Hoá học 10 Bài 12: Liên kết ion - Tinh thể ion

a. Ion, Cation, Anion

Sự tạo thành ion

Nguyên tử luôn trung hòa về điện, nhưng khi nguyên tử nhường hay nhận thêm electron thì nó trở thành phần tử mang điện gọi là ion.

Sự tạo thành Cation

Khi nguyên tử kim loại nhường đi e ngoài cùng thì biến thành ion dương (hay Cation).

Các nguyên tử kim loại lớp ngoài cùng có 1,2,3 electron → dễ nhường electron để tạo ra cation (ion dương) có cấu hình bền vững của khí hiếm. 

Li → Li⁺ + 1e

Cấu hình electron của Li: 1s²2s¹, Nguyên tử Li dễ nhường 1 electron ở lớp ngoài cùng (1s²2s¹), trở thành ion dương Li⁺ (1s²)

Ví dụ:

Na → Na⁺ + 1e   (cation Natri)

Mg →  Mg²⁺ + 2e (cation Magie)

Al → Al³⁺ + 3e  (cation Nhôm)

Kết luận: 

Trong các phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền của khí hiếm nguyên tử kim loại có khuynh hướng nhường e cho nguyên tử nguyên tố khác để trở thành ion dương, gọi là cation.

Tổng quát:   M →    Mⁿ⁺  + ne

Sự tạo thành Cation

- Khi nguyên tử phi kim nhận thêm electron thì biến thành ion âm (hay Anion). 

- Các nguyên tử phi kim lớp ngoài cùng có 5,6,7e có khả năng nhận thêm electron và biến thành anion (ion âm) có cấu hình bền vững của khí hiếm. 

F + 1e → F^-

- Cấu hình e của nguyên tử F : 1s² 2s² 2p⁵

- Do có 7e lớp ngoài cùng nên Flo có xu hướng nhận thêm 1e để đạt được cấu hình bền vững của khí hiếm Ne   

Cl  + 1e → Cl^-

Ví dụ:  O + 2e → O^2-

Các anion được gọi theo tên gốc axit (trừ oxi). F- (ion florua), Cl- (ion clorua) ...

Kết luận:

Trong các phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền của khí hiếm nguyên tử phi kim có khuynh hướng nhận e từ nguyên tử các nguyên tố khác để trở thành ion âm, gọi là anion.

Tổng quát:   A  +  ne   →    A^n-

Ion đơn nguyên tử

Là các ion tạo nên từ một nguyên tử.

Ví dụ: Cation: Na⁺, Ca²⁺…   Anion: Cl^- ,S^2- …

Ion đa nguyên tử

Là những nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm.

Ví dụ: Cation: NH₄⁺ ...      

 Anion: SO₄^2-, OH^-…

Ví dụ: Xét phân tử NaCl

Nguyên tử Na nhường 1e cho nguyên tử Cl để biến thành ion dương Na⁺

Na  → Na⁺ + 1e 

Mỗi nguyên tử Cl nhận 1e  để biến thành ion âm Cl^- 

Cl  +  1e  → Cl^- 

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

Phản ứng hóa học: 2Na   +  Cl₂  →   2 NaCl 

a. Ở thể rắn, NaCl tồn tại dưới dạng tinh thể.

Trong mạng tinh thể NaCl các ion Na⁺,Cl^- được phân bố luân phiên đều đặn và có trật tự trên các đỉnh của hình lập phương nhỏ. Xung quanh mỗi ion đều có 6 ion ngược dấu liên kết với nó.

b. Tính chất chung của hợp chất ion

Tinh thể ion rất bền vững vì lực hút tĩnh điện giữa các ion ngược dấu trong tinh thể lớn. Các hợp chất ion đều khá rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi.

Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước. Khi nóng chảy, khi hòa tan trong nước chúng tạo thành dung dịch dẫn được điện, còn ở trạng thái rắn thì không dẫn được điện.

Giải thích sự hình thành liên kết ion

Phương pháp giải

+ Liên kết ion được tạo thành từ kim loại và phi kim:

Kim loại – e → Cation

Phi kim + e → Anion

+ Giữa anion và cation tạo thành có lực hút tĩnh điện và tạo thành liên kết ion

+ Hiệu độ ấm điện giữa 2 nguyên tố liên kết thường ≥ 1,7

Bài 1: Hợp chất trong phân tử có liên kết ion là :

A. NH₄Cl.    

B. HCl.

C. NH₃.    

D. H₂O.

Hướng dẫn giải

Liên kết giữa cation NH₄⁺ và anion Cl^-

⇒ Đáp án A

Bài 2: Có 2 nguyên tố X (Z = 19); Y (Z =17) hợp chất tạo bởi X và Y có công thức và kiểu liên kết là:

A. XY, liên kết ion

B. X₂Y, liên kết ion

C. XY, liên kết cộng hóa trị có cực

D. XY₂, liên kết cộng hóa trị có cực

Hướng dẫn giải

Cấu hình e:

X: [Ar]4s¹ ⇒ X thuộc nhóm IA

Y: [Ne]3s²3p⁵ ⇒ Y thuộc nhóm VIIA

Ta có: X – 1e → X⁺

Y + 1e → Y^-

⇒ Hợp chất tạo bởi X và Y là XY và liên kết ion

⇒ Đáp án C

Bài 3: Dãy nào sau đây không chứa hợp chất ion?

A. NH₄Cl, OF₂, H₂S.

B. CO₂, Cl₂, CCl₄.

C. BF₃, AlF₃, CH₄.

D. I₂, CaO, CaCl₂.

Hướng dẫn giải

+ Đáp án A: Hợp chất ion NH₄Cl

+ Đáp án C: Hợp chất ion BF₃, AlF₃

+ Đáp án D: Hợp chất ion CaCl₂

⇒ Đáp án B

Bài 4: X, Y, Z là những nguyên tố có điện tích hạt nhân lần lượt là 9, 19, 8.

1. Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố đó. Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của X, Y, Z.

2. Dự đoán liên kết hóa học có thể có giữa các cặp X và Y, Y và Z, X và Z. Viết công thức phân tử của các hợp chất tạo thành.

Hướng dẫn giải

1. Cấu hình electron của các nguyên tử X, Y, Z:

X:  (Z = 9)    : 1s² 2s² 2p⁵

Y:  (Z = 19)   : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Z:  (Z = 8)    : 1s² 2s² 2p⁴

Tính chất đặc trưng của Y là tính kim loại, của X và Z là tính phi kim.

2. Liên kết giữa X và Y, giữa Y và Z là liên kết ion.

- Sự hình thành liên kết giữa X và Y:

X  +  1e   →  X^-

Y  →  Y⁺  +  1e

Các ion Y⁺ và X^- hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo thành hợp chất YX.

- Sự hình thành liên kết giữa Y và Z:

Z  +  2e  →   Z^2-

2Y  →  2Y⁺  +  21e

Các ion Y⁺ và Z^2- hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo thành hợp chất Y₂Z.

- X và Z là các phi kim nên liên kết giữa chúng là liên kết cộng hóa trị. Để đạt được cấu hình bền vững, mỗi nguyên tử X cần góp chung 1e, mỗi nguyên tử Z cần góp chung 2e. Như vậy 2 nguyên tử X sẽ tham gia liên kết với 1 nguyên tử Z bằng 2 liên kết cộng hóa trị đơn nhờ 2 cặp electron góp chung. Do đó công thức phân tử của hợp chất là X₂Z.

Câu 1: Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹, nguyên tử của nguyên tố Y có cấu hình electron 1s²2s²2p⁵. Liên kết hóa học giữa nguyên tử X và nguyên tử Y thuộc loại liên kết

Câu 2: Bản chất của liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa

Câu 3: Hai nguyên tố M và X tạo thành hợp chất có công thức là M₂X. Cho biết:

- Tổng số proton trong hợp chat M₂X bằng 46.

- Trong hạt nhân của M có n – p = 1, trong hạt nhân của X có n’ = p’.

- Trong hợp chất M₂X, nguyên tố X chiếm 8/47 khối lượng phân tử.

Số hạt proton trong hạt nhân nguyên tử M, X và liên kết trong hợp chất M₂X lần lượt là

Câu 4: Nguyên tử nguyên tố X có electron cuối cùng thuộc phân lớp s, nguyên tử nguyên tố Y có electron cuối cùng thuộc phân lớp p. Biết rằng tổng số electron trong nguyên tử của X và Y là 20. Bản chất của liên kết hóa học trong hợp chất X – Y là:

Câu 5: Nguyên tố X và Y thuộc nhóm A; nguyên tử nguyên tố X có 7 electron trên các phân lớp s, nguyên tử nguyên tố Y có 17 electron trên các phân lớp p. Công thức hợp chất tạo bởi X và Y; liên kết hóa học trong hợp chất đó là?

Câu 1: Liên kết ion được tạo thành giữa

A. hai nguyên tử kim loại.

B. hai nguyên tử phi kim.

C. một nguyên tử kim loại mạnh và một nguyên tử phi kim mạnh.

D. một nguyên tử kim loại yếu và một nguyên tử phi kim yếu.

Câu 2: Trong tinh thể NaCl, nguyên tố Na và Cl ở dạng ion và có sô electron lần lượt là

A. 10 và 18    

B. 12 và 16   

C. 10 và 10

D. 11 và 17

Câu 3: Phân tử nào sau đây có liên kết phân cực nhất?

A. F₂O    

B. Cl₂O    

C. ClF    

D. O₂

Câu 4: Liên kết trong phân tử chất nào sau đây mang nhiều tính chất của liên kết ion nhất?

A. LiCl    

B. NaCl    

C. KCl    

D. CsCl

Câu 5: Các chất trong dãy nào sau đây đều có liên kết ion?

A. KBr, CS₂, MgS

B. KBr, MgO, K₂O

C. H₂O, K₂O, CO₂

D. CH₄, HBr, CO₂

Sau bài học cần nắm:

• Cấu hình electron của ion đơn nguyên tử cụ thể
• Xác định ion đơn nguyên tử, ion đa nguyên tử trong một phân tử chất cụ thể.