Độ âm điện, liên kết phân cực và tính chất hợp chất

Δχ 0,4 và 1,7, dẫn điện, nóng chảy

Mục tiêu

Tính hiệu độ âm điện $\Delta\chi$ và phân loại liên kết: ion, cộng hoá trị phân cực, cộng hoá trị không cực.
Xác định đầu mang $\delta^-$ , $\delta^+$ của liên kết phân cực và sắp xếp các liên kết theo độ phân cực.
So sánh tính chất của hợp chất ion và hợp chất cộng hoá trị.

Khởi động

Liên kết $\mathrm{Cl-Cl}$ chia đều cặp electron, liên kết $\mathrm{Na-Cl}$ thì electron "ở hẳn" bên $\mathrm{Cl}$ . Giữa hai thái cực đó có $\mathrm{H-Cl}$ , $\mathrm{H-O}$ ... Có thước nào đo được một liên kết nằm ở đâu trên dải từ "chia đều" đến "chuyển hẳn"?

01Kiến thức cần nhớ

1. Hiệu độ âm điện

Độ âm điện $\chi$ đo khả năng hút electron liên kết của nguyên tử (thang Pauling). Hiệu độ âm điện của hai nguyên tử tạo liên kết:

$\Delta\chi = \lvert \chi_A - \chi_B \rvert.$

Độ âm điện Pauling dùng trong bài: $\mathrm{H}$ $2{,}20$ ; $\mathrm{C}$ $2{,}55$ ; $\mathrm{N}$ $3{,}04$ ; $\mathrm{O}$ $3{,}44$ ; $\mathrm{F}$ $3{,}98$ ; $\mathrm{Na}$ $0{,}93$ ; $\mathrm{Mg}$ $1{,}31$ ; $\mathrm{Al}$ $1{,}61$ ; $\mathrm{S}$ $2{,}58$ ; $\mathrm{Cl}$ $3{,}16$ .

2. Phân loại liên kết theo $\Delta\chi$

$\Delta\chi$	Loại liên kết	Ví dụ
$\Delta\chi < 0{,}4$	Cộng hoá trị không cực	$\mathrm{Cl-Cl}$ ( $0$ ), $\mathrm{C-H}$ ( $0{,}35$ )
$0{,}4 \le \Delta\chi < 1{,}7$	Cộng hoá trị phân cực	$\mathrm{H-Cl}$ ( $0{,}96$ ), $\mathrm{O-H}$ ( $1{,}24$ )
$\Delta\chi \ge 1{,}7$	Ion	$\mathrm{Na-Cl}$ ( $2{,}23$ ), $\mathrm{Mg-O}$ ( $2{,}13$ )

Tương tácThước hiệu độ âm điện

Nguyên tố A

Nguyên tố B

0,4

1,7

3,5

χ_{H} = 2, 2, χ_{Cl} = 3, 16

Δ χ = 0, 96

: Cộng hoá trị phân cực (nguyên tử có χ lớn hơn mang δ⁻)

Chọn hai nguyên tố (thử H–Cl, C–H, Na–Cl, Al–Cl) hoặc chuyển sang chế độ kéo Δχ: cặp electron lệch dần về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, và ở Δχ ≥ 1,7 chuyển hẳn sang một nguyên tử tạo hai ion.

3. Liên kết phân cực

Trong liên kết cộng hoá trị phân cực, cặp electron chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn: nguyên tử đó mang điện tích âm một phần $\delta^-$ , nguyên tử kia mang $\delta^+$ . Ví dụ $\overset{\delta+}{\mathrm{H}}-\overset{\delta-}{\mathrm{Cl}}$ ; trong $\mathrm{O-H}$ , $\mathrm{O}$ mang $\delta^-$ .

$\Delta\chi$ càng lớn, liên kết càng phân cực: $\mathrm{C-H} (0{,}35) < \mathrm{N-H} (0{,}84) < \mathrm{O-H} (1{,}24) < \mathrm{H-F} (1{,}78)$ .

4. So sánh tính chất hợp chất ion và cộng hoá trị

Tính chất	Hợp chất ion	Hợp chất cộng hoá trị (phân tử)
Trạng thái ở điều kiện thường	Chất rắn, tinh thể	Khí, lỏng hoặc rắn
Nhiệt độ nóng chảy, sôi	Cao ( $\mathrm{NaCl}$ : $801\,{}^\circ\mathrm{C}$ )	Thấp (sucrose nóng chảy khoảng $186\,{}^\circ\mathrm{C}$ ; $\mathrm{HCl}$ lỏng ở $-114\,{}^\circ\mathrm{C}$ )
Dẫn điện	Không dẫn ở trạng thái rắn; dẫn khi nóng chảy hoặc tan trong nước	Phần lớn không dẫn (dung dịch sucrose không dẫn)
Tan trong nước	Nhiều chất tan	Chất phân cực tan; chất không cực ( $\mathrm{CCl_4}$ , dầu) không tan

Giải thích. Lực hút tĩnh điện giữa các ion rất mạnh nên cần nhiều năng lượng để tách chúng ra. Khi nóng chảy hay tan, ion di chuyển tự do và mang điện nên dẫn điện. Hợp chất cộng hoá trị gồm các phân tử riêng, lực giữa các phân tử yếu nên nóng chảy thấp; phân tử trung hoà nên không dẫn điện. Ngoại lệ: chất cộng hoá trị dạng mạng nguyên tử (kim cương, $\mathrm{SiO_2}$ ) có nhiệt độ nóng chảy rất cao vì cả tinh thể là một mạng liên kết cộng hoá trị.

Tương tácThử dẫn điện

NaCl rắn: Ion bị giữ cố định trong mạng tinh thể.

Có ion tự do di chuyển: không. Dẫn điện: không (đóng mạch để thử).

Chọn mẫu rồi đóng mạch. Bóng chỉ sáng khi có ion tự do di chuyển: NaCl nóng chảy và trong nước sáng, NaCl rắn thì không. Đường tan trong nước vẫn không sáng.

02Tóm tắt

Ý	Nội dung
$\Delta\chi$	$\lvert \chi_A - \chi_B \rvert$
Không cực	$\Delta\chi < 0{,}4$
Phân cực	$0{,}4 \le \Delta\chi < 1{,}7$ , đầu $\chi$ lớn mang $\delta^-$
Ion	$\Delta\chi \ge 1{,}7$
Tính chất	Ion: nóng chảy cao, dẫn điện khi tan hoặc nóng chảy; phân tử cộng hoá trị: nóng chảy thấp, thường không dẫn

Tiếp theoPhương pháp →