Liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi ion nào?

Trong hóa học, khi nguyên tử, phân tử thêm hoặc mất electron, chúng sẽ hình thành các ion, những hạt mang điện tích trái dấu. Cùng với câu hỏi “Liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi ion nào?” Bài viết hôm nay của Ihoc sẽ chia sẻ đến bạn những lý thuyết cơ bản như liên kết ion là gì, sự hình thành, tính chất và một số bài tập áp dụng. Chúng tôi sẽ đồng hành cùng bạn qua bài viết dưới đây!

Khái niệm cơ bản ion và liên kết ion

• Khái niệm ion: Trong cấu trúc nguyên tử, sự cân bằng giữa số p (proton) và số e (electron) làm cho nguyên tử trở nên trung hòa điện. Trong quá trình phản ứng hóa học, khi nguyên tử mất hoặc nhận thêm electron, nó sẽ chuyển thành phần tử mang điện tích dương (+) hoặc âm (-). Cụ thể, nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử này, khi mang theo điện tích, được gọi là ion.
• Liên kết ion, hay còn được gọi là liên kết điện tích, là một dạng liên kết hóa học xuất phát từ lực hút tĩnh điện giữa hai ion có điện tích trái dấu âm và dương. Thường xuyên xuất hiện giữa các nguyên tử nguyên tố phi kim và nguyên tử nguyên tố kim loại. 

Cation và Anion

Liên kết ion là liên kết được tạo thành thông qua quá trình chuyển động electron, tạo ra cặp ion trái dấu, đó chính là ion dương (cation) và ion âm (anion). Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về khái niệm của cả hai loại ion này trong phần nội dung bên dưới. 

Khái niệm Cation (ion dương)

Các nguyên tử có khả năng nhường (mất) electron và có số p (proton) lớn hơn số e (electron) sẽ tạo thành ion mang điện tích dương, được gọi là cation.

Ví dụ: Nguyên tử Na có cấu hình electron là 1s2 2s2 2p6 3s1, và electron ở lớp ngoài cùng 3s1 ở xa hạt nhân. Trong quá trình này electron có năng lượng ion hóa thấp sẽ mất đi một electron và trở thành Na+:

• Na → Na+ + e

Tương tự, các kim loại khác cũng dễ nhường electron để đạt được cấu hình bão hòa, hình thành các ion dương (cation). Ví dụ như Mg có thể mất hai electron để tạo ra Mg2+:

• Mg → Mg2+ + 2e
• Al → Al3+ + 3e

Những cation này được gọi tên bằng cách: Cation + tên của kim loại. Nếu kim loại có nhiều hóa trị, hóa trị cũng được thêm vào tên. Ví dụ:

• Na+ được gọi là cation natri.
• Mg2+ được gọi là cation magie.
• Al3+được gọi là cation nhôm.
• Cu2+ được gọi là cation đồng II.

Khái niệm Anion (ion âm)

Các nguyên tử có khả năng nhận electron và có số p (proton) ít hơn số e (electron) sẽ tạo thành ion mang điện tích âm, được gọi là anion. 

Ví dụ: Cl có cấu hình electron là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 và do có độ âm điện lớn, nó dễ nhận thêm electron để trở thành ion âm:

• Cl + e → Cl-

Tương tự, các nguyên tử halogen khác như F, Br và các nguyên tử phi kim như O, S cũng có khả năng nhận electron để tạo thành ion âm:

• Br + e → Br-
• O + 2e → O2-
• S + 2e → S2-

Cách gọi tên của anion thường dựa trên tên của ion + gốc axit tương ứng:

• Br- : ion bromua
• O2- : ion oxit
• S2- : ion sunfua

Sự hình thành ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử

Ion đơn nguyên tử là kết quả của quá trình mất hoặc nhận electron từ một nguyên tử, tạo ra các ion có điện tích dương hoặc âm. 

• Ví dụ bao gồm Na+, Mg2+, Li+, Mg2+,…

Ion đa nguyên tử là một nhóm gồm ít nhất hai nguyên tử liên kết cộng hóa trị với nhau. 

• Ví dụ: Anion cacbonat (CO32-), anion nitrat (NO3-),…

Phần tiếp theo sẽ giải thích chi tiết hơn về cơ chế và quá trình hình thành liên kết ion. Liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi lực hút tĩnh điện ion âm và ion dương. Cùng đến với phần nội dung tiếp theo. 

Liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi ion nào?

Qua nội dung trên, ta cũng đã hiểu được liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích âm và dương.

Ví dụ:  Na+ và Cl- kết hợp để tạo ra hợp chất NaCl, trong đó liên kết giữa Na+ và Cl- được xem là một liên kết ion.

Hình thành liên kết ion gồm có hai điều kiện chính:

• Các nguyên tố tham gia liên kết phải có tính chất hoàn toàn khác nhau, chẳng hạn giữa kim loại và phi kim.
• Hiệu độ âm điện giữa các nguyên tử tham gia liên kết ion phải lớn hơn hoặc bằng 1,7, trừ một số trường hợp đặc biệt.

Các đặc điểm nhận biết liên kết ion bao gồm:

• Phân tử hợp chất được tạo thành từ kim loại đến  phi kim điển hình, ví dụ như NaCl, CaCl2, BaF2.
• Phân tử chứa hợp chất muối và cation hoặc anion đa nguyên tử, như Ba(NO3)2 , K2CO3. Liên kết ion ở đây hình thành giữa anion phi kim và cation kim loại hoặc anion gốc axit.

Bài tập áp dụng về liên kết ion

Nhằm giúp bạn nắm vững kiến thức, liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Chúng ta hãy cùng giải một số bài tập sau đây: 

Bài 1: Liên kết ion giữa nguyên tử magie và oxy

Cho biết cấu hình electron của nguyên tử magie (Mg) và oxy (O). 

Hãy mô tả quá trình hình thành liên kết ion giữa chúng và viết công thức hóa học của hợp chất tạo thành.

Đáp án: 

• Nguyên tử magie (Mg) có cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2.
• Nguyên tử oxy có cấu hình electron: 1s2 2s2 2p4.
• Quá trình hình thành liên kết ion: Nguyên tử magie mất 2 electron để tạo cation Mg2+, trong khi nguyên tử oxy nhận 2 electron để tạo anion O2-.
• Công thức hóa học của hợp chất tạo thành: Mg2+O2-, hay còn gọi là oxit magie.

Bài 2: Liên kết ion giữa nguyên tử liti và oxy

a) Viết cấu hình electron của cation Li+ và anion O2-.

b) Nguyên tử Li+ và O2- có điện tích dương và âm, tương ứng là do quá trình nào?

c) Nguyên tử khí hiếm nào có cấu hình electron tương tự với Li+ và O2-?

d) Tại sao 1 nguyên tử oxy có thể kết hợp với 2 nguyên tử Liti?

Đáp án: 

a) Cấu hình electron của cation liti (Li+):

• Nguyên tử liti có cấu hình electron: 1s2 2s1.
• Khi mất electron để trở thành ion Li+, cấu hình electron giảm xuống 1s2.

Cấu hình electron của anion oxit (O2-):

• Nguyên tử oxi có cấu hình electron: 1s2 2s2 2p4.
• Khi nhận thêm 2 electron để trở thành ion O2-, cấu hình electron tăng lên thành 1s2 2s2 2p6.

b) Ion Li+ mất điện tích dương do việc mất 1 electron.

Ion O2- có điện tích âm do việc nhận thêm 2 electron.

c) Nguyên tử khí hiếm nào có cấu hình electron giống Li+: Helium (He) với cấu hình electron là 1s2.

Nguyên tử khí hiếm nào có cấu hình electron giống O2-: Neon (Ne) với cấu hình electron là 1s2 2s2 2p6.

d) Nguyên tử oxi có khả năng nhận electron để trở thành ion O2-.

Mỗi ion O2- có thể kết hợp với 2 ion Li⁺ (có điện tích dương) để tạo thành hợp chất Li2O, trong đó tỷ lệ Li+:O2- là 2:1, để đảm bảo tổng điện tích của hợp chất là 0.

• 2Li → 2Li+ + 2e
• O + 2e → O2-
• 2Li+ + O2- → Li2O

Bài viết trên, Ihoc đã tổng hợp tất cả kiến thức về ion để giúp bạn hiểu rõ hơn liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi ion nào? Với những kiến thức này, bạn có thể áp dụng chúng vào các bài tập, tham khảo Sách Giáo Khoa Hóa Học lớp 10 để củng cố hiểu biết và kỹ năng thực hành của mình bạn nhé!