Công thức Lewis của SO2 theo chương trình mới, cách vẽ từng bước

Công thức Lewis là gì?

Công thức Lewis là cách biểu diễn phân tử, trong đó ngoài các liên kết (mỗi gạch “–” là một cặp electron dùng chung) còn thể hiện đầy đủ các cặp electron hoá trị chưa liên kết của từng nguyên tử. Theo chương trình Hoá học 10 mới, em viết công thức Lewis dựa trên quy tắc octet: mỗi nguyên tử (trừ H) có xu hướng đạt 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Phân biệt nhanh ba loại công thức:

Loại công thức	Biểu diễn	Ví dụ với SO2
Công thức electron	Mọi electron hoá trị bằng dấu chấm	Các cặp dùng chung và cặp riêng đều là dấu chấm
Công thức Lewis	Cặp dùng chung bằng gạch, cặp riêng bằng dấu chấm	O=S–O, kèm các cặp electron riêng
Công thức cấu tạo	Chỉ thể hiện các liên kết bằng gạch	O=S–O

Các bước viết công thức Lewis của SO₂

Bước 1: Tính tổng số electron hoá trị

S (Z = 16) có cấu hình [Ne]3s²3p⁴ → 6 electron hoá trị. O (Z = 8) có cấu hình [He]2s²2p⁴ → 6 electron hoá trị.

Tổng: 6 + 2 × 6 = 18 electron (tức 9 cặp).

Bước 2: Chọn nguyên tử trung tâm, vẽ khung

Nguyên tử trung tâm thường là nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn và có nhiều khả năng tạo liên kết hơn. Độ âm điện của S (2,58) nhỏ hơn O (3,44), nên S ở giữa: O – S – O. Hai liên kết đơn dùng hết 4 electron, còn lại 14 electron.

Bước 3: Phân bố electron còn lại cho nguyên tử ngoài cùng

Mỗi nguyên tử O nhận thêm 6 electron (3 cặp) để đủ octet: dùng 12 electron. Còn lại 2 electron đặt lên S thành 1 cặp chưa liên kết.

Bước 4: Kiểm tra octet của nguyên tử trung tâm

Lúc này S có 2 liên kết đơn (4 electron) + 1 cặp riêng (2 electron) = 6 electron, chưa đủ octet. Ta chuyển một cặp electron chưa liên kết của một nguyên tử O thành cặp dùng chung, tạo liên kết đôi S=O.

Bước 5: Công thức Lewis hoàn chỉnh

Viết gọn trên một dòng: [O, 2 cặp riêng] = S [1 cặp riêng] – O [3 cặp riêng]. Khi vẽ, em đặt hai dấu chấm cho mỗi cặp electron riêng quanh kí hiệu nguyên tố.

Nguyên tử	Liên kết	Cặp e riêng	Số e quanh nguyên tử
S (trung tâm)	1 đôi + 1 đơn	1	6 + 2 = 8
O(1)	1 đôi	2	4 + 4 = 8
O(2)	1 đơn	3	2 + 6 = 8

Kiểm tra lại: electron trong liên kết = 4 + 2 = 6; electron riêng = 2 (S) + 4 (O₁) + 6 (O₂) = 12; tổng 6 + 12 = 18 ✔. Mỗi nguyên tử đều đạt 8 electron ✔.

Công thức electron và công thức cấu tạo của SO₂

Công thức cấu tạo: O=S–O. Trong tài liệu theo chương trình cũ, liên kết đơn này thường được vẽ thành mũi tên O=S→O (liên kết cho – nhận), vì cả cặp electron dùng chung đều do S đóng góp. Hai cách viết cùng mô tả một sự phân bố electron.

Công thức electron: thay mỗi gạch bằng một cặp dấu chấm (hai chấm cho liên kết đơn, bốn chấm cho liên kết đôi) và giữ nguyên các cặp electron riêng.

Lưu ý về cấu trúc cộng hưởng: liên kết đôi có thể nằm ở O bên trái hoặc O bên phải, nên SO₂ có hai công thức Lewis tương đương. Thực nghiệm cho thấy hai liên kết S–O trong phân tử dài bằng nhau, độ dài nằm giữa liên kết đơn và liên kết đôi. Ở một số tài liệu nâng cao, SO₂ còn được vẽ là O=S=O (S có hơn 8 electron, là ngoại lệ của quy tắc octet với nguyên tố chu kì 3). Trong bài kiểm tra theo chương trình phổ thông, em nên viết theo quy tắc octet như trên, trừ khi thầy cô hướng dẫn khác.

Hình học phân tử SO₂: vì sao có dạng góc?

Theo mô hình VSEPR, quanh S có 3 vùng electron: 2 vùng liên kết (liên kết đôi được tính là 1 vùng) và 1 cặp electron riêng. Ba vùng này phân bố hướng về ba đỉnh tam giác. Vì một đỉnh bị chiếm bởi cặp electron riêng, ta chỉ “nhìn thấy” hai nguyên tử O, nên phân tử có dạng góc, kí hiệu AX₂E₁.

• Trạng thái lai hoá của S: sp².
• Góc liên kết O–S–O khoảng 119°, nhỏ hơn 120° một chút do cặp electron riêng đẩy mạnh hơn cặp liên kết.
• Phân tử phân cực: các liên kết S–O phân cực về phía O và do phân tử có dạng góc nên moment lưỡng cực không triệt tiêu.

So sánh SO₂ với các phân tử dễ nhầm

Phân tử	Tổng e hoá trị	Cặp e riêng trên nguyên tử trung tâm	Hình dạng
CO2	16	0	Thẳng (O=C=O), không phân cực
SO2	18	1	Góc, phân cực
H2O	8	2	Góc (khoảng 104,5°), phân cực

Mẹo nhớ: CO₂ và SO₂ có công thức giống nhau nhưng S có 6 electron hoá trị (nhiều hơn C hai electron). Hai electron “dư” ấy tạo thành cặp riêng trên S, làm phân tử bị bẻ cong.

Lỗi sai thường gặp

• Quên cặp electron riêng trên S: dẫn đến kết luận sai rằng SO₂ thẳng như CO₂.
• Đếm sai tổng electron: tính S có 16 electron (số hiệu nguyên tử) thay vì 6 electron hoá trị.
• Vẽ hai liên kết đôi rồi vẫn thêm cặp riêng mà không nêu rằng đó là cách viết mở rộng octet; khi đó S có 10 electron.
• Đặt O ở giữa (S–O–O): sai vì O có độ âm điện lớn hơn.

Bài tập vận dụng có lời giải

Bài 1. Trong công thức Lewis của SO₂ (theo quy tắc octet), tổng số cặp electron chưa liên kết là bao nhiêu?

Lời giải: S có 1 cặp, O liên kết đôi có 2 cặp, O liên kết đơn có 3 cặp → tổng 6 cặp.

Bài 2. Viết công thức Lewis của SO₃ và cho biết hình dạng phân tử.

Lời giải: Tổng electron hoá trị: 6 + 3 × 6 = 24. Theo quy tắc octet, S liên kết đôi với một O và liên kết đơn với hai O còn lại; S không còn cặp electron riêng. Có 3 vùng electron, không có cặp riêng → phân tử tam giác phẳng, góc 120°, không phân cực.

Bài 3. Vì sao SO₂ tan trong nước tốt hơn CO₂?

Lời giải: SO₂ là phân tử phân cực (dạng góc), còn CO₂ không phân cực (dạng thẳng). Nước là dung môi phân cực nên hoà tan chất phân cực tốt hơn; ngoài ra SO₂ còn phản ứng một phần với nước.

Câu hỏi thường gặp

SO2 có bao nhiêu electron hoá trị?

SO2 có 18 electron hoá trị: S góp 6, mỗi nguyên tử O góp 6.

Trong SO2, nguyên tử S còn bao nhiêu cặp electron chưa liên kết?

Theo công thức Lewis viết theo quy tắc octet, nguyên tử S còn 1 cặp electron chưa liên kết.

Phân tử SO2 có dạng hình học gì?

SO2 có dạng góc (gấp khúc), góc liên kết khoảng 119°, vì quanh S có 2 vùng liên kết và 1 cặp electron riêng (AX2E1).

Viết O=S=O có sai không?

O=S=O là cách viết mở rộng octet, gặp trong một số tài liệu nâng cao. Theo chương trình phổ thông, nên viết theo quy tắc octet: O=S–O với 1 cặp electron riêng trên S, trừ khi giáo viên hướng dẫn khác.

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