Lý thuyết Hóa học 10 bài 11 KNTT

- Kim loại điển hình (ví dụ: sodium) phản ứng rất mạnh với phi kim điển hình (ví dụ: chlorine) tạo ra hợp chất ion. Khi đó, nguyên tử kim loại nhường electron để tạo thành ion mang điện tích dương (cation) còn nguyên tử phi kim nhận electron để trở thành ion mang điện tích âm (anion). Có thể mô tả quá trình tạo thành ion như sau:

- Sự tạo thành ion dương (cation):

Na (nhường e)               →      Na⁺

1s²2s²2p⁶3s¹                     1s²2s²2p⁶

Nguyên tử sodium           Cation sodium

- Sự tạo thành ion âm (anion)

Cl (nhận e)                →       Cl^-

1s22s22p63s²3p⁵             1s22s22p63s²3p⁶

Nguyên tử chlorine          Anion chloride

- Số đơn vị điện tích của ion dương (cation) bằng số electron mà nguyên tử đã nhường.

Ví dụ:

Na  →  Na+ + 1e

Tên gọi: cation sodium

Mg → Mg²⁺ + 2e

Tên gọi: cation magnesium

Al →  Al³⁺ + 3e

Tên gọi: cation aluminium

- Số đơn vị điện tích của ion âm (anion) bằng số electron mà nguyên tử đã nhận.

Ví dụ:

Cl + 1e  → Cl^-

Tên gọi: anion chloride

F + 1e →  F^‒

Tên gọi: anion fluoride

S + 2e →  S^2-

Tên gọi: anion sulfide

- Các ion thường có cấu hình electron bền vững của nguyên tử khí hiếm gần nhất với nguyên tố tạo thành ion đó trong bảng tuần hoàn.

- Ngoài các ion được tạo thành từ một nguyên tử (ion đơn nguyên tử) như Na⁺, Mg²⁺, Cl^-,... còn có các ion tạo thành từ hai hay nhiều nguyên tử (ion đa nguyên tử), ví dụ: NH₄⁺, OH^-, NO₃^-, HCO₃^-, SO₄^2-, PO₄^3-

- Sodium chloride: Khi kim loại sodium kết hợp với phi kim chlorine, tạo thành các ion Na⁺ và Cl^- các ion này tích điện trải dầu sẽ hút nhau tạo thành liên kết ion.

- Có thể biểu diễn sự tạo thành liên kết ion trong phân tử NaCl như sau:

- Calcium chloride: Khi kim loại calcium kết hợp với phi kim chlorine, tạo thành các con Ca²⁺ và Cl^-. Các ion này tích điện trái dấu sẽ hút nhau tạo thành liên kết ion.

- Có thể biểu diễn sự tạo thành liên kết ion trong phân tử CaCl₂ như sau:

a. Cấu trúc của tinh thể ion

- Các ion được sắp xếp theo một trật tự nhất định trong không gian theo kiểu mạng lưới, trong đó ở các nút của mạng lưới là những ion dương và ion âm được sắp xếp luân phiên, liên kết chặt chẽ với nhau do sự cân bằng giữa lực hút (các ion trái dấu hút nhau) và lực đẩy (các ion cùng dấu đẩy nhau), tạo thành mạng tinh thể ion.

Ví dụ: Xét tinh thể muối ăn.

Hình 11.1. Sự sắp xếp của các ion trong tinh thể sodium chloride.

a) Mô hình đặc                           b) Mô hình rỗng

- Trong tinh thể sodium chloride, mỗi ion sodium được bao quanh bởi 6 ion chloride gần nhất và mỗi ion chloride cũng được bao quanh bởi 6 ion Sodium gần nhất.

- Trong tinh thể ion, số ion cùng dấu bao quanh một ion trái dấu phụ thuộc vào kiều mạng lưới tinh thể, số điện tích và kích thước của ion.

- Do lực hút giữa các cation và anion không có tính bão hoà và tính định hướng nên chúng có xu hướng hút lẫn nhau, tạo ra mạng lưới các ion trong không gian ba chiều.

b. Độ bền và tính chất của hợp chất ion

- Trong tinh thể ion, giữa các ion có lực hút tĩnh điện rất mạnh nên các hợp chất son thường là chất rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi ở điều kiện thường. Ví dụ: Nhiệt độ nóng chảy của MgO là 2800°C.

- Do lực hút tĩnh điện rất mạnh giữa các ion nên các tỉnh thể ion khá rắn chắc, nhưng khá giòn. Đây là tính chất đặc trưng của tinh thể ion.

Ví dụ: Tinh thể muối ăn ở dạng rắn, cứng, nhưng khi tác dụng một lực mạnh thì bị vỡ vụn.

- Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước. Khi tan trong nước, các ion bị tách khỏi mạng lưới tinh thể, chuyển động khá tự do và là tác nhân dẫn điện, Ở trạng thái rắn, các ion không di chuyển tự do được nên hợp chất son không dẫn điện. Tuy nhiên, ở trạng thái nóng chảy, các ion có thể chuyển động khá tự do nên hợp chất ion dẫn điện.

Hình 11.2. Potassium hydroxide là hợp chất ion được dùng làm chất dẫn điện trong pin alkaline (pin kiềm)

Bài 1: Hợp chất NaCl nóng chảy ở nhiệt độ cao và có khả năng dẫn điện khi nóng chảy hoặc khi hòa tan trong dung dịch. Yếu tố nào trong phân tử NaCl gây ra các tính chất trên?

Hướng dẫn giải

- Hợp chất ion NaCl rất bền vững nên có nhiệt độ nóng chảy cao.

- Khi hòa tan hoặc nóng chảy, hợp chất tạo ra 2 ion Na⁺ và Cl^- có khả năng dẫn điện.

Bài 2: Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron 1s²2s²2p⁶3s², 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

A.  cho nhận.

B.  kim loại.

C. cộng hoá trị.

D. ion.

Hướng dẫn giải

X có chứa 2 e lớp ngoài cùng → X là kim loại

Y có 7 e lớp ngoài cùng → Y là phi kim

Vậy liên kết giữa X và Y thuộc loại liên kết ion.

Đáp án D

Bài 3: Z là một nguyên tố mà nguyên tử có chứa 12 proton, còn Y là một nguyên tố mà nguyên tử có chứa 9 proton. Công thức của hợp chất hình thành giữa các nguyên tố này là?

A. Z₂Y với liên kết cộng hoá trị.

B. ZY₂ với liên kết ion.

C. ZY với liên kết cho nhận.

D. Z₂Y₃ với liên kết cộng hoá trị.

Hướng dẫn giải

Cấu hình e của Z là: 1s²2s²2p⁶3s² → Z là kim loại. Z có xu hướng nhường 2 e để được cấu hình bền

Cấu hình e của Y là: 1s²2s²2p⁵ →Y là phi kim. Y có xu hướng nhận 1 e để được cấu hình bền

→ Liên kết với Y và Z là liên kết ion, tạo phân tử ZY₂

Đáp án B

C. Trắc nghiệm Hóa học 10 bài 11