Công thức Lewis của HNO3 và cách viết chi tiết

Trả lời nhanh

Trong phân tử HNO₃, nguyên tử N ở giữa, liên kết với ba nguyên tử O; nguyên tử H gắn vào một trong ba nguyên tử O đó. Công thức Lewis là H–O–N(=O)–O (hay H–O–N⁺(=O)–O⁻). H liên kết với O vì O có độ âm điện lớn, tạo liên kết O–H phân cực mạnh, đúng với tính acid của nitric acid.

Viết công thức Lewis của HNO₃ qua 5 bước

Đếm tổng số electron hóa trị. H có 1, N có 5, mỗi O có 6. Tổng = 1 + 5 + 3 × 6 = 24 electron, tức 12 cặp.
Chọn nguyên tử trung tâm. H chỉ tạo được một liên kết nên không thể ở giữa. N có khả năng tạo nhiều liên kết hơn O trong trường hợp này nên N làm nguyên tử trung tâm, ba O bao quanh.
Gắn H vào một nguyên tử O rồi nối các nguyên tử bằng liên kết đơn: H–O, O–N, N–O, N–O. Đã dùng 4 liên kết = 8 electron, còn lại 16 electron.
Hoàn thiện octet. Điền các cặp electron riêng cho các nguyên tử O ngoài cùng (mỗi O còn lại cần đủ 8 electron). Lúc này N mới có 6 electron, chưa đủ octet.
Chuyển cặp electron riêng thành liên kết. Một cặp electron riêng của một O dịch thành liên kết đôi N=O. Khi đó N có 8 electron (một liên kết đôi và hai liên kết đơn), mọi nguyên tử đều thỏa mãn quy tắc octet (H có 2 electron).

Cấu tạo thu được:

        O
        ‖
H — O — N⁺ — O⁻

Trong đó O mang H có 2 cặp electron riêng, O liên kết đôi có 2 cặp electron riêng, O⁻ có 3 cặp electron riêng, còn N không có cặp electron riêng.

Kiểm tra bằng điện tích hình thức

Điện tích hình thức = số electron hóa trị − số electron riêng − số liên kết.

Nguyên tử	Tính toán	Điện tích
N	5 − 0 − 4	+1
O của nhóm O–H	6 − 4 − 2	0
O liên kết đôi	6 − 4 − 2	0
O⁻	6 − 6 − 1	−1

Tổng điện tích hình thức bằng 0, phù hợp với phân tử trung hòa. Một số sách viết N ở dạng liên kết cho – nhận: H–O–N(→O)=O. Hai cách viết này mô tả cùng một cấu trúc, chỉ khác cách quy ước.

Vì sao H liên kết với O mà không phải với N?

Độ âm điện. Độ âm điện của O (3,44) lớn hơn N (3,04) nên cặp electron của liên kết O–H lệch mạnh về O. Liên kết phân cực mạnh làm H dễ tách ra dưới dạng H⁺ khi tan trong nước: HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻. Đó chính là tính acid mạnh của nitric acid.
Quy luật chung của oxoacid. Trong các acid chứa oxygen như H₂SO₄, H₃PO₄, HClO, nguyên tử H đều gắn với O chứ không gắn trực tiếp vào nguyên tử trung tâm.
Tạo ion bền. Sau khi mất H⁺, ion NO₃⁻ có ba nguyên tử O tương đương nhau nhờ hiện tượng cộng hưởng. Điện tích âm được phân tán lên cả ba O nên ion rất bền, và acid càng dễ phân li.

Lỗi sai thường gặp

Nối H trực tiếp vào N rồi viết H–N(=O)… Cách viết này không giải thích được tính acid và sai với cấu tạo thực của HNO₃.
Vẽ N có 5 liên kết cộng hóa trị, vi phạm octet (N chu kì 2 không có orbital d).
Quên điện tích hình thức N⁺ và O⁻ khi viết cấu trúc đủ liên kết đơn.
Đếm sai tổng electron hóa trị: nhớ phải tính cả electron của H.

Mẹo nhớ

Với các oxoacid, hãy nhớ «H bám vào O, O bám vào trung tâm». Viết xong luôn đếm lại: tổng electron phải đúng 24, mỗi nguyên tử (trừ H) đủ 8 electron.

Bài luyện tập

Viết công thức Lewis của HNO₂. Gợi ý: tổng 18 electron; đáp án H–O–N=O, N còn một cặp electron riêng.
Viết công thức Lewis của ion NO₃⁻ (tổng 24 electron). Đáp án: N ở giữa, một liên kết đôi và hai liên kết đơn với ba O; có ba dạng cộng hưởng tương đương, mỗi O⁻ mang điện tích −1.
So sánh độ dài liên kết N–O trong NO₃⁻ và trong phân tử HNO₃. Đáp án: trong ion NO₃⁻ cả ba liên kết N–O bằng nhau nhờ cộng hưởng; trong HNO₃ liên kết N–OH dài hơn hai liên kết N–O còn lại.

Câu hỏi thường gặp

Công thức Lewis của HNO3 có bao nhiêu electron hóa trị?

Tổng cộng 24 electron hóa trị (1 của H, 5 của N và 18 của ba O), tương ứng 12 cặp electron.

Nguyên tử trung tâm trong HNO3 là nguyên tử nào?

Nguyên tử N là nguyên tử trung tâm, liên kết với ba O; H gắn vào một trong ba O.

Vì sao HNO3 là acid mạnh?

Liên kết O–H phân cực mạnh nên H dễ tách ra dưới dạng H+, đồng thời ion NO3− bền nhờ cộng hưởng nên phản ứng phân li diễn ra gần như hoàn toàn.

Điện tích hình thức của N trong HNO3 là bao nhiêu?

Là +1, vì N có 5 electron hóa trị, không có cặp electron riêng và tạo 4 liên kết (một đôi, hai đơn).