Trả lời nhanh
Công thức Lewis của H2S có nguyên tử S ở trung tâm, liên kết với mỗi nguyên tử H bằng một liên kết đơn (H–S–H); trên S còn 2 cặp electron riêng (chưa liên kết). Tổng số electron hóa trị là 2·1 + 6 = 8, gồm 2 cặp electron liên kết và 2 cặp electron riêng. Nhờ vậy S đạt octet (8 electron), mỗi H đạt 2 electron giống khí hiếm He; phân tử có dạng gấp khúc với góc liên kết khoảng 92°.
Cấu hình electron của S và H – điểm xuất phát để viết công thức
Muốn viết đúng công thức electron hay công thức Lewis, em luôn bắt đầu từ số electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng) của từng nguyên tử.
- Hydrogen (Z = 1): cấu hình 1s1, có 1 electron hóa trị. H chỉ cần thêm 1 electron để có cấu hình bền 1s2 giống helium (quy tắc “bộ đôi”).
- Sulfur (Z = 16): cấu hình 1s22s22p63s23p4, thuộc nhóm VIA, có 6 electron hóa trị. S cần thêm 2 electron để đạt octet giống argon.
Vì độ âm điện của S (2,58) và H (2,20) chênh lệch rất ít, hai nguyên tử không cho – nhận electron mà góp chung electron. Mỗi nguyên tử H góp 1 electron, S góp 1 electron với mỗi H, tạo thành hai cặp electron dùng chung, tức là hai liên kết cộng hóa trị đơn.
Cách viết công thức Lewis của H2S theo 5 bước
Chương trình Hóa học 10 mới hướng dẫn viết công thức Lewis theo trình tự dưới đây. Áp dụng cho H2S:
- Đếm tổng số electron hóa trị: 2 × 1 (của 2 H) + 6 (của S) = 8 electron, tức 4 cặp.
- Chọn nguyên tử trung tâm và vẽ khung: H chỉ tạo được 1 liên kết nên không thể đứng giữa; S là nguyên tử trung tâm. Khung phân tử: H – S – H.
- Đặt cặp electron liên kết: mỗi nét gạch là 1 cặp electron, khung dùng hết 2 cặp = 4 electron.
- Phân bố electron còn lại: còn 8 − 4 = 4 electron = 2 cặp. Hai nguyên tử H đã đủ 2 electron nên 2 cặp này đặt trên S thành 2 cặp electron riêng.
- Kiểm tra quy tắc octet: S có 2 cặp liên kết + 2 cặp riêng = 8 electron; mỗi H có 2 electron. Không cần tạo liên kết đôi.
Kết quả: trong công thức Lewis, hai liên kết S–H được biểu diễn bằng nét gạch, còn hai cặp electron riêng được vẽ bằng các cặp chấm quanh S. Nếu thay toàn bộ nét gạch bằng cặp chấm, em được công thức electron; nếu bỏ hết các cặp chấm riêng, chỉ giữ nét gạch, em được công thức cấu tạo H–S–H.
Phân biệt công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của H2S
| Loại công thức | Cách biểu diễn | Với H2S |
|---|---|---|
| Công thức electron | Mọi electron hóa trị đều là dấu chấm; cặp chấm giữa hai nguyên tử là cặp electron chung | H : S : H, thêm 1 cặp chấm phía trên và 1 cặp chấm phía dưới S |
| Công thức Lewis | Cặp electron chung thay bằng một nét gạch; cặp electron riêng vẫn giữ dấu chấm | H–S–H, trên S có 2 cặp chấm |
| Công thức cấu tạo | Chỉ thể hiện các liên kết bằng nét gạch | H–S–H |
Trong đề kiểm tra, câu hỏi “viết công thức electron” và “viết công thức Lewis” thường đi cùng nhau. Lỗi hay gặp nhất là quên 2 cặp electron riêng trên S, khiến S chỉ còn 4 electron và vi phạm quy tắc octet.
Hình dạng phân tử, góc liên kết và độ phân cực của H2S
Phân tử dạng gấp khúc
Quanh nguyên tử S có 4 vùng electron (2 cặp liên kết, 2 cặp riêng). Các cặp electron riêng đẩy mạnh hơn cặp liên kết, ép hai liên kết S–H lại gần nhau, nên phân tử không thẳng hàng mà gấp khúc (dạng chữ V). Góc H–S–H đo được khoảng 92°, nhỏ hơn góc H–O–H trong nước (khoảng 104,5°).
Liên kết S–H và tính phân cực của phân tử
Hiệu độ âm điện giữa S và H là 2,58 − 2,20 = 0,38. Theo quy ước trong sách Hóa học 10 (hiệu độ âm điện nhỏ hơn 0,4), liên kết S–H được xếp vào loại liên kết cộng hóa trị không phân cực, cặp electron chung chỉ lệch rất ít về phía S. Tuy vậy, vì phân tử gấp khúc nên các lệch điện tích nhỏ không triệt tiêu nhau; phân tử H2S vẫn phân cực yếu (momen lưỡng cực khoảng 0,97 D, nhỏ hơn nhiều so với H2O).
Liên hệ với tính chất
- H2S là chất khí không màu, mùi trứng thối, rất độc; sôi ở khoảng −60 °C.
- Nước (H2O) có khối lượng phân tử nhỏ hơn nhưng lại là chất lỏng ở nhiệt độ thường, vì giữa các phân tử nước có liên kết hydrogen mạnh. Giữa các phân tử H2S, liên kết hydrogen rất yếu do S kém âm điện và kích thước lớn, nên H2S là chất khí.
- Trong H2S, S có hóa trị II và số oxi hóa −2 (mức thấp nhất), vì vậy H2S thể hiện tính khử mạnh.
So sánh H2S với H2O và một số phân tử tương tự
| Phân tử | Tổng e hóa trị | Cặp liên kết / cặp riêng (quanh nguyên tử trung tâm) | Hình dạng |
|---|---|---|---|
| H2O | 8 | 2 / 2 | Gấp khúc, ~104,5° |
| H2S | 8 | 2 / 2 | Gấp khúc, ~92° |
| NH3 | 8 | 3 / 1 | Chóp tam giác, ~107° |
| CH4 | 8 | 4 / 0 | Tứ diện đều, 109,5° |
Bốn phân tử đều có 8 electron hóa trị, nhưng số cặp riêng khác nhau làm hình dạng thay đổi. Đây là cách ghi nhớ nhanh: O và S cùng nhóm VIA nên H2O và H2S có công thức Lewis giống nhau về cách sắp xếp.
Bài tập vận dụng có đáp án
Bài 1. Trong phân tử H2S, tổng số cặp electron riêng (chưa liên kết) của nguyên tử trung tâm là bao nhiêu?
Đáp án: 2 cặp. Tổng 8 electron hóa trị, 2 liên kết dùng 4 electron, còn 4 electron = 2 cặp nằm trên S.
Bài 2. Phát biểu nào sau đây đúng về H2S?
A. Phân tử có cấu trúc thẳng hàng.
B. Nguyên tử S có 3 cặp electron riêng.
C. Phân tử chứa 2 liên kết cộng hóa trị đơn.
D. Giữa S và H có liên kết ion.
Đáp án: C. Phân tử gấp khúc (A sai), S có 2 cặp riêng (B sai), hiệu độ âm điện 0,38 nên không thể là liên kết ion (D sai).
Bài 3. Viết công thức Lewis của H2Se (Se cùng nhóm với S).
Đáp án: Se có 6 electron hóa trị, tổng 8 electron. Công thức Lewis H–Se–H, trên Se có 2 cặp electron riêng, phân tử gấp khúc như H2S.
Bài 4. Đếm số electron hóa trị của S tham gia liên kết và số electron không tham gia liên kết trong H2S.
Đáp án: S góp 2 electron vào 2 liên kết; 4 electron còn lại của S không tham gia liên kết (2 cặp riêng).
Câu hỏi thường gặp
H2S có bao nhiêu cặp electron liên kết?
H2S có 2 cặp electron liên kết, ứng với 2 liên kết đơn S–H.
Trong công thức Lewis của H2S, S còn bao nhiêu electron chưa liên kết?
S còn 4 electron chưa liên kết, tạo thành 2 cặp electron riêng.
Liên kết trong H2S là liên kết gì?
Đó là liên kết cộng hóa trị. Hiệu độ âm điện S–H là 0,38 nên theo quy ước của sách Hóa 10, liên kết được xếp vào loại cộng hóa trị không phân cực, dù phân tử gấp khúc vẫn phân cực yếu.
Vì sao H2S có dạng gấp khúc mà không thẳng hàng?
Vì quanh S có 2 cặp electron riêng đẩy hai liên kết S–H lại gần nhau, làm góc liên kết chỉ khoảng 92°.
Hóa trị và số oxi hóa của S trong H2S là bao nhiêu?
S có hóa trị II và số oxi hóa −2 trong H2S.