I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Cấu trúc electron bền vững của khí hiếm

Trong tự nhiên, chỉ có các khí hiếm (He, Ne, Ar…) tồn tại ở dạng nguyên tử đơn lẻ mà vẫn bền vững, rất khó bị biến đổi hóa học. Nguyên nhân là lớp electron ngoài cùng của chúng đã “đầy đủ”:

• Helium (He): lớp ngoài cùng có 2 electron
• Neon (Ne): lớp ngoài cùng có 8 electron
• Argon (Ar): lớp ngoài cùng có 8 electron

→ Lớp electron ngoài cùng chứa 8 electron (hoặc 2 electron với He) được gọi là cấu trúc electron bền vững.

Nguyên tắc then chốt: Nguyên tử của các nguyên tố khác (không phải khí hiếm) có xu hướng tham gia liên kết hóa học để đạt được lớp electron ngoài cùng giống khí hiếm, bằng cách nhường, nhận hoặc dùng chung electron.

Có 2 loại liên kết hóa học chính:

• Liên kết ion: hình thành bằng cách nhường – nhận electron.
• Liên kết cộng hóa trị: hình thành bằng cách dùng chung electron.

2. Liên kết ion

a) Sự hình thành liên kết ion

Liên kết ion thường hình thành khi kim loại tác dụng với phi kim. Quá trình diễn ra như sau:

Bước 1: Nguyên tử kim loại nhường electron ở lớp ngoài cùng → trở thành ion dương (có lớp vỏ giống khí hiếm gần nhất).

Bước 2: Nguyên tử phi kim nhận electron vào lớp ngoài cùng → trở thành ion âm (có lớp vỏ giống khí hiếm gần nhất).

Bước 3: Hai ion mang điện tích trái dấu hút nhau → tạo thành liên kết ion.

Định nghĩa: Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút giữa các ion mang điện tích trái dấu.

Lưu ý: Nguyên tử trung hòa về điện. Khi nguyên tử nhường hay nhận electron, nó trở thành phần tử mang điện gọi là ion. Điện tích của ion được viết ở phía trên, bên phải kí hiệu hóa học (ví dụ: Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺, O²⁻).

b) Ví dụ minh họa

Phân tử NaCl (muối ăn):

• Na ($Z = 11$): có 1e lớp ngoài cùng → nhường 1e → tạo ion Na⁺ (lớp vỏ giống Ne)
• Cl ($Z = 17$): có 7e lớp ngoài cùng → nhận 1e → tạo ion Cl⁻ (lớp vỏ giống Ar)
• Na⁺ và Cl⁻ hút nhau → liên kết ion

Phân tử MgO (magnesium oxide):

• Mg ($Z = 12$): có 2e lớp ngoài cùng → nhường 2e → tạo ion Mg²⁺ (lớp vỏ giống Ne)
• O ($Z = 8$): có 6e lớp ngoài cùng → nhận 2e → tạo ion O²⁻ (lớp vỏ giống Ne)
• Mg²⁺ và O²⁻ hút nhau → liên kết ion

c) Tính chất của hợp chất ion

Các hợp chất ion (như muối ăn NaCl, MgO…) có các tính chất đặc trưng:

• Là chất rắn ở điều kiện thường
• Khó bay hơi, khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao)
• Khi tan trong nước, tạo dung dịch dẫn được điện

3. Liên kết cộng hóa trị

a) Khái niệm

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

Liên kết cộng hóa trị thường gặp giữa các nguyên tử phi kim với nhau (trong cả đơn chất và hợp chất).

b) Liên kết cộng hóa trị trong phân tử đơn chất

Phân tử hydrogen (H₂):

• Mỗi nguyên tử H có 1e lớp ngoài cùng, cần thêm 1e để giống He (2e).
• Hai nguyên tử H mỗi bên góp 1e → tạo 1 cặp electron dùng chung.
• Sau liên kết, mỗi H có 2e quanh mình → giống He ✓

Phân tử oxygen (O₂):

• Mỗi nguyên tử O có 6e lớp ngoài cùng, cần thêm 2e để đạt 8e (giống Ne).
• Hai nguyên tử O mỗi bên góp 2e → tạo 2 cặp electron dùng chung.
• Sau liên kết, mỗi O có 8e quanh mình → giống Ne ✓

c) Liên kết cộng hóa trị trong phân tử hợp chất

Phân tử nước (H₂O):

• Nguyên tử O có 6e lớp ngoài cùng, cần thêm 2e.
• Mỗi nguyên tử H có 1e, cần thêm 1e.
• Nguyên tử O góp chung với mỗi nguyên tử H 1 electron → tạo 2 cặp electron dùng chung (1 cặp với mỗi H).
• Sau liên kết: O có 8e quanh mình (giống Ne ✓), mỗi H có 2e (giống He ✓).

Phân tử hydrogen chloride (HCl):

• H có 1e lớp ngoài cùng, cần thêm 1e.
• Cl có 7e lớp ngoài cùng, cần thêm 1e.
• H và Cl mỗi bên góp 1e → tạo 1 cặp electron dùng chung.
• Sau liên kết: H có 2e (giống He ✓), Cl có 8e (giống Ar ✓).

d) Tính chất của chất cộng hóa trị

Các chất cộng hóa trị (H₂, O₂, H₂O, CO₂, NH₃, đường ăn…) có các tính chất:

• Có thể ở thể khí, thể lỏng hoặc thể rắn
• Thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp
• Dung dịch thường không dẫn điện

4. So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị

Củng cố:

Liên kết cộng hóa trị được hình thành do đâu? → Do các cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử.

Trong phân tử O₂, hai nguyên tử oxygen liên kết với nhau bằng cách nào? → Bằng cách góp chung electron (mỗi nguyên tử góp 2e, tạo 2 cặp electron dùng chung).

Liên kết trong phân tử potassium chloride (KCl) là liên kết gì? → Liên kết ion (vì K là kim loại, Cl là phi kim → nhường – nhận electron).

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Xác định loại liên kết hóa học trong phân tử

Phương pháp

Dựa vào thành phần của phân tử:

• Phân tử gồm kim loại + phi kim → thường là liên kết ion
  • Ví dụ: NaCl, MgO, KCl, CaCl₂…
• Phân tử gồm phi kim + phi kim → thường là liên kết cộng hóa trị
  • Ví dụ: H₂, O₂, H₂O, CO₂, NH₃, HCl…

Cách nhớ đơn giản:

• Kim loại + phi kim → Ion (nhường – nhận)
• Phi kim + phi kim → Cộng hóa trị (dùng chung)

Ví dụ 1

Xác định loại liên kết trong các phân tử: NaCl, H₂O, MgO, NH₃.

Lời giải:

Ví dụ 2

Phân tử nước chứa liên kết gì? Giải thích.

Lời giải:

Phân tử nước gồm nguyên tử H và O, cả hai đều là phi kim.

Khi hình thành phân tử nước, nguyên tử O và các nguyên tử H góp chung electron (không có sự nhường – nhận electron).

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

Dạng 2: Mô tả sự hình thành liên kết ion

Phương pháp

Bước 1: Xác định số electron lớp ngoài cùng của mỗi nguyên tử.

Bước 2: Xác định nguyên tử nào nhường, nguyên tử nào nhận electron:

• Kim loại (có ít e lớp ngoài cùng: 1, 2, 3e) → nhường electron → tạo ion dương
• Phi kim (có nhiều e lớp ngoài cùng: 5, 6, 7e) → nhận electron → tạo ion âm

Bước 3: Xác định số electron nhường/nhận = số electron cần để đạt cấu hình khí hiếm.

Bước 4: Viết ion tạo thành và nêu lực hút giữa các ion trái dấu.

Ví dụ 1

Mô tả sự hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl.

Lời giải:

Bước 1: Xác định số electron lớp ngoài cùng:

• Na ($Z = 11$): phân bố 2e / 8e / 1e → có 1e lớp ngoài cùng
• Cl ($Z = 17$): phân bố 2e / 8e / 7e → có 7e lớp ngoài cùng

Bước 2: Na là kim loại → nhường electron. Cl là phi kim → nhận electron.

Bước 3:

• Na nhường 1e → tạo ion Na⁺ (còn 2e / 8e → giống Ne, 8e lớp ngoài cùng ✓)
• Cl nhận 1e → tạo ion Cl⁻ (có 2e / 8e / 8e → giống Ar, 8e lớp ngoài cùng ✓)

Bước 4: Ion Na⁺ (điện tích dương) và ion Cl⁻ (điện tích âm) hút nhau → tạo thành liên kết ion trong phân tử NaCl.

Ví dụ 2

Khi hình thành phân tử calcium chloride (CaCl₂), nguyên tử Ca nhường hay nhận bao nhiêu electron? Viết các ion tạo thành.

Lời giải:

Ca ($Z = 20$): phân bố 2e / 8e / 8e / 2e → có 2e lớp ngoài cùng → Ca là kim loại.

Ca nhường 2e → tạo ion Ca²⁺ (còn 2e / 8e / 8e → giống Ar, 8e lớp ngoài cùng ✓).

Cl ($Z = 17$): có 7e lớp ngoài cùng → mỗi nguyên tử Cl nhận 1e → tạo ion Cl⁻.

Vì Ca nhường 2e mà mỗi Cl chỉ nhận 1e → cần 2 nguyên tử Cl.

Liên kết ion trong CaCl₂ được hình thành từ các ion: Ca²⁺ và 2 ion Cl⁻.

Dạng 3: Mô tả sự hình thành liên kết cộng hóa trị

Phương pháp

Bước 1: Xác định số electron lớp ngoài cùng của mỗi nguyên tử.

Bước 2: Xác định mỗi nguyên tử cần thêm bao nhiêu electron để đạt cấu hình khí hiếm:

• Nếu lớp ngoài cùng đang có $x$ electron → cần thêm $(8 – x)$ electron (hoặc $(2 – x)$ với H)

Bước 3: Mỗi nguyên tử góp số electron cần thiết → tạo các cặp electron dùng chung.

Bước 4: Kiểm tra: sau liên kết, mỗi nguyên tử phải có 8e (hoặc 2e với H) quanh mình.

Ví dụ 1

Mô tả sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử H₂.

Lời giải:

Bước 1: Mỗi H có 1e lớp ngoài cùng.

Bước 2: Mỗi H cần thêm $2 – 1 = 1$ electron để giống He (2e).

Bước 3: Mỗi nguyên tử H góp 1e → tạo 1 cặp electron dùng chung.

Bước 4: Kiểm tra — sau liên kết, mỗi H có 2e quanh mình (1e của mình + 1e dùng chung) → giống He ✓

→ Phân tử H₂ có 1 cặp electron dùng chung → liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ 2

Mô tả sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử HCl.

Lời giải:

Bước 1:

• H có 1e lớp ngoài cùng
• Cl có 7e lớp ngoài cùng

Bước 2:

• H cần thêm $2 – 1 = 1$ electron (để giống He)
• Cl cần thêm $8 – 7 = 1$ electron (để giống Ar)

Bước 3: H góp 1e, Cl góp 1e → tạo 1 cặp electron dùng chung.

Bước 4: Kiểm tra:

• H có 2e quanh mình → giống He ✓
• Cl có 8e quanh mình (7e riêng + 1e dùng chung) → giống Ar ✓

→ Phân tử HCl có 1 cặp electron dùng chung → liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ 3

Mô tả sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử ammonia (NH₃), gồm 1 nguyên tử N liên kết với 3 nguyên tử H.

Lời giải:

Bước 1:

• N có 5e lớp ngoài cùng
• Mỗi H có 1e lớp ngoài cùng

Bước 2:

• N cần thêm $8 – 5 = 3$ electron (để giống Ne)
• Mỗi H cần thêm 1 electron (để giống He)

Bước 3: Nguyên tử N góp chung với mỗi nguyên tử H 1 electron → tạo 3 cặp electron dùng chung (1 cặp với mỗi H).

Bước 4: Kiểm tra:

• N có 8e quanh mình (5e riêng + 3e dùng chung) → giống Ne ✓
• Mỗi H có 2e quanh mình → giống He ✓

→ Phân tử NH₃ có 3 cặp electron dùng chung → liên kết cộng hóa trị.

Dạng 4: Phân biệt hợp chất ion và chất cộng hóa trị dựa vào tính chất

Phương pháp

Dựa vào tính chất vật lí để phân biệt:

Nhận dạng nhanh:

• Chất rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi, dung dịch dẫn điện → hợp chất ion
• Chất có nhiệt độ nóng chảy/sôi thấp, dung dịch không dẫn điện → chất cộng hóa trị

Ví dụ 1

Cho bảng tính chất của hai chất A và B:

Chất nào là hợp chất ion, chất nào là chất cộng hóa trị?

Lời giải:

Chất A:

• Thể rắn ở 25°C
• Nhiệt độ nóng chảy rất cao (770°C) và nhiệt độ sôi rất cao (1500°C)
• Dung dịch dẫn được điện

→ Chất A có tính chất đặc trưng của hợp chất ion.

Chất B:

• Thể lỏng ở 25°C
• Nhiệt độ nóng chảy rất thấp (−97,6°C) và nhiệt độ sôi thấp (64,7°C)
• Dung dịch không dẫn điện

→ Chất B có tính chất đặc trưng của chất cộng hóa trị.

Ví dụ 2

Dãy các hợp chất nào sau đây đều có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp?

(A) Nước, khí ammonia, khí carbon dioxide (B) Nước, muối ăn, khí ammonia (C) Magnesium oxide, nước, khí carbon dioxide (D) Muối ăn, khí ammonia, khí carbon dioxide

Lời giải:

Xét từng chất:

• Nước (H₂O): phi kim + phi kim → cộng hóa trị → nhiệt độ sôi, nóng chảy thấp ✓
• Khí ammonia (NH₃): phi kim + phi kim → cộng hóa trị → thấp ✓
• Khí carbon dioxide (CO₂): phi kim + phi kim → cộng hóa trị → thấp ✓
• Muối ăn (NaCl): kim loại + phi kim → ion → nhiệt độ cao ✗
• Magnesium oxide (MgO): kim loại + phi kim → ion → nhiệt độ cao ✗

Dãy toàn bộ chất cộng hóa trị (nhiệt độ thấp): Nước, khí ammonia, khí carbon dioxide.

Đáp án: A

III. SƠ ĐỒ TƯ DUY

LIÊN KẾT HÓA HỌC

1. Tại sao cần liên kết hóa học?

• 1.1. Khí hiếm có lớp electron ngoài cùng bền vững (8e, hoặc 2e với He)
• 1.2. Các nguyên tố khác → muốn đạt cấu trúc bền vững giống khí hiếm
• 1.3. Cách đạt: nhường, nhận hoặc dùng chung electron → tạo liên kết hóa học

2. Liên kết ion

• 2.1. Hình thành giữa: kim loại + phi kim
• 2.2. Cơ chế: nhường – nhận electron
  • Kim loại nhường e → ion dương (Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺…)
  • Phi kim nhận e → ion âm (Cl⁻, O²⁻…)
• 2.3. Lực hút giữa ion dương và ion âm → liên kết ion
• 2.4. Tính chất hợp chất ion: rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi, dung dịch dẫn điện
• 2.5. Ví dụ: NaCl, MgO, KCl, CaCl₂

3. Liên kết cộng hóa trị

• 3.1. Hình thành giữa: phi kim + phi kim
• 3.2. Cơ chế: dùng chung electron → tạo cặp electron dùng chung
• 3.3. Trong đơn chất: H₂ (1 cặp), O₂ (2 cặp), N₂ (3 cặp), Cl₂ (1 cặp)
• 3.4. Trong hợp chất: H₂O, HCl, NH₃, CO₂, đường ăn…
• 3.5. Tính chất chất cộng hóa trị: nhiệt độ nóng chảy/sôi thấp, dung dịch thường không dẫn điện

4. So sánh nhanh

• Ion: nhường – nhận → kim loại + phi kim → rắn, bền, dẫn điện
• Cộng hóa trị: dùng chung → phi kim + phi kim → dễ nóng chảy, dễ bay hơi

IV. SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu