Công thức Lewis của CS2: cách vẽ, hình dạng và tính phân cực

Công thức electron và công thức Lewis của CS₂

Có hai cách viết thường gặp trong chương trình Hoá học 10:

• Công thức Lewis (có chấm cặp electron riêng): :S̤=C=S̤:, tức mỗi S mang hai cặp chấm.
• Công thức cấu tạo: S=C=S (chỉ vẽ các liên kết, bỏ cặp electron riêng).

Hình dưới mô tả đầy đủ cả liên kết và cặp electron không liên kết.

Các bước vẽ công thức Lewis của CS₂

Bước 1: Đếm tổng số electron hoá trị

Nguyên tử	Số lượng	Electron hoá trị mỗi nguyên tử	Tổng
C (nhóm IVA)	1	4	4
S (nhóm VIA)	2	6	12
Tổng			16

Tức là cần bố trí 16 electron, tương ứng 8 cặp.

Bước 2: Chọn nguyên tử trung tâm

Nguyên tử trung tâm thường là nguyên tử có số electron cần góp chung nhiều hơn và có độ âm điện thấp hơn. Carbon cần góp 4 electron, mỗi S chỉ cần 2, nên C đứng giữa: S–C–S.

Bước 3: Nối các nguyên tử bằng liên kết đơn

Hai liên kết đơn S–C–S dùng 2 cặp = 4 electron. Còn lại 16 − 4 = 12 electron (6 cặp).

Bước 4: Hoàn thiện octet cho nguyên tử ngoài

Mỗi S đã có 1 cặp dùng chung, cần thêm 3 cặp riêng để đủ 8 electron. Hai S dùng hết 6 cặp = 12 electron. Khi đó 16 electron đã dùng hết, nhưng C mới chỉ có 2 cặp dùng chung, tức 4 electron, chưa đủ octet.

Bước 5: Chuyển cặp electron riêng thành liên kết

Để C đủ 8 electron, mỗi S chuyển 1 cặp electron riêng thành cặp liên kết thứ hai với C. Kết quả: hai liên kết đôi S=C=S; mỗi S còn lại 2 cặp riêng.

Bước 6: Kiểm tra

• C: 4 cặp dùng chung = 8 electron ✔.
• Mỗi S: 2 cặp dùng chung + 2 cặp riêng = 8 electron ✔.
• Tổng electron: 4 cặp liên kết + 4 cặp riêng = 8 cặp = 16 electron ✔.

Vì sao không chọn cấu trúc khác? (điện tích hình thức)

Điện tích hình thức = (electron hoá trị) − (electron riêng) − (số liên kết).

• Cấu trúc S=C=S: C có 4 − 0 − 4 = 0; mỗi S có 6 − 4 − 2 = 0. Tất cả bằng 0.
• Cấu trúc S≡C–S (một liên kết ba, một liên kết đơn): S liên kết ba có 6 − 2 − 3 = +1, S liên kết đơn có 6 − 6 − 1 = −1. Xuất hiện điện tích, kém bền hơn.

Cấu trúc có điện tích hình thức bằng 0 ở mọi nguyên tử là cấu trúc hợp lý nhất, nên chọn S=C=S.

Hình dạng, lai hoá và liên kết trong CS₂

Đặc điểm	Kết quả
Số vùng electron quanh C	2 (hai liên kết đôi, không có cặp riêng)
Dạng VSEPR	AX2E0
Hình học phân tử	Đường thẳng, góc S–C–S = 180°
Lai hoá của C	sp
Số liên kết σ / π	2 liên kết σ và 2 liên kết π

Hai vùng electron muốn đẩy nhau xa nhất nên nằm trên một đường thẳng. Mỗi liên kết đôi gồm 1 σ (xen phủ trục của obitan lai hoá sp với obitan p của S) và 1 π (xen phủ bên của các obitan p chưa lai hoá, nằm trong hai mặt phẳng vuông góc nhau).

CS₂ có phân cực không?

Độ âm điện của C là 2,55 và của S là 2,58; hiệu chỉ khoảng 0,03, nên mỗi liên kết C=S gần như không phân cực. Hơn nữa phân tử thẳng và đối xứng, hai vectơ momen lưỡng cực (nếu có) bằng nhau và ngược chiều nên triệt tiêu: momen lưỡng cực tổng bằng 0. Vậy CS₂ là phân tử không phân cực.

Đây là lí do CS₂ hoà tan tốt các chất không phân cực như lưu huỳnh, iot, chất béo, và hầu như không tan trong nước.

So sánh nhanh với CO₂

• Cả hai đều có 16 electron hoá trị, cùng công thức Lewis dạng X=C=X và cùng cấu trúc thẳng.
• Khác biệt: liên kết C=O phân cực mạnh (hiệu độ âm điện khoảng 0,89), còn C=S gần như không phân cực. Dù vậy CO₂ vẫn là phân tử không phân cực nhờ đối xứng.

Mẹo nhớ: các phân tử “ba nguyên tử, 16 electron hoá trị” (CO₂, CS₂) đều thẳng, đều có hai liên kết đôi. Nhìn tổng 16 là nhớ ngay dạng X=C=X.

Một vài tính chất liên quan của CS₂

• Chất lỏng không màu, bay hơi nhanh, nhiệt độ sôi thấp (khoảng 46 °C), độc và rất dễ cháy.
• Cháy trong oxi với ngọn lửa xanh nhạt:

CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂ (nhiệt độ cao)

Kiểm tra: vế trái C 1, S 2, O 6; vế phải C 1, S 2, O 2 + 4 = 6 ✔.

Lỗi sai thường gặp khi vẽ Lewis của CS₂

• Đặt S ở giữa (S–C–S sai thành C–S–S): C mới là nguyên tử trung tâm.
• Dừng ở liên kết đơn và quên rằng C chưa đủ 8 electron.
• Vẽ thừa cặp riêng cho C: C dùng hết 4 electron hoá trị cho liên kết, không còn cặp riêng.
• Quên cặp riêng của S: mỗi S phải có 2 cặp chấm.
• Cho rằng phân tử có góc gập giống H₂S: CS₂ thẳng vì C không có cặp electron riêng.

Bài luyện tập

1. Tính tổng electron hoá trị của COS (carbonyl sulfide) rồi vẽ công thức Lewis.
   Đáp án: 4 + 6 + 6 = 16. Công thức: O=C=S; mỗi nguyên tử O và S có 2 cặp electron riêng, C không có. COS thẳng nhưng không đối xứng (O và S khác độ âm điện) nên phân cực rất nhẹ.
2. Trong phân tử CS₂ có bao nhiêu liên kết σ, bao nhiêu liên kết π, bao nhiêu cặp electron không liên kết?
   Đáp án: 2 liên kết σ, 2 liên kết π, 4 cặp electron không liên kết (mỗi S có 2 cặp).
3. Vì sao CS₂ không phân cực dù có hai liên kết đôi?
   Đáp án: liên kết C=S gần như không phân cực, đồng thời phân tử thẳng, đối xứng nên tổng momen lưỡng cực bằng 0.

Câu hỏi thường gặp

Công thức Lewis của CS2 có bao nhiêu cặp electron không liên kết?

Có 4 cặp electron không liên kết, mỗi nguyên tử S có 2 cặp. Nguyên tử C ở giữa không có cặp electron riêng nào vì cả 4 electron hoá trị đều dùng để tạo hai liên kết đôi.

CS2 có dạng hình học gì và góc liên kết bao nhiêu?

CS2 có dạng đường thẳng (AX2E0 theo VSEPR), góc S–C–S bằng 180°, nguyên tử C lai hoá sp.

CS2 là phân tử phân cực hay không phân cực?

CS2 không phân cực. Hiệu độ âm điện C–S rất nhỏ (khoảng 0,03) và phân tử thẳng, đối xứng nên các momen lưỡng cực triệt tiêu, momen lưỡng cực tổng bằng 0.

Trong CS2 có bao nhiêu liên kết sigma và pi?

CS2 có 2 liên kết sigma và 2 liên kết pi, vì mỗi liên kết đôi C=S gồm 1 liên kết sigma và 1 liên kết pi.

Bài học liên quan

• FeS + HCl → FeCl2 + H2S↑: phương trình, hiện tượng, bài tập
• Trong phân tử KCl, nguyên tử K và Cl liên kết với nhau bằng liên kết gì?
• NCl3, SO3, CO2: phân tử nào phân cực, không phân cực? Giải thích
• Liên kết hydrogen được hình thành như thế nào? Điều kiện và ví dụ
• Fe + Cl2 → FeCl3: Phương trình, điều kiện, hiện tượng và bài tập
• SO2 ra S: SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O và các phản ứng tạo lưu huỳnh