Câu hỏi:

Liên kết hydrogen được hình thành giữa một nguyên tử hydro (H) đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn (như O, N, F) và một nguyên tử có độ âm điện lớn khác.

• $H_2O$ có O liên kết với H.


• $CH_4$ không có nguyên tử nào có độ âm điện lớn liên kết trực tiếp với H.


• $CH_3OH$ có O liên kết với H.


• $NH_3$ có N liên kết với H.

Do đó, $CH_4$ không thể tạo được liên kết hydrogen.

Để xác định cấu hình electron của các ion và so sánh với cấu hình electron của khí hiếm, ta thực hiện như sau:

* K$^+$: K có Z = 19, cấu hình electron là $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$. Khi tạo ion K$^+$, nó mất 1 electron ở lớp ngoài cùng, trở thành $1s^22s^22p^63s^23p^6$. Cấu hình này giống với khí hiếm Argon (Ar, Z = 18).
* Mg$^{2+}$: Mg có Z = 12, cấu hình electron là $1s^22s^22p^63s^2$. Khi tạo ion Mg$^{2+}$, nó mất 2 electron ở lớp ngoài cùng, trở thành $1s^22s^22p^6$. Cấu hình này giống với khí hiếm Neon (Ne, Z = 10).
* F$^-$: F có Z = 9, cấu hình electron là $1s^22s^22p^5$. Khi tạo ion F$^-$, nó nhận 1 electron vào lớp ngoài cùng, trở thành $1s^22s^22p^6$. Cấu hình này giống với khí hiếm Neon (Ne, Z = 10).
* S$^{2-}$: S có Z = 16, cấu hình electron là $1s^22s^22p^63s^23p^4$. Khi tạo ion S$^{2-}$, nó nhận 2 electron vào lớp ngoài cùng, trở thành $1s^22s^22p^63s^23p^6$. Cấu hình này giống với khí hiếm Argon (Ar, Z = 18).

Vậy:

* K$^+$ giống cấu hình electron của Argon (Ar).
* Mg$^{2+}$ giống cấu hình electron của Neon (Ne).
* F$^-$ giống cấu hình electron của Neon (Ne).
* S$^{2-}$ giống cấu hình electron của Argon (Ar).

Để xác định loại liên kết, ta dựa vào hiệu độ âm điện giữa các nguyên tử:

• Liên kết ion: Hiệu độ âm điện lớn (thường lớn hơn 1.7).
• Liên kết cộng hóa trị phân cực: Hiệu độ âm điện trung bình (thường từ 0.4 đến 1.7).
• Liên kết cộng hóa trị không phân cực: Hiệu độ âm điện nhỏ (thường nhỏ hơn 0.4).

Xét từng phân tử:

• $MgCl_2$: $\Delta \chi = |3.16 - 1.31| = 1.85 > 1.7$, liên kết ion.
• $AlCl_3$: $\Delta \chi = |3.16 - 1.61| = 1.55$, liên kết cộng hóa trị phân cực. (Chú ý: $AlCl_3$ có tính chất trung gian, có thể coi là cộng hóa trị phân cực).
• $HBr$: $\Delta \chi = |2.96 - 2.20| = 0.76$, liên kết cộng hóa trị phân cực.
• $O_2$: $\Delta \chi = |3.44 - 3.44| = 0$, liên kết cộng hóa trị không phân cực.
• $H_2$: $\Delta \chi = |2.20 - 2.20| = 0$, liên kết cộng hóa trị không phân cực.
• $NH_3$: $\Delta \chi = |3.04 - 2.20| = 0.84$, liên kết cộng hóa trị phân cực.

Vậy đáp án đúng là: Liên kết ion: $MgCl_2$; Liên kết cộng hóa trị phân cực: $AlCl_3$, $HBr$, $NH_3$; Liên kết cộng hóa trị không phân cực: $O_2$, $H_2$.

Các halogen tồn tại ở các trạng thái khác nhau do sự khác biệt về khối lượng phân tử và lực Van der Waals.

• Fluorine (F₂) và chlorine (Cl₂) có khối lượng phân tử nhỏ, nên lực Van der Waals yếu, do đó chúng tồn tại ở trạng thái khí.
• Bromine (Br₂) có khối lượng phân tử lớn hơn, lực Van der Waals mạnh hơn, đủ để giữ các phân tử lại gần nhau ở trạng thái lỏng.
• Iodine (I₂) có khối lượng phân tử lớn nhất, lực Van der Waals mạnh nhất, giữ các phân tử lại gần nhau ở trạng thái rắn.

Hóa học là ngành khoa học nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất. Do đó, đáp án đúng là "Cấu tạo của chất và sự biến đổi của chất."