Liên Kết Cộng Hóa Trị Của N2: Cấu Tạo, Sơ Đồ Lewis Và Bản Chất Liên Kết

Liên kết cộng hóa trị của N2 được hình thành như thế nào? Sơ đồ Lewis của N2 ra sao? Vì sao liên kết này lại có độ bền cao đến vậy? Bài viết dưới đây The TutorX sẽ giúp bạn hiểu rõ từ bản chất đến cách vận dụng làm bài tập.

Tổng Quan Về Phân Tử N2

Nitơ là nguyên tố thuộc nhóm VA (nhóm 15) trong bảng tuần hoàn, có số hiệu nguyên tử 7. Cấu hình electron của nitơ là:

1s² 2s² 2p³

Ở lớp ngoài cùng, mỗi nguyên tử N có 5 electron hóa trị. Để đạt được cấu hình bền vững giống khí hiếm (8 electron lớp ngoài cùng), mỗi nguyên tử nitơ cần thêm 3 electron nữa.

Trong tự nhiên, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng phân tử N2 và chiếm khoảng 78% thể tích khí quyển. Điều này cho thấy phân tử N2 có độ bền rất cao và khó bị phân hủy.

Khi hai nguyên tử N kết hợp với nhau, chúng sẽ chia sẻ electron để cùng đạt cấu hình bát tử. Đây chính là cơ sở hình thành liên kết cộng hóa trị N2.

Liên Kết Cộng Hóa Trị Của N2

N2 có bao nhiêu liên kết cộng hóa trị?

Mỗi nguyên tử nitơ có:

• 3 electron độc thân
• 1 cặp electron tự do
• Tổng cộng 5 electron hóa trị

Để đạt 8 electron lớp ngoài cùng, mỗi nguyên tử N sẽ góp chung 3 electron với nguyên tử còn lại. Như vậy, giữa hai nguyên tử nitơ sẽ hình thành 3 cặp electron dùng chung.

Kết quả là trong phân tử N2 xuất hiện liên kết ba (N≡N).

Thành phần của liên kết ba trong N2

Liên kết ba giữa hai nguyên tử nitơ bao gồm:

• 1 liên kết sigma (σ)
• 2 liên kết pi (π)

Liên kết sigma được hình thành do sự xen phủ trục giữa các orbital, tạo nên liên kết bền nhất. Hai liên kết pi hình thành do sự xen phủ bên của các orbital p.

Sự kết hợp của 1 liên kết sigma và 2 liên kết pi tạo nên một liên kết ba rất chắc chắn, giúp phân tử N2 có độ bền vượt trội.

Liên kết cộng hóa trị N2 là có cực hay không cực?

Hai nguyên tử nitơ giống hệt nhau và có cùng độ âm điện. Do đó:

Cặp electron dùng chung không bị lệch về phía nguyên tử nào.
Không hình thành moment lưỡng cực.

Vì vậy, liên kết cộng hóa trị trong N2 là liên kết không cực và phân tử N2 là phân tử không phân cực.

Sơ Đồ Lewis Của N2

Việc vẽ sơ đồ Lewis giúp chúng ta hình dung rõ hơn bản chất của liên kết cộng hóa trị N2.

Bước 1: Xác định tổng số electron hóa trị

Mỗi nguyên tử N có 5 electron hóa trị.
Tổng số electron hóa trị của N2 là:

5 × 2 = 10 electron

Bước 2: Tạo liên kết giữa hai nguyên tử

Hai nguyên tử N sẽ dùng chung 3 cặp electron, tức là 6 electron để tạo liên kết ba.

Bước 3: Phân bố electron còn lại

Sau khi tạo liên kết, còn lại 4 electron.
Số electron này sẽ được phân bố thành 2 cặp electron tự do, mỗi nguyên tử N giữ 1 cặp.

Biểu diễn sơ đồ Lewis

Công thức Lewis của N2 được viết như sau:

:N ≡ N:

Trong đó:

Ba gạch ngang biểu diễn ba cặp electron dùng chung
Hai dấu “:” hai bên biểu diễn hai cặp electron không liên kết

Sơ đồ này cho thấy mỗi nguyên tử N đã đạt đủ 8 electron lớp ngoài cùng, thỏa mãn quy tắc bát tử.

>>> Xem thêm: Liên Kết Cộng Hóa Trị NH3

Vì Sao Liên Kết Trong N2 Rất Bền?

Liên kết cộng hóa trị của N2 được xem là một trong những liên kết bền nhất trong các phân tử hai nguyên tử. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến độ bền đặc biệt này.

• N2 có liên kết ba. Số lượng liên kết càng nhiều thì năng lượng liên kết càng lớn. Năng lượng liên kết của N≡N vào khoảng 941 kJ/mol, cao hơn nhiều so với liên kết đôi trong O2 hay liên kết đơn trong F2.
• Nguyên tử nitơ có bán kính nhỏ. Khoảng cách giữa hai hạt nhân trong phân tử N2 ngắn, lực hút tĩnh điện mạnh, làm tăng độ bền của liên kết.
• Liên kết trong N2 là không phân cực. Việc không có sự phân bố điện tích không đều giúp phân tử ít bị tác động bởi các chất phản ứng khác.

Chính vì những lý do này, N2 gần như trơ ở điều kiện thường và chỉ phản ứng ở nhiệt độ cao hoặc có xúc tác (ví dụ trong quá trình tổng hợp amoniac).

Liên kết cộng hóa trị N2 là liên kết ba gồm 1 liên kết sigma và 2 liên kết pi, được hình thành khi hai nguyên tử nitơ góp chung 3 cặp electron để đạt cấu hình bát tử bền vững. 

Nếu bạn vẫn còn gặp khó khăn khi học về liên kết hóa học hay các chuyên đề Hóa 10 – 12, hãy để đội ngũ gia sư giỏi tại The TutorX đồng hành cùng bạn. Với phương pháp giảng dạy dễ hiểu, bám sát chương trình và luyện thi chuyên sâu, The TutorX sẽ giúp bạn nắm chắc kiến thức và tự tin chinh phục điểm cao trong mọi kỳ thi.