Electron hóa trị là các electron thuộc lớp ngoài cùng và phân lớp sát lớp ngoài cùng chưa bão hòa, có khả năng tham gia trực tiếp vào việc hình thành liên kết hóa học. Với nguyên tố nhóm A, số electron hóa trị thường bằng số thứ tự nhóm.

Nội dung quy tắc Octet: trong quá trình hình thành liên kết hóa học, nguyên tử của các nguyên tố có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt cấu hình electron bền vững, giống nguyên tử khí hiếm gần nhất (8 electron lớp ngoài cùng, riêng He chỉ cần 2 electron).

Ví dụ minh họa:

• Phân tử N₂ (cộng hóa trị): mỗi nguyên tử N có 5 electron hóa trị, hai nguyên tử góp chung 3 cặp electron (liên kết ba) để mỗi nguyên tử đạt 8 electron lớp ngoài cùng.
• Phân tử NaF (ion): Na nhường 1e tạo Na⁺ (cấu hình giống Ne); F nhận 1e tạo F⁻ (cấu hình giống Ne); hai ion trái dấu hút nhau tạo hợp chất ion.

Bản chất: liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Liên kết ion thường hình thành giữa kim loại điển hình (nhóm IA, IIA) và phi kim điển hình (nhóm VIA, VIIA) do hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tố lớn.

Tính chất của hợp chất ion:

• Cấu trúc: các ion dương và âm sắp xếp luân phiên, chặt chẽ trong không gian ba chiều theo một trật tự xác định (mạng tinh thể ion).
• Trạng thái: chất rắn ở điều kiện thường, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, khó bay hơi (lực hút tĩnh điện giữa các ion rất mạnh).
• Tính dẫn điện: không dẫn điện ở trạng thái rắn (ion bị giữ cố định); dẫn điện tốt khi nóng chảy hoặc tan trong nước (ion di chuyển tự do).
• Độ tan: đa số hợp chất ion tan tốt trong dung môi phân cực như nước.

Bản chất: liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. Liên kết này thường gặp giữa hai nguyên tử phi kim.

Phân loại theo độ phân cực:

• Không phân cực: cặp electron dùng chung không lệch về nguyên tử nào (thường giữa 2 nguyên tử cùng nguyên tố: Cl₂, H₂, N₂).
• Phân cực: cặp electron dùng chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn (HCl, H₂O).
• Liên kết cho – nhận (phối trí): cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đóng góp. Ví dụ: sự hình thành ion NH₄⁺ từ NH₃ và H⁺; hoặc NH₃ → BF₃.

Sự xen phủ orbital — liên kết σ và π:

• σ (sigma): xen phủ trục, mật độ electron tập trung trên đường nối 2 hạt nhân → bền vững, quay tự do quanh trục liên kết.
• π (pi): xen phủ bên (orbital p song song) → kém bền hơn σ, ngăn cản sự quay tự do.
• Liên kết đơn = 1σ; liên kết đôi = 1σ + 1π; liên kết ba = 1σ + 2π.

Sự lai hóa orbital (mở rộng): là sự tổ hợp các orbital nguyên tử (khác hình dạng, năng lượng gần bằng nhau) của cùng 1 nguyên tử để tạo các orbital lai hóa giống hệt nhau, giải thích hình dạng hình học phân tử.

Năng lượng liên kết: năng lượng cần để phá vỡ 1 mol liên kết (thể khí). Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền: liên kết ba > đôi > đơn.

Độ dài liên kết: khoảng cách giữa 2 hạt nhân khi hình thành liên kết. Độ dài càng ngắn thì liên kết thường càng bền. Liên kết ba ngắn nhất, liên kết đơn dài nhất.

Liên kết hydrogen là một tương tác yếu (yếu hơn nhiều so với liên kết ion và cộng hóa trị), hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết cộng hóa trị với nguyên tử có độ âm điện rất lớn như F, O, N) với một nguyên tử khác cũng có độ âm điện lớn (F, O, N) còn cặp electron riêng, ở phân tử khác hoặc cùng phân tử.

• Ảnh hưởng: làm tăng đáng kể nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy so với hợp chất có khối lượng phân tử tương đương nhưng không có liên kết hydrogen.
• Ví dụ: H₂O sôi ở 100 °C, cao hơn hẳn H₂S (khối lượng mol gần tương đương) vì H₂O có liên kết hydrogen liên phân tử còn H₂S thì không (S có độ âm điện nhỏ hơn nhiều so với O).

Tương tác van der Waals là lực hút tĩnh điện yếu giữa các phân tử/nguyên tử, sinh ra do electron phân bố không đồng đều tạo lưỡng cực tạm thời (hoặc lưỡng cực cảm ứng).

• Tương tác van der Waals tăng khi khối lượng/kích thước phân tử tăng → tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi.
• Ví dụ: ở điều kiện thường F₂, Cl₂ là khí; Br₂ là lỏng; I₂ là rắn — phù hợp xu hướng tăng dần theo khối lượng phân tử.

Hiệu độ âm điện (Δχ) giữa 2 nguyên tử giúp dự đoán tương đối loại liên kết hình thành giữa chúng:

Lưu ý: ranh giới Δχ = 1,7 chỉ mang tính quy ước tương đối để dự đoán nhanh loại liên kết; bản chất liên kết thực tế thường mang cả hai đặc tính ion và cộng hóa trị ở mức độ khác nhau.