Bài 10: Liên kết ion

Phát biểu đúng:

(1) Nguyên tử Na nhường, nguyên tử Cl nhận electron để trở thành các ion.

Cụ thể:

+ Nguyên tử Na (Z = 11) nhường đi 1 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là Na$^{+}$.

+ Nguyên tử Cl (Z = 17) nhận 1 electron từ nguyên tử Na trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là Cl$^{-}$.

Các ion Na$^{+}$ và Cl$^{-}$ hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử NaCl.

Phát biểu đúng là b) Liên kết ion chỉ có trong hợp chất.

Vì liên kết ion được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Chỉ trong hợp chất mới có các ion mang điện tích trái dấu.

a) Hợp chất ion tạo nên bởi ion đơn nguyên tử: NaCl, KF, BaCl$_{2}$ ….

Na$^{+}$ + Cl$^{-}$ → NaCl

K$^{+}$ + F$^{-}$ → KF

Ba$^{2+}$ + 2Cl$^{-}$ → BaCl$_{2}$

b) Hợp chất ion tạo nên bởi ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử: NaNO$_{3}$; K$_{2}$SO$_{4}$; CaCO$_{3}$; NH$_{4}$Cl …

Na$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ → NaNO$_{3}$

2K$^{+}$ + SO$_{4}$$^{2-}$ → K$_{2}$SO$_{4}$

Ca$^{2+}$ + CO$_{3}$$^{2-}$ → CaCO$_{3}$

NH$_{4}$$^{+}$ + Cl$^{-}$ → NH$_{4}$Cl

c) Tạo nên bởi các ion đa nguyên tử

2NH$_{4}$$^{+}$ + SO$_{4}$$^{2-}$ → (NH$_{4}$)$_{2}$SO$_{4}$

NH$_{4}$$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ → NH$_{4}$NO$_{3}$

Giai đoạn 1: Hình thành các ion trái dấu từ các quá trình Ca nhường electron và O nhận electron.

$\begin{matrix}Ca\ \rightarrow \ C{a}^{2+}\ +\ 2e \\ So\ electron\ tren\ cac\ lop2{,}8{,}8{,}2\ 2{,}8{,}8 \\ Cau\ hinh\ electron\text{[A r]}4{s}^{2}\text{[A r]}\end{matrix}$

$\begin{matrix}\ O\ +\ 2e\ \rightarrow \ {O}^{2-}\ \\ So\ electron\ tren\ cac\ lop\ 2{,}6\ 2{,}8 \\ Cau\ hinh\ electron\ 1{s}^{2}2{s}^{2}2{p}^{4\ }\ 1{s}^{2}2{s}^{2}2{p}^{6}\end{matrix}$

Giai đoạn 2: Hai ion trái dấu Ca$^{2+}$ và O$^{2-}$ hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo nên hợp chất ion.

Ca$^{2+}$ + O$^{2-}$ → CaO

Công thức các hợp chất ion có thể tạo thành là: LiF, Li$_{2}$O, Li$_{3}$PO$_{4}$, CaF$_{2}$, CaO, Ca$_{3}$(PO$_{4}$)$_{2}$, AlF$_{3}$, Al$_{2}$O$_{3}$, AlPO$_{4}$.

Li$^{+}$ + F$^{-}$ → LiF

2Li$^{+}$ + O$^{2-}$ → Li$_{2}$O

3Li$^{+}$ + PO$_{4}$$^{3-}$ → Li$_{3}$PO$_{4}$

Ca$^{2+}$ + 2F$^{-}$ → CaF$_{2}$

Ca$^{2+}$ + O$^{2-}$ → CaO

3Ca$^{2+}$ + 2PO$_{4}$$^{3-}$ → Ca$_{3}$(PO$_{4}$)$_{2}$

Al$^{3+}$ + 3F$^{-}$ → AlF$_{3}$

2Al$^{3+}$ + 3O$^{2-}$ → Al$_{2}$O$_{3}$

Al$^{3+}$ + PO$_{4}$$^{3-}$ → AlPO$_{4}$

CaCO$_{3}$ được tạo nên bởi liên kết ion.

Ca$^{2+}$ + CO$_{3}$$^{2-}$ → CaCO$_{3}$

Si và O đều là hai nguyên tố phi kim nên không tạo được ion trái dấu. Si và O sẽ góp chung electron để hình thành liên kết cộng hóa trị.

Học sinh lắp ráp mô hình tinh thể NaCl từ các quả cầu (hoặc đất nặn) minh họa cho ion Na$^{+}$, Cl$^{-}$ và que nối.

Một số hợp chất ion có xung quanh em:

NaCl (muối ăn) điều kiện thường tồn tại ở thể rắn.

CaO (vôi sống) điều kiện thường tồn tại ở thể rắn.

CaCO$_{3}$(đá vôi) điều kiện thường tồn tại ở thể rắn.

Đáp án đúng là: (b) ion.

Hai ion Al$^{3+}$ và O$^{2-}$ trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo hợp chất Al$_{2}$O$_{3}$

2Al$^{3+}$ + 3O$^{2-}$ → Al$_{2}$O$_{3}$

⇒ Hợp chất tạo nên bởi ion Al$^{3+}$ và O$^{2-}$ là hợp chất ion.

Những tính chất là tính chất điển hình của hợp chất ion:

(b) Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

(c) Thường tồn tại ở thể rắn trong điều kiện thường.

a) Nguyên tử kim loại có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 1, 2, 3 electron này để đạt cấu hình bền vững giống như khí hiếm. Khi nhường electron các ion kim loại mất đi 1 lớp electron ngoài cùng. Do đó bán kính ion kim loại nhỏ hơn bán kính nguyên tử kim loại tương ứng.

- Nguyên tử Na có 3 lớp electron, 1 electron lớp ngoài cùng. Nguyên tử Na đã nhường đi 1 electron ở lớp thứ 3 để trở thành ion Na$^{+}$. Khi đó ion Na$^{+}$ chỉ còn 2 lớp electron

⇒ Bán kính Na$^{+}$ nhỏ hơn bán kính nguyên tử Na.

- Nguyên tử Mg có 3 lớp electron, 2 electron lớp ngoài cùng. Nguyên tử Mg đã nhường đi 2 electron ở lớp thứ 3 để trở thành ion Mg$^{2+}$. Khi đó ion Mg$^{2+}$ chỉ còn 2 lớp electron

⇒ Bán kính Mg$^{2+}$nhỏ hơn bán kính nguyên tử Mg$^{2+}$.

b) Mỗi nguyên tử Na đã nhường 1 electron, nguyên tử O nhận 2 electron từ nguyên tử Na để hình thành hợp chất ion Na$_{2}$O.

2Na$^{+}$ + O$^{2-}$ → Na$_{2}$O

Vì Na$_{2}$O là hợp chất ion ⇒ Ở điều kiện thường Na$_{2}$O tồn tại ở thể rắn.

Nguyên tử Mg nhường 2 electron, nguyên tử O nhận 2 electron từ nguyên tử Mg để hình thành hợp chất ion MgO.

Mg$^{2+}$+ O$^{2-}$→ MgO

Vì MgO là hợp chất ion ⇒ Ở điều kiện thường MgO tồn tại ở thể rắn.

c) Ta có:

+ Bán kính ion Na$^{+}$ > bán kính ion Mg$^{2+}$

+ Điện tích ion Mg$^{2+}$ > điện tích ion Na$^{+}$

Vậy nhiệt độ nóng chảy của MgO (2852$^{o}$C) cao hơn rất nhiều so với Na$_{2}$O (1132$^{o}$C) do năng lượng phân li tỉ lệ thuận với điện tích ion và tỉ lệ nghịch với bán kính ion.