Công thức Lewis H2S, H2O và HOCl: H−S−H, H−O−H, H−O−Cl
Lớp 10Hóa học

Viết công thức Lewis cho H2O, H2S, HClO: cách viết từng bước

Trả lời nhanh

Công thức Lewis: H2O là H–Ö–H (O có 2 cặp electron riêng); H2S là H–S̈–H (S có 2 cặp electron riêng); HClO là H–Ö–Cl̈ với nguyên tử O ở giữa (O có 2 cặp riêng, Cl có 3 cặp riêng). Mỗi nguyên tử đạt cấu hình bền: H có 2 electron, O, S, Cl có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Đề bài và hướng làm

Đề yêu cầu viết công thức Lewis cho các phân tử như H2O, H2S, HClO. Đây là dạng bài mở đầu của phần liên kết cộng hoá trị trong Hoá học 10. Cần nhớ: công thức Lewis là công thức biểu diễn tất cả electron hoá trị, gồm cả cặp electron liên kết (vẽ bằng gạch nối) lẫn cặp electron riêng (vẽ bằng hai chấm).

Muốn làm đúng, bạn chỉ cần một quy trình 4 bước dùng được cho mọi phân tử đơn giản, không phải học thuộc từng chất.

Quy trình 4 bước viết công thức Lewis

  1. Đếm tổng số electron hoá trị của cả phân tử (cộng electron lớp ngoài cùng của mọi nguyên tử).
  2. Chọn nguyên tử trung tâm và nối các nguyên tử còn lại bằng liên kết đơn. Nguyên tử H luôn chỉ ở rìa vì chỉ tạo được 1 liên kết.
  3. Phân bố electron còn lại thành các cặp riêng, bắt đầu từ nguyên tử ngoài rìa (trừ H) rồi đến nguyên tử trung tâm.
  4. Kiểm tra quy tắc: H đủ 2 electron, các nguyên tử O, S, Cl đủ 8 electron (tính cả cặp liên kết). Nếu thiếu, chuyển cặp riêng thành liên kết bội.

Bảng electron hoá trị cần dùng

Nguyên tử Nhóm Electron hoá trị Cần thêm để bền Số liên kết thường tạo
H IA 1 1 1
O VIA 6 2 2
S VIA 6 2 2
Cl VIIA 7 1 1

Mẹo nhớ: số liên kết cộng hoá trị thường tạo của phi kim nhóm A bằng 8 trừ số thứ tự nhóm (với H thì bằng 1). O, S nhóm VIA → 8 − 6 = 2 liên kết; Cl nhóm VIIA → 8 − 7 = 1 liên kết.

Câu a: Phân tử H2O

  1. Tổng electron hoá trị: 2 × 1 + 6 = 8.
  2. Nguyên tử trung tâm là O (H không thể ở giữa). Nối H–O–H bằng 2 liên kết đơn, dùng 4 electron.
  3. Còn 8 − 4 = 4 electron, tức 2 cặp electron riêng, đặt hết lên O.
  4. Kiểm tra: O có 2 cặp liên kết + 2 cặp riêng = 8 electron; mỗi H có 2 electron. Đạt.

Công thức electron: H:Ö:H (O có thêm 2 cặp chấm). Công thức Lewis: H–Ö–H, trong đó mỗi nguyên tử O mang 2 cặp electron riêng.

Câu b: Phân tử H2S

Lưu huỳnh cùng nhóm VIA với oxi nên cách làm hoàn toàn tương tự.

  1. Tổng electron hoá trị: 2 × 1 + 6 = 8.
  2. S là nguyên tử trung tâm, nối H–S–H, dùng 4 electron.
  3. 4 electron còn lại tạo 2 cặp electron riêng trên S.
  4. Kiểm tra: S có 8 electron lớp ngoài, mỗi H có 2 electron. Đạt.

Vậy công thức Lewis của H2S là H–S̈–H, giống hệt H2O về “khung”. Đây cũng là đáp án cho từ khoá “công thức Lewis H2S” mà nhiều bạn tìm.

Câu c: Phân tử HClO

Đây là câu dễ sai nhất vì thứ tự nguyên tử. HClO có công thức cấu tạo H–O–Cl, tức O nằm giữa, không phải H–Cl–O. Lý do: H chỉ tạo 1 liên kết, Cl (nhóm VIIA) trong phân tử này cũng chỉ tạo 1 liên kết, còn O cần 2 liên kết nên làm cầu nối. Cách viết HOCl thể hiện đúng trật tự này.

  1. Tổng electron hoá trị: 1 + 6 + 7 = 14.
  2. Nối H–O–Cl bằng 2 liên kết đơn, dùng 4 electron.
  3. Còn 14 − 4 = 10 electron = 5 cặp riêng. Đặt 3 cặp lên Cl (để đủ 8 electron) và 2 cặp lên O.
  4. Kiểm tra: Cl có 1 cặp liên kết + 3 cặp riêng = 8 electron; O có 2 cặp liên kết + 2 cặp riêng = 8 electron; H có 2 electron. Đạt.
Công thức Lewis của H2O, H2S và HClO với các cặp electron riêng
Công thức Lewis của H2O, H2S (mỗi phân tử có 2 cặp electron riêng trên nguyên tử trung tâm) và HClO (O có 2 cặp, Cl có 3 cặp electron riêng).

Tóm tắt kết quả

Phân tử Tổng e hoá trị Cặp liên kết Cặp riêng (O/S) Cặp riêng (Cl)
H2O 8 2 2 (trên O) –
H2S 8 2 2 (trên S) –
HClO 14 2 2 (trên O) 3

Cách kiểm tra nhanh: số electron đã vẽ (mỗi gạch nối tính 2, mỗi chấm tính 1) phải đúng bằng tổng electron hoá trị. H2O: 2 gạch (4) + 2 cặp chấm (4) = 8. HClO: 2 gạch (4) + 5 cặp chấm (10) = 14.

Vì sao O và S đều có 2 cặp electron riêng?

Hai nguyên tố cùng nhóm VIA, nên cùng có 6 electron lớp ngoài. Mỗi nguyên tử góp chung 2 electron với 2 nguyên tử H, còn lại 4 electron ghép thành 2 cặp không tham gia liên kết. Chính các cặp riêng này làm phân tử có dạng gấp khúc chứ không thẳng hàng: góc liên kết H–O–H khoảng 104,5°, còn H–S–H khoảng 92°. Bạn chưa cần nhớ số đo góc ở bài này, nhưng cần hiểu cặp riêng là một phần thật sự của cấu trúc.

Về bản chất liên kết, O–H phân cực rõ vì O có độ âm điện lớn hơn H nhiều. Liên kết S–H thì rất ít phân cực do độ âm điện của S và H chênh nhau không đáng kể. Điều này giải thích vì sao nước có nhiều tính chất đặc biệt so với hiđro sunfua, nhưng không ảnh hưởng đến cách viết công thức Lewis.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết H–Cl–O cho HClO. Sai vì Cl không làm trung tâm; đúng là H–O–Cl.
  • Quên cặp electron riêng. Công thức H–O–H chỉ là công thức cấu tạo, chưa phải công thức Lewis.
  • Cho H thêm cặp electron riêng. H chỉ chứa tối đa 2 electron, đã đủ nhờ 1 liên kết.
  • Cho Cl chỉ 2 cặp riêng (thiếu 1 cặp) khiến Cl chỉ có 6 electron. Hãy đếm lại đủ 8.
  • Vẽ sai tổng electron, ví dụ cho HClO 12 hoặc 16. Luôn cộng lại: 1 + 6 + 7 = 14.

Bài luyện tập có đáp án

Hãy tự làm rồi đối chiếu. Các ví dụ dưới đây do thầy tự đặt để bạn luyện cùng quy trình.

  1. HCl. Tổng e hoá trị: 1 + 7 = 8. Một liên kết đơn H–Cl dùng 2 e, còn 6 e = 3 cặp riêng trên Cl. Công thức: H–Cl̈ (Cl có 3 cặp riêng).
  2. NH3. Tổng e hoá trị: 5 + 3 = 8. N ở giữa nối với 3 H bằng 3 liên kết đơn (6 e), còn 2 e = 1 cặp riêng trên N. N có 3 cặp liên kết + 1 cặp riêng = 8 e.
  3. H2O2. Tổng e hoá trị: 2 + 12 = 14. Khung H–O–O–H dùng 3 liên kết (6 e), còn 8 e = 4 cặp riêng, mỗi nguyên tử O có 2 cặp riêng. Mỗi O đủ 8 e.

Thử thách thêm: tại sao với HClO ta không thể viết H–Cl=O mà vẫn đúng quy tắc octet cho Cl? Gợi ý: đếm số electron của O và Cl trong cấu trúc đó, đồng thời xem xét cách tạo liên kết thông thường của Cl nhóm VIIA trong phân tử này.

Ghi nhớ nhanh

  • Công thức Lewis = gạch nối (cặp liên kết) + chấm (cặp riêng).
  • H2O và H2S: 8 electron, 2 liên kết, 2 cặp riêng trên nguyên tử trung tâm.
  • HClO: 14 electron, thứ tự H–O–Cl, O có 2 cặp riêng, Cl có 3 cặp riêng.
  • Luôn kiểm tra tổng electron đã vẽ có bằng tổng electron hoá trị.

Câu hỏi thường gặp

Công thức Lewis của H2S là gì?

H2S có công thức Lewis H–S–H, trong đó nguyên tử S có 2 cặp electron riêng. Tổng electron hoá trị là 8: 4 electron tạo 2 liên kết S–H, 4 electron còn lại thành 2 cặp riêng trên S.

Vì sao HClO viết là H–O–Cl chứ không phải H–Cl–O?

Nguyên tử H và Cl mỗi nguyên tử chỉ tạo 1 liên kết, còn O tạo 2 liên kết nên đứng giữa làm cầu nối. Cấu tạo đúng là H–O–Cl, O có 2 cặp electron riêng, Cl có 3 cặp.

Công thức Lewis khác công thức cấu tạo ở điểm nào?

Công thức cấu tạo chỉ biểu diễn các liên kết bằng gạch nối. Công thức Lewis còn biểu diễn thêm các cặp electron riêng (hai chấm) nên thể hiện đầy đủ electron hoá trị.

Làm sao kiểm tra nhanh công thức Lewis đã đúng chưa?

Đếm electron đã vẽ, mỗi gạch nối tính 2, mỗi chấm tính 1, rồi so với tổng electron hoá trị của phân tử. Sau đó kiểm tra H đủ 2 electron còn O, S, Cl đủ 8 electron.

Bài học liên quan