Cách viết công thức Lewis theo chương trình mới, kèm ví dụ dễ hiểu

Công thức Lewis là gì?

Trong chương trình Hoá học 10 (chương liên kết hoá học), công thức Lewis được dùng để biểu diễn liên kết cộng hoá trị. Cần phân biệt ba loại công thức thường gặp:

Loại công thức	Cách biểu diễn	Ví dụ với H2O
Công thức electron	Mọi electron hoá trị đều là dấu chấm, cặp chung đặt giữa hai nguyên tử	H : O : H, hai cặp electron riêng của O biểu diễn bằng dấu chấm
Công thức Lewis	Cặp electron chung thay bằng gạch nối, electron riêng vẫn là dấu chấm	H – O – H, O còn 2 cặp electron riêng
Công thức cấu tạo	Chỉ giữ gạch nối liên kết, bỏ electron riêng	H – O – H

Như vậy, công thức Lewis là “cầu nối” giữa công thức electron và công thức cấu tạo: nó cho biết cả liên kết lẫn các cặp electron chưa liên kết.

Các bước viết công thức Lewis

1. Tính tổng số electron hoá trị (N₁) của tất cả nguyên tử. Với ion, cộng thêm số electron bằng điện tích âm, hoặc trừ đi số electron bằng điện tích dương.
2. Chọn nguyên tử trung tâm và vẽ khung: nguyên tử trung tâm thường là nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn (trừ H, vì H chỉ tạo một liên kết). Nối nguyên tử trung tâm với các nguyên tử xung quanh bằng liên kết đơn.
3. Tính số electron còn lại: N₂ = N₁ − 2 × (số liên kết đơn đã vẽ).
4. Phân bố electron còn lại cho các nguyên tử xung quanh trước (trừ H) sao cho mỗi nguyên tử đủ 8 electron; electron còn dư đặt lên nguyên tử trung tâm.
5. Kiểm tra octet của nguyên tử trung tâm: nếu chưa đủ 8 electron, chuyển một cặp electron riêng của nguyên tử bên cạnh thành cặp dùng chung, tạo liên kết đôi hoặc liên kết ba.

Mẹo nhớ 5 bước: “Đếm – Khung – Trừ – Rải – Kiểm”.

Ví dụ viết công thức Lewis có lời giải

Ví dụ 1: Phân tử NH₃

• N₁ = 5 (N) + 3 × 1 (H) = 8 electron.
• N là nguyên tử trung tâm, nối 3 liên kết đơn với 3 nguyên tử H, dùng hết 6 electron.
• N₂ = 8 − 6 = 2 electron, đặt thành 1 cặp electron riêng trên N.
• Kiểm tra: N có 3 cặp chung + 1 cặp riêng = 8 electron. Đạt octet.

Kết quả: N ở giữa, ba liên kết N – H, trên N có một cặp electron chưa liên kết.

Ví dụ 2: Phân tử CO₂

• N₁ = 4 + 2 × 6 = 16 electron.
• Khung O – C – O dùng 4 electron; N₂ = 12 electron.
• Rải 12 electron cho hai nguyên tử O (mỗi O nhận 6) → mỗi O đủ octet, nhưng C chỉ có 4 electron.
• Chuyển mỗi O một cặp electron riêng thành cặp chung với C → tạo hai liên kết đôi.

Kết quả: O = C = O, mỗi nguyên tử O còn 2 cặp electron riêng, C không có electron riêng.

Ví dụ 3: Phân tử N₂

• N₁ = 2 × 5 = 10 electron.
• Khung N – N dùng 2 electron, còn 8 electron. Rải cho một nguyên tử N đủ octet thì nguyên tử kia thiếu.
• Chuyển dần cặp electron riêng thành cặp chung cho đến khi cả hai đủ octet → liên kết ba.

Kết quả: N ≡ N, mỗi nguyên tử N còn một cặp electron riêng. Liên kết ba rất bền giải thích vì sao N₂ khá trơ ở nhiệt độ thường.

Ví dụ 4: Ion NH₄⁺

• N₁ = 5 + 4 × 1 − 1 = 8 electron (trừ 1 vì ion mang điện tích +1).
• N ở trung tâm, 4 liên kết đơn với 4 nguyên tử H, dùng hết 8 electron.
• N đủ octet, không còn electron riêng. Công thức đặt trong ngoặc vuông kèm điện tích +.

Bảng tham khảo một số phân tử thường gặp

Phân tử	Tổng e hoá trị	Đặc điểm công thức Lewis
H2	2	H – H, không có electron riêng
Cl2	14	Cl – Cl, mỗi Cl có 3 cặp electron riêng
HCl	8	H – Cl, Cl có 3 cặp electron riêng
H2O	8	H – O – H, O có 2 cặp electron riêng
CH4	8	C ở giữa, 4 liên kết đơn C – H
O2	12	O = O, mỗi O có 2 cặp electron riêng
C2H4	12	Liên kết đôi C = C, mỗi C liên kết với 2 H
HCN	10	H – C ≡ N, N có 1 cặp electron riêng

Những trường hợp không tuân theo quy tắc octet

Quy tắc octet chỉ là quy tắc gần đúng. Em nên biết một số ngoại lệ để không cố “ép” mọi chất phải đủ 8 electron:

• Thiếu electron: trong BF₃, nguyên tử B chỉ có 6 electron xung quanh.
• Số electron lẻ: NO₂ có tổng 17 electron hoá trị nên không thể mọi nguyên tử đều đạt octet.
• Vượt octet: nguyên tố từ chu kì 3 trở đi như P, S có thể có hơn 8 electron xung quanh, ví dụ PCl₅, SF₆.

Với các phân tử như SO₂, SO₃, H₂SO₄, sách giáo khoa và đề thi có thể chấp nhận cách biểu diễn theo octet (có liên kết cho – nhận) hoặc theo cách vượt octet. Khi làm bài, em nên viết theo cách thầy cô và sách đang dùng.

Lỗi sai thường gặp

• Quên cộng hoặc trừ electron khi viết công thức cho ion.
• Chọn H làm nguyên tử trung tâm, trong khi H chỉ tạo được một liên kết.
• Tính electron hoá trị bằng số hiệu nguyên tử. Với nguyên tố nhóm A, số electron hoá trị bằng số thứ tự nhóm.
• Vẽ đủ gạch nối nhưng quên các cặp electron riêng, khi đó em đang viết công thức cấu tạo chứ không phải công thức Lewis.

Bài tập tự luyện

1. Viết công thức Lewis của PH₃. Đáp án: 8 electron hoá trị; P ở trung tâm, 3 liên kết P – H, P có 1 cặp electron riêng (tương tự NH₃).
2. Viết công thức Lewis của C₂H₂. Đáp án: 10 electron hoá trị; H – C ≡ C – H, không có electron riêng.
3. Vì sao trong công thức Lewis của CO₂ có liên kết đôi? Đáp án: vì chỉ dùng liên kết đơn thì C chỉ có 4 electron, chưa đạt octet; phải chuyển cặp electron riêng của O thành cặp chung.

Câu hỏi thường gặp

Công thức Lewis khác công thức cấu tạo như thế nào?

Công thức Lewis biểu diễn cả liên kết (gạch nối) và các cặp electron hoá trị chưa liên kết (dấu chấm), còn công thức cấu tạo chỉ biểu diễn các liên kết.

Làm sao chọn nguyên tử trung tâm khi viết công thức Lewis?

Thường chọn nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn và có khả năng tạo nhiều liên kết nhất; không chọn H vì H chỉ tạo một liên kết.

Công thức Lewis học ở lớp mấy?

Theo chương trình GDPT 2018, công thức Lewis được học trong phần liên kết cộng hoá trị của Hoá học 10 ở cả ba bộ sách.

Có phải mọi nguyên tử trong công thức Lewis đều đủ 8 electron?

Không. H chỉ cần 2 electron; một số chất như BF3 thiếu octet, NO2 có số electron lẻ, còn PCl5, SF6 vượt octet.

Bài học liên quan

• Công thức electron và công thức cấu tạo của SO2 (chương trình mới)
• Công thức electron và công thức cấu tạo HNO2, HNO3, H2CO3, H3PO4
• Công thức Lewis của SO2 theo chương trình mới, cách vẽ từng bước