LIÊN KẾT GIỮA CÁC NGUYÊN TỬ: ĐẶC ĐIỂM VÀ KIỂU - HÓA HỌC - 2026

Liên kết giữa các nguyên tử là liên kết hóa học hình thành giữa các nguyên tử để tạo ra phân tử. Mặc dù ngày nay các nhà khoa học thường đồng ý rằng các electron không quay quanh hạt nhân, nhưng trong suốt lịch sử, người ta cho rằng mỗi electron quay quanh hạt nhân của một nguyên tử trong một lớp vỏ riêng biệt.

Ngày nay, các nhà khoa học đã kết luận rằng các electron bay lơ lửng trên các khu vực cụ thể của nguyên tử và không hình thành quỹ đạo, tuy nhiên lớp vỏ hóa trị vẫn được dùng để mô tả sự sẵn có của các electron.

Hình 1: Các nguyên tử tương tác với nhau thông qua liên kết hóa học.

Linus Pauling đã đóng góp vào sự hiểu biết hiện đại về liên kết hóa học bằng cách viết cuốn sách "Bản chất của liên kết hóa học", nơi ông thu thập các ý tưởng từ Ngài Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland và đặc biệt là Gilbert N. Lewis.

Trong đó, ông đã liên kết vật lý của cơ học lượng tử với bản chất hóa học của các tương tác điện tử xảy ra khi tạo liên kết hóa học.

Công trình của Pauling tập trung vào việc thiết lập rằng các liên kết ion thực sự và liên kết cộng hóa trị nằm ở các đầu của phổ liên kết, và hầu hết các liên kết hóa học được phân loại giữa các thái cực đó.

Pauling đã phát triển thêm một thang trượt kiểu liên kết bị chi phối bởi độ âm điện của các nguyên tử tham gia vào liên kết.

Những đóng góp to lớn của Pauling đối với sự hiểu biết hiện đại của chúng ta về liên kết hóa học đã dẫn đến việc ông được trao giải Nobel năm 1954 vì "nghiên cứu về bản chất của liên kết hóa học và ứng dụng của nó để làm sáng tỏ cấu trúc của các chất phức tạp."

Các sinh vật được tạo thành từ các nguyên tử, nhưng trong hầu hết các trường hợp, các nguyên tử đó không chỉ trôi riêng lẻ. Thay vào đó, chúng thường tương tác với các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) khác.

Ví dụ, các nguyên tử có thể được kết nối với nhau bằng các liên kết mạnh và được tổ chức thành các phân tử hoặc tinh thể. Hoặc chúng có thể hình thành liên kết tạm thời, yếu với các nguyên tử khác va chạm với chúng.

Cả liên kết mạnh liên kết các phân tử và liên kết yếu tạo ra liên kết tạm thời đều cần thiết cho quá trình hóa học của cơ thể chúng ta và cho sự tồn tại của chính sự sống.

Các nguyên tử có xu hướng tự tổ chức theo những mẫu ổn định nhất có thể, có nghĩa là chúng có xu hướng hoàn thiện hoặc lấp đầy các quỹ đạo electron ngoài cùng của chúng.

Chúng liên kết với các nguyên tử khác để làm điều đó. Lực giữ các nguyên tử lại với nhau trong các tập hợp được gọi là phân tử được gọi là liên kết hóa học.

Các loại liên kết hóa học liên nguyên tử

Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là lực giữ các nguyên tử lại với nhau trong một chất kim loại nguyên chất. Một chất rắn như vậy bao gồm các nguyên tử được đóng gói chặt chẽ.

Trong hầu hết các trường hợp, lớp electron ngoài cùng của mỗi nguyên tử kim loại xen phủ với một số lượng lớn các nguyên tử lân cận. Kết quả là, các electron hóa trị liên tục di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và không liên kết với bất kỳ cặp nguyên tử cụ thể nào.

Hình 2: minh họa về liên kết kim loại

Kim loại có một số phẩm chất đặc biệt, chẳng hạn như khả năng dẫn điện, năng lượng ion hóa thấp và độ âm điện thấp (vì vậy chúng dễ dàng loại bỏ các electron, tức là chúng là các cation).

Các đặc tính vật lý của chúng bao gồm vẻ ngoài sáng bóng (bóng), dễ uốn và dễ uốn. Kim loại có cấu trúc tinh thể. Tuy nhiên, kim loại cũng dễ uốn và dễ uốn.

Vào những năm 1900, Paul Drüde đã đưa ra lý thuyết biển electron bằng cách mô hình hóa kim loại như một hỗn hợp của hạt nhân nguyên tử (hạt nhân nguyên tử = hạt nhân dương + lớp vỏ electron bên trong) và electron hóa trị.

Trong mô hình này, các điện tử hóa trị là tự do, phân chia, di động và không liên kết với bất kỳ nguyên tử cụ thể nào.

Sự gắn kết

Liên kết ion có bản chất tĩnh điện. Chúng xảy ra khi một phần tử mang điện tích dương liên kết với một phần tử mang điện tích âm bằng tương tác đồng tổ hợp.

Các nguyên tố có năng lượng ion hóa thấp có xu hướng mất điện tử dễ dàng trong khi các nguyên tố có ái lực điện tử cao có xu hướng lấy chúng tạo ra các cation và anion tương ứng, là những chất hình thành liên kết ion.

Các hợp chất thể hiện liên kết ion tạo thành tinh thể ion trong đó các ion mang điện tích âm và dương dao động gần nhau, nhưng không phải lúc nào cũng có mối tương quan 1-1 trực tiếp giữa các ion dương và âm.

Các liên kết ion thường có thể bị phá vỡ thông qua quá trình hydro hóa hoặc thêm nước vào hợp chất.

Các chất được giữ với nhau bằng liên kết ion (chẳng hạn như natri clorua) thường có thể phân tách thành các ion mang điện thực khi có ngoại lực tác động lên chúng, chẳng hạn như khi hòa tan trong nước.

Hơn nữa, ở thể rắn, các nguyên tử riêng lẻ không bị hút vào một lân cận riêng lẻ mà tạo thành các mạng lưới khổng lồ bị hút vào nhau bởi tương tác tĩnh điện giữa hạt nhân của mỗi nguyên tử và các electron hóa trị lân cận.

Lực hấp dẫn giữa các nguyên tử lân cận tạo cho chất rắn ion một cấu trúc vô cùng trật tự được gọi là mạng tinh thể ion, nơi các hạt mang điện trái dấu sắp xếp với nhau để tạo ra một cấu trúc cứng liên kết chặt chẽ.

Hình 3: tinh thể natri clorua

Liên kết cộng hóa trị

Liên kết cộng hóa trị xảy ra khi các cặp electron được chia sẻ bởi các nguyên tử. Các nguyên tử sẽ liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác để đạt được sự ổn định hơn, điều này đạt được bằng cách hình thành một lớp vỏ electron hoàn chỉnh.

Bằng cách chia sẻ các electron (hóa trị) ngoài cùng của chúng, các nguyên tử có thể lấp đầy lớp vỏ ngoài cùng của chúng với các electron và đạt được sự ổn định.

Hình 4: Giản đồ Lewis về liên kết cộng hóa trị của phân tử nitơ

Mặc dù các nguyên tử được cho là chia sẻ electron khi chúng hình thành liên kết cộng hóa trị, nhưng chúng thường không chia sẻ electron như nhau. Chỉ khi hai nguyên tử của cùng một nguyên tố tạo thành liên kết cộng hóa trị thì các electron dùng chung mới thực sự được chia sẻ như nhau giữa các nguyên tử.

Khi nguyên tử của các nguyên tố khác nhau chia sẻ electron thông qua liên kết cộng hóa trị, electron sẽ bị hút về phía nguyên tử có độ âm điện lớn nhất dẫn đến liên kết cộng hóa trị có cực.

Khi so sánh với các hợp chất ion, các hợp chất cộng hóa trị thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp hơn và ít có xu hướng hòa tan trong nước hơn.

Các hợp chất cộng hóa trị có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn và không dẫn điện hoặc dẫn nhiệt tốt.

Liên kết hydro

Hình 5: liên kết hydro giữa hai phân tử nước

Liên kết hydro hay liên kết hydro là tương tác yếu giữa một nguyên tử hydro gắn với một nguyên tố âm điện với một nguyên tố có độ âm điện khác.

Trong liên kết cộng hóa trị phân cực có chứa hydro (ví dụ, liên kết OH trong phân tử nước), hydro sẽ mang điện tích dương nhẹ vì các electron liên kết bị kéo mạnh hơn về phía nguyên tố khác.

Do mang điện tích dương nhẹ này, hydro sẽ bị hút bởi mọi điện tích âm lân cận.

Các liên kết đến Van der Waals

Chúng là lực điện tương đối yếu hút các phân tử trung hòa với nhau trong chất khí, trong chất khí hóa lỏng và hóa rắn, và trong hầu hết tất cả các chất lỏng hữu cơ và rắn.

Các lực này được đặt tên cho nhà vật lý người Hà Lan Johannes Diderik van der Waals, người đầu tiên vào năm 1873 đã công nhận các lực liên phân tử này trong việc phát triển một lý thuyết để giải thích các tính chất của khí thực.

Lực Van der Waals là một thuật ngữ chung được sử dụng để định nghĩa lực hút giữa các phân tử giữa các phân tử.

Có hai loại lực Van der Waals: Lực lượng tán xạ London là lực lưỡng cực-lưỡng cực yếu và mạnh hơn.

Người giới thiệu

1. Anthony Capri, AD (2003). Liên kết hóa học: Bản chất của liên kết hóa học. Lấy từ visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, ngày 11 tháng 8). Liên kết hóa trị. Lấy từ chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, ngày 25 tháng 2). Liên kết kim loại. Lấy từ chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016, ngày 4 tháng 4). Liên kết kim loại. Lấy từ britannica britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, ngày 16 tháng 3). Lực Van der Waals. Lấy từ britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, ngày 11 tháng 3). Lực Van der Waals. Lấy từ chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Các liên kết hóa học. Lấy từ khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, ngày 24 tháng 4). Liên kết nguyên tử là gì? Lấy từ sciining sciining.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Trái phiếu. Lấy từ wyzant wyzant.com.