Công thức electron của CS2 theo chương trình mới

Trả lời nhanh

Phân tử CS₂ có tổng 16 electron hóa trị. Nguyên tử C nằm ở giữa và tạo hai liên kết đôi với hai nguyên tử S, viết là S=C=S. Trong công thức electron, giữa C và mỗi S có 2 cặp electron dùng chung, mỗi S còn 2 cặp electron riêng, còn C không có cặp riêng. Cả ba nguyên tử đều đủ 8 electron lớp ngoài cùng (octet). Phân tử có dạng đường thẳng, góc liên kết 180° và không phân cực.

1. Ba loại công thức cần phân biệt

Chương trình Hóa học 10 mới dùng ba cách biểu diễn cho một phân tử cộng hóa trị. Học sinh hay mất điểm vì đề hỏi loại này mà lại vẽ loại khác, nên các em cần nắm rõ trước khi vẽ.

Loại công thức	Biểu diễn những gì	Áp dụng cho CS₂
Công thức electron	Mọi electron hóa trị đều vẽ bằng dấu chấm; cặp dùng chung đặt giữa hai nguyên tử	Giữa C và mỗi S có 4 chấm (2 cặp chung), mỗi S có thêm 4 chấm riêng (2 cặp)
Công thức Lewis	Mỗi cặp electron dùng chung là một gạch nối, cặp electron riêng vẫn vẽ bằng chấm	S=C=S, mỗi S có 2 cặp chấm
Công thức cấu tạo	Chỉ có các gạch liên kết, không vẽ electron riêng	S=C=S

2. Cách viết công thức electron của CS₂ theo từng bước

Bước 1: Viết cấu hình electron và đếm electron hóa trị

C (Z = 6): 1s²2s²2p², có 4 electron lớp ngoài cùng, thuộc nhóm IVA.
S (Z = 16): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, có 6 electron lớp ngoài cùng, thuộc nhóm VIA.
Tổng số electron hóa trị: 4 + 2 × 6 = 16 electron, tức 8 cặp.

Bước 2: Chọn nguyên tử trung tâm và vẽ khung

Nguyên tử C nằm ở trung tâm vì hai lý do. Thứ nhất, C có độ âm điện nhỏ hơn S một chút (khoảng 2,55 so với 2,58). Thứ hai, C cần thêm 4 electron mới đạt octet nên tạo được nhiều liên kết hơn S, vốn chỉ cần thêm 2. Ta có khung S – C – S.

Bước 3: Đặt liên kết đơn rồi phân bố electron còn lại

Hai liên kết đơn dùng hết 2 × 2 = 4 electron.
Còn 16 − 4 = 12 electron. Ta chia cho hai nguyên tử S ở ngoài, mỗi S nhận 6 electron (3 cặp riêng). Lúc này mỗi S đã đủ 8 electron.

Bước 4: Kiểm tra octet cho nguyên tử trung tâm

Sau bước 3, C chỉ có 4 electron xung quanh (2 cặp chung), còn thiếu 4. Ta chuyển ở mỗi S một cặp electron riêng thành cặp dùng chung với C. Kết quả là giữa C và mỗi S có 2 cặp chung, tức một liên kết đôi.

Bước 5: Kiểm tra lại

C có 4 cặp chung, tức 8 electron: đạt octet.
Mỗi S có 2 cặp chung và 2 cặp riêng, tức 8 electron: đạt octet.
Tổng số electron đã vẽ: 8 (dùng chung) + 8 (riêng) = 16, khớp với bước 1.

Viết theo kiểu chấm trên một dòng, công thức electron của CS₂ có dạng :S::C::S:. Khi vẽ đầy đủ, mỗi S có 2 cặp chấm riêng (một cặp phía trên, một cặp phía dưới, hoặc ở hai phía ngoài). Kiểu viết một dòng chỉ là cách gõ nhanh, còn trong bài kiểm tra các em nên vẽ đủ cả 2 cặp riêng của mỗi S như hình minh họa.

3. Công thức Lewis và công thức cấu tạo

Thay mỗi cặp electron dùng chung bằng một gạch thì 2 cặp chung giữa C và S trở thành liên kết đôi “=”. Ta được:

Công thức Lewis: S=C=S, mỗi nguyên tử S vẫn giữ 2 cặp electron riêng (vẽ bằng chấm).
Công thức cấu tạo: S=C=S.

Như vậy C có hóa trị IV (4 gạch) và S có hóa trị II (2 gạch), khớp với hóa trị quen thuộc của hai nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị.

4. Phân tích liên kết trong phân tử CS₂

Số liên kết sigma và pi

Mỗi liên kết đôi gồm 1 liên kết σ (sigma) và 1 liên kết π (pi). CS₂ có 2 liên kết đôi nên có 2 liên kết σ và 2 liên kết π. Liên kết σ hình thành do các orbital xen phủ trục, còn liên kết π hình thành do xen phủ bên.

Liên kết phân cực hay không phân cực?

Hiệu độ âm điện giữa S và C là Δχ = 2,58 − 2,55 = 0,03, rất nhỏ so với mốc 0,4. Vì vậy liên kết C=S được xếp vào loại liên kết cộng hóa trị không phân cực. Đây là điểm khác của CS₂ so với CO₂: trong CO₂, liên kết C=O có Δχ = 3,44 − 2,55 = 0,89 nên là liên kết phân cực.

Hình dạng phân tử

Nguyên tử trung tâm C có 2 vùng electron (2 liên kết đôi) và không có cặp electron riêng, thuộc kiểu AX₂ theo mô hình VSEPR. Hai vùng electron đẩy nhau xa nhất nên nằm thẳng hàng. Do đó phân tử CS₂ có dạng đường thẳng, góc liên kết 180°. Nếu học phần chuyên đề, các em sẽ gặp thêm cách giải thích: C ở trạng thái lai hóa sp.

Phân cực của cả phân tử

Bản thân các liên kết đã gần như không phân cực, thêm vào đó phân tử lại đối xứng thẳng. Vì thế phân tử CS₂ không phân cực. Ngay cả CO₂ có liên kết phân cực cũng là phân tử không phân cực, vì hai vectơ moment lưỡng cực ngược chiều triệt tiêu nhau.

5. So sánh nhanh CS₂ với các phân tử cùng kiểu

Phân tử	Electron hóa trị	Công thức cấu tạo	Hình dạng	Liên kết	Phân tử
CO₂	16	O=C=O	Thẳng	Phân cực	Không phân cực
CS₂	16	S=C=S	Thẳng	Gần như không phân cực	Không phân cực
COS	16	O=C=S	Thẳng	C=O phân cực, C=S gần như không	Phân cực (không đối xứng)

Mẹo nhớ: O và S cùng nhóm VIA nên có cùng số electron hóa trị. Biết cách vẽ CO₂ thì chỉ cần thay O bằng S là được CS₂, khung và số cặp electron giữ nguyên.

6. Vài nét về tính chất của CS₂

Ở điều kiện thường, CS₂ (carbon disulfide) là chất lỏng không màu, rất dễ bay hơi và dễ cháy, có độc tính. Mẫu kĩ thuật thường có mùi khó chịu do lẫn tạp chất.
Vì là phân tử không phân cực nên CS₂ hòa tan tốt các chất không phân cực như lưu huỳnh, phosphorus trắng và iodine, đồng thời rất ít tan trong nước (nước là dung môi phân cực). Đây là ví dụ cho quy tắc “chất tương tự hòa tan chất tương tự”.
Điều chế trong công nghiệp: C + 2S → CS₂ (đun nóng ở nhiệt độ cao, khoảng 800–1000 °C).
Phản ứng cháy: CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂ (điều kiện: đốt nóng). Ngọn lửa màu xanh nhạt, khí sinh ra có mùi hắc của SO₂.

7. Lỗi sai thường gặp khi vẽ công thức electron của CS₂

Đặt S ở giữa (C–S–S): sai, vì S chỉ cần 2 liên kết, còn C mới là nguyên tử cần nhiều liên kết.
Chỉ vẽ liên kết đơn S–C–S: khi đó C chỉ có 4 electron, không đạt octet.
Vẽ một liên kết ba và một liên kết đơn (S≡C–S): số electron vẫn đủ 16, nhưng dạng này kém bền và không phải công thức được chấp nhận ở lớp 10. Dạng đối xứng S=C=S mới đúng.
Quên cặp electron riêng của S khi đề yêu cầu công thức electron hoặc công thức Lewis. Chỉ công thức cấu tạo mới được bỏ các cặp riêng.
Cho rằng CS₂ có dạng gấp khúc giống H₂S: H₂S gấp khúc vì S trung tâm còn 2 cặp electron riêng, còn C trong CS₂ không có cặp riêng nào.

8. Bài tập luyện tập có đáp án

Bài 1. Trong phân tử CS₂, tổng số cặp electron dùng chung và tổng số cặp electron riêng (của cả phân tử) lần lượt là bao nhiêu?

Đáp án: 4 cặp dùng chung (2 cặp ở mỗi liên kết đôi) và 4 cặp riêng (mỗi S có 2 cặp). Kiểm tra: (4 + 4) × 2 = 16 electron, đúng bằng tổng electron hóa trị.

Bài 2. Chọn phát biểu đúng về CS₂:
A. Phân tử có góc liên kết 104,5°.
B. Nguyên tử C còn 1 cặp electron riêng.
C. Phân tử có 2 liên kết σ và 2 liên kết π.
D. CS₂ tan tốt trong nước.

Đáp án C. A sai vì phân tử thẳng, góc 180°. B sai vì C không còn cặp riêng. D sai vì CS₂ không phân cực nên rất ít tan trong nước.

Bài 3. Đốt cháy hoàn toàn 7,6 gam CS₂ trong oxygen dư. Tính thể tích khí SO₂ thu được ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar, 1 mol khí chiếm 24,79 L).

Đáp án: M(CS₂) = 12 + 2 × 32 = 76 g/mol, nên n(CS₂) = 7,6 : 76 = 0,1 mol. Theo phương trình CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂, ta có n(SO₂) = 0,2 mol. Vậy V(SO₂) = 0,2 × 24,79 = 4,958 L.

Bài 4. Giải thích vì sao CO₂ có liên kết phân cực nhưng phân tử vẫn không phân cực, còn COS thì phân cực.

Đáp án: CO₂ thẳng và đối xứng, hai liên kết C=O giống hệt nhau và ngược chiều nên moment lưỡng cực triệt tiêu. COS cũng thẳng nhưng hai đầu là hai nguyên tố khác nhau (O và S). Hai liên kết C=O và C=S phân cực khác nhau nên không triệt tiêu, phân tử bị phân cực.

9. Tóm tắt cần nhớ

CS₂ có 16 electron hóa trị, C ở trung tâm.
Công thức cấu tạo S=C=S. Mỗi S có 2 cặp electron riêng, C không có cặp riêng.
Phân tử có 2 liên kết σ và 2 liên kết π. Liên kết C=S gần như không phân cực.
Phân tử thẳng, góc 180°, không phân cực, tan tốt trong dung môi không phân cực.

Câu hỏi thường gặp

Công thức electron của CS2 viết như thế nào?

Nguyên tử C nằm giữa hai nguyên tử S. Giữa C và mỗi S có 2 cặp electron dùng chung, mỗi S còn 2 cặp electron riêng, C không có cặp riêng. Viết gọn trên một dòng là :S::C::S:, tương ứng với công thức cấu tạo S=C=S.

Phân tử CS2 có bao nhiêu liên kết sigma và pi?

CS2 có 2 liên kết đôi C=S. Mỗi liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π, nên cả phân tử có 2 liên kết σ và 2 liên kết π.

CS2 là phân tử phân cực hay không phân cực?

CS2 không phân cực. Hiệu độ âm điện giữa S và C chỉ khoảng 0,03 nên liên kết gần như không phân cực, thêm vào đó phân tử có dạng thẳng, đối xứng với góc liên kết 180°.

Vì sao C là nguyên tử trung tâm trong CS2?

C cần thêm 4 electron mới đạt octet nên tạo được 4 liên kết, nhiều hơn S (chỉ cần 2 liên kết). Ngoài ra độ âm điện của C nhỏ hơn S một chút, nên C được đặt ở giữa.