Trả lời nhanh
Công thức Lewis đúng của PCl3 có nguyên tử P ở trung tâm, nối với ba nguyên tử Cl bằng ba liên kết đơn P–Cl. Trên P còn một cặp electron riêng, mỗi nguyên tử Cl có ba cặp electron riêng. Tổng cộng 26 electron hoá trị, mọi nguyên tử đều đủ 8 electron (octet).
Đề bài hỏi gì và cần nhớ điều gì?
Câu hỏi “Công thức nào sau đây ứng với công thức Lewis của phân tử PCl3?” thường cho bốn hình vẽ khác nhau về số liên kết và số cặp electron riêng. Bạn không cần nhớ hình, chỉ cần kiểm tra hình đó có đúng bốn tiêu chí ở phần dưới hay không. Hình nào vi phạm dù chỉ một tiêu chí là sai.
Vẽ công thức Lewis của PCl3 từng bước
- Đếm electron hoá trị. P (Z = 15, nhóm VA) có 5 electron; mỗi Cl (Z = 17, nhóm VIIA) có 7 electron. Tổng = 5 + 3 × 7 = 26 electron.
- Chọn nguyên tử trung tâm. P ở giữa, ba Cl xung quanh (Cl chỉ cần một liên kết nên không đứng giữa).
- Nối bằng liên kết đơn. Ba liên kết P–Cl dùng 3 × 2 = 6 electron, còn 26 − 6 = 20 electron.
- Hoàn thiện octet cho nguyên tử ngoài. Mỗi Cl cần thêm 6 electron (3 cặp riêng): 3 × 6 = 18 electron, còn 20 − 18 = 2 electron.
- Đặt electron còn lại lên nguyên tử trung tâm. 2 electron này thành 1 cặp riêng trên P. Khi đó P có 3 cặp liên kết + 1 cặp riêng = 8 electron.
Kiểm tra lại: 6 (liên kết) + 18 (trên Cl) + 2 (trên P) = 26 electron, khớp với bước 1.
Bốn tiêu chí để chọn đáp án đúng
| Tiêu chí | PCl3 đúng phải có |
|---|---|
| Nguyên tử trung tâm | P |
| Số liên kết | 3 liên kết đơn P–Cl (không có liên kết đôi) |
| Cặp electron riêng trên P | 1 cặp |
| Cặp electron riêng trên mỗi Cl | 3 cặp (tổng 9 cặp trên 3 Cl) |
Vì sao các kiểu vẽ khác bị loại?
- Vẽ liên kết đôi P=Cl: sai, vì Cl chỉ cần 1 electron để đủ octet, nên chỉ tạo 1 liên kết. Thêm liên kết đôi làm Cl vượt octet.
- Quên cặp electron riêng trên P: khi đó chỉ tính được 24 electron, thiếu 2 so với 26, và P chỉ có 6 electron quanh mình (chưa đủ octet).
- Mỗi Cl chỉ có 2 cặp riêng: Cl chỉ có 6 electron (1 cặp liên kết + 2 cặp riêng), thiếu octet và thiếu electron so với tổng 26.
- Vẽ 5 liên kết trên P (kiểu PCl5): đó là phân tử khác, cần 40 electron hoá trị và P mở rộng lớp vỏ lên 10 electron.
Từ công thức Lewis suy ra hình dạng phân tử
Quanh P có 4 vùng electron (3 cặp liên kết, 1 cặp riêng). Các vùng này đẩy nhau về bốn đỉnh của một tứ diện, nhưng chỉ ba đỉnh có nguyên tử Cl, nên phân tử PCl3 có dạng chóp tam giác (hình tháp), góc Cl–P–Cl khoảng 100°. Cặp electron riêng chiếm nhiều chỗ hơn nên ép góc nhỏ hơn 109,5°. Vì phân tử không đối xứng, các momen lưỡng cực không triệt tiêu và PCl3 là phân tử phân cực. Nguyên tử P khi đó ở trạng thái lai hoá sp3.
Mẹo nhớ
PCl3 “giống họ hàng” với NH3: cùng nhóm VA, đều có 3 liên kết đơn và 1 cặp riêng trên nguyên tử trung tâm. Gặp PBr3, PI3, NCl3 cứ vẽ theo cùng khuôn: nguyên tử nhóm VA ở giữa, 3 liên kết đơn, 1 cặp riêng.
Lỗi hay gặp: chỉ đếm electron của liên kết mà quên cặp riêng, hoặc đếm tổng electron sai (nhầm Cl có 17 electron hoá trị thay vì 7).
Bài luyện tập
- Tính tổng số electron hoá trị cần dùng để vẽ công thức Lewis của PBr3 và cho biết số cặp electron riêng trên P.
Đáp án: 5 + 3 × 7 = 26 electron; trên P có 1 cặp electron riêng (mỗi Br có 3 cặp riêng). - Trong phân tử PCl3, tổng số cặp electron không tham gia liên kết là bao nhiêu?
Đáp án: 9 cặp trên 3 nguyên tử Cl + 1 cặp trên P = 10 cặp. - Vì sao PCl5 tồn tại còn NCl5 thì không?
Đáp án: P ở chu kì 3 có thêm obitan d trống nên có thể mở rộng lớp vỏ hoá trị lên 10 electron; N ở chu kì 2 chỉ có 4 obitan hoá trị (2s, 2p) nên tối đa 8 electron.
Câu hỏi thường gặp
PCl3 có bao nhiêu electron hoá trị?
PCl3 có 26 electron hoá trị: P góp 5 electron và ba nguyên tử Cl góp 3 × 7 = 21 electron.
Trong công thức Lewis của PCl3 có liên kết đôi không?
Không. Cả ba liên kết P–Cl đều là liên kết đơn, vì mỗi Cl chỉ cần thêm 1 electron để đạt octet.
PCl3 có dạng hình học nào và có phân cực không?
PCl3 có dạng chóp tam giác do P còn 1 cặp electron riêng, góc Cl–P–Cl khoảng 100°. Phân tử không đối xứng nên là phân tử phân cực.
Công thức Lewis của PCl3 khác PCl5 ở điểm nào?
PCl3 có 3 liên kết đơn và 1 cặp riêng trên P (8 electron quanh P). PCl5 có 5 liên kết đơn, không còn cặp riêng trên P và P có 10 electron quanh mình.