1. Ion, cation, anion
a] Sự tạo thành ion
- Nguyên tử luôn trung hòa về điện, nhưng khi nguyên tử nhường hay nhận thêm electron thì nó trở thành phần tử mang điện gọi là ion.
b] Sự tạo thành cation
- Thí dụ: Sự hình thành cation của nguyên tử $Li\,[Z=3]$
Cấu hình $e$: $1{s^2}\,\,2{s^1}$
$1{s^2}\,\,2{s^1} \,\longrightarrow \, 1{s^2} \,+\, 1e$
Hay: $Li \, \longrightarrow \, Li^{+} \,+\, 1e$
- Kết luận: Trong các phản ứng hóa học, để đạt được cấu hình bền của khí hiếm, nguyên tử kim loại có khuynh hướng nhường electron lớp ngoài cùng cho nguyên tử các nguyên tố khác để trở thành phần tử mang điện dương gọi là ion dương hay cation.
$n{s^1}$ nhường $1e\,[n>1]$ $\longrightarrow$ Ion $M^{+}$
$n{s^2}$ nhường $2e\,[n>1]$ $\longrightarrow$ Ion $M^{2+}$
$n{s^2}\,\,n{p^1}$ nhường $3e$ $\longrightarrow$ Ion $M^{3+}$
$\Longrightarrow$ Tên cation được gọi theo tên kim loại.
Thí dụ: $Li^{+}$ gọi là $cation\,\, liti$
c] Sự tạo thành anion
- Thí dụ: Sự hình thành anion của nguyên tử $F\,[Z=9]$
Cấu hình $e$: $1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^5}$
$1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^5} \,+\, 1e \,\longrightarrow \, 1{s^2}\,\,2{s^2}\,\,2{p^6}$
Hay: $F \,+\, 1e \,\longrightarrow \, F^{-}$
- Kết luận: Trong các phản ứng hóa học, để đạt được cấu hình bền của khí hiếm, nguyên tử phi kim có khuynh hướng nhận thêm $e$ của nguyên tử các nguyên tố khác để trở thành phần tử mang điện âm gọi là ion âm hay anion.
$n{s^2}\,\,n{p^3}$ nhận $3e$ $\longrightarrow$ Ion $X^{3-}$
$n{s^2}\,\,n{p^4}$ nhận $2e$ $\longrightarrow$ Ion $X^{2-}$
$n{s^2}\,\,n{p^5}$ nhận $1e$ $\longrightarrow$ Ion $X^{-}$
$\Longrightarrow$ Tên anion được gọi theo tên gốc axit [trừ $O_{2}$ - gọi là anion oxit].
Thí dụ: $F^{-}$ gọi là $anion\,\, florua$
2. Ion đơn nguyên tử và ion âm đa nguyên tử
a] Ion đơn nguyên tử
- Ion đơn nguyên tử là các ion tạo nên từ 1 nguyên tử.
- Thí dụ:
+ Cation $Li^{+}$, $Na^{+}$, $Mg^{2+}$, $Al^{3+}$...
+ Anion $F^{-}$, $Cl^{-}$, $S^{2-}$...
b] Ion đa nguyên tử
- Ion đa nguyên tử là những nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm.
- Thí dụ:
+ Cation amoni $NH_{4}^{+}$...
+ Anion hiđroxit $OH^{–}$, anion sunfat $SO_{4}^{2-}$
II. SỰ TẠO THÀNH LIÊN KẾT ION
- Thí dụ: Xét phân tử $NaCl$
+ Nguyên tử $Na$ nhường $1e$ cho nguyên tử $Cl$ để trở thành ion dương $Na^{+}$.
$Na \,\longrightarrow \, Na^{+} \,+\, 1e$
+ Nguyên tử $Cl$ nhận $1e$ từ $Na$ để trở thành ion âm $Cl^{-}$.
$Cl \,+\, 1e \,\longrightarrow \, Cl^{-}$
+ Quá trình được biểu diễn như sau:
$\,\,\,\,\,Na \,\,\,\,\,+\,\,\,\,\, Cl \,\,\,\,\, \longrightarrow \,\, Na^{+} \,\,+\,\,\,\,\, Cl^{-} \nonumber \\ [2,8,1]\,\,\,\,\,\,[2,8,7]\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,[2,8]\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,[2,8,8]$
+ Hai ion tạo thành $Na^{+}$ và $Cl^{-}$ mang điện tích ngược dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo nên phân tử $NaCl$:
$Na^{+} \,+\, Cl^{-} \,\longrightarrow \, NaCl$
+ Phản ứng hóa học trên có thể biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:
- Kết luận: Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.
III. TINH THỂ ION
1. Tinh thể $NaCl$
- Ở thể rắn, $NaCl$ tồn tại dưới dạng tinh thể ion. Trong mạng tinh thể $NaCl$, các ion $Na^{+}$, $Cl^{-}$ được phân bố luân phiên đều đặn và có trật tự trên các đỉnh của hình lập phương nhỏ. Xung quanh mỗi ion đều có 6 ion ngược dấu liên kết với nó.
2. Tính chất chung của hợp chất ion
- Tinh thể ion rất bền vững vì lực hút tĩnh điện giữa các ion ngược dấu trong tinh thể lớn.
- Các hợp chất ion đều khá rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi.
- Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước.
- Khi nóng chảy, khi hòa tan trong nước, chúng tạo thành dung dịch dẫn điện. Ở trạng thái rắn, tinh thể ion không dẫn điện.