II. Liên kết cho - nhận

- Liên kết cho – nhận là một trường hợp đặc biệt của liên kết cộng hóa trị, trong đó cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đóng góp.

- Nguyên tử “cho” là nguyên tử đóng góp cặp electron chung, nguyên tử đó phải còn cặp electron chưa liên kết.

- Nguyên tử “nhận” là nguyên tử không đóng góp electron, nguyên tử đó phải còn orbital trống, không chứa electron.

- Để biễu diễn liên kết cho - nhận, một mũi tên được hướng từ nguyên tử cho sang nguyên tử nhận để phân biệt với các liên kết còn lại.

Ví dụ: Sự tạo thành liên kết cho - nhận trong ion NH₄⁺

+ Trong phân tử NH₃, nguyên tử N còn 1 cặp electron chưa tham gia liên kết, ion H⁺ có orbital trống, không chứa electron. Khi cho NH₃ kết hợp với ion H⁺, nguyên tử N sử dụng một cặp electron chưa liên kết làm cặp electron chung với ion H⁺ tạo thành ion NH₄⁺.

+ Nguyên tử N đóng góp cặp electron chung nên là nguyên tử cho.

+ Ion H⁺ không đóng góp electron, đóng vai trò nhận electron.

III. Phân biệt các loại liên kết dựa theo độ âm điện

1. Phân biệt liên kết cộng hóa trị phân cực và không phân cực

- Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung không lệch về phía nguyên tử nào.

Ví dụ: Liên kết cộng hóa trị trong các phân tử H₂, Br₂ là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

- Liên kết cộng hóa trị phân cực là liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Ví dụ: Liên kết cộng hóa trị trong các phân tử HBr, H₂O là liên kết cộng hóa trị phân cực.

2. Phân biệt loại liên kết trong phân tử dựa trên giá trị hiệu độ âm điện

- Có thể dựa vào hiệu độ âm điện (∆χ) giữa hai nguyên tử tham gia liên kết để dự đoán loại liên kết giữa chúng.

Ví dụ:

+ Trong phân tử MgCl₂

⇒ Liên kết Mg-Cl trong phân tử MgCl₂ là liên kết ion.

+ Trong phân tử CO₂

⇒ Liên kết C=O trong phân tử CO₂ là liên kết cộng hóa trị phân cực.

+ Trong phân tử C₂H₄

⇒ Liên kết C-H trong phân tử C₂H₄ là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

IV. Sự hình thành liên kết ?, ? và năng lượng liên kết

1. Tìm hiểu sự hình thành liên kết ? và liên kết ?

- Liên kết σ là loại liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital. Vùng xen phủ nằm trên đường nối tâm hai nguyên tử.

Ví dụ:

+ Sự xen phủ trục giữa 2 AO 1s của hai nguyên tử hydrogen hình thành liên kết σ trong phân tử H₂.

+ Sự xen phủ giữa AO 1s của nguyên tử H và AO 2p của nguyên tử F hình thành liên kết σ trong phân tử HF.

+ Sự xen phủ giữa hai AO 2p của hai nguyên tử fluorine hình thành liên kết σ trong phân tử fluorine.

- Liên kết π là loại liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital. Vùng xen phủ nằm hai bên đường nối tâm hai nguyên tử.

Ví dụ:

Sự xen phủ các AO hình thành liên kết σ và liên kết π trong phân tử oxygen.

Chú ý:

- Liên kết đơn gồm 1 liên kết σ.

- Liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π.

- Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và hai liên kết π.

- Liên kết σ bền vững hơn liên kết π.

2. Tìm hiểu khái niệm năng lượng liên kết (E_b)

- Năng lượng liên kết của một liên kết hóa học là năng lượng cần thiết để phá vỡ 1 mol liên kết đó ở thể khí, tạo thành các nguyên tử ở thể khí.

- Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và ngược lại.

Ví dụ:

N₂(g) → 2N(g)      E_b = 945 kJ/ mol

Ta nói năng lượng liên kết trong phân ử N₂ là 945 kJ/ mol. Điều này có nghĩa cần cung cấp 945 kJ để phá vỡ 1 mol khí N₂ thành các nguyên tử ở thể khí.

- Đối với các phân tử nhiều nguyên tử, tổng năng lượng liên kết trong phân tử bằng năng lượng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn 1 mol phân tử đó ở thể khí thành các nguyên tử ở thể khí.

Ví dụ:

Tổng năng lượng liên kết trong phân tử CH₄ là 1660 kJ/ mol.

CH_{4 (g)} → C_(g) + 4H_(g)       E_b = 1660 kJ/ mol

Do đó, năng lượng liên kết trung bình của một liên kết C – H là:

Chú ý: Nhận biết phân tử phân cực và phân tử không phân cực:

+ Phân tử phân cực là phân tử có tổng tất cả moment lưỡng cực trong phân tử khác không. Các phân tử phân cực thường tan tốt trong nước và các dung môi phân cực khác.

+ Phân tử không phân cực là phân tử có tổng tất cả các moment lưỡng cực trong phân tử bằng không. Phân tử không phân cực thường hòa tan tốt trong các dung môi không phân cực.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 10: Liên kết cộng hóa trị - Chân trời sáng tạo

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

Bài 9: Liên kết ion

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

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