Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Viết công thức Lewis cho phân tử đơn giản
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em viết được công thức Lewis (công thức electron) cho một số phân tử cộng hoá trị đơn giản như $H_2O$, $CO_2$, $NH_3$, thể hiện đầy đủ cặp electron liên kết và cặp electron riêng.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước đã cho em biết liên kết đơn, đôi, ba tương ứng với 1, 2, 3 cặp electron dùng chung. Nhưng một phân tử thường có nhiều electron hoá trị hơn số electron tham gia liên kết — số electron còn lại không mất đi đâu cả, chúng tồn tại thành từng cặp riêng quanh nguyên tử. Công thức Lewis là cách vẽ thể hiện TẤT CẢ các electron hoá trị đó, cả phần liên kết lẫn phần không liên kết.
Khởi động
Phân tử nước $H_2O$ có tổng cộng 8 electron hoá trị (6 từ O, 1 từ mỗi H). Nhưng oxygen trong phân tử nước chỉ liên kết với 2 nguyên tử H, dùng đúng 4 electron cho hai liên kết đơn. Vậy 4 electron hoá trị còn lại của oxygen đi đâu?
Kiến thức trọng tâm
**Công thức Lewis** (công thức electron) biểu diễn phân tử bằng ký hiệu nguyên tố kèm các dấu chấm hoặc gạch nối thể hiện electron hoá trị: mỗi **cặp electron liên kết** (electron dùng chung) được vẽ bằng một gạch nối giữa hai nguyên tử, còn mỗi **cặp electron riêng** (electron không tham gia liên kết, chỉ thuộc về một nguyên tử) được vẽ bằng hai dấu chấm cạnh nguyên tử đó.
Các bước viết công thức Lewis cho một phân tử: (1) đếm tổng số electron hoá trị của tất cả nguyên tử trong phân tử; (2) xác định nguyên tử trung tâm — thường là nguyên tử có độ âm điện thấp hơn hoặc có khả năng tạo nhiều liên kết hơn, các nguyên tử còn lại xếp xung quanh; (3) nối nguyên tử trung tâm với từng nguyên tử xung quanh bằng một cặp electron liên kết (một gạch nối); (4) phân bố số electron hoá trị còn lại thành cặp electron riêng, ưu tiên cho các nguyên tử xung quanh đạt octet trước, sau đó đến nguyên tử trung tâm; (5) nếu nguyên tử trung tâm vẫn chưa đủ octet, chuyển bớt một cặp electron riêng của nguyên tử xung quanh thành cặp electron liên kết thứ hai (tạo liên kết đôi).
Xét phân tử $H_2O$: tổng electron hoá trị là $6 + 1 + 1 = 8$. Oxygen là nguyên tử trung tâm (hydrogen chỉ tạo được đúng 1 liên kết nên không thể làm trung tâm). Nối O với mỗi H bằng 1 cặp electron liên kết, dùng hết 4 electron. Còn lại $8 - 4 = 4$ electron, tạo thành 2 cặp electron riêng trên nguyên tử O. Kiểm tra lại: nguyên tử O có 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng, tổng 4 cặp — tức 8 electron bao quanh, đạt octet; mỗi nguyên tử H có 1 cặp liên kết, tức 2 electron bao quanh, đạt cấu hình bền của He.
Xét phân tử $CO_2$: tổng electron hoá trị là $4 + 6 + 6 = 16$. Carbon là nguyên tử trung tâm. Nếu chỉ nối C với mỗi O bằng 1 cặp electron (liên kết đơn), C mới có 4 electron bao quanh — chưa đủ octet. Cần chuyển thêm một cặp electron riêng của mỗi O thành cặp electron liên kết, tạo liên kết đôi ở cả hai phía: $O{=}C{=}O$. Khi đó, C có 4 cặp electron liên kết (2 liên kết đôi), tức 8 electron bao quanh — đạt octet; mỗi O có 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng, cũng đạt octet.
Số cặp electron riêng trên nguyên tử trung tâm: O trong $H_2O$ có 2 cặp riêng, N trong $NH_3$ có 1 cặp riêng, C trong $CO_2$ và $CH_4$ đã dùng hết electron hoá trị cho liên kết nên không còn cặp riêng.
Ví dụ
Viết công thức Lewis của phân tử $H_2O$
1
Viết công thức Lewis của phân tử nước $H_2O$.
2
Oxygen có 6 electron hoá trị, mỗi hydrogen có 1 electron hoá trị. Tổng: $6 + 1 + 1 = 8$ electron hoá trị.
3
O làm nguyên tử trung tâm (H chỉ tạo được 1 liên kết). Nối O với mỗi H bằng 1 cặp electron liên kết, dùng hết $2 \times 2 = 4$ electron.
4
Còn lại $8 - 4 = 4$ electron, đặt thành 2 cặp electron riêng trên nguyên tử O.
5
Công thức Lewis của $H_2O$: nguyên tử O ở giữa, nối với 2 nguyên tử H bằng 2 gạch liên kết đơn, và mang thêm 2 cặp electron riêng (4 chấm) trên O. Kiểm tra: O có 4 cặp bao quanh (đạt octet), mỗi H có 1 cặp (đạt duplet).
Ví dụ
Viết công thức Lewis của phân tử $CO_2$ (dạng thi)
1
Khí $CO_2$ là sản phẩm của quá trình hô hấp và đốt cháy nhiên liệu, đồng thời là nguyên liệu cho quang hợp. Hãy viết công thức Lewis của phân tử $CO_2$ và xác định loại liên kết giữa carbon và oxygen.
2
Carbon có 4 electron hoá trị, mỗi oxygen có 6 electron hoá trị. Tổng: $4 + 6 + 6 = 16$ electron hoá trị.
3
Nếu nối C với mỗi O bằng 1 cặp electron liên kết (dùng 4 electron), rồi đặt 12 electron còn lại thành 6 cặp riêng trên hai O — khi đó nguyên tử C chỉ có 2 cặp bao quanh (4 electron), CHƯA đạt octet.
4
Chuyển một cặp electron riêng từ mỗi nguyên tử O thành cặp electron liên kết thứ hai với C, tạo liên kết đôi ở cả hai phía: $O{=}C{=}O$.
5
Sau điều chỉnh, C có 4 cặp electron liên kết bao quanh (2 liên kết đôi, tức 8 electron) — đạt octet. Mỗi O có 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng (cũng 8 electron) — đạt octet. Vậy $CO_2$ có công thức Lewis $O{=}C{=}O$, với hai liên kết đôi giữa C và O.
Sai lầm thường gặp
Lỗi thường gặp nhất là quên vẽ cặp electron riêng, chỉ vẽ các gạch liên kết rồi dừng lại — điều này bỏ sót một phần electron hoá trị của phân tử và không kiểm tra được octet đầy đủ. Một lỗi khác là quên kiểm tra lại octet sau khi nối liên kết đơn: nếu nguyên tử trung tâm chưa đủ 8 electron bao quanh (như trường hợp $CO_2$ ở trên), bắt buộc phải chuyển cặp electron riêng thành liên kết đôi hoặc ba, không được để nguyên tử trung tâm thiếu electron.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Viết công thức Lewis theo 5 bước: đếm tổng electron hoá trị → chọn nguyên tử trung tâm → nối liên kết đơn với các nguyên tử xung quanh → phân bố electron còn lại thành cặp riêng (ưu tiên nguyên tử xung quanh trước) → nếu nguyên tử trung tâm chưa đủ octet, chuyển cặp riêng thành liên kết đôi/ba. Luôn kiểm tra lại: mỗi nguyên tử (trừ H) phải có đủ 4 cặp electron bao quanh.
Công thức Lewis cho ta biết CÓ liên kết cộng hoá trị và bao nhiêu cặp electron tham gia, nhưng chưa nói lên cặp electron đó được chia đều hay lệch về phía nguyên tử nào. Bài tiếp theo sẽ trả lời câu hỏi đó bằng khái niệm độ âm điện và liên kết cộng hoá trị phân cực.
Sau bài này, em viết được công thức Lewis (công thức electron) cho một số phân tử cộng hoá trị đơn giản như H2O, CO2, NH3, thể hiện đầy đủ cặp electron liên kết và cặp electron riêng.
Bài trước đã cho em biết liên kết đơn, đôi, ba tương ứng với 1, 2, 3 cặp electron dùng chung. Nhưng một phân tử thường có nhiều electron hoá trị hơn số electron tham gia liên kết — số electron còn lại không mất đi đâu cả, chúng tồn tại thành từng cặp riêng quanh nguyên tử. Công thức Lewis là cách vẽ thể hiện TẤT CẢ các electron hoá trị đó, cả phần liên kết lẫn phần không liên kết.
Phân tử nước H2O có tổng cộng 8 electron hoá trị (6 từ O, 1 từ mỗi H). Nhưng oxygen trong phân tử nước chỉ liên kết với 2 nguyên tử H, dùng đúng 4 electron cho hai liên kết đơn. Vậy 4 electron hoá trị còn lại của oxygen đi đâu?
Công thức Lewis (công thức electron) biểu diễn phân tử bằng ký hiệu nguyên tố kèm các dấu chấm hoặc gạch nối thể hiện electron hoá trị: mỗi cặp electron liên kết (electron dùng chung) được vẽ bằng một gạch nối giữa hai nguyên tử, còn mỗi cặp electron riêng (electron không tham gia liên kết, chỉ thuộc về một nguyên tử) được vẽ bằng hai dấu chấm cạnh nguyên tử đó.
Các bước viết công thức Lewis cho một phân tử: (1) đếm tổng số electron hoá trị của tất cả nguyên tử trong phân tử; (2) xác định nguyên tử trung tâm — thường là nguyên tử có độ âm điện thấp hơn hoặc có khả năng tạo nhiều liên kết hơn, các nguyên tử còn lại xếp xung quanh; (3) nối nguyên tử trung tâm với từng nguyên tử xung quanh bằng một cặp electron liên kết (một gạch nối); (4) phân bố số electron hoá trị còn lại thành cặp electron riêng, ưu tiên cho các nguyên tử xung quanh đạt octet trước, sau đó đến nguyên tử trung tâm; (5) nếu nguyên tử trung tâm vẫn chưa đủ octet, chuyển bớt một cặp electron riêng của nguyên tử xung quanh thành cặp electron liên kết thứ hai (tạo liên kết đôi).
Xét phân tử H2O: tổng electron hoá trị là 6+1+1=8. Oxygen là nguyên tử trung tâm (hydrogen chỉ tạo được đúng 1 liên kết nên không thể làm trung tâm). Nối O với mỗi H bằng 1 cặp electron liên kết, dùng hết 4 electron. Còn lại 8−4=4 electron, tạo thành 2 cặp electron riêng trên nguyên tử O. Kiểm tra lại: nguyên tử O có 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng, tổng 4 cặp — tức 8 electron bao quanh, đạt octet; mỗi nguyên tử H có 1 cặp liên kết, tức 2 electron bao quanh, đạt cấu hình bền của He.
Xét phân tử CO2: tổng electron hoá trị là 4+6+6=16. Carbon là nguyên tử trung tâm. Nếu chỉ nối C với mỗi O bằng 1 cặp electron (liên kết đơn), C mới có 4 electron bao quanh — chưa đủ octet. Cần chuyển thêm một cặp electron riêng của mỗi O thành cặp electron liên kết, tạo liên kết đôi ở cả hai phía: O=C=O. Khi đó, C có 4 cặp electron liên kết (2 liên kết đôi), tức 8 electron bao quanh — đạt octet; mỗi O có 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng, cũng đạt octet.
Số cặp electron riêng trên nguyên tử trung tâm: O trong H2O có 2 cặp riêng, N trong NH3 có 1 cặp riêng, C trong CO2 và CH4 đã dùng hết electron hoá trị cho liên kết nên không còn cặp riêng.
Viết công thức Lewis của phân tử H2O
Viết công thức Lewis của phân tử nước H2O.
Oxygen có 6 electron hoá trị, mỗi hydrogen có 1 electron hoá trị. Tổng: 6+1+1=8 electron hoá trị.
O làm nguyên tử trung tâm (H chỉ tạo được 1 liên kết). Nối O với mỗi H bằng 1 cặp electron liên kết, dùng hết 2×2=4 electron.
Còn lại 8−4=4 electron, đặt thành 2 cặp electron riêng trên nguyên tử O.
Công thức Lewis của H2O: nguyên tử O ở giữa, nối với 2 nguyên tử H bằng 2 gạch liên kết đơn, và mang thêm 2 cặp electron riêng (4 chấm) trên O. Kiểm tra: O có 4 cặp bao quanh (đạt octet), mỗi H có 1 cặp (đạt duplet).
Viết công thức Lewis của phân tử CO2 (dạng thi)
Khí CO2 là sản phẩm của quá trình hô hấp và đốt cháy nhiên liệu, đồng thời là nguyên liệu cho quang hợp. Hãy viết công thức Lewis của phân tử CO2 và xác định loại liên kết giữa carbon và oxygen.
Carbon có 4 electron hoá trị, mỗi oxygen có 6 electron hoá trị. Tổng: 4+6+6=16 electron hoá trị.
Chuyển một cặp electron riêng từ mỗi nguyên tử O thành cặp electron liên kết thứ hai với C, tạo liên kết đôi ở cả hai phía: O=C=O.
Sau điều chỉnh, C có 4 cặp electron liên kết bao quanh (2 liên kết đôi, tức 8 electron) — đạt octet. Mỗi O có 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng (cũng 8 electron) — đạt octet. Vậy CO2 có công thức Lewis O=C=O, với hai liên kết đôi giữa C và O.
Lỗi thường gặp nhất là quên vẽ cặp electron riêng, chỉ vẽ các gạch liên kết rồi dừng lại — điều này bỏ sót một phần electron hoá trị của phân tử và không kiểm tra được octet đầy đủ. Một lỗi khác là quên kiểm tra lại octet sau khi nối liên kết đơn: nếu nguyên tử trung tâm chưa đủ 8 electron bao quanh (như trường hợp CO2 ở trên), bắt buộc phải chuyển cặp electron riêng thành liên kết đôi hoặc ba, không được để nguyên tử trung tâm thiếu electron.
Viết công thức Lewis theo 5 bước: đếm tổng electron hoá trị → chọn nguyên tử trung tâm → nối liên kết đơn với các nguyên tử xung quanh → phân bố electron còn lại thành cặp riêng (ưu tiên nguyên tử xung quanh trước) → nếu nguyên tử trung tâm chưa đủ octet, chuyển cặp riêng thành liên kết đôi/ba. Luôn kiểm tra lại: mỗi nguyên tử (trừ H) phải có đủ 4 cặp electron bao quanh.