Công thức electron và công thức cấu tạo của SO2 (chương trình mới)

SO₂ có bao nhiêu electron hoá trị?

Muốn viết đúng công thức electron (công thức Lewis), em luôn bắt đầu bằng việc đếm electron hoá trị.

• S (Z = 16): cấu hình 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ → 6 electron hoá trị.
• O (Z = 8): cấu hình 1s²2s²2p⁴ → 6 electron hoá trị.
• Tổng: 6 + 2 × 6 = 18 electron, tức 9 cặp electron cần phân bố.

Nguyên tử trung tâm là S vì S có độ âm điện nhỏ hơn O và chỉ có một nguyên tử S.

Các bước viết công thức electron của SO₂

1. Đặt khung: O – S – O, dùng 2 cặp electron cho 2 liên kết đơn (còn 7 cặp).
2. Hoàn thành octet cho nguyên tử ngoài: mỗi O nhận 3 cặp electron riêng, dùng hết 6 cặp (còn 1 cặp).
3. Đặt cặp còn lại lên nguyên tử trung tâm: S có 1 cặp riêng, lúc này S mới có 6 electron xung quanh, chưa đủ octet.
4. Chuyển cặp riêng thành liên kết: lấy 1 cặp electron riêng của một nguyên tử O làm thành cặp dùng chung với S, tạo liên kết đôi S=O. Khi đó cả ba nguyên tử đều đủ 8 electron.

Kết quả, xung quanh từng nguyên tử như sau:

Nguyên tử	Liên kết	Cặp electron riêng	Tổng electron xung quanh
O (thứ nhất)	1 liên kết đôi với S	2 cặp	8
S	1 liên kết đôi + 1 liên kết đơn	1 cặp	8
O (thứ hai)	1 liên kết đơn với S	3 cặp	8

Kiểm tra: 3 cặp liên kết + (2 + 1 + 3) cặp riêng = 9 cặp = 18 electron. Khớp với số electron hoá trị ban đầu.

Công thức cấu tạo của SO₂ viết thế nào?

Từ công thức electron, thay mỗi cặp electron dùng chung bằng một gạch nối. Em sẽ gặp hai cách biểu diễn:

Cách 1 (đúng quy tắc octet):   O = S → O
Cách 2 (biểu diễn gọn):        O = S = O

Cách 1 giải thích liên kết thứ hai là liên kết cho – nhận: cặp electron dùng chung do S đóng góp, O là nguyên tử nhận. Đây là cách viết quen thuộc trong sách giáo khoa Việt Nam vì giữ đúng quy tắc octet cho mọi nguyên tử. Nếu tính điện tích hình thức, S mang +1 và O liên kết đơn mang −1.

Cách 2 cho S tạo hai liên kết đôi, khi đó quanh S có 10 electron (vượt octet). Nguyên tố chu kì 3 như S có thể “mở rộng” lớp vỏ nên cách viết này vẫn được dùng nhiều, nhất là khi tính số oxi hoá hoặc so sánh với CO₂.

Thực nghiệm cho thấy hai liên kết S–O trong SO₂ dài bằng nhau. Vì vậy, không có liên kết nào “thật sự” là đơn hay đôi: cấu trúc thực là trung gian giữa các cách viết trên (người ta gọi là cộng hưởng). Ở mức lớp 10, em chỉ cần viết đúng một trong hai cách và nêu được ý nghĩa của mũi tên.

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

Quanh nguyên tử S có 3 vùng electron: 2 vùng liên kết (với 2 nguyên tử O) và 1 cặp electron riêng. Ba vùng này đẩy nhau và phân bố về ba đỉnh của tam giác, nên phân tử có dạng góc (công thức VSEPR là AX₂E₁).

• Góc liên kết O–S–O khoảng 119°, hơi nhỏ hơn 120° do cặp electron riêng đẩy mạnh hơn cặp liên kết.
• Theo thuyết lai hoá, S ở trạng thái lai hoá sp².
• Do dạng góc, các vectơ phân cực của hai liên kết S–O không triệt tiêu nhau → SO₂ là phân tử phân cực, tan khá tốt trong nước.

So sánh SO₂ với CO₂ và SO₃

Phân tử	Cặp riêng ở nguyên tử trung tâm	Hình dạng	Góc liên kết	Phân cực
CO2 (O=C=O)	0	Đường thẳng	180°	Không
SO2	1	Góc	≈ 119°	Có
SO3	0	Tam giác phẳng	120°	Không

Điểm mấu chốt: CO₂ và SO₂ có công thức “giống nhau” (XO₂) nhưng S còn một cặp electron riêng, còn C thì không. Chính cặp electron này làm SO₂ bị bẻ cong.

Giải thích chi tiết và lỗi sai thường gặp

• Quên cặp electron riêng trên S: nếu chỉ vẽ O=S=O mà không ghi cặp riêng, em dễ kết luận sai rằng SO₂ thẳng như CO₂.
• Vẽ mũi tên ngược chiều: mũi tên trong liên kết cho – nhận luôn hướng từ nguyên tử cho (S) sang nguyên tử nhận (O).
• Đếm sai electron: chỉ đếm electron lớp ngoài cùng, không đếm cả 16 electron của S.
• Nhầm số oxi hoá với hoá trị: số oxi hoá của S trong SO₂ là +4 (vì mỗi O là −2), trong khi số liên kết quanh S tuỳ cách biểu diễn.

Mẹo nhớ: “SO₂ – S còn một cặp – nên bị gập”. Số oxi hoá +4 là mức trung gian giữa −2, 0 và +6, vì vậy SO₂ vừa có tính khử (ví dụ làm mất màu nước bromine), vừa có tính oxi hoá (ví dụ tác dụng với H₂S tạo S).

Bài tập vận dụng có lời giải

Bài 1. Trong công thức cấu tạo O=S→O, phân tử SO₂ có bao nhiêu liên kết σ và π?

Lời giải: Liên kết đôi S=O gồm 1σ + 1π; liên kết cho – nhận S→O là 1σ. Vậy có 2 liên kết σ và 1 liên kết π.

Bài 2. Vì sao SO₂ phân cực còn CO₂ không phân cực, dù cả hai liên kết C=O và S=O đều phân cực?

Lời giải: CO₂ thẳng nên hai vectơ phân cực ngược chiều, bằng nhau, triệt tiêu. SO₂ có dạng góc nên tổng hai vectơ khác 0, phân tử phân cực.

Bài 3. Tính tổng số cặp electron chưa liên kết trong phân tử SO₂ (theo cách viết O=S→O).

Lời giải: O thứ nhất 2 cặp, S 1 cặp, O thứ hai 3 cặp → tổng 6 cặp.

Câu hỏi thường gặp

Công thức cấu tạo của SO2 là O=S=O hay O=S→O?

Cả hai đều gặp. O=S→O tuân thủ quy tắc octet và là cách viết quen thuộc trong sách giáo khoa; O=S=O là cách biểu diễn gọn với S vượt octet. Thực tế hai liên kết S–O dài bằng nhau.

Trong SO2, nguyên tử S còn bao nhiêu cặp electron riêng?

S còn 1 cặp electron riêng. Cặp electron này làm phân tử SO2 có dạng góc chứ không thẳng như CO2.

SO2 có phân cực không?

Có. Vì phân tử có dạng góc (khoảng 119°) nên các vectơ phân cực của hai liên kết S–O không triệt tiêu nhau.

Số oxi hoá của S trong SO2 là bao nhiêu?

Số oxi hoá của S là +4, vì mỗi nguyên tử O có số oxi hoá −2 và tổng số oxi hoá trong phân tử bằng 0.

Bài học liên quan

• Công thức electron và công thức cấu tạo HNO2, HNO3, H2CO3, H3PO4
• Công thức Lewis của SO2 theo chương trình mới, cách vẽ từng bước
• Cách viết công thức Lewis theo chương trình mới, kèm ví dụ dễ hiểu