Công thức electron của HCl: cách viết, giải thích dễ hiểu

Trả lời nhanh

Trong phân tử HCl, nguyên tử H và Cl góp chung một cặp electron. Công thức electron là H:Cl với 3 cặp electron riêng nằm trên Cl. Công thức Lewis và công thức cấu tạo viết là H–Cl, trong đó gạch nối là cặp electron chung. Đây là liên kết cộng hoá trị phân cực, vì Cl có độ âm điện lớn hơn H.

Công thức electron, công thức Lewis, công thức cấu tạo của HCl

Ba loại công thức này cùng mô tả một phân tử, nhưng mức chi tiết khác nhau. Em xem hình dưới để thấy vị trí của cặp electron chung và các cặp electron riêng.

Công thức electron và công thức Lewis của HCl với 1 cặp electron chung và 3 cặp electron riêng trên Cl — Công thức electron (trên) và công thức Lewis (dưới) của HCl: 1 cặp electron chung, 3 cặp electron riêng trên nguyên tử Cl.

Loại công thức	Cách viết với HCl	Thông tin cho biết
Công thức electron	H:Cl, cộng 3 cặp chấm quanh Cl	Hiển thị toàn bộ electron hoá trị: 1 cặp chung, 3 cặp riêng
Công thức Lewis	H–Cl, vẫn giữ 3 cặp chấm quanh Cl	Cặp chung thay bằng gạch, cặp riêng vẫn là chấm
Công thức cấu tạo	H–Cl	Chỉ thứ tự liên kết, bỏ qua electron riêng

Cách gọi này có thể hơi khác nhau giữa các sách, nên em đọc kỹ định nghĩa trong sách đang học. Điểm chung là nếu đề yêu cầu “công thức electron” thì phải vẽ đủ cả cặp electron riêng của Cl.

Viết công thức electron của HCl theo từng bước

Viết cấu hình electron. H (Z = 1): 1s¹. Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.
Đếm electron hoá trị. H có 1 electron ở lớp ngoài cùng. Cl có 2 + 5 = 7 electron ở lớp ngoài cùng (3s²3p⁵).
Xác định số electron còn thiếu. H cần thêm 1 electron để có 2 electron như khí hiếm He. Cl cần thêm 1 electron để có 8 electron như khí hiếm Ar.
Cho H và Cl góp chung 1 electron mỗi bên. Hai electron này tạo thành 1 cặp electron chung, nghĩa là một liên kết đơn.
Vẽ nốt các cặp electron riêng. Cl còn lại 7 − 1 = 6 electron không tham gia liên kết, tức 3 cặp electron riêng. Đặt chúng ở ba phía còn lại của ký hiệu Cl.
Kiểm tra quy tắc. Quanh H có 2 electron (duet). Quanh Cl có 2 (chung) + 6 (riêng) = 8 electron (octet). Tổng electron hoá trị của phân tử là 1 + 7 = 8, khớp với 4 cặp trong hình.

Mẹo kiểm tra nhanh: tổng số electron hoá trị của các nguyên tử luôn bằng tổng số chấm trong công thức electron. Nếu số chấm chênh, em đã vẽ thừa hoặc thiếu.

Vì sao liên kết trong HCl là cộng hoá trị phân cực?

Hai nguyên tử H và Cl đều là phi kim, đều muốn nhận thêm electron. Không nguyên tử nào nhường hẳn electron cho nguyên tử kia nên chúng góp chung electron, tạo liên kết cộng hoá trị.

Để biết liên kết có phân cực hay không, ta so sánh độ âm điện (χ) theo thang Pauling:

χ(H) = 2,20; χ(Cl) = 3,16.
Hiệu độ âm điện: 3,16 − 2,20 = 0,96.
Khoảng 0,4 ≤ hiệu < 1,7 thì là liên kết cộng hoá trị phân cực. Giá trị 0,96 nằm trong khoảng này.

Cl hút cặp electron chung mạnh hơn nên cặp electron lệch về phía Cl. Cl mang điện tích âm một phần (δ−), H mang điện tích dương một phần (δ+). Ta viết: H^δ+–Cl^δ−. Phân tử HCl gồm 2 nguyên tử nên luôn thẳng, và vì liên kết phân cực nên toàn phân tử là phân tử phân cực.

Liên kết trong HCl hình thành thế nào theo orbital?

Nguyên tử H có orbital 1s chứa 1 electron. Nguyên tử Cl có 3p⁵, tức một orbital 3p chỉ chứa 1 electron độc thân, hai orbital 3p còn lại đã đủ cặp. Orbital 1s của H xen phủ trực tiếp với orbital 3p chứa electron độc thân của Cl dọc theo trục nối hai hạt nhân. Sự xen phủ trục này tạo liên kết σ, và đó chính là liên kết đơn H–Cl.

Cũng nhờ vậy, Cl chỉ tạo được một liên kết trong HCl. Hoá trị của H và Cl trong hợp chất này đều bằng 1.

So sánh HCl với một số phân tử cùng loại

Chất	Công thức cấu tạo	Hiệu độ âm điện	Loại liên kết
H₂	H–H	0	Cộng hoá trị không phân cực
Cl₂	Cl–Cl	0	Cộng hoá trị không phân cực
HCl	H–Cl	0,96	Cộng hoá trị phân cực
HBr	H–Br	2,96 − 2,20 = 0,76	Cộng hoá trị phân cực
NaCl	Không có phân tử riêng lẻ	3,16 − 0,93 = 2,23	Liên kết ion

Em để ý: NaCl không viết bằng cặp electron chung. Na nhường electron cho Cl tạo ion Na⁺ và Cl⁻, nên không có công thức electron kiểu H:Cl.

Một vài tính chất của HCl liên quan đến cấu tạo

Ở điều kiện thường, HCl là chất khí, không màu, mùi xốc. Phân tử nhỏ, lực hút giữa các phân tử yếu nên nhiệt độ sôi thấp.
Vì phân tử phân cực nên HCl tan rất tốt trong nước, tạo dung dịch axit clohiđric.
Khi tan, nước làm phân cực mạnh thêm và tách phân tử thành ion: HCl → H⁺ + Cl⁻. Dung dịch dẫn điện tốt, dù HCl nguyên chất không có ion tự do.

Ví dụ phản ứng của dung dịch HCl với kim loại đứng trước hiđro: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑. Hiện tượng: sắt tan dần, có bọt khí không màu thoát ra.

Lỗi sai thường gặp khi viết công thức electron của HCl

Quên các cặp electron riêng của Cl. Chỉ viết H:Cl là thiếu. Công thức electron phải có 3 cặp chấm quanh Cl.
Vẽ Cl đủ 8 electron riêng. Số electron quanh Cl là 8 gồm cả cặp chung, nên riêng chỉ có 6.
Bắt H đạt octet. H chỉ chứa tối đa 2 electron ở lớp K.
Gọi HCl là hợp chất ion. HCl là cộng hoá trị phân cực, chỉ khi tan trong nước mới phân li thành ion.
Nhầm công thức cấu tạo với cấu hình electron. “1s²2s²…” là cấu hình electron của nguyên tử, không phải công thức của phân tử.

Bài luyện tập tự đặt

Bài 1. Viết công thức electron và công thức cấu tạo của HBr. Cho biết loại liên kết, biết χ(H) = 2,20, χ(Br) = 2,96.

Đáp án: Br (Z = 35) có 7 electron lớp ngoài cùng, giống Cl. Công thức electron: H:Br với 3 cặp electron riêng trên Br. Công thức cấu tạo: H–Br. Hiệu độ âm điện = 0,76, nằm trong khoảng 0,4 đến dưới 1,7 nên là liên kết cộng hoá trị phân cực.

Bài 2. Trong phân tử Cl₂ có bao nhiêu cặp electron chung và bao nhiêu cặp electron riêng?

Đáp án: Mỗi nguyên tử Cl có 7 electron hoá trị và góp 1 electron. Có 1 cặp chung. Mỗi nguyên tử Cl còn 3 cặp riêng, vậy toàn phân tử có 6 cặp electron riêng. Tổng electron hoá trị là 14, ứng với 7 cặp (1 + 6).

Bài 3. Trong HCl, nguyên tử nào mang điện tích âm một phần? Giải thích.

Đáp án: Nguyên tử Cl. Cl có độ âm điện lớn hơn (3,16 so với 2,20) nên hút cặp electron chung lệch về phía mình.

Bài 4 (vận dụng). Em hãy kiểm tra: tổng số chấm trong công thức electron của HCl là bao nhiêu và vì sao?

Đáp án: 8 chấm, tức 4 cặp. Đúng bằng tổng electron hoá trị 1 (của H) + 7 (của Cl) = 8.

Tóm tắt cần nhớ

HCl: 1 cặp electron chung, 3 cặp electron riêng (trên Cl).
Công thức cấu tạo: H–Cl. Công thức electron: H:Cl cùng 3 cặp chấm trên Cl.
Liên kết cộng hoá trị phân cực, hiệu độ âm điện 0,96, Cl mang δ−, H mang δ+.
H đạt cấu hình bền của He (2 electron), Cl đạt cấu hình bền của Ar (8 electron).

Câu hỏi thường gặp

Công thức electron của HCl viết như thế nào?

Viết ký hiệu H và Cl cạnh nhau, giữa hai ký hiệu đặt một cặp chấm là cặp electron chung (H:Cl), đồng thời vẽ thêm 3 cặp chấm riêng quanh nguyên tử Cl. Tổng cộng có 8 electron, tức 4 cặp.

Công thức cấu tạo của HCl là gì?

Công thức cấu tạo của HCl là H–Cl, trong đó dấu gạch nối biểu diễn một cặp electron chung. Công thức này không vẽ các cặp electron riêng của Cl.

HCl có liên kết ion hay cộng hoá trị?

HCl có liên kết cộng hoá trị phân cực. Hiệu độ âm điện giữa Cl (3,16) và H (2,20) là 0,96, nhỏ hơn 1,7 và lớn hơn 0,4. Chỉ khi hoà tan vào nước, HCl mới phân li thành ion H+ và Cl−.

Vì sao Cl có 3 cặp electron riêng trong HCl?

Cl có 7 electron lớp ngoài cùng, chỉ dùng 1 electron để tạo cặp chung với H. 6 electron còn lại không tham gia liên kết nên xếp thành 3 cặp electron riêng.