Liên kết hóa học

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Trong hóa học, liên kết hóa học là lực, giữ cho các nguyên tử cùng nhau trong các phân tử hay các tinh thể. Trong nhiều hợp chất đơn giản, thuyết liên kết hóa trị và khái niệm của số ôxi hóa có thể được sử dụng để dự đoán cấu trúc và thành phần phân tử. Tương tự, các thuyết của vật lý cổ điển có thể sử dụng để dự đoán nhiều cấu trúc ion. Với các hợp chất phức tạp hơn, chẳng hạn các phức chất kim loại, thuyết liên kết hóa trị không thể giải thích được và sự giải thích hoàn hảo hơn phải dựa trên các cơ sở của cơ học lượng tử.

Các đặc trưng không gian và khoảng năng lượng tương tác bởi các lực hóa học nối với nhau thành một sự liên tục, vì thế các thuật ngữ cho các dạng liên kết hóa học khác nhau là rất tương đối và ranh giới giữa chúng là không rõ ràng. Tuy vậy, vẫn có thể phân loại như sau:

liên kết ion
liên kết cộng hóa trị
liên kết cộng hóa trị phối hợp
liên kết kim loại
liên kết hiđrô

Mọi liên kết hóa học phát sinh ra từ tương tác ưa thích nhất xét theo năng lượng (mức năng lượng thấp) giữa các điện tử trong các nguyên tử khác nhau. Các dạng liên kết hóa học được phân biệt bởi khoảng không gian mà các điện tử tập trung hay phân tán giữa các nguyên tử của chất đó.

Trong trường hợp liên kết ion, các điện tử chủ yếu liên kết với các nguyên tử riêng biệt, và điện tích tổng thể được gắn với mỗi nguyên tử rời rạc hợp thành trong toàn bộ chất. Bản chất của các lực giữa các nguyên tử (thực tế là giữa các ion) được đặc trưng bởi sự liên tục đẳng hướng của thế tĩnh điện.

Ngược lại, trong liên kết cộng hóa trị các điện tử nằm trong liên kết không gắn với các nguyên tử riêng biệt, mà chúng được phân bổ trong cấu trúc ngang qua phân tử, được mô tả bởi học thuyết phổ biến đương thời là các quỹ đạo phân tử. Không giống như liên kết ion thuần túy, các liên kết cộng hóa trị có thể có các thuộc tính không đẳng hướng. Trạng thái trung gian có thể tồn tại, trong các liên kết đó là hỗn hợp của các đặc trưng cho liên kết ion phân cực và các đặc trưng của liên kết cộng hóa trị với điện tử phân tán.

Liên kết ion có thể được mô tả bởi vật lý cổ điển, nhưng các tổ hợp phức tạp của liên kết cộng hóa trị thì phải dựa chủ yếu vào các khái niệm của cơ học lượng tử.

Các liên kết nội phân tử đảm bảo việc giữ cấu trúc của phân tử, còn các lực giữa các phân tử là lực hấp dẫn giữa các phân tử của chất.

Cuốn sách của Linus Pauling The Nature of the Chemical Bond (Bản chất tự nhiên của liên kết hóa học) có thể coi là cuốn sách có ảnh hưởng đáng kể nhất về hóa học trong số các sách đã được xuất bản.