Khoa học tự nhiên 7 Bài 5 (Cánh diều): Giới thiệu về liên kết hóa học

Giải bài tập Khoa học tự nhiên 7 Bài 5: Giới thiệu về liên kết hóa học

Bài giảng Khoa học tự nhiên 7 Bài 5: Giới thiệu về liên kết hóa học

Mở đầu trang 33 Bài 5 KHTN lớp 7: Trong điều kiện thường, nguyên tử của các nguyên tố khí hiếm tồn tại độc lập vì có lớp electron ngoài cùng bền vững. Nguyên tử của các nguyên tố khác luôn có xu hướng tham gia liên kết để có được lớp electron ngoài cùng bền vững tương tự khí hiếm. Vậy liên kết giữa các nguyên tử được hình thành như thế nào?

Trả lời:

Các nguyên tử của nguyên tố khí hiếm tồn tại độc lập trong điều kiện thường do lớp vỏ ngoài cùng của các nguyên tử khí hiếm bền vững với 8 electron (riêng He có 2 electron).

Nguyên tử của các nguyên tố khác có lớp vỏ ngoài cùng kém bền, có xu hướng tạo ra lớp vỏ tương tự khí hiếm khi liên kết với nguyên tử khác.

Liên kết giữa các nguyên tử được hình thành bằng cách:

+ Cho – nhận electron

+ Góp chung electron.

I. Đặc điểm cấu tạo vỏ nguyên tử khí hiếm

Câu hỏi 1 trang 33 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.1, hãy cho biết số electron ở lớp ngoài cùng của vỏ nguyên tử khí hiếm.

Trả lời:

Lớp vỏ ngoài cùng của các nguyên tử khí hiếm có 8 electron (riêng He có 2 electron).

Cụ thể:

Hình 5.1a) nguyên tử helium có 2 electron ở lớp ngoài cùng.

Hình 5.1b) nguyên tử neon có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Hình 5.1c) nguyên tử argon có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Tìm hiểu thêm trang 34 KHTN lớp 7: Helium được phát hiện vào năm 1868, khi các nhà khoa học nhận thấy một số nguyên tố chưa được biết đến trong quang phổ ánh sáng từ Mặt Trời. Helium được đặt theo tên của thần Mặt Trời – Helios (theo tiếng Hy Lạp). Tuy nhiên, phải tới năm 1895, các nhà khoa học mới thu được helium trong quá trình xử lí quặng uranium. Mặc dù trong vũ trụ, helium là khí phổ biến thứ hai sau khí hydrogen, nhưng trên Trái Đất khí helium tương đối hiếm. Hãy tìm hiểu một số ứng dụng của helium trong thực tiễn.

Trả lời:

+ Helium ở trạng thái lỏng được sử dụng để làm mát nam châm siêu dẫn trong các loại máy chụp cộng hưởng từ. Tránh sinh nhiệt quá cao gây nguy hiểm.

+ Helium nhẹ hơn không khí nên thường được dùng để bơm vào khí cầu hay bóng bay.

Bình khí helium bơm bóng bay

+ Helium được sử dụng làm môi trường truyền nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới.

+ Khí helium được sử dụng để phát hiện rò rỉ. Bởi vì helium có kích thước phân tử nhỏ nhất do đó khí helium đi dễ dàng qua những chỗ rò rỉ nhỏ nhất.

+ Helium được dùng để sản xuất chất bán dẫn, sợi cáp quang, sử dụng trong một số ổ đĩa cứng, kính thiên văn,...

II. Liên kết ion

Câu hỏi 2 trang 34 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.2 và hình 5.3, cho biết lớp vỏ của các ion Na⁺, Cl^- tương tự vỏ nguyên tử của nguyên tố khí hiếm nào.

Trả lời:

Lớp vỏ của ion Na⁺ có 10 electron tương tự lớp vỏ nguyên tử của nguyên tố khí hiếm neon.

Lớp vỏ của ion Cl^- có 18 electron tương tự lớp vỏ nguyên tử của nguyên tố khí hiếm argon.

Câu hỏi 3 trang 34 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.2, hãy so sánh về số electron, số lớp electron giữa nguyên tử Na và ion Na⁺

Trả lời:

Quan sát hình ảnh ta so sánh được như sau:

+ Ion Na+ ít hơn nguyên tử Na 1 eletron.

+ Ion Na+ ít hơn nguyên tử Na một lớp electron.

Luyện tập 1 trang 35 KHTN lớp 7: Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử K và F lần lượt là 1 và 7. Hãy cho biết khi K kết hợp với F để tạo thành phân tử potassium fluoride, nguyên tử K cho hay nhận bao nhiêu electron. Vẽ sơ đồ tạo thành liên kết trong phân tử potassium fluoride.

Trả lời:

Khi K kết hợp với F để tạo thành phân tử potassium fluoride:

+ Nguyên tử K cho đi 1 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là K+.

+ Nguyên tử F nhận 1 electron từ nguyên tử K trở thành ion mang một điện tích âm, kí hiệu là F-.

Các ion K+ và F- hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử potassium fluoride.

Câu hỏi 4 trang 35 KHTN lớp 7: Quan sát các hình 5.5 và 5.6 cho biết các ion Mg²⁺ và O^2- có lớp vỏ tương tự khí hiếm nào.

Trả lời:

Quan sát hình ảnh rút ra các nhận xét:

Ion Mg2+ lớp vỏ có 10 electron tương tự như khí hiếm neon.

Ion O2- lớp vỏ có 10 electron tương tự như khí hiếm neon.

Câu hỏi 5 trang 35 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.5, hãy so sánh về số electron, số lớp electron giữa nguyên tử Mg và ion Mg²⁺.

Trả lời:

Quan sát hình ảnh xác định được:

Ion Mg2+ có ít hơn nguyên tử Mg 2 electron.

Ion Mg2+ có ít hơn nguyên tử Mg một lớp electron.

Theo sơ đồ trên ta thấy nguyên tử Mg cho đi 2 electron lớp ngoài cùng trở thành ion mang hai điện tích dương, kí hiệu là Mg2+.

Luyện tập 2 trang 35 KHTN lớp 7: Nguyên tử Ca có 2 electron ở lớp ngoài cùng. Hãy vẽ sơ đồ tạo thành liên kết khi nguyên tử Ca kết hợp với nguyên tử O khi nguyên tử Ca kết hợp với nguyên tử O tạo ra phân tử calcium oxide.

Trả lời:

Khi Ca kết hợp với O tạo thành phân tử calcium oxide sẽ diễn ra sự cho và nhận electron giữa hai nguyên tử như sau:

+ Nguyên tử Ca cho đi 2 electron lớp ngoài cùng trở thành ion mang hai điện tích dương, kí hiệu là Ca²⁺.

+ Nguyên tử O nhận 2 electron từ nguyên tử Ca tạo thành ion mang điện tích âm kí hiệu là O^2-.

Các ion Ca²⁺ và O^2- hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử calcium oxide.

Luyện tập 3 trang 36 KHTN lớp 7:Nguyên tử K kết hợp với nguyên tử Cl tạo thành phân tử potassium chloride. Theo em, ở điều kiện thường, potassium chloride là chất rắn, chất lỏng hay chất khí? Vì sao?

Trả lời:

Ở điều kiện thường, potassium chloride là chất rắn vì:

Khi nguyên tử K (kim loại điển hình) kết hợp với nguyên tử Cl (phi kim điển hình) thì kim loại K sẽ cho electron tạo thành ion dương, nguyên tử Cl sẽ nhận electron tạo thành ion âm. Các ion dương và ion âm hút nhau tạo ra hợp chất ion là potassium chloride.

Các hợp chất ion đều là chất rắn ở điều kiện thường.

potassium chloride

III. Liên kết cộng hóa trị

Câu hỏi 6 trang 36 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.9, hãy cho biết nguyên tử H trong phân tử hydrogen có lớp vỏ tương tự khí hiếm nào.

Trả lời:

Phân tử hydrogen gồm hai nguyên tử H, mỗi nguyên tử H có 2 electron ở lớp vỏ.

Giống với lớp vỏ của khí hiếm helium

Luyện tập 4 trang 36 KHTN lớp 7: Hai nguyên tử Cl liên kết với nhau tạo thành phân tử chlorine.

a) Mỗi nguyên tử Cl cần thêm bao nhiêu electron vào lớp ngoài cùng để có lớp vỏ tương tự khí hiếm?

b) Hãy vẽ sơ đồ tạo thành liên kết trong phân tử chlorine.

Trả lời:

a)

Nguyên tử Cl có 7 electron lớp ngoài cùng và cần thêm 1 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

b) Khi hai nguyên tử Cl liên kết với nhau, mỗi nguyên tử góp 1 electron để tạo ra đôi electron dùng chung.

Hạt nhân của hai nguyên tử Cl cùng hút đôi electron dùng chung và liên kết với nhau tạo thành phân tử chlorine.

Câu hỏi 7 trang 37 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.10, cho biết trong phân tử nước, mỗi nguyên tử H và O có bao nhiêu electron ở lớp ngoài cùng.

Trả lời:

Trong phân tử nước, nguyên tử O có 8 electron lớp ngoài cùng tương tự như khí hiếm.

Mỗi nguyên tử H có 2 electron lớp ngoài cùng tương tự như khí hiếm helium

Luyện tập 5 trang 37 KHTN lớp 7: Mỗi nguyên tử H kết hợp với một nguyên tử Cl tạo thành phân tử hydrogen chloride. Hãy vẽ sơ đồ tạo thành phân tử hydrogen chloride từ nguyên tử H và nguyên tử Cl.

Trả lời:

Nguyên tử Cl có 7 electron lớp ngoài cùng và cần thêm 1 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

Nguyên tử H chỉ có 1 electron và cần thêm 1 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

Khi nguyên tử H kết hợp với nguyên tử Cl, nguyên tử Cl góp 1 electron, nguyên tử H góp 1 electron. Như vậy giữa nguyên tử H và nguyên tử Cl có 1 đôi electron dùng chung. Hạt nhân nguyên tử H và Cl cùng hút đôi electron dùng chung, liên kết với nhau tạo ra phân tử hydrogen chloride.

Chú ý: Trong mô hình cấu tạo vỏ nguyên tử ở các phần liên kết cộng hóa trị, chỉ cần biểu diễn lớp electron ngoài cùng.

Luyện tập 6 trang 37 KHTN lớp 7: Mỗi nguyên tử N kết hợp với 3 nguyên tử H tạo thành phân tử ammonia. Hãy vẽ sơ đồ tạo thành liên kết trong phân tử ammonia.

Trả lời:

Nguyên tử N có 7 electron, trong đó có 5 electron lớp ngoài cùng, cần thêm 3 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

Nguyên tử H chỉ có 1 electron và cần thêm 1 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

Khi N kết hợp với H, nguyên tử N góp 3 electron, mỗi nguyên tử H góp 1 electron. Như vậy giữa nguyên tử N và mỗi nguyên tử H có 1 đôi electron dùng chung. Hạt nhân nguyên tử N và H cùng hút đôi electron dùng chung, liên kết với nhau tạo ra phân tử ammonia.

Câu hỏi 8 trang 37 KHTN lớp 7: Quan sát hình 5.11, hãy cho biết trong phân tử khí carbonic nguyên tử C có bao nhiêu electron dùng chung với nguyên tử O.

Trả lời:

Quan sát hình 5.11. xác định được trong phân tử khí carbonic, nguyên tử C có 4 electron dùng chung với nguyên tử O (mỗi nguyên tử O góp 2 electron).

Luyện tập 7 trang 37 KHTN lớp 7: Hai nguyên tử N kết hợp với nhau tạo thành phân tử nitrogen. Hãy vẽ sơ đồ tạo thành liên kết trong phân tử nitrogen.

Trả lời:

Nguyên tử N có 7 electron, trong đó có 5 electron lớp ngoài cùng, cần thêm 3 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

Khi hai nguyên tử N liên kết với nhau, mỗi nguyên tử góp chung 3 electron để tạo ra 3 cặp electron dùng chung. Hạt nhân của hai nguyên tử N cùng hút các đôi electron dùng chung và liên kết với nhau tạo thành phân tử nitrogen.

Vận dụng trang 38 KHTN lớp 7: Hãy giải thích các hiện tượng sau:

a) Nước tinh khiết hầu như không dẫn điện, nhưng nước biển lại dẫn được điện.

b) Khi cho đường ăn vào chảo rồi đun nóng sẽ thấy đường ăn nhanh chóng chuyển từ thể rắn sang thể lỏng, làm như vậy với muối ăn thấy muối ăn vẫn ở thể rắn.

Trả lời:

a) Nước tinh khiết chỉ gồm các phân tử H2O không có lẫn phân tử khác. Lại có H2O là chất cộng hóa trị nên dẫn điện kém.

Nước biển là một hỗn hợp, ngoài H2O còn có các muối, phổ biến nhất là sodium chloride (NaCl). Sodium chloride là chất ion nên khi NaCl tan trong nước tạo dung dịch dẫn được điện.

Thí nghiệm thử tính dẫn điện của nước cất và nước biển

b) Khi cho đường ăn vào chảo rồi đun nóng sẽ thấy đường ăn nhanh chóng chuyển từ thể rắn sang thể lỏng, làm như vậy với muối ăn thấy muối ăn vẫn ở thể rắn.

Giải thích:

Đường ăn là hợp chất cộng hóa trị nên có nhiệt độ nóng chảy thấp. Muối ăn là hợp chất ion nên có nhiệt độ nóng chảy cao.

Muối ăn và đường sau khi đun

Câu hỏi 9 trang 38 KHTN lớp 7: So sánh một số tính chất chung của chất cộng hóa trị với chất ion.

Trả lời:

Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 Bài 5: Giới thiệu về liên kết hóa học

I. Đặc điểm cấu tạo vỏ nguyên tử khí hiếm

- Lớp vỏ ngoài cùng của các nguyên tử khí hiếm có 8 electron (riêng He có 2 electron) là lớp vỏ bền vững. Vì vậy các nguyên tử khí hiếm tồn tại độc lập trong điều kiện thường.

- Một số mô hình cấu tạo vỏ nguyên tử của khí hiếm:

- Nguyên tử của nguyên tố khác có lớp vỏ ngoài cùng kém bền, có xu hướng tạo thành lớp vỏ tương tự khí hiếm khi liên kết với các nguyên tử khác.

II. Liên kết ion

1. Sự tạo thành liên kết ion

- Liên kết ion là liên kết được tạo thành bởi lực hút giữa ion dương và ion âm. Chất được tạo thành các ion dương và ion âm được gọi là hợp chất ion.

- Khi kim loại điển hình kết hợp với phi kim điển hình, nguyên tử kim loại sẽ cho electron tạo thành ion dương, nguyên tử phi kim sẽ nhận electron tạo thành ion âm. Các ion âm và ion dương hút nhau, tạo ra hợp chất ion.

Ví dụ 1: Sự tạo thành liên kết trong phân tử sodium chloride:

+ Nguyên tử Na cho đi 1 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là Na⁺:

+ Nguyên tử Cl nhận 1 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là Cl^-

+ Các ion Na⁺ và Cl^- hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử sodium chloride:

Ví dụ 2: Sự tạo thành liên kết trong phân tử magnesium oxide

+ Nguyên tử Mg cho đi 2 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang hai điện tích dương, kí hiệu Mg²⁺:

+ Nguyên tử O nhận 2 electron ở lớp ngoài cùng trở thành ion mang hai điện tích âm, kí hiệu là O^2-:

+ Các ion Mg²⁺ và O^2- hút nhau tạo thành liên kết trong phân tử magnesium oxide:

2. Tính chất chung của hợp chất ion

+ Là chất rắn ở điều kiện thường.

Ví dụ: potassium chloride, copper oxide,…

+ Thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

Ví dụ: aluminium oxide, sodium chloride, copper oxide,…

+ Khi tan trong nước tạo ra dung dịch dẫn điện.

Ví dụ: sodium chloride, magnesium chloride,…

III. Liên kết cộng hóa trị

1. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo thành bởi một hoặc nhiều đôi electron dùng chung giữa hai nguyên tử.

- Chất được tạo thành nhờ liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử được gọi là chất cộng hóa trị.

- Để có lớp vỏ electron bền vững tương tự khí hiếm, các nguyên tử phi kim sẽ góp các electron để tạo ra một hoặc nhiều đôi electron dùng chung giữa các nguyên tử và liên kết với nhau thành phân tử.

Ví dụ 1: Sự tạo thành liên kết trong phân tử hydrogen

+ Nguyên tử H chỉ có 1 electron và cần thêm 1 electron để có lớp vỏ bền vững tương tự khí hiếm.

+ Khi hai nguyên tử H liên kết với nhau, mỗi nguyên tử góp 1 electron để tạo ra đôi electron dùng chung.

+ Hạt nhân của hai nguyên tử H cùng hút đôi electron dùng chung và liên kết với nhau tạo thanh phân tử hydrogen. Liên kết như này được gọi là liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ 2: Sự tạo thành liên kết trong phân tử nước

+ Khi O kết hợp với H, nguyên tử O góp 2 electron, mỗi nguyên tử H góp 1 electron. Giữa nguyên tử O và nguyên tử H có 1 electron dùng chung.

+ Hạt nhân nguyên tử O và H cùng hút đôi electron dùng chung, liên kết với nhau tạo ra phân tử nước.

2. Một số đặc điểm của chất cộng hóa trị

+ Có cả ba thể: thế rắn (đường ăn, iodine,…), thể lỏng (bromine, ethanol,…), thể khí (oxygen, nitrogen, khí carbonic,…).

+ Các chất cộng hóa trị thường có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thấp.

+ Nhiều chất cộng hóa trị không dẫn điện (đường ăn, ethanol,…).

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 7 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 6: Hóa trị, công thức hóa học

Bài tập Chủ đề 3

Bài 7: Tốc độ của chuyển động

Bài 8: Đồ thị quãng đường – thời gian

Bài tập Chủ đề 4

Xem thêm tài liệu Khoa học tự nhiên lớp 7 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 5: Giới thiệu về liên kết hóa học