2. Bài 6. Giới thiệu về liên kết hóa học

a) Điền các thông tin còn thiếu để hoàn thành bảng sau về các kim loại.

b) Hãy nhận xét về số thứ tự của nhóm trong bảng tuần hoàn và điện tích của các ion kim loại tạo thành.

Lời giải chi tiết:

a)

b) Số thứ tự của nhóm trong bảng tuần hoàn bằng số đơn vị điện tích của các ion kim loại tạo thành.

a) Điền các thông tin còn thiếu để hoàn thành bảng sau về các phi kim.

b) Hãy nhận xét về mối quan hệ giữa số thứ tự của nhóm trong bảng tuần hoàn và điện tích của các ion phi kim tạo thành.

Lời giải chi tiết:

a)

b) Số thứ tự của nhóm trong bảng tuần hoàn bằng 8 trừ số đơn vị điện tích của các ion phi kim tạo thành.

a) Liên kết cộng hóa trị là gì?

b) Liên kết cộng hóa trị khác với liên kết ion như thế nào?

c) Liên kết cộng hóa trị và liên kết ion có điểm gì tương tự nhau?

Lời giải chi tiết:

a) Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. Mỗi cặp electron dùng chung tạo nên một liên kết cộng hóa trị.

b) Liên kết cộng hóa trị khác với liên kết ion ở sự hình thành liên kết hóa học:

- Với liên kết cộng hóa trị: các nguyên tử góp chung electron tạo liên kết.

- Với liên kết ion: các nguyên tử nhường hoặc nhận electron cho nguyên tử khác để hình thành liên kết (electron chuyển hẳn cho nguyên tử nhận electron).

c) Điểm tương tự nhau giữa liên kết cộng hóa trị và liên kết ion là các nguyên tử sau khi hình thành liên kết hóa học đều có lớp electron ngoài cùng bền vững giống nguyên tử của các nguyên tố khí hiếm gần chúng.

Phân tử methane gồm một nguyên tử carbon liên kết với bốn nguyên tử hydrogen. Khi hình thành liên kết cộng hóa trị trong methane, nguyên tử carbon góp chung bao nhiêu electron với mỗi nguyên tử hydrogen?

A. Nguyên tử carbon góp chung 1 electron với mỗi nguyên tử hydrogen.

B. Nguyên tử carbon góp chung 2 electron với mỗi nguyên tử hydrogen.

C. Nguyên tử carbon góp chung 3 electron với mỗi nguyên tử hydrogen.

D. Nguyên tử carbon góp chung 4 electron với mỗi nguyên tử hydrogen.

Lời giải chi tiết:

Mỗi nguyên tử hydrogen có 1 electron, để đạt được lớp electron ngoài cùng bền vững của khí hiếm gần hydrogen là khí helium có 2 electron, nguyên tử hydrogen cần thêm 1 electron và góp chung 1 electron của mình để tạo liên kết cộng hóa trị.

Nguyên tử carbon liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử hydrogen, nguyên tử carbon phải góp chung 1 electron với 1 nguyên tử hydrogen.

⇨ Chọn A.

Liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử nước là liên kết

A. cộng hóa trị.                                                  

B. ion.

C. kim loại.                                                        

D. phi kim.

Phương pháp giải:

- Liên kết cộng hóa trị thường gặp nhiều trong các đơn chất phi kim, phân tử nước, ammonia (hợp chất được hình thành giữa các phi kim),... Các phân tử chỉ chứa liên kết cộng hóa trị được gọi là chất cộng hóa trị.

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. Mỗi cặp electron dùng chung tạo nên một liên kết cộng hóa trị.

Lời giải chi tiết:

Liên kết hóa học trong phân tử nước là liên kết cộng hóa trị.

⇨ Chọn A.

Liên kết hóa học giữa các nguyên tử oxygen và hydrogen trong phân tử nước được hình thành bằng cách

A. nguyên tử oxygen nhận electron, nguyên tử hydrogen nhường electron.

B. nguyên tử oxygen nhường electron, nguyên tử hydrogen nhận electron.

C. nguyên tử oxygen và nguyên tử hydrogen góp chung electron.

D. nguyên tử oxygen và nguyên tử hydrogen góp chung proton.

Phương pháp giải:

- Liên kết cộng hóa trị thường gặp nhiều trong các đơn chất phi kim, phân tử nước, ammonia (hợp chất được hình thành giữa các phi kim),... Các phân tử chỉ chứa liên kết cộng hóa trị được gọi là chất cộng hóa trị.

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. Mỗi cặp electron dùng chung tạo nên một liên kết cộng hóa trị.

Lời giải chi tiết:

Trong phân tử nước có một nguyên tử oxygen liên kết cộng hóa trị với hai nguyên tử hydrogen.

Liên kết cộng hóa trị được hình thành bằng cách góp chung electron giữa các nguyên tử.

⇨ Chọn C.

Trong phân tử oxygen (O₂), khi hai nguyên tử oxygen liên kết với nhau, chúng

A. góp chung proton.

B. chuyển electron từ nguyên tử này sang nguyên tử kia.

C. chuyển proton từ nguyên tử này sang nguyên tử kia.

D. góp chung electron.

Phương pháp giải:

- Liên kết cộng hóa trị thường gặp nhiều trong các đơn chất phi kim, phân tử nước, ammonia (hợp chất được hình thành giữa các phi kim),... Các phân tử chỉ chứa liên kết cộng hóa trị được gọi là chất cộng hóa trị.

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. Mỗi cặp electron dùng chung tạo nên một liên kết cộng hóa trị.

Lời giải chi tiết:

Trong phân tử O₂ có hai nguyên tử oxygen liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Liên kết cộng hóa trị được hình thành bằng cách góp chung electron giữa các nguyên tử.

⇨ Chọn D.

Trong phân tử KCl, nguyên tử K (potassium) và nguyên tử Cl (chlorine) liên kết với nhau bằng liên kết

A. cộng hóa trị.                                                  

B. ion.

C. kim loại.                                                        

D. phi kim.

Phương pháp giải:

- Liên kết ion được hình thành giữa các nguyên tử kim loại và nguyên tử phi kim, nguyên tử kim loại nhường electron, trở thành ion dương, nguyên tử phi kim nhận electron từ kim loại, trở thành ion âm. Các ion trái dấu hút nhau tạo thành liên kết trong hợp chất ion.

⇨ Liên kết ion được hình thành bởi lực hút giữa các ion mang điện tích trái dấu.

Hợp chất ion khó bay hơi, khó nóng chảy, là chất rắn ở điều kiện thường, khi tan trong nước tạo thành dung dịch dẫn điện.

Lời giải chi tiết:

Potassium là nguyên tố kim loại, chlorine là nguyên tố phi kim, liên kết giữa hai nguyên tử của hai nguyên tố này là liên kết ion.

⇨ Chọn B.

Hãy vẽ sơ đồ hình thành liên kết ion trong các phân tử sau, sử dụng các dấu chấm để biểu diễn các electron (tương tự hình 6.2 trang 37 SGK):

a) Lithium fluoride (LiF).

b) Calcium oxide (CaO).

c) Potassium oxide (K₂O).

Lời giải chi tiết:

a) Lithium fluoride (LiF).

Nguyên tử kim loại Li có 1 electron lớp ngoài cùng, để đạt được 2 electron lớp ngoài cùng giống khí hiếm He gần nó thì nguyên tử Li nhường nguyên tử F 1 electron.

Nguyên tử F có 7 electron lớp ngoài cùng, cần nhận thêm 1 electron để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống Neon.

⇨ 1 nguyên tử Li liên kết ion với 1 nguyên tử F.

b) Calcium oxide (CaO).

Nguyên tử kim loại Ca có 2 electron lớp ngoài cùng, để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống khí hiếm Ar gần nó thì nguyên tử Ca nhường 2 electron.

Nguyên tử O có 6 electron lớp ngoài cùng, cần nhận thêm 2 electron để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống Neon.

⇨ 1 nguyên tử Ca liên kết ion với 1 nguyên tử O.

c) Potassium oxide (K₂O).

Nguyên tử kim loại K có 1 electron lớp ngoài cùng, để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống khí hiếm Ar gần nó thì nguyên tử K nhường 1 electron.

Nguyên tử O có 6 electron lớp ngoài cùng, cần nhận thêm 2 electron để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống Neon.

⇨ 2 nguyên tử K liên kết ion với 1 nguyên tử O.

Điền các số thích hợp vào các ô còn trống để hoàn thành bảng sau

Phương pháp giải:

- Ô nguyên tố cho biết: kí hiệu hóa học, tên nguyên tố, số hiệu nguyên tử và khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó.

- Số hiệu nguyên tử = Số đơn vị điện tích hạt nhân = Số electron trong nguyên tử.

- Số hiệu nguyên tử là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

- Khối lượng nguyên tử (amu) = Số proton x 1 + Số neutron x 1

⇨ Số neutron = Khối lượng nguyên tử - Số proton

-  Sự phân bố của các electron trên các lớp electron:

+ Lớp electron gần hạt nhân nhất (lớp thứ nhất) có 2 electron.

+ Lớp electron thứ 2 chứa tối đa 8 electron.

+ Lớp electron thứ 3 chứa 8 electron, tối đa 18 electron.

Lời giải chi tiết:

- Nguyên tố C:

+ Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 6.

+ Số neutron = Khối lượng nguyên tử - Số proton = 12 – 6 = 6.

+ Sự sắp xếp electron vào các lớp

   Lớp electron gần hạt nhân nhất (lớp thứ nhất) có 2 electron.

   Lớp electron thứ 2 chứa 6 – 2 = 4 electron.

- Nguyên tố H

+ Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 1.

+ Khối lượng nguyên tử = số proton + số neutron = 1 + 0 = 1.

+ Sự sắp xếp electron vào các lớp

   Lớp electron gần hạt nhân nhất (lớp thứ nhất) có 1 electron.

Hãy vẽ sơ đồ biểu diễn sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong các phân tử sau, sử dụng các dấu chấm để biểu diễn các electron (tương tự như hình 6.5 trang 38 SGK):

a) Chlorine (Cl₂).

b) Hydrogen sulfide (H₂S).

c) Carbon dioxide (CO₂).

Lời giải chi tiết:

a) Chlorine (Cl₂).

Nguyên tử chlorine có 7 electron ở lớp ngoài cùng. Để có 8 electron lớp ngoài cùng bền vững giống khí hiếm argon, mỗi nguyên tử chlorine góp chung 1 electron với nhau.

b) Hydrogen sulfide (H₂S).

Nguyên tử hydrogen có 1 electron ở lớp ngoài cùng. Để có 2 electron lớp ngoài cùng bền vững giống khí hiếm helium, nguyên tử hydrogen góp chung 1 electron.

Nguyên tử sulfur có 6 electron ở lớp ngoài cùng. Để có 8 electron lớp ngoài cùng bền vững giống khí hiếm argon, nguyên tử sulfur góp chung 2 electron.

⇨ Nguyên tử sulfur góp chung 2 electron, 2 nguyên tử hydrogen góp chung 2 electron.

c) Carbon dioxide (CO₂).

Nguyên tử carbon có 4 electron ở lớp ngoài cùng. Để có 8 electron lớp ngoài cùng bền vững giống khí hiếm neon, nguyên tử carbon góp chung 4 electron.

Nguyên tử oxygen có 6 electron ở lớp ngoài cùng. Để có 8 electron lớp ngoài cùng bền vững giống khí hiếm neon, nguyên tử oxygen góp chung 2 electron.

⇨ Nguyên tử carbon góp chung 4 electron, 2 nguyên tử oxygen góp chung 4 electron.

Hãy giải thích các câu sau dựa trên tính chất của liên kết (ion hay cộng hóa trị) giữa các nguyên tử trong các phân tử các chất.

a) Vì sao ammonia là chất khí ở nhiệt độ phòng.

b) Vì sao nhiệt độ nóng chảy của sodium chloride và iodine rất khác nhau? Nhiệt độ nóng chảy của chất nào cao hơn?

Lời giải chi tiết:

a) Phân tử ammonia được hình thành bởi 1 nguyên tử nitrogen liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên tử hydrogen. Do đó ammonia là chất cộng hóa trị, có nhiệt độ sôi thấp nên ammonia là chất khí ở nhiệt độ thường.

b) Phân tử sodium chloride được hình thành bởi 1 nguyên tử sodium liên kết ion với 1 nguyên tử chlorine. Do đó sodium chloride là hợp chất ion, là chất rắn ở điều kiện thường và có nhiệt độ nóng chảy cao.

Phân tử iodine được hình thành bởi liên kết cộng hóa giữa 2 nguyên tử iodine. Do đó iodine là chất cộng hóa trị, có nhiệt độ nóng chảy thấp.

Vậy nên nhiệt độ nóng chảy của sodium chloride cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của iodine.

Đơn chất magnesium và đơn chất chlorine phản ứng với nhau tạo thành hợp chất magnesium chloride, là hợp chất có cấu trúc tinh thể.

a) Vẽ sơ đồ mô tả sự hình thành liên kết ion trong hợp chất MgCl₂ từ các nguyên tử Mg và Cl (xem hình 6.2, trang 37 SGK). Cho biết số proton trong hạt nhân của Mg là 12 và của Cl là 17.

b) Lập bảng mô tả một số tính chất của đơn chất magnesium, đơn chất chlorine và hợp chất magnesium chloride. Các tính chất bao gồm:

(i) thể của chất ở nhiệt độ phòng (25 ^oC)

(ii) tính tan trong nước (hoặc phản ứng với nước).

(iii) màu sắc.

(iv) tính dẫn điện.

Lời giải chi tiết:

a) Nguyên tử kim loại Mg có 2 electron lớp ngoài cùng, để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống khí hiếm Ne gần nó thì nguyên tử Mg nhường 2 electron.

Nguyên tử Cl có 7 electron lớp ngoài cùng, cần nhận thêm 1 electron để đạt được 8 electron lớp ngoài cùng giống khí hiếm Ar.

⇨ 1 nguyên tử Mg liên kết ion với 2 nguyên tử Cl.

b) Bảng mô tả một số tính chất của đơn chất magnesium, đơn chất chlorine và hợp chất magnesium chloride.