Công thức Lewis của H2S: cách vẽ chi tiết, dễ hiểu

Trả lời nhanh

Phân tử H₂S có tổng cộng 8 electron hoá trị (S góp 6, mỗi H góp 1). Trong công thức Lewis, nguyên tử S nằm ở giữa, tạo 2 liên kết đơn S–H và còn giữ 2 cặp electron riêng (không liên kết). Viết gọn là H–S–H, trong đó S có thêm 2 cặp electron riêng. Như vậy S đủ octet (8 electron), còn mỗi H có 2 electron giống khí hiếm He.

1. Nhắc lại: công thức Lewis là gì?

Công thức Lewis là cách biểu diễn phân tử, trong đó ta vẽ đủ các electron hoá trị: cặp electron dùng chung (liên kết) ghi bằng dấu gạch hoặc hai dấu chấm giữa hai nguyên tử, còn cặp electron riêng ghi bằng hai dấu chấm cạnh nguyên tử. Công thức này nằm trong bài liên kết cộng hoá trị của Hoá học 10 theo chương trình GDPT 2018.

Các em cần phân biệt hai cách viết:

Công thức Lewis: ghi đủ cả cặp electron liên kết lẫn cặp electron riêng.
Công thức cấu tạo: chỉ ghi các liên kết bằng dấu gạch, có thể bỏ cặp electron riêng. Với H₂S thì công thức cấu tạo là H–S–H.

2. Cách vẽ công thức Lewis của H₂S từng bước

Bước 1: Xác định số electron hoá trị của từng nguyên tử

S (Z = 16): cấu hình 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, thuộc nhóm VIA, có 6 electron hoá trị.
H (Z = 1): cấu hình 1s¹, có 1 electron hoá trị.

Bước 2: Tính tổng số electron hoá trị của phân tử

N_{hoá trị} = 2 × 1 + 6 = 8 electron, tức là có 4 cặp electron để sắp xếp.

Bước 3: Chọn nguyên tử trung tâm và vẽ khung

H chỉ tạo được 1 liên kết nên không bao giờ đứng giữa. Vì vậy S là nguyên tử trung tâm, hai nguyên tử H đứng hai bên: H S H. Nối S với mỗi H bằng một liên kết đơn, mỗi liên kết dùng 2 electron, nên đã dùng hết 2 × 2 = 4 electron.

Bước 4: Phân bố số electron còn lại

Số electron còn lại: 8 − 4 = 4 electron, tức là 2 cặp. Mỗi H đã có đủ 2 electron (giống He) nên không nhận thêm. Ta đặt cả 2 cặp này lên S thành 2 cặp electron riêng.

Bước 5: Kiểm tra quy tắc octet

S: 2 cặp liên kết + 2 cặp riêng = 8 electron, đủ octet, giống cấu hình khí hiếm Ar.
Mỗi H: 1 cặp liên kết = 2 electron, đủ “duet”, giống He.

Tất cả nguyên tử đều đạt cấu hình bền và đã dùng đúng 8 electron, nên không phải chuyển cặp riêng thành liên kết đôi. Công thức Lewis của H₂S đã hoàn chỉnh.

3. Bảng tóm tắt thông tin về phân tử H₂S

Đại lượng	Giá trị
Tổng electron hoá trị	8
Nguyên tử trung tâm	S
Số cặp electron liên kết	2 (hai liên kết đơn S–H)
Số cặp electron riêng trên S	2
Công thức cấu tạo	H–S–H
Dạng theo mô hình VSEPR	AX₂E₂
Hình dạng phân tử	Gấp khúc (chữ V), góc liên kết khoảng 92°
Hoá trị của S	II

4. Vì sao phân tử H₂S có dạng gấp khúc?

Có người nhìn công thức H–S–H rồi nghĩ phân tử thẳng hàng như CO₂, nhưng không phải vậy. Quanh S có tất cả 4 vùng electron: 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng. Các vùng electron đẩy nhau và có xu hướng tách xa nhau nhất trong không gian, nên hai liên kết S–H bị đẩy lệch lại thành hình chữ V.

Theo mô hình VSEPR (học trong chuyên đề Hoá học 10), H₂S thuộc dạng AX₂E₂, giống H₂O. Góc liên kết đo được thực tế khoảng 92°, nhỏ hơn hẳn góc của nước (khoảng 104,5°). Một cách giải thích dễ hiểu: S có bán kính lớn và độ âm điện nhỏ hơn O, nên cặp electron liên kết S–H nằm xa nguyên tử trung tâm hơn và đẩy nhau yếu hơn. Trong khi đó, hai cặp electron riêng chiếm nhiều chỗ, ép hai liên kết lại gần nhau.

5. Liên kết S–H phân cực hay không phân cực?

Theo thang Pauling, độ âm điện của S là 2,58 và của H là 2,20. Hiệu độ âm điện Δχ = 2,58 − 2,20 = 0,38.

Theo quy ước trong SGK Hoá học 10 (Δχ < 0,4 là liên kết cộng hoá trị không phân cực), liên kết S–H được xếp vào liên kết cộng hoá trị không phân cực. Tuy vậy, giá trị này rất sát ranh giới 0,4, nên cặp electron dùng chung thực ra vẫn lệch nhẹ về phía S.
Vì phân tử có dạng gấp khúc, các phần lệch điện tích nhỏ này không triệt tiêu nhau. Do đó H₂S là phân tử phân cực yếu (moment lưỡng cực nhỏ, khác 0).

Mẹo nhớ: muốn biết phân tử có phân cực hay không, phải xét cả liên kết lẫn hình dạng. CO₂ có liên kết phân cực nhưng phân tử thẳng nên không phân cực; H₂S thì gấp khúc nên vẫn phân cực.

6. So sánh công thức Lewis của H₂S và H₂O

O và S cùng thuộc nhóm VIA, nên H₂O và H₂S có công thức Lewis “giống hệt nhau về hình thức”. Điểm khác nằm ở tính chất do kích thước nguyên tử và độ âm điện gây ra.

Tiêu chí	H₂O	H₂S
Tổng electron hoá trị	8	8
Cặp liên kết / cặp riêng trên nguyên tử trung tâm	2 / 2	2 / 2
Góc liên kết	Khoảng 104,5°	Khoảng 92°
Hiệu độ âm điện (X–H)	1,24 (phân cực mạnh)	0,38 (gần như không phân cực)
Liên kết hydrogen giữa các phân tử	Có	Hầu như không đáng kể
Trạng thái ở điều kiện thường	Lỏng	Khí, mùi trứng thối, rất độc

Đây là câu hỏi vận dụng hay gặp: “Vì sao H₂O là chất lỏng còn H₂S là chất khí dù phân tử khối của H₂S lớn hơn?” Trả lời: giữa các phân tử H₂O có liên kết hydrogen bền (O có độ âm điện lớn, kích thước nhỏ), còn H₂S hầu như không có, lực hút giữa các phân tử yếu hơn nhiều nên H₂S sôi ở nhiệt độ rất thấp.

7. Những lỗi sai thường gặp khi vẽ Lewis của H₂S

Quên 2 cặp electron riêng trên S. Chỉ vẽ H–S–H là mới có công thức cấu tạo, chưa phải công thức Lewis đầy đủ. Cách kiểm tra: đếm lại xem có đủ 8 electron chưa.
Vẽ thêm electron cho H. H chỉ cần 2 electron. Vẽ 8 electron quanh H là sai.
Đặt H ở giữa (viết H–H–S). H chỉ tạo được 1 liên kết nên luôn đứng ngoài.
Tính sai tổng electron, ví dụ lấy 16 (số hiệu nguyên tử của S) thay vì 6 electron hoá trị.
Kết luận phân tử thẳng hàng do nhìn công thức viết trên một dòng. Công thức Lewis không cho biết hình dạng thật; phải xét số vùng electron quanh S.

8. Quy trình chung áp dụng cho các phân tử khác

Từ ví dụ H₂S, các em có thể tóm lại quy trình 5 bước dùng cho mọi phân tử cộng hoá trị đơn giản:

Tính tổng electron hoá trị (cộng thêm electron nếu là anion, trừ bớt nếu là cation).
Chọn nguyên tử trung tâm (thường là nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn, trừ H; H luôn ở ngoài).
Nối nguyên tử trung tâm với các nguyên tử xung quanh bằng liên kết đơn.
Phân bố electron còn lại cho nguyên tử xung quanh cho đủ octet trước, phần dư đặt lên nguyên tử trung tâm.
Nếu nguyên tử trung tâm thiếu octet, chuyển cặp riêng của nguyên tử bên cạnh thành liên kết đôi hoặc ba.

9. Bài tập tự luyện có đáp án

Bài 1. Trong công thức Lewis của H₂S, tổng số electron không tham gia liên kết là bao nhiêu?

Đáp án: 4 electron (2 cặp electron riêng, đều nằm trên S).

Bài 2. Vẽ công thức Lewis của PH₃ và cho biết số cặp electron riêng trên P.

Đáp án: P có 5 electron hoá trị, tổng = 5 + 3 × 1 = 8 electron. P ở trung tâm, tạo 3 liên kết đơn P–H (dùng 6 electron), còn 2 electron thành 1 cặp riêng trên P. Vậy P có 1 cặp electron riêng, phân tử dạng chóp tam giác.

Bài 3. Cho các phân tử: H₂S, CO₂, H₂O, BeH₂. Những phân tử nào có dạng gấp khúc? Giải thích ngắn gọn.

Đáp án: H₂S và H₂O có dạng gấp khúc vì nguyên tử trung tâm có 2 cặp liên kết và 2 cặp electron riêng (AX₂E₂). CO₂ và BeH₂ thẳng hàng vì nguyên tử trung tâm không có cặp electron riêng (AX₂).

Bài 4. Trong hợp chất H₂S, nguyên tử S đã đạt cấu hình electron của khí hiếm nào?

Đáp án: Argon (Ar). Khi có 8 electron ở lớp ngoài cùng (lớp thứ ba), S có cấu hình giống Ar.

10. Ghi nhớ nhanh

H₂S: 8 electron hoá trị, S ở giữa, 2 liên kết đơn và 2 cặp electron riêng trên S.
S đủ octet, H đủ 2 electron, không có liên kết đôi.
Hình dạng gấp khúc, góc khoảng 92°, phân tử phân cực yếu.
Lewis của H₂S có cùng “khuôn” với H₂O vì O và S cùng nhóm VIA.

Câu hỏi thường gặp

Phân tử H2S có bao nhiêu electron hoá trị?

H2S có 8 electron hoá trị: S góp 6 electron (nhóm VIA), mỗi nguyên tử H góp 1 electron, tổng là 6 + 2 = 8.

Trong công thức Lewis của H2S, S có mấy cặp electron riêng?

S có 2 cặp electron riêng, cùng với 2 cặp electron liên kết với hai nguyên tử H, đủ 8 electron theo quy tắc octet.

Vì sao H2S không có dạng thẳng mà có dạng gấp khúc?

Quanh S có 4 vùng electron (2 cặp liên kết, 2 cặp riêng). Các vùng này đẩy nhau nên hai liên kết S–H bị lệch thành hình chữ V, góc liên kết khoảng 92°.

Công thức Lewis của H2S và H2O khác nhau ở điểm nào?

Về hình thức thì giống nhau: đều có 8 electron hoá trị, 2 cặp liên kết và 2 cặp riêng trên nguyên tử trung tâm. Điểm khác là góc liên kết (H2S khoảng 92°, H2O khoảng 104,5°) và độ phân cực của liên kết.