Trả lời nhanh
Công thức Lewis của HCl là H–Cl, trong đó gạch nối biểu diễn một cặp electron dùng chung, còn quanh nguyên tử Cl có thêm ba cặp electron không liên kết. Phân tử có tổng 8 electron hóa trị (H góp 1, Cl góp 7). Nhờ cặp electron chung, H đạt 2 electron giống helium, Cl đạt 8 electron theo quy tắc octet.
Công thức Lewis là gì?
Theo chương trình Hóa học 10 mới, công thức Lewis là cách biểu diễn cấu tạo phân tử trong đó mỗi cặp electron dùng chung được thay bằng một gạch nối, còn các electron hóa trị không tham gia liên kết được giữ lại dưới dạng dấu chấm quanh nguyên tử. Như vậy, nhìn vào công thức Lewis em biết đồng thời hai thông tin: nguyên tử nào liên kết với nguyên tử nào, và mỗi nguyên tử còn bao nhiêu electron riêng.
Cần phân biệt ba cách viết hay bị nhầm:
- Công thức electron: mọi electron hóa trị đều biểu diễn bằng dấu chấm, cặp chung đặt giữa hai nguyên tử.
- Công thức Lewis: cặp chung thay bằng gạch nối, electron riêng vẫn giữ dấu chấm.
- Công thức cấu tạo: chỉ giữ các gạch nối, bỏ hết electron riêng.
Sự hình thành liên kết trong phân tử HCl
Hydrogen (Z = 1) có cấu hình 1s1, chỉ có 1 electron hóa trị và cần thêm 1 electron để giống khí hiếm helium. Chlorine (Z = 17) có cấu hình 1s22s22p63s23p5, có 7 electron lớp ngoài cùng và cũng thiếu đúng 1 electron để đạt octet giống argon. Vì cả hai đều là phi kim, không nguyên tử nào chịu nhường hẳn electron, nên mỗi bên góp 1 electron tạo thành một cặp electron dùng chung.
Cách vẽ công thức Lewis của HCl theo 4 bước
- Đếm tổng electron hóa trị: H có 1, Cl có 7, tổng cộng 1 + 7 = 8 electron, tức 4 cặp.
- Vẽ khung phân tử: phân tử chỉ có hai nguyên tử nên nối thẳng H–Cl. Liên kết này dùng 2 electron, còn lại 8 − 2 = 6 electron.
- Phân bố electron còn lại: H đã đủ 2 electron (H không bao giờ nhận thêm), nên 6 electron còn lại xếp thành 3 cặp quanh Cl.
- Kiểm tra: Cl có 1 cặp chung + 3 cặp riêng = 8 electron, đạt octet; H có 2 electron. Tổng số electron vẽ ra đúng bằng 8, khớp bước 1.
Liên kết trong HCl là loại liên kết gì?
Liên kết H–Cl là liên kết cộng hóa trị đơn, có cực. Dựa vào độ âm điện theo Pauling: χ(H) = 2,20 và χ(Cl) = 3,16, hiệu độ âm điện Δχ = 3,16 − 2,20 = 0,96. Giá trị này nằm trong khoảng 0,4 ≤ Δχ < 1,7 nên liên kết là cộng hóa trị có cực.
Vì Cl hút electron mạnh hơn, cặp electron chung bị lệch về phía Cl. Đầu Cl mang một phần điện tích âm (kí hiệu δ−), đầu H mang một phần điện tích dương (δ+). Chính sự phân cực này giải thích vì sao khí hydrogen chloride tan rất tốt trong nước, một dung môi cũng phân cực, tạo thành dung dịch hydrochloric acid.
| Đặc điểm | Phân tử HCl |
|---|---|
| Tổng electron hóa trị | 8 |
| Số cặp electron chung | 1 (liên kết đơn) |
| Số cặp electron không liên kết | 3, đều nằm trên Cl |
| Hiệu độ âm điện | 0,96 |
| Loại liên kết | Cộng hóa trị có cực |
| Hình dạng | Đường thẳng (phân tử hai nguyên tử) |
| Năng lượng liên kết H–Cl | Khoảng 431 kJ/mol |
So sánh với các hydrogen halide khác
HF, HBr, HI có công thức Lewis cùng dạng với HCl: một gạch nối H–X và ba cặp electron riêng trên halogen, vì F, Br, I đều có 7 electron lớp ngoài cùng. Điểm khác nằm ở độ phân cực: hiệu độ âm điện giảm dần từ HF (1,78) đến HCl (0,96), HBr (0,76), HI (0,46), nên độ phân cực giảm theo thứ tự HF > HCl > HBr > HI.
Lưu ý: HF có Δχ vượt 1,7 nhưng vẫn là phân tử cộng hóa trị có cực, không phải hợp chất ion. Mốc 1,7 chỉ là quy ước gần đúng, gặp câu hỏi về HF em không nên áp dụng máy móc.
Lỗi sai thường gặp khi vẽ
- Vẽ thiếu cặp electron riêng trên Cl, chỉ ghi H–Cl. Đó là công thức cấu tạo, chưa phải công thức Lewis.
- Đặt thêm electron quanh H. Nguyên tử H tối đa chỉ có 2 electron (lớp thứ nhất chỉ chứa 2 electron).
- Đếm sai tổng electron vì dùng số hiệu nguyên tử 17 của Cl thay cho 7 electron hóa trị.
- Viết dấu điện tích nguyên H+ và Cl− như liên kết ion. Trong phân tử HCl chỉ có điện tích một phần δ+ và δ−.
Bài tập tự luyện có đáp án
Câu 1. Tổng số electron không liên kết trong công thức Lewis của HCl là bao nhiêu?
Đáp án: 6 electron (3 cặp), tất cả nằm trên nguyên tử Cl.
Câu 2. Vẽ công thức Lewis của phân tử Cl2 và cho biết liên kết có phân cực không.
Đáp án: Tổng 14 electron hóa trị; khung Cl–Cl dùng 2 electron, 12 electron còn lại chia đều thành 3 cặp riêng trên mỗi nguyên tử Cl. Hai nguyên tử giống nhau nên Δχ = 0, liên kết cộng hóa trị không cực.
Câu 3. Vẽ công thức Lewis của H2O và so sánh số cặp electron riêng với HCl.
Đáp án: Tổng 2 × 1 + 6 = 8 electron. Khung H–O–H dùng 4 electron, 4 electron còn lại thành 2 cặp riêng trên O. Như vậy H2O có 2 cặp riêng, ít hơn HCl một cặp, nhưng lại có 2 liên kết O–H.
Câu hỏi thường gặp
Công thức Lewis của HCl có bao nhiêu cặp electron?
Có 4 cặp electron hóa trị: 1 cặp dùng chung giữa H và Cl (biểu diễn bằng gạch nối) và 3 cặp không liên kết nằm trên nguyên tử Cl.
Liên kết trong HCl là liên kết ion hay cộng hóa trị?
Là liên kết cộng hóa trị có cực, vì hiệu độ âm điện giữa Cl và H là 0,96, nằm trong khoảng 0,4 đến dưới 1,7; cặp electron chung lệch về phía Cl.
Vì sao không vẽ electron riêng quanh H?
Nguyên tử H chỉ có lớp electron thứ nhất, chứa tối đa 2 electron; sau khi tạo liên kết H đã có đủ 2 electron giống helium nên không còn electron riêng nào.
Công thức Lewis và công thức cấu tạo của HCl khác nhau thế nào?
Công thức cấu tạo chỉ ghi H–Cl, còn công thức Lewis ghi thêm 3 cặp electron không liên kết quanh Cl bằng dấu chấm.