Liên kết ion là gì? Tìm hiểu sự hình thành liên kết ion

Liên kết ion là gì? Sự hình thành liên kết ion có gì đặc biệt? So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị? Bài tập liên kết ion và liên kết cộng hóa trị? Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết cộng hóa trị? Trong phạm vi bài viết dưới đây, cùng DINHNGHIA.COM.VN tìm hiểu liên kết ion là gì cùng những nội dung liên quan.

Khái niệm liên kết ion là gì?

Theo định nghĩa, liên kết ion (liên kết điện tích) là một dạng liên kết với bản chất là lực hút tĩnh điện giữa hai loại ion mang điện tích trái dấu. Thông thường, liên kết điện tích xảy ra giữa các nguyên tử nguyên tố phi kim với nguyên tử của nguyên tố kim loại.

Sự hình thành ion

Ion là gì?

Trong nguyên tử, số proton bằng số electron nên nguyên tử trung hòa điện. Trong phản ứng hóa học, nếu nguyên tử mất bớt hoặc thu thêm electron, nó sẽ trở thành phần tử mang điện tích dương hoặc âm. Nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mang điện được gọi là ion.

Ion dương (hay cation)

• Ta xét sự hình thành ion natri từ nguyên tử liti: Nguyên tử liti có cấu hình electron: (1s^{2}2s^{1}) năng lượng hóa (I_{1}) nhỏ nên dễ mất một electron ở lớp ngoài cùng để trở thành ion mang một đơn vị điện tích dương. Ta có thể biểu diễn quá trình đó như sau: (Li rightarrow Li^{+} + e)

• Các nguyên tử kim loại dễ nhường 1,2,3  electron ở lớp ngoài cùng để trở thành các ion mang 1,2,3  đơn vị điện tích dương. Ví dụ:

(Mg rightarrow Mg^{2+} + 2e)

(Al rightarrow Al^{3+} + 3e)

• Ion mang điện tích dương được gọi là ion dương hay cation. Người ta gọi tên cation kim loại bằng cách đặt trước tên kim loại từ  “cation” như cation liti (Li^{+}), cation magie (Mg^{2+}), cation nhôm (Al^{3+}), cation đồng II (Cu^{2+}).

Ion âm (hay anion)

• Ta xét sự hình thành ion flo từ nguyên tử flo: Nguyên tử flo có cấu hình electron:  (1s^{2}2s^{2}2p^{5}) và có độ âm điện lớn nên flo dễ thu thêm một electron để trở thành ion mang một đơn vị điện tích âm. Ta có thể biểu diễ quá trình đó như sau:  

(F + e rightarrow F^{-})

• Các nguyên tử halogen khác và các nguyên tử phi kim như O,S  có thể thu thêm 1,2 electron và trở thành các ion âm. Ví dụ:

(Cl + e rightarrow Cl^{-})

(O + 2e rightarrow O^{2-})

(S + 2e rightarrow S^{2-})

• Ion mang điện tích âm được gọi là ion âm hay anion. Người ta thường gọi tên các anion bằng tên gốc axit tương ứng, ví dụ: các ion (F^{-},Cl^{-},S^{2-}) lần lượt được gọi là ion florua, clorua, sunfua. Ion (O^{2-}) được gọi là ion oxit.

Quy tắc bát tử

Các nguyên tử của các nguyên tố có khuynh hướng liên kết với các nguyên tử khác để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm với 8 electron (hoặc của Heli với 2 electron) ở lớp ngoài cùng.

Ion đơn và ion đa nguyên tử

• Ion đơn nguyên tử là ion được tạo nên từ một nguyên tử. Ví dụ:  

(Li^{+},Mg^{2+},Al^{3+},Cu^{2+},F^{-},Cl^{-},S^{2-},…)

• Ion đa nguyên tử là ion được tạo nên từ nhiều nguyên tử liên kết với nhau để thành một nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm. Ví dụ:

Ion amoni ((NH_{4}^{+})), các ion gốc axit như ion nitrat ((NO_{3}^{-})), ion sunfat ((SO_{4}^{2-})), ion photphat ((PO_{4}^{3-}))

Sự hình thành liên kết ion

• Liên kết ion là liên kết được tạo thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.
• Liên kết này được hình thành giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình.

Sự tạo thành liên kết ion của phân tử hai nguyên tử

• Xét sự hình thành liên kết ion trong phân tử natri clorua (NaCl)

Do đặc điểm cấu tạo nguyên tử và theo quy tắc bát tử, khi các nguyên tử Na và Cl  tiếp xúc với nhau sẽ có sự nhường và nhân electron để trở thành các ion (Na^{+}, Cl^{-}), có cấu hình electron nguyên tử giống cấu hình electron nguyên tử của các khí hiếm Ne và Ar. Các ion (Na^{+}, Cl^{-}) được tạo thành có điện tích trái dấu, hút nhau tạo nên liên kết này trong phân tử cũng như trong tinh thể NaCl

• Sự hình thành liên kết ion trong phân tử NaCl có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:

• Hai ion được tạo thành mang điện tích ngược dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo nên phân tử NaCl:

(Na^{+} + Cl^{-} rightarrow NaCl)

Sự tạo thành liên kết ion trong phân tử nhiều nguyên tử

• Tương tự sự hình thành phân tử NaCl, sự hình thành liên kết trong phân tử (CaCl_{2}) được biểu diễn bằng sơ đồ sau:

• Các ion (Ca^{2+}, Cl^{-}) tạo thành mang điện tích ngược dấu hút nhaubằng lực hút tĩnh điện, tạo nên phân tử (CaCl_{2}) :

(Ca^{2+} + 2Cl^{-} rightarrow CaCl_{2})

Tinh thể ion

Tinh thể NaCl

Ở thể rắn, NaCl tồn tại dưới dựng tinh thể ion. Trong mạng tinh thể NaCl các ion (Na^{+}, Cl^{-}) được phân bố luân phiên đều đặn trên các đỉnh của các hình lập phương nhỏ. Xung quanh mỗi ion đều có 6 ion ngược dấu gần nhau.

Tinh chất chung của hợp chất ion

• Tinh thể ion rất bền vững, khá rắn, khó nóng chảy và khó bay hơi. Vì lực hút tích điện giữa các ion ngược dấu trong tinh thể ion rất lớn.

Ví dụ: Nhiệt độ nóng chảy của NaCl là (800^{circ}C), của MgO là (2800^{circ}C).  

• Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước. Khi nóng chảy và khi hoà tan trong nước, chúng dẫn điện, còn ở trạng thái rắn thì không dẫn điện.

Liên kết cộng hóa trị

Định nghĩa liên kết cộng hóa trị là gì?

Là liên kết được hình thành giữa 2 nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.

Điều kiện hình thành liên kết cộng hóa trị

Các nguyên tử giống nhau hoặc gần giống nhau, liên kết với nhau bằng cách góp chung các electron hóa trị. Ví dụ: (Cl_{2}, H_{2}, N_{2}, HCl, H_{2}O…)

Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết cộng hóa trị

• Phân tử đơn chất được hình thành từ phi kim. Ví dụ các phân tử (O_{2}, H_{2}, N_{2}, F_{2}…) đều chứa liên kết cộng hóa trị, là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử phi kim giống nhau.
• Phân tử hợp chất được hình thành từ các phi kim. Ví dụ các phân tử (F_{2}O, HF, H_{2}O, NH_{3}, CO_{2}…) đều chứa liên kết cộng hóa trị, là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử phi kim khác nhau.

Liên kết cộng hóa trị có cực và không cực

• Khi cặp electron dùng chung phân bố đối xứng giữa hai hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết thì đó là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
• Khi cặp electron dùng chung bị hút lệch về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực.

So sánh liên kết ion và liên kết cộng hoá trị

• Giống nhau : Liên kết ion và liên kết cộng hoá trị giống nhau về nguyên nhân hình thành liên kết. Các nguyên tử liên kết với nhau để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.
• Khác nhau : Liên kết ion và liên kết cộng hoá trị khác nhau về bản chất liên kết và điều kiện liên kết:

• Liên kết ion và liên kết cộng hoá trị không phân cực là hai trường hợp giới hạn của liên kết cộng hoá trị phân cực. Đối với hầu hết các chất trong tự nhiên không có ranh giới thật rõ rệt giữa liên kết ion và liên kết cộng hoá trị. Người ta thường dựa vào giá trị hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử của một liên kết để có thể biết được loại liên kết:

Chú ý: Quy ước này chỉ có ý nghĩa tương đối, có nhiều ngoại lệ và có nhiều thang đo độ âm điện khác nhau. Ví dụ phân tử HF có hiệu độ âm điện > 1,7 nhưng vẫn là hợp chất cộng hóa trị.

Xem thêm >>> Liên kết cộng hóa trị là gì? Chuyên đề liên kết cộng hóa trị 

Trên đây là những kiến thức hữu ích về khái niệm liên kết ion là gì, liên kết cộng hóa trị là gì, sự hình thành ion. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn thông tin phục vụ cho quá trình học tập của bản thân về chủ đề liên kết ion. Chúc bạn luôn học tốt!