LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ: ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2025

Liên kết cộng hóa trị là một loại liên kết giữa các nguyên tử tạo thành phân tử thông qua việc chia sẻ các cặp electron. Những liên kết này, thể hiện sự cân bằng khá ổn định giữa mỗi loài, cho phép mỗi nguyên tử đạt được sự ổn định của cấu hình điện tử.

Các liên kết này được hình thành trong các phiên bản đơn, đôi hoặc ba, và có các ký tự phân cực và không phân cực. Nguyên tử có thể thu hút các loài khác, do đó cho phép hình thành các hợp chất hóa học. Sự kết hợp này có thể xảy ra bởi các lực khác nhau, tạo ra lực hút yếu hoặc mạnh, các ký tự ion hoặc sự trao đổi electron.

Liên kết cộng hóa trị được coi là liên kết "mạnh". Không giống như các liên kết mạnh khác (liên kết ion), liên kết cộng hóa trị thường xảy ra trong các nguyên tử phi kim loại và trong các nguyên tử có ái lực tương tự đối với các electron (độ âm điện tương tự), làm cho các liên kết cộng hóa trị yếu và cần ít năng lượng hơn để phá vỡ.

Trong loại liên kết này, cái gọi là quy tắc Octet thường được áp dụng để ước tính số nguyên tử cần chia sẻ: quy tắc này nói rằng mỗi nguyên tử trong phân tử cần 8 electron hóa trị để duy trì ổn định. Thông qua việc chia sẻ, chúng phải đạt được sự mất hoặc đạt được electron giữa các loài.

nét đặc trưng

Liên kết cộng hóa trị bị ảnh hưởng bởi tính chất âm điện của mỗi nguyên tử liên quan đến sự tương tác của các cặp electron; Khi bạn có một nguyên tử có độ âm điện lớn hơn đáng kể so với nguyên tử khác trong đường giao nhau, một liên kết cộng hóa trị có cực sẽ hình thành.

Tuy nhiên, khi cả hai nguyên tử có tính chất âm điện giống nhau, một liên kết cộng hóa trị không cực sẽ hình thành. Điều này xảy ra vì các electron của loại có độ âm điện lớn nhất sẽ liên kết với nguyên tử này nhiều hơn so với trường hợp của nguyên tử có độ âm điện nhỏ nhất.

Cần lưu ý rằng không có liên kết cộng hóa trị nào là hoàn toàn bình phương, trừ khi hai nguyên tử tham gia là giống hệt nhau (và do đó có cùng độ âm điện).

Loại liên kết cộng hóa trị phụ thuộc vào sự khác biệt về độ âm điện giữa các loài, trong đó giá trị từ 0 đến 0,4 dẫn đến liên kết không cực và sự khác biệt từ 0,4 đến 1,7 dẫn đến liên kết có cực ( Liên kết ion xuất hiện từ 1.7).

Liên kết cộng hóa trị không cực

Liên kết cộng hóa trị không phân cực được tạo ra khi các electron được chia đều giữa các nguyên tử. Điều này thường xảy ra khi hai nguyên tử có ái lực điện tử giống nhau hoặc bằng nhau (cùng loài). Các giá trị ái lực electron giữa các nguyên tử liên quan càng giống nhau thì lực hút tạo ra càng mạnh.

Điều này thường xảy ra trong các phân tử khí, còn được gọi là nguyên tố diatomic. Liên kết cộng hóa trị không phân cực hoạt động cùng bản chất với liên kết có cực (nguyên tử nào có độ âm điện lớn hơn sẽ hút êlectron hoặc êlectron của nguyên tử kia mạnh hơn).

Tuy nhiên, trong các phân tử tảo cát, các độ âm điện bị triệt tiêu vì chúng bằng nhau, dẫn đến điện tích bằng không.

Các liên kết không phân cực rất quan trọng trong sinh học: chúng giúp hình thành các liên kết oxy và peptit được thấy trong các chuỗi axit amin. Các phân tử có nhiều liên kết không phân cực thường kỵ nước.

Liên kết hóa trị cực

Liên kết cộng hóa trị có cực xảy ra khi có sự chia sẻ không đều các electron giữa hai loài tham gia liên kết. Trong trường hợp này, một trong hai nguyên tử có độ âm điện lớn hơn đáng kể so với nguyên tử kia, và vì lý do này, nó sẽ thu hút nhiều điện tử hơn từ chỗ nối.

Phân tử tạo thành sẽ có một mặt hơi dương (phân tử có độ âm điện thấp nhất) và một mặt hơi âm (với nguyên tử có độ âm điện lớn nhất). Nó cũng sẽ có thế tĩnh điện, tạo cho hợp chất khả năng liên kết yếu với các hợp chất phân cực khác.

Các liên kết phân cực phổ biến nhất là liên kết của hydro với nhiều nguyên tử âm điện hơn để tạo thành các hợp chất như nước (H ₂ O).

Tính chất

Trong cấu trúc của liên kết cộng hóa trị, một loạt các đặc tính được tính đến liên quan đến việc nghiên cứu các liên kết này và giúp hiểu được hiện tượng chia sẻ electron này:

Quy tắc bát tử

Quy tắc octet được xây dựng bởi nhà vật lý và hóa học người Mỹ Gilbert Newton Lewis, mặc dù đã có những nhà khoa học nghiên cứu điều này trước ông.

Đó là một quy tắc chung phản ánh quan sát rằng các nguyên tử của các nguyên tố đại diện có xu hướng kết hợp theo cách mà mỗi nguyên tử đạt đến tám electron trong lớp vỏ hóa trị của nó, dẫn đến nó có cấu hình điện tử tương tự như khí quý. Sơ đồ hoặc cấu trúc Lewis được sử dụng để biểu diễn các điểm nối này.

Có những ngoại lệ đối với quy tắc này, ví dụ ở các loài có lớp vỏ hóa trị không hoàn toàn (phân tử có bảy điện tử như CH ₃ , và các loài phản ứng với sáu điện tử như BH ₃ ); nó cũng xảy ra trong các nguyên tử có rất ít electron, chẳng hạn như helium, hydro và lithium, trong số những nguyên tử khác.

cộng hưởng

Cộng hưởng là một công cụ được sử dụng để biểu diễn cấu trúc phân tử và biểu diễn các điện tử bị phân chia, nơi các liên kết không thể được thể hiện bằng cấu trúc Lewis đơn lẻ.

Trong những trường hợp này, các điện tử phải được biểu diễn bằng các cấu trúc "đóng góp" khác nhau, được gọi là cấu trúc cộng hưởng. Nói cách khác, cộng hưởng là thuật ngữ gợi ý việc sử dụng hai hoặc nhiều cấu trúc Lewis để đại diện cho một phân tử cụ thể.

Khái niệm này hoàn toàn là của con người, và không có cấu trúc nào hay cấu trúc nào khác của phân tử tại bất kỳ thời điểm nào, nhưng có thể tồn tại ở bất kỳ phiên bản nào của nó (hoặc tất cả) cùng một lúc.

Hơn nữa, các cấu trúc góp phần (hoặc cộng hưởng) không phải là đồng phân: chỉ vị trí của các điện tử có thể khác nhau, chứ không phải hạt nhân nguyên tử.

Mùi thơm

Khái niệm này được sử dụng để mô tả một phân tử chu kỳ, phẳng với một vòng liên kết cộng hưởng thể hiện tính ổn định cao hơn so với các sắp xếp hình học khác có cùng cấu hình nguyên tử.

Các phân tử thơm rất bền, vì chúng không dễ bị phá vỡ và thường không phản ứng với các chất khác. Trong benzen, hợp chất thơm nguyên mẫu, các liên kết pi (π) liên hợp được hình thành trong hai cấu trúc cộng hưởng khác nhau, tạo thành một hình lục giác có độ bền cao.

Liên kết Sigma

Nó là liên kết đơn giản nhất, trong đó hai obitan "s" tham gia. Liên kết sigma xảy ra trong tất cả các liên kết cộng hóa trị đơn giản, và chúng cũng có thể xảy ra trong các obitan "p", miễn là chúng đang nhìn vào nhau.

Liên kết pi (π)

Liên kết này xảy ra giữa hai obitan "p" song song. Chúng liên kết cạnh nhau (không giống như sigma, liên kết trực diện) và tạo thành các vùng có mật độ điện tử ở trên và dưới phân tử.

Liên kết đôi và ba cộng hóa trị bao gồm một hoặc hai liên kết pi, và những liên kết này tạo cho phân tử một hình dạng cứng nhắc. Liên kết pi yếu hơn liên kết sigma, do ít xen phủ hơn.

Các loại liên kết cộng hóa trị

Liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử có thể được hình thành bởi một cặp điện tử, nhưng chúng cũng có thể được hình thành bởi hai hoặc thậm chí ba cặp điện tử, vì vậy chúng sẽ được biểu thị dưới dạng liên kết đơn, đôi và ba, được biểu diễn bằng các loại hợp nhất (liên kết sigma và pi) cho mỗi.

Liên kết đơn là yếu nhất và liên kết ba là mạnh nhất; Điều này xảy ra bởi vì các bộ ba có độ dài liên kết ngắn nhất (lực hút lớn hơn) và năng lượng liên kết lớn nhất (chúng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để phá vỡ).

Liên kết đơn giản

Đó là sự chia sẻ của một cặp electron; nghĩa là mỗi nguyên tử tham gia chia sẻ một electron độc thân. Sự liên kết này là yếu nhất và liên quan đến một liên kết sigma (σ) duy nhất. Nó được biểu thị bằng một đường giữa các nguyên tử; ví dụ, trong trường hợp của phân tử hydro (H ₂ ):

H H

Liên kết đôi

Trong loại liên kết này, hai cặp electron dùng chung tạo thành liên kết; nghĩa là, bốn electron được chia sẻ. Liên kết này bao gồm một liên kết sigma (σ) và một liên kết pi (π), và được biểu diễn bằng hai dòng; ví dụ, trong trường hợp carbon dioxide (CO ₂ ):

O = C = O

Liên kết ba

Liên kết này, liên kết mạnh nhất tồn tại trong số các liên kết cộng hóa trị, xảy ra khi các nguyên tử chia sẻ sáu electron hoặc ba cặp, trong một liên kết sigma (σ) và hai pi (π). Nó được biểu diễn bằng ba vạch và có thể được nhìn thấy trong các phân tử như axetylen (C ₂ H ₂ ):

HC≡CH

Cuối cùng, các liên kết bốn đã được quan sát thấy, nhưng chúng rất hiếm và chủ yếu chỉ giới hạn trong các hợp chất kim loại, chẳng hạn như crom (II) axetat và những chất khác.

Ví dụ

Đối với các liên kết đơn giản, trường hợp phổ biến nhất là của hydro, như có thể thấy dưới đây:

Trường hợp của liên kết ba là của nitrogens trong nitơ oxit (N ₂ O), như được thấy bên dưới, với các liên kết sigma và pi có thể nhìn thấy:

Người giới thiệu

1. Chang, R. (2007). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 9). McGraw-Hill.
2. Chem Libretexts. (sf). Lấy từ chem.libretexts.org
3. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Lấy từ thinkco.com
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Sinh học tế bào phân tử. New York: WH Freeman.
5. Wikiversity. (sf). Lấy từ en.wikiversity.org