Công thức electron, công thức cấu tạo của SO3 theo chương trình mới

Đếm electron hoá trị của SO₃

• S (Z = 16): cấu hình 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ → 6 electron hoá trị.
• O (Z = 8): cấu hình 1s²2s²2p⁴ → 6 electron hoá trị.
• Tổng: 6 + 3 × 6 = 24 electron, tức 12 cặp electron.

Nguyên tử trung tâm là S vì S có độ âm điện (2,58) nhỏ hơn O (3,44) và chỉ có một nguyên tử S trong phân tử. Ba nguyên tử O bao quanh S.

Các bước viết công thức electron của SO₃

1. Vẽ khung: nối S với 3 nguyên tử O bằng 3 liên kết đơn, dùng 3 cặp electron (còn 9 cặp).
2. Hoàn thành octet cho nguyên tử ngoài: mỗi O nhận 3 cặp electron riêng, dùng hết 9 cặp. Không còn electron để đặt lên S.
3. Kiểm tra nguyên tử trung tâm: lúc này S chỉ có 3 cặp electron dùng chung, tức 6 electron, chưa đủ octet.
4. Tạo liên kết đôi: chuyển 1 cặp electron riêng của một nguyên tử O thành cặp dùng chung với S, được một liên kết đôi S=O. Bây giờ S có 4 cặp electron (8 electron) và mọi nguyên tử đều đạt octet.

Kiểm tra lại: 4 cặp liên kết (1 đôi = 2 cặp, 2 đơn = 2 cặp) + 8 cặp riêng (O liên kết đôi có 2 cặp, mỗi O liên kết đơn có 3 cặp) = 12 cặp = 24 electron. Khớp với số electron hoá trị.

Nguyên tử	Liên kết với S	Cặp electron riêng	Số electron xung quanh
O (thứ nhất)	Liên kết đôi	2 cặp	8
O (thứ hai)	Liên kết đơn	3 cặp	8
O (thứ ba)	Liên kết đơn	3 cặp	8
S	1 đôi + 2 đơn	0 cặp	8

Công thức cấu tạo của SO₃ viết thế nào?

Từ công thức electron, thay mỗi cặp electron dùng chung bằng một gạch nối và bỏ các cặp electron riêng, em được công thức cấu tạo. Có ba cách biểu diễn thường gặp:

Cách biểu diễn	Mô tả	Khi nào dùng
Theo quy tắc octet	S nối với 1 O bằng liên kết đôi và với 2 O bằng liên kết đơn; S không có cặp electron riêng	Công thức Lewis theo chương trình Hoá học 10 mới
Liên kết cho – nhận	O=S, kèm hai mũi tên S→O (S dùng cặp electron riêng của mình cho O)	Cách viết trong chương trình cũ, vẫn gặp trong nhiều tài liệu
Biểu diễn gọn	Ba liên kết đôi S=O, phân bố đều quanh S	Mô tả cấu trúc thực (ba liên kết S–O dài bằng nhau); S thuộc chu kì 3 nên có thể có hơn 8 electron hoá trị

Vì sao có nhiều cách viết? Thực nghiệm cho thấy ba liên kết S–O trong SO₃ dài bằng nhau. Công thức octet với 1 liên kết đôi, 2 liên kết đơn chỉ là một trong ba cách đặt liên kết đôi tương đương; electron thực ra được “dàn đều” trên cả ba liên kết. Khi làm bài theo sách mới, em ưu tiên cách viết theo quy tắc octet, trừ khi đề bài yêu cầu khác.

Hình học phân tử và tính phân cực

• Quanh S có 3 vùng electron liên kết và không có cặp electron riêng, nên các vùng này đẩy nhau xa nhất theo kiểu tam giác phẳng, góc O–S–O bằng 120°.
• Mỗi liên kết S–O đều phân cực (O âm điện hơn), nhưng ba liên kết đối xứng quanh S nên tổng hợp lại triệt tiêu: SO₃ là phân tử không phân cực.
• Theo thuyết lai hoá, nguyên tử S trong SO₃ ở trạng thái lai hoá sp².

So sánh SO₂ và SO₃

Đặc điểm	SO2	SO3
Số electron hoá trị	18	24
Cặp electron riêng trên S	1	0
Hình dạng	Gấp khúc (dạng góc), khoảng 119°	Tam giác phẳng, 120°
Tính phân cực	Phân cực	Không phân cực
Số oxi hoá của S	+4	+6

Cặp electron riêng trên S là “chìa khoá” tạo nên khác biệt: SO₂ có cặp riêng nên bị bẻ cong và phân cực; SO₃ không có nên đối xứng hoàn toàn. Xem thêm cách viết cho SO₂ tại Công thức cấu tạo của SO2 và các bước chung tại Cách viết công thức Lewis.

Một số thông tin cần biết về SO₃

• Tên gọi: sulfur trioxide (lưu huỳnh trioxide, tên cũ: anhiđrit sunfuric).
• Là oxide acid: SO₃ + H₂O → H₂SO₄.
• Được điều chế trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid: 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (xúc tác V₂O₅, khoảng 450 °C).
• Trong thực tế, SO₃ được hấp thụ bằng H₂SO₄ đặc tạo oleum, rồi mới pha loãng, vì cho trực tiếp vào nước sẽ tạo nhiều sương mù acid.

Lỗi sai thường gặp

• Đếm sai electron: quên rằng O có 6 electron hoá trị, hoặc tính cả electron lớp trong.
• Đặt cặp electron riêng lên S: với SO₃, sau khi các O đủ octet thì không còn electron nào cho S.
• Kết luận SO₃ phân cực chỉ vì liên kết S–O phân cực: phải xét cả hình học phân tử.
• Nhầm hình dạng với NH₃: NH₃ có cặp electron riêng nên là chóp tam giác, còn SO₃ là tam giác phẳng.

Bài tập vận dụng

Câu 1. Trong công thức Lewis theo quy tắc octet của SO₃, tổng số cặp electron chưa liên kết là bao nhiêu?
Đáp án: 8 cặp (2 + 3 + 3 trên ba nguyên tử O, S không có).

Câu 2. Vì sao SO₃ không phân cực trong khi SO₂ phân cực?
Đáp án: SO₃ có dạng tam giác phẳng đối xứng, các vectơ phân cực liên kết triệt tiêu nhau; SO₂ có cặp electron riêng trên S làm phân tử gấp khúc, không triệt tiêu.

Câu 3. Xác định số oxi hoá của S trong SO₃.
Đáp án: x + 3 × (−2) = 0 → x = +6.

Câu hỏi thường gặp

SO3 có bao nhiêu electron hoá trị?

24 electron: S góp 6 electron, mỗi nguyên tử O góp 6 electron (6 + 3 × 6 = 24).

Công thức cấu tạo của SO3 theo quy tắc octet là gì?

S ở trung tâm, liên kết đôi với một nguyên tử O và liên kết đơn với hai nguyên tử O còn lại; S không có cặp electron riêng. Chương trình cũ viết O=S kèm hai liên kết cho – nhận S→O.

Phân tử SO3 có hình dạng gì?

Tam giác phẳng, góc liên kết O–S–O bằng 120°.

SO3 là phân tử phân cực hay không phân cực?

Không phân cực, vì ba liên kết S–O phân bố đối xứng nên các phân cực liên kết triệt tiêu nhau.

Trong SO3, S có cặp electron riêng không?

Không. Toàn bộ 6 electron hoá trị của S đều tham gia liên kết, nên S không còn cặp electron riêng.

Bài học liên quan

• Công thức Lewis của N2: cách vẽ từng bước, liên kết ba và độ bền
• Cách tính số liên kết xích ma (σ) và pi (π) trong phân tử
• SO2 + H2S → S + H2O: cân bằng phương trình, điều kiện và hiện tượng
• Công thức electron của CO2, công thức Lewis và công thức cấu tạo
• Dãy gồm các phân tử đều có liên kết ion là dãy nào? Cách nhận biết nhanh
• Công thức cấu tạo của CO2 là gì? Cách viết và giải thích liên kết