NCl3, SO3, CO2: phân tử nào phân cực, không phân cực?

CO2 không phân cực (thẳng, góc 180°), SO3 không phân cực (tam giác phẳng đều, góc 120°), còn NCl3 phân cực (hình chóp tam giác, trên N còn một cặp electron riêng). Với CO2 và SO3, liên kết có phân cực nhưng các momen lưỡng cực liên kết triệt tiêu nhau; ở NCl3 chúng không triệt tiêu.

CO2 có phân cực không? NCl3, SO3, CO2 phân tử nào phân cực

Trả lời nhanh

CO₂ không phân cực (thẳng, góc 180°), SO₃ không phân cực (tam giác phẳng đều, góc 120°), còn NCl₃ phân cực (hình chóp tam giác, trên N còn một cặp electron riêng). Với CO₂ và SO₃, liên kết có phân cực nhưng các momen lưỡng cực liên kết triệt tiêu nhau; ở NCl₃ chúng không triệt tiêu.

Cách xét một phân tử có phân cực hay không

Đừng chỉ nhìn liên kết, hãy làm theo hai bước:

Bước 1 – Xét từng liên kết: tính hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử. Hiệu càng lớn, liên kết càng phân cực và có momen lưỡng cực hướng về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Bước 2 – Xét hình dạng phân tử: cộng các vectơ momen lưỡng cực của các liên kết. Tổng bằng 0 thì phân tử không phân cực; tổng khác 0 thì phân tử phân cực.

Nói cách khác: liên kết phân cực chưa chắc làm phân tử phân cực. Hình học phân tử mới quyết định kết quả cuối cùng.

Hình dạng phân tử CO2 thẳng, SO3 tam giác phẳng và NCl3 hình chóp tam giác kèm mũi tên momen lưỡng cực — CO2 và SO3 đối xứng nên momen lưỡng cực triệt tiêu; NCl3 hình chóp, có cặp electron riêng nên phân cực.

Phân tích từng phân tử

1. CO₂ – không phân cực

Độ âm điện: C ≈ 2,55; O ≈ 3,44, hiệu ≈ 0,89, nên mỗi liên kết C=O phân cực về phía O.
Công thức cấu tạo O=C=O. Nguyên tử C không còn cặp electron riêng, có 2 vùng electron liên kết nên phân tử thẳng, góc 180°.
Hai momen lưỡng cực bằng nhau về độ lớn, ngược chiều nhau → tổng bằng 0. Vậy CO₂ là phân tử không phân cực.

Đây cũng là lời đáp cho câu hỏi “CO₂ có phân cực không?”: không, dù liên kết C=O phân cực.

2. SO₃ – không phân cực

Độ âm điện: S ≈ 2,58; O ≈ 3,44, hiệu ≈ 0,86, nên các liên kết S–O (S=O) đều phân cực về phía O.
Nguyên tử S trung tâm có 3 vùng electron liên kết, không có cặp electron riêng, nên phân tử có dạng tam giác phẳng đều, góc O–S–O = 120°.
Ba vectơ bằng nhau, nằm trong một mặt phẳng và hợp nhau góc 120° nên tổng bằng 0. SO₃ không phân cực.

3. NCl₃ – phân cực

Nguyên tử N có 5 electron hóa trị, dùng 3 electron tạo 3 liên kết với Cl, còn 1 cặp electron riêng.
Có 4 vùng electron (3 liên kết + 1 cặp riêng) nên phân tử có dạng hình chóp tam giác, góc Cl–N–Cl khoảng 107°; cặp electron riêng làm phân tử lệch khỏi dạng phẳng.
Các liên kết N–Cl không nằm trong cùng một mặt phẳng và không thể triệt tiêu nhau, cộng thêm ảnh hưởng của cặp electron riêng, nên tổng momen lưỡng cực khác 0 (thực nghiệm cỡ 0,6 D). NCl₃ là phân tử phân cực.

Lưu ý: độ âm điện của N (≈ 3,04) và Cl (≈ 3,16) gần nhau, nên từng liên kết N–Cl chỉ phân cực rất yếu. Nếu đề bài của thầy cô yêu cầu dựa trên ngưỡng hiệu độ âm điện, hãy nêu rõ điều này; nhưng kết luận về cả phân tử vẫn dựa trên cấu trúc bất đối xứng và cặp electron riêng, nên NCl₃ được xếp là phân tử phân cực.

Bảng tóm tắt

Phân tử	Số cặp e riêng ở nguyên tử trung tâm	Dạng hình học	Kết luận
CO₂	0	Thẳng (180°)	Không phân cực
SO₃	0	Tam giác phẳng (120°)	Không phân cực
NCl₃	1	Chóp tam giác (~107°)	Phân cực

Mẹo nhớ và lỗi hay gặp

Mẹo: nguyên tử trung tâm không có cặp electron riêng và các nguyên tử xung quanh giống nhau → thường không phân cực (CO₂, SO₃, CH₄, BF₃). Có cặp electron riêng làm phân tử lệch dạng (NH₃, H₂O, NCl₃) → thường phân cực.
Lỗi 1: thấy liên kết C=O phân cực liền kết luận CO₂ phân cực. Phải xét hình dạng.
Lỗi 2: nhầm CO₂ có dạng gấp khúc như H₂O. CO₂ thẳng vì C không có cặp electron riêng.
Lỗi 3: viết “SO₃ phân cực vì S–O phân cực”. Thiếu bước cộng vectơ.

Bài luyện tập

Phân tử BF₃ có phân cực không? Vì sao?
Phân tử H₂O có phân cực không? Vì sao?
CCl₄ có liên kết C–Cl phân cực nhưng phân tử có phân cực không?

Đáp án:

Không phân cực. B không có cặp electron riêng, phân tử tam giác phẳng đều, ba momen lưỡng cực liên kết B–F triệt tiêu.
Phân cực. O có 2 cặp electron riêng, phân tử gấp khúc (góc ~104,5°), hai momen lưỡng cực O–H không triệt tiêu.
Không phân cực. C không có cặp electron riêng, phân tử tứ diện đều, bốn momen lưỡng cực liên kết triệt tiêu nhau.

Câu hỏi thường gặp

CO2 có phân cực không?

Không. Liên kết C=O phân cực, nhưng phân tử CO2 thẳng (O=C=O, góc 180°) nên hai momen lưỡng cực ngược chiều, bằng nhau và triệt tiêu, tổng bằng 0.

Vì sao SO3 không phân cực dù liên kết S–O phân cực?

SO3 có dạng tam giác phẳng đều, góc O–S–O = 120°. Ba vectơ momen lưỡng cực bằng nhau và hợp nhau góc 120° nên có tổng bằng 0.

Vì sao NCl3 là phân tử phân cực?

N còn một cặp electron riêng nên NCl3 có dạng hình chóp tam giác, không đối xứng. Các momen lưỡng cực không triệt tiêu nên tổng khác 0.

Phân tử có liên kết phân cực thì có phân cực không?

Chưa chắc. Cần xét thêm hình dạng phân tử: nếu tổng vectơ momen lưỡng cực bằng 0 thì phân tử không phân cực, như CO2, SO3, CCl4.