Một trong những liên kết hóa học cơ bản nhất là liên kết cộng hóa trị, liên kết còn lại là liên kết ion. Trong bài viết này mình sẽ giới thiệu những kiến thức cơ bản về liên kết phân tử này.

Liên kết cộng hóa trị là gì?

Liên kết cộng hóa trị trong hóa học là liên kết giữa hai nguyên tử hoặc ion trong đó các cặp electron được chia sẻ với nhau. Liên kết cộng hóa trị cũng có thể được gọi là liên kết phân tử. Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa hai nguyên tử phi kim có giá trị độ âm điện tương tự hoặc tương đối gần nhau.

Loại liên kết này cũng có thể được tìm thấy nhiều trong hóa học, chẳng hạn như các gốc và đại phân tử. Thuật ngữ “liên kết cộng hóa trị” lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1939, mặc dù Irving Langmuir đã đưa ra thuật ngữ “cộng hóa trị” vào năm 1919 để mô tả số lượng cặp electron được chia sẻ bởi các nguyên tử lân cận.

Khi so sánh với liên kết ion, các hợp chất cộng hóa trị thường có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp hơn và ít hòa tan trong nước. Các hợp chất cộng hóa trị có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn và không dẫn điện hoặc nhiệt tốt. Một cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử được gọi là cặp liên kết. Một cặp electron không được chia sẻ giữa hai nguyên tử được gọi là cặp đơn độc.

Quy tắc bát tử là gì?

Quy tắc bát tử là tất cả các nguyên tử trong một phân tử có electron hóa trị 8 hoặc bằng cách chia sẻ, mất hoặc sau khi được electron để được giá trị 8. Đối với liên kết phân tử, các nguyên tử có xu hướng chia sẻ các electron của chúng với nhau để thỏa mãn quy tắc Octet. Nó đòi hỏi 8 electron vì đó là lượng electron cần thiết để lấp đầy một cấu hình electron lớp s hoặc p.

Các loại liên kết cộng hóa trị

Có 5 loại liên kết phân tử chính, và mình sẽ giới thiệu lần lượt từng loại kèm theo đó là ví dụ minh họa.

Liên kết đơn phân tử

Một liên kết đơn là khi 2 phân tử đều chia sẽ 1 cặp electron duy nhất. Mặc dù dạng liên kết này yếu hơn và có mật độ nhỏ hơn liên kết đôi và liên kết ba, nhưng nó ổn định nhất vì nó có mức độ phản ứng thấp hơn đồng nghĩa với việc ít bị ảnh hưởng hơn khi mất electron trước các nguyên tử muốn đánh cắp electron.

Liên kết cộng hóa trị đơn giữa 2 nguyên tử Hidro
Liên kết cộng hóa trị đơn giữa 2 nguyên tử Hidro

Ví dụ: Liên kết phân tử giữa nguyên tử H2 và Cl2 sẽ tạo thành aixt HCl.

Liên kết đôi phân tử

Liên kết đôi là khi hai nguyên tử chia sẻ hai cặp electron với nhau. Nó được mô tả bởi hai đường ngang giữa hai nguyên tử trong một phân tử. Loại liên kết này mạnh hơn nhiều so với liên kết đơn, nhưng kém ổn định hơn.

liên kết cộng hóa trị giữa Oxi và Cacbon
Liên kết cộng hóa trị giữa Oxi và Cacbon

Ví dụ 2: Khí CO2

Carbon dioxide có tổng cộng 1 nguyên tử Carbon và 2 nguyên tử Oxy. Mỗi nguyên tử Oxy có 6 electron hóa trị trong khi nguyên tử Carbon chỉ có 4 electron hóa trị. Để đáp ứng Quy tắc Octet, Carbon cần thêm 4 electron hóa trị. Vì mỗi nguyên tử Oxy có 3 cặp electron đơn độc, mỗi cặp có thể chia sẻ 1 cặp electron với Carbon.

Liên kết 3 phân tử

Liên kết ba là khi ba cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử trong một phân tử. Nó là loại kém ổn định nhất trong các loại liên kết phân tử.

liên kết cộng hóa trị của khí Axetylen
Liên kết cộng hóa trị của khí Axetylen

Ví dụ: C2H2

Acetylene có tổng cộng 2 nguyên tử Carbon và 2 nguyên tử hidro. Mỗi nguyên tử hidro có 1 electron hóa trị trong khi mỗi nguyên tử Carbon có 4 electron hóa trị. Mỗi Carbon cần thêm 4 electron và mỗi hidro cần thêm 1 electron. Hidro chia sẻ electron duy nhất của nó với Carbon để có được vỏ hóa trị đầy đủ. Bây giờ Carbon có 5 electron. Bởi vì mỗi nguyên tử Carbon có 5 electron – 1 liên kết đơn và 3 electron chưa ghép cặp – hai Carbons có thể chia sẻ các electron chưa ghép cặp của chúng, tạo thành liên kết ba.

Liên kết hóa trị có cực

Một liên kết cộng hóa trị có cực được tạo ra khi các electron dùng chung giữa các nguyên tử không được chia sẻ như nhau. Điều này xảy ra khi một nguyên tử có độ âm điện cao hơn nguyên tử mà nó đang chia sẻ.

Nguyên tử có độ âm điện cao hơn sẽ có lực hút mạnh hơn đối với các điện tử. Do đó, các electron được chia sẻ sẽ ở gần nguyên tử hơn với độ âm điện cao hơn, khiến nó được chia sẻ không đồng đều.

Một liên kết cộng phân tử có cực sẽ dẫn đến phân tử nghiên về phía chứa nguyên tử có độ âm điện thấp hơn và phía hơi âm chứa nguyên tử có độ âm điện cao hơn vì các electron dùng chung sẽ bị dịch chuyển về phía nguyên tử độ âm điện càng cao.

Kết quả của liên kết cộng hóa trị có cực, hợp chất cộng hóa trị hình thành sẽ có một thế tĩnh điện.

Một ví dụ về các phân tử hình thành liên kết yếu với nhau là kết quả của thế tĩnh điện không cân bằng là liên kết hidro, trong đó một nguyên tử hydro sẽ tương tác với một nguyên tử hidro, flo hoặc nguyên tử oxy từ một phân tử hoặc nhóm hóa học khác.

Liên kết hóa trị không cực

Một liên kết hóa trị không cực được tạo ra khi các nguyên tử chia sẻ các electron bằng nhau. Điều này thường xảy ra khi hai nguyên tử có lực tương tự hoặc cùng điện tử. Các giá trị của lực điện tử của chúng càng gần, sức hút càng mạnh.

Điều này xảy ra trong các phân tử khí, còn được gọi là các yếu tố diatomic. Liên kết phân tử không cực có khái niệm tương tự như liên kết phân tử có cực.  Nguyên tử có độ âm điện cao hơn sẽ hút electron khỏi hạt yếu hơn.

Với những kiến thức trên, mong rằng các bạn sẽ hiểu rõ hơn về các loại liên kết cộng hóa trị.