Lớp 10Hóa học

Công thức electron, công thức cấu tạo HClO, HClO3, HClO4, H3PO4, H2SO4, H2SO3

Trả lời nhanh

H2SO4 có 32 electron hoá trị. Công thức cấu tạo: S ở trung tâm, liên kết đơn với hai nhóm –OH và liên kết với hai nguyên tử O còn lại. Theo quy tắc octet viết là (HO)2S(→O)2 (S góp cặp electron cho hai O), cách viết gọn phổ biến là (HO)2S(=O)2. S có số oxi hoá +6, các liên kết quanh S phân bố theo hình tứ diện.

Quy trình chung để viết công thức electron của oxoacid

HClO, HClO3, HClO4, H3PO4, H2SO4, H2SO3 đều là oxoacid (acid có oxygen). Em dùng chung 4 bước:

  1. Đếm electron hoá trị: H góp 1, P góp 5, S góp 6, Cl góp 7, O góp 6.
  2. Dựng khung: nguyên tử Cl, S hoặc P ở trung tâm; các nguyên tử O bao quanh; mỗi H gắn vào một O tạo nhóm –OH. H không bao giờ gắn trực tiếp vào nguyên tử trung tâm trong các acid này.
  3. Chia electron: trừ đi electron đã dùng cho liên kết đơn, phần còn lại chia cho các O ngoài cùng cho đủ 8 electron, dư thì đặt lên nguyên tử trung tâm.
  4. Kiểm tra: tổng electron liên kết + electron riêng phải bằng số đếm ở bước 1.

Nếu em chưa vững khái niệm công thức Lewis, hãy đọc trước Cách viết công thức Lewis theo chương trình mới.

Công thức electron và công thức cấu tạo của H2SO4

Tổng electron hoá trị: 2 × 1 + 6 + 4 × 6 = 32 electron (16 cặp).

Khung: S ở giữa, nối với 4 nguyên tử O; 2 trong số đó mang H. Sáu liên kết đơn (2 H–O, 4 O–S) dùng 12 electron, còn 20 electron (10 cặp) chia cho các O: mỗi O của nhóm –OH nhận 2 cặp, mỗi O “đầu mạch” nhận 3 cặp. S không còn electron riêng và đã có 4 cặp dùng chung, đủ octet.

Nguyên tử Liên kết Cặp electron riêng Electron xung quanh
S (trung tâm) 4 liên kết đơn với O 0 8
O trong –OH (2 nguyên tử) 1 với H, 1 với S 2 8
O đầu mạch (2 nguyên tử) 1 với S 3 8

Kiểm tra: 12 electron liên kết + 20 electron riêng = 32 ✔. Công thức electron: thay mỗi gạch bằng một cặp dấu chấm, thêm các cặp riêng như bảng.

Công thức cấu tạo có hai cách biểu diễn em sẽ gặp:

        O                       O
        ↑                       ‖
H – O – S – O – H       H – O – S – O – H
        ↓                       ‖
        O                       O
  (theo quy tắc octet)     (cách viết gọn)
  • Cách 1: hai liên kết S→O là liên kết cho – nhận, cặp electron do S góp. Cách này giữ đúng quy tắc octet cho mọi nguyên tử. Nếu tính điện tích hình thức, S mang +2, mỗi O đầu mạch mang −1.
  • Cách 2: S có hai liên kết đôi S=O, quanh S có 12 electron (vượt octet). S thuộc chu kì 3 nên được phép “mở rộng” lớp vỏ; cách viết này phổ biến trong tài liệu quốc tế và thuận tiện khi xét số oxi hoá +6.

Hai liên kết S–O “đầu mạch” trên thực tế ngắn hơn hai liên kết S–OH, cho thấy chúng mang một phần tính chất liên kết đôi.

H2SO3: khác H2SO4 ở đâu?

Tổng electron hoá trị: 2 + 6 + 3 × 6 = 26 electron. Khung (HO)2S–O dùng 5 liên kết đơn (10 electron); 16 electron còn lại: hai O của –OH mỗi O 2 cặp, O đầu mạch 3 cặp, và S còn 1 cặp electron riêng.

Công thức cấu tạo: (HO)2S→O (theo octet) hoặc (HO)2S=O (cách viết gọn). S có số oxi hoá +4. Vì S có 3 liên kết và 1 cặp riêng nên các liên kết quanh S tạo dạng chóp tam giác, không phẳng.

Ba acid chứa chlorine: HClO, HClO3, HClO4

HClO (hypochlorous acid): 1 + 7 + 6 = 14 electron. Công thức cấu tạo H–O–Cl. O có 2 cặp riêng, Cl có 3 cặp riêng. Chú ý thứ tự: O nằm giữa H và Cl, không viết H–Cl–O. Cl có số oxi hoá +1.

HClO3 (chloric acid): 1 + 7 + 3 × 6 = 26 electron. Khung H–O–Cl với hai O đầu mạch; Cl còn 1 cặp riêng. Theo octet: H–O–Cl(→O)→O; cách viết gọn: H–O–Cl(=O)=O. Cl có số oxi hoá +5, các liên kết quanh Cl tạo dạng chóp tam giác.

HClO4 (perchloric acid): 1 + 7 + 4 × 6 = 32 electron. Cl liên kết với 4 O, không còn cặp riêng. Theo octet: H–O–Cl với ba liên kết Cl→O; cách viết gọn: H–O–Cl(=O)3. Cl có số oxi hoá +7, các liên kết quanh Cl phân bố tứ diện.

H3PO4

32 electron hoá trị. P liên kết với ba nhóm –OH và một O đầu mạch: (HO)3P→O hoặc (HO)3P=O, P có số oxi hoá +5. Phân tích chi tiết từng bước có trong bài Công thức electron và công thức cấu tạo HNO2, HNO3, H2CO3, H3PO4.

Bảng tổng hợp 6 acid

Acid e hoá trị Số O đầu mạch Cặp riêng ở nguyên tử trung tâm Số oxi hoá
HClO 14 0 3 Cl +1
HClO3 26 2 1 Cl +5
HClO4 32 3 0 Cl +7
H3PO4 32 1 0 P +5
H2SO3 26 1 1 S +4
H2SO4 32 2 0 S +6

Mẹo nhớ: số O đầu mạch = tổng số O − số H. Ví dụ H2SO4: 4 − 2 = 2 O đầu mạch, tức 2 liên kết S→O (hay S=O).

Giải thích chi tiết: cấu tạo cho biết gì về tính acid?

Các nguyên tử O đầu mạch hút electron mạnh, kéo mật độ electron ra khỏi liên kết O–H, làm H dễ tách ra dưới dạng ion H+. Vì vậy, với cùng nguyên tố trung tâm, càng nhiều O đầu mạch thì acid càng mạnh:

  • HClO < HClO3 < HClO4 (HClO4 là một trong những acid mạnh nhất).
  • H2SO3 < H2SO4.

Lỗi sai thường gặp

  • Gắn H trực tiếp vào S hoặc Cl (H–S, H–Cl). H trong oxoacid luôn thuộc nhóm –OH.
  • Quên cặp electron riêng trên S trong H2SO3 hoặc trên Cl trong HClO3, dẫn đến đếm thiếu electron.
  • Vẽ mũi tên ngược: mũi tên cho – nhận luôn đi từ nguyên tử cho (S, Cl, P) sang O.
  • Nhầm số oxi hoá với số liên kết: trong (HO)2S(→O)2, S có 4 liên kết nhưng số oxi hoá vẫn là +6.

Cách xử lí mũi tên và liên kết đôi ở đây giống hệt SO2; em có thể đối chiếu với Công thức electron và công thức cấu tạo của SO2 và Công thức Lewis của SO2.

Bài tập vận dụng có lời giải

Bài 1. Theo cách viết (HO)2S(=O)2, phân tử H2SO4 có bao nhiêu liên kết σ và π?
Lời giải: 2 liên kết H–O, 2 liên kết O–S (nhóm –OH) và 2 liên kết đôi S=O. Mỗi liên kết đơn là 1σ, mỗi liên kết đôi gồm 1σ + 1π. Vậy có 6σ và 2π.

Bài 2. Trong công thức theo quy tắc octet của H2SO4, có bao nhiêu cặp electron chưa liên kết?
Lời giải: 2 O của –OH × 2 cặp + 2 O đầu mạch × 3 cặp = 10 cặp; S không có cặp riêng.

Bài 3. Sắp xếp theo chiều tăng dần tính acid: HClO4, HClO, HClO3.
Lời giải: Số O đầu mạch lần lượt 3, 0, 2 nên thứ tự là HClO < HClO3 < HClO4.

Câu hỏi thường gặp

H2SO4 có bao nhiêu electron hoá trị?

32 electron: 2 từ hai nguyên tử H, 6 từ S và 24 từ bốn nguyên tử O.

Viết H2SO4 có hai liên kết đôi S=O có sai không?

Không sai. S thuộc chu kì 3 nên có thể mở rộng octet; tuy vậy sách giáo khoa Việt Nam thường dùng cách viết theo quy tắc octet với hai liên kết cho – nhận S→O.

Trong HClO, nguyên tử nào nằm ở giữa?

Nguyên tử O nằm giữa: H–O–Cl. H luôn gắn với O trong oxoacid.

Vì sao HClO4 mạnh hơn HClO?

HClO4 có 3 nguyên tử O đầu mạch hút electron mạnh làm liên kết O–H phân cực hơn, H+ dễ tách ra; HClO không có O đầu mạch.

Bài học liên quan