Công thức Lewis SO3: lưu huỳnh ở giữa, ba liên kết đôi
Lớp 10Hóa học

Viết công thức Lewis của SO3 và các phân tử tương tự: hướng dẫn từng bước

Trả lời nhanh

Công thức Lewis của SO3 là O=S(=O)=O: nguyên tử S ở giữa, liên kết đôi với cả ba nguyên tử O, mỗi O còn 2 cặp electron riêng, S không còn cặp riêng. Tổng số electron hóa trị là 6 + 3×6 = 24, tương ứng 12 cặp (6 cặp liên kết và 6 cặp riêng). Xung quanh S có 12 electron, tức S mở rộng lớp vỏ hóa trị.

Đề bài thường gặp và cách tiếp cận

Câu “Viết công thức Lewis của các phân tử sau” thường có SO3 đi cùng một vài chất khác như SO2, H2SO4, CO2, NH3… Dù danh sách khác nhau, cách làm vẫn là một quy trình cố định. Bài này làm kỹ SO3, sau đó áp dụng quy trình cho vài chất tương tự (các ví dụ này do mình tự chọn để luyện tập).

Quy trình 5 bước viết công thức Lewis

  1. Đếm tổng electron hóa trị của mọi nguyên tử (ion thì cộng thêm điện tích âm, trừ đi điện tích dương).
  2. Chọn nguyên tử trung tâm: thường là nguyên tử ít điện âm hơn, có nhiều electron độc thân hơn, và không phải H.
  3. Nối nguyên tử trung tâm với các nguyên tử xung quanh bằng liên kết đơn (mỗi liên kết dùng 2 electron).
  4. Hoàn thiện octet cho các nguyên tử xung quanh bằng cặp electron riêng, số electron còn lại đặt vào nguyên tử trung tâm.
  5. Chuyển cặp riêng thành liên kết đôi/ba nếu nguyên tử trung tâm còn thiếu electron hoặc điện tích hình thức chưa hợp lý, rồi kiểm tra lại tổng số electron.

Viết công thức Lewis của SO3

Bước 1: Tổng electron hóa trị

  • S (nhóm VIA): 6 electron.
  • O (nhóm VIA): 6 electron × 3 nguyên tử = 18 electron.
  • Tổng: 6 + 18 = 24 electron = 12 cặp.

Bước 2–3: Khung liên kết

S ít âm điện hơn O nên S là nguyên tử trung tâm. Nối S với 3 nguyên tử O bằng 3 liên kết đơn, dùng hết 6 electron. Còn lại 24 − 6 = 18 electron.

Bước 4: Hoàn thiện octet cho O

Mỗi O đang có 2 electron dùng chung, cần thêm 3 cặp riêng (6 electron). Ba nguyên tử O dùng đúng 18 electron còn lại. Lúc này S không còn electron nào ngoài 3 liên kết đơn, tức S chỉ có 6 electron xung quanh, và các điện tích hình thức là S = +3, mỗi O = −1. Cấu trúc này không bền.

Bước 5: Tạo liên kết đôi

Mỗi O chuyển một cặp riêng thành cặp liên kết với S. Kết quả: ba liên kết đôi S=O, mỗi O còn 2 cặp riêng. Kiểm tra: 6 cặp liên kết + 6 cặp riêng = 12 cặp = 24 electron.

Công thức Lewis của SO3 với S ở giữa, ba liên kết đôi S=O và mỗi O có hai cặp electron riêng
Công thức Lewis của SO3: ba liên kết đôi S=O, mỗi nguyên tử O còn hai cặp electron riêng, góc O–S–O = 120°.

Kiểm tra bằng điện tích hình thức

Điện tích hình thức = số electron hóa trị − số electron riêng − số liên kết (tính theo số cặp dùng chung).

Nguyên tử Electron hóa trị Electron riêng Số liên kết Điện tích hình thức
S 6 0 6 (3 liên kết đôi) 6 − 0 − 6 = 0
Mỗi O 6 4 2 (1 liên kết đôi) 6 − 4 − 2 = 0

Tất cả điện tích hình thức đều bằng 0 nên cấu trúc ba liên kết đôi là cách biểu diễn hợp lý nhất, và cũng là cách thường được dùng ở bậc phổ thông.

Vì sao S được phép có 12 electron?

Quy tắc octet chỉ chặt chẽ với các nguyên tố chu kì 2 (C, N, O, F). S ở chu kì 3 có thêm phân lớp 3d trống, nên lớp ngoài cùng có thể chứa nhiều hơn 8 electron. Vì vậy trong SO3, S có 12 electron xung quanh vẫn chấp nhận được. Hóa trị của S ở đây là VI, phù hợp với số oxi hóa +6.

Có thể gặp thêm cách viết khác: dùng liên kết đơn S–O kèm điện tích (S2+ hoặc S+, O−) để giữ đủ octet. Đây là các dạng cộng hưởng biểu diễn cùng một phân tử; thực tế ba liên kết S–O trong SO3 hoàn toàn giống nhau (cùng độ dài, ngắn hơn liên kết đơn S–O thông thường). Nếu đề không yêu cầu, hãy viết dạng ba liên kết đôi.

Từ công thức Lewis suy ra hình dạng và tính chất

  • Hình dạng: quanh S có 3 vùng electron (3 liên kết đôi, không có cặp riêng) nên phân tử có dạng tam giác phẳng, góc O–S–O = 120°.
  • Độ phân cực: mỗi liên kết S=O phân cực, nhưng ba liên kết đối xứng nên momen lưỡng cực tổng bằng 0 → SO3 là phân tử không phân cực.
  • Số oxi hóa của S: +6 (mức cao nhất), nên SO3 là oxide acid điển hình.
  • Tác dụng với nước: SO3 + H2O → H2SO4, phản ứng tỏa rất nhiều nhiệt.

Áp dụng quy trình cho các chất tương tự

Ví dụ 1: SO2

Tổng electron: 6 + 2×6 = 18 (9 cặp). S ở giữa, hai liên kết đôi S=O, mỗi O còn 2 cặp riêng, S còn 1 cặp riêng. Kiểm tra: 4 cặp liên kết + 4 cặp riêng của O + 1 cặp riêng của S = 9 cặp. Quanh S có 3 vùng electron nên phân tử gấp khúc, góc khoảng 119°, phân cực. Điểm khác SO3: có cặp riêng trên S nên không còn dạng phẳng đối xứng.

Ví dụ 2: H2SO4

Tổng electron: 2×1 + 6 + 4×6 = 32 (16 cặp). S ở giữa nối với 4 nguyên tử O; hai O liên kết đôi với S (S=O), hai O còn lại liên kết đơn với S và mỗi O này nối thêm một nguyên tử H (S–O–H). Mỗi H không có cặp riêng. Cấu trúc: HO–S(=O)2–OH, điện tích hình thức đều bằng 0.

Ví dụ 3: SO32−

Tổng electron: 6 + 18 + 2 = 26 (13 cặp). Ba liên kết đơn S–O, mỗi O có 3 cặp riêng, S còn 1 cặp riêng. Quanh S có 4 vùng electron nên ion có dạng chóp tam giác. Đây là điểm dễ nhầm với SO3 phẳng.

Lỗi sai thường gặp

  • Quên đếm hết electron: viết SO3 với 3 liên kết đơn và chỉ cho O đủ octet, trong khi S không đạt cấu trúc hợp lý.
  • Vẽ một liên kết đôi và hai liên kết đơn rồi cho rằng các liên kết khác nhau. Thực tế ba liên kết S–O tương đương.
  • Vẽ cặp riêng trên S trong SO3. S ở đây dùng hết 6 electron hóa trị để liên kết, không còn cặp riêng.
  • Nhầm SO3 với SO32− (khác hoàn toàn về số electron và hình dạng).
  • Viết thiếu cặp riêng của O (mỗi O trong liên kết đôi phải có 2 cặp riêng).

Mẹo nhớ nhanh

Các oxide của nguyên tố nhóm VIA có dạng XO3 (như SO3) thường có 24 electron hóa trị và cấu trúc 3 liên kết đôi, phẳng. Chỉ cần nhớ “24 electron – 12 cặp – 6 cặp liên kết – 6 cặp riêng” là có thể tự kiểm tra lại hình vẽ trong vài giây.

Bài luyện tập có đáp án

  1. Tính tổng số electron hóa trị của SO3 và số cặp electron riêng.
    Đáp án: 24 electron; có 6 cặp riêng (đều nằm trên các nguyên tử O) và 6 cặp liên kết.
  2. Vì sao SO3 không phân cực dù liên kết S=O phân cực?
    Đáp án: phân tử tam giác phẳng đối xứng, ba vectơ momen lưỡng cực bằng nhau về độ lớn, lệch nhau 120° nên tổng bằng 0.
  3. Viết công thức Lewis của SO2 và cho biết khác SO3 ở điểm nào.
    Đáp án: O=S=O, S có 1 cặp riêng; phân tử gấp khúc, phân cực, trong khi SO3 phẳng, không phân cực và S không có cặp riêng.

Tóm tắt

  • SO3: 24 electron hóa trị, S trung tâm, ba liên kết đôi S=O.
  • Điện tích hình thức của mọi nguyên tử bằng 0; S mở rộng lớp vỏ lên 12 electron.
  • Hình tam giác phẳng, góc 120°, không phân cực, S có số oxi hóa +6.

Câu hỏi thường gặp

Công thức Lewis của SO3 viết như thế nào?

S ở giữa, liên kết đôi với ba nguyên tử O: O=S(=O)=O. Mỗi O còn hai cặp electron riêng, S không có cặp riêng. Tổng cộng 24 electron hóa trị (12 cặp).

Vì sao S trong SO3 có 12 electron mà không vi phạm quy tắc octet?

S thuộc chu kì 3, có phân lớp 3d trống nên lớp vỏ hóa trị có thể mở rộng quá 8 electron. Quy tắc octet chỉ nghiêm ngặt với các nguyên tố chu kì 2.

SO3 có hình dạng gì và có phân cực không?

SO3 có dạng tam giác phẳng, góc O–S–O bằng 120°. Do cấu trúc đối xứng nên các momen lưỡng cực triệt tiêu, phân tử không phân cực.

Công thức Lewis của SO3 khác SO2 ở điểm nào?

SO2 có 18 electron hóa trị, hai liên kết đôi và một cặp riêng trên S nên gấp khúc, phân cực. SO3 có 24 electron, ba liên kết đôi, S không có cặp riêng nên phẳng, không phân cực.

Bài học liên quan