Trả lời nhanh
Công thức Lewis của CS2 là S=C=S: nguyên tử C ở giữa, tạo hai liên kết đôi với hai nguyên tử S, mỗi nguyên tử S còn 2 cặp electron không liên kết. Tổng có 16 electron hóa trị, cả ba nguyên tử đều đạt octet. Phân tử có dạng đường thẳng (góc 180°), C lai hóa sp, phân tử không phân cực.
Công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của CS2
CS2 là cacbon đisunfua, một hợp chất cộng hóa trị tạo bởi một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử lưu huỳnh. Em có thể biểu diễn nó theo ba cách, thực chất đều nói về cùng một cấu trúc.
| Cách biểu diễn | Dạng viết | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Công thức electron | :S̈::C::S̈: | Dùng dấu chấm cho mọi electron hóa trị (2 cặp chung giữa mỗi cặp S–C) |
| Công thức Lewis | S=C=S, mỗi S có 2 cặp electron riêng | Gạch nối thay cho cặp electron chung, chấm cho cặp electron riêng |
| Công thức cấu tạo | S=C=S | Chỉ thể hiện các liên kết giữa các nguyên tử |
Cách viết công thức Lewis của CS2 theo 4 bước
Bước 1: Tính tổng số electron hóa trị
- C (nhóm IVA) có 4 electron hóa trị.
- S (nhóm VIA) có 6 electron hóa trị, có 2 nguyên tử S nên là 2 × 6 = 12.
- Tổng: 4 + 12 = 16 electron, tức 8 cặp electron.
Bước 2: Chọn nguyên tử trung tâm và nối bằng liên kết đơn
Nguyên tử trung tâm thường là nguyên tử có số electron cần nhận thêm nhiều hơn và chỉ có một nguyên tử trong phân tử. Ở đây C cần thêm 4 electron nên C ở giữa, hai S đứng hai bên: S–C–S. Dùng 2 liên kết đơn là tốn 4 electron, còn lại 12 electron.
Bước 3: Hoàn thiện octet cho các nguyên tử bên ngoài
Mỗi S đã có 1 cặp chung (2 electron), cần thêm 6 electron nữa, tức 3 cặp electron riêng. Hai S dùng hết 12 electron còn lại. Lúc này mỗi S đủ 8 electron nhưng C chỉ có 4 electron (2 liên kết đơn) và chưa đủ octet.
Bước 4: Chuyển cặp electron riêng thành liên kết đôi
Để C đủ 8 electron, mỗi nguyên tử S “chia” một cặp electron riêng thành cặp liên kết thứ hai với C. Khi đó:
- Mỗi S còn 2 cặp electron riêng và 2 cặp liên kết: 4 cặp = 8 electron.
- C có 2 liên kết đôi: 4 cặp = 8 electron.
- Số electron vẫn là 16, khớp với bước 1.
Kết quả: S=C=S với hai cặp electron riêng trên mỗi nguyên tử S.
Kiểm tra lại bằng điện tích hình thức
Điện tích hình thức = số electron hóa trị − số electron riêng − số liên kết.
- C: 4 − 0 − 4 = 0.
- Mỗi S: 6 − 4 − 2 = 0.
Mọi điện tích hình thức đều bằng 0 nên cấu trúc S=C=S là hợp lí nhất. Đây là cách kiểm tra nhanh để em tự biết mình viết đúng hay sai.
Đặc điểm liên kết và hình dạng phân tử CS2
| Đặc điểm | Kết luận | Giải thích |
|---|---|---|
| Loại liên kết | Cộng hóa trị không phân cực (hoặc rất ít phân cực) | Độ âm điện C ≈ 2,55; S ≈ 2,58, hiệu chỉ khoảng 0,03 |
| Số liên kết | 2 liên kết σ và 2 liên kết π | Mỗi liên kết đôi gồm 1 σ và 1 π |
| Dạng hình học (VSEPR) | AX2E0, đường thẳng | Quanh C có 2 vùng electron liên kết, không có cặp electron riêng |
| Góc liên kết | 180° | Hai vùng electron đẩy nhau xa nhất |
| Lai hóa của C | sp | 2 obitan lai hóa tạo 2 liên kết σ, 2 obitan p còn lại tạo 2 liên kết π |
| Độ phân cực | Phân tử không phân cực | Cấu trúc thẳng, đối xứng; momen lưỡng cực triệt tiêu |
Mẹo nhớ: CS2 “anh em” với CO2. Thay O bằng S cùng nhóm VIA, cấu trúc vẫn là X=C=X, thẳng, 16 electron hóa trị. Khác biệt là liên kết C=O phân cực mạnh hơn C=S, nhưng vì phân tử đối xứng nên cả hai đều không phân cực.
Vì sao CS2 không phân cực mà vẫn hòa tan tốt chất béo, lưu huỳnh?
Quy tắc “giống tan trong giống”: dung môi không phân cực hòa tan chất không phân cực. CS2 là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, rất ít tan trong nước nhưng hòa tan tốt lưu huỳnh, photpho trắng, chất béo, iot. Vì tính chất này CS2 từng được dùng làm dung môi trong phòng thí nghiệm, nhưng nó độc và rất dễ cháy nên cần thao tác thận trọng.
Phản ứng cháy của CS2:
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2 (nhiệt độ cao, cháy với ngọn lửa xanh nhạt, sinh khí SO2 mùi hắc).
Những lỗi sai thường gặp
- Viết C–S đơn và để C thiếu octet: S–C–S với 3 cặp riêng trên mỗi S chỉ cho C 4 electron. Phải tạo liên kết đôi.
- Đặt S ở giữa: cấu trúc C–S–S hoặc S giữa không phù hợp vì C cần 4 liên kết.
- Quên cặp electron riêng của S: mỗi S phải còn 2 cặp electron không liên kết, nếu thiếu thì tổng electron không đủ 16.
- Kết luận phân tử gấp khúc như H2O: CS2 không có cặp electron riêng trên C nên thẳng.
- Nhầm “liên kết phân cực nên phân tử phân cực”: phải xét cả hình dạng phân tử.
Bài luyện tập có đáp án
Bài 1
Tổng số electron hóa trị trong phân tử CS2 là bao nhiêu? Mỗi nguyên tử S có bao nhiêu cặp electron không liên kết?
Đáp án: 4 + 2 × 6 = 16 electron; mỗi S có 2 cặp electron không liên kết.
Bài 2
Viết công thức Lewis của COS (cacbon oxit sunfua), biết C là nguyên tử trung tâm. Phân tử này thẳng, nhưng có phân cực không?
Đáp án: O=C=S; O và S mỗi nguyên tử có 2 cặp electron riêng, tổng electron hóa trị 4 + 6 + 6 = 16. Phân tử thẳng nhưng hai liên kết C=O và C=S có độ phân cực khác nhau nên momen lưỡng cực không triệt tiêu hoàn toàn, vì vậy COS phân cực nhẹ.
Bài 3
Đếm số liên kết σ và π trong phân tử CS2, từ đó cho biết trạng thái lai hóa của C.
Đáp án: 2 liên kết σ và 2 liên kết π. C có 2 liên kết σ và không có cặp electron riêng nên lai hóa sp.
Bài 4
Vì sao ở điều kiện thường CS2 là chất lỏng còn CO2 là chất khí, dù cấu trúc giống nhau?
Đáp án: CS2 có khối lượng phân tử lớn hơn (76 so với 44) và nhiều electron hơn, nên tương tác van der Waals giữa các phân tử mạnh hơn, nhiệt độ sôi cao hơn và tồn tại ở thể lỏng dễ bay hơi.
Tóm tắt cần nhớ
- CS2: 16 electron hóa trị, công thức Lewis S=C=S, mỗi S có 2 cặp electron riêng.
- Dạng đường thẳng, góc 180°, C lai hóa sp.
- Phân tử không phân cực, tan tốt trong dung môi không phân cực, ít tan trong nước.
Câu hỏi thường gặp
Công thức Lewis của CS2 là gì?
Là S=C=S: C ở giữa nối đôi với hai nguyên tử S, mỗi S còn 2 cặp electron không liên kết. Tổng 16 electron hóa trị, các nguyên tử đều đủ 8 electron.
CS2 có phân cực không?
Không. Phân tử có dạng đường thẳng, đối xứng, hai liên kết C=S có momen lưỡng cực bằng nhau và ngược chiều nên triệt tiêu; hiệu độ âm điện C và S cũng rất nhỏ.
Nguyên tử C trong CS2 lai hóa gì và góc liên kết bao nhiêu?
C lai hóa sp, góc liên kết S–C–S bằng 180°, phân tử có dạng hình học thẳng (AX2E0 theo VSEPR).
CS2 có bao nhiêu liên kết xích ma và pi?
Có 2 liên kết σ và 2 liên kết π, vì mỗi liên kết đôi C=S gồm một liên kết σ và một liên kết π.