Công thức Lewis của PCl5 và SF6: cách viết, hình dạng phân tử
Lớp 10Hóa học

Công thức Lewis của PCl5 và SF6: cách viết, hình dạng phân tử

Trả lời nhanh

Trong PCl5, nguyên tử P ở giữa nối với 5 nguyên tử Cl bằng 5 liên kết đơn P–Cl, mỗi Cl còn 3 cặp electron không liên kết (tổng 40 electron hoá trị). Trong SF6, nguyên tử S nối với 6 nguyên tử F bằng 6 liên kết đơn S–F, mỗi F có 3 cặp electron riêng (tổng 48 electron). Cả P và S đều có hơn 8 electron xung quanh.

Các bước viết công thức Lewis chung

  1. Tính tổng số electron hoá trị của cả phân tử.
  2. Chọn nguyên tử trung tâm (thường là nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn, ít xuất hiện hơn), nối nó với các nguyên tử còn lại bằng liên kết đơn.
  3. Hoàn thiện octet cho các nguyên tử xung quanh bằng các cặp electron không liên kết.
  4. Nếu còn electron dư thì đặt vào nguyên tử trung tâm; kiểm tra tổng electron đã dùng bằng tổng ban đầu.

Công thức Lewis của PCl5

P thuộc nhóm VA nên có 5 electron hoá trị; Cl thuộc nhóm VIIA nên có 7 electron.

  • Tổng electron hoá trị: 5 + 5 × 7 = 40.
  • Nối P với 5 Cl bằng 5 liên kết đơn: dùng 5 × 2 = 10 electron.
  • Mỗi Cl cần thêm 3 cặp electron để đủ 8: 5 × 6 = 30 electron.
  • Kiểm tra: 10 + 30 = 40 electron – vừa hết, P không còn cặp riêng.

Như vậy xung quanh P có 5 cặp electron liên kết = 10 electron, vượt quy tắc octet.

Công thức Lewis của PCl5 với P ở giữa nối 5 nguyên tử Cl, mỗi Cl có 3 cặp electron riêng
Công thức Lewis của PCl5 (biểu diễn phẳng): 5 liên kết P–Cl, mỗi Cl có 3 cặp electron không liên kết.

Công thức Lewis của SF6

S thuộc nhóm VIA nên có 6 electron hoá trị; F thuộc nhóm VIIA nên có 7 electron.

  • Tổng electron hoá trị: 6 + 6 × 7 = 48.
  • Nối S với 6 F bằng 6 liên kết đơn: dùng 12 electron.
  • Mỗi F thêm 3 cặp electron riêng: 6 × 6 = 36 electron.
  • Kiểm tra: 12 + 36 = 48 electron – vừa hết, S không còn cặp riêng.

Xung quanh S có 6 cặp electron liên kết = 12 electron.

Công thức Lewis của SF6 với S ở giữa nối 6 nguyên tử F, mỗi F có 3 cặp electron riêng
Công thức Lewis của SF6 (biểu diễn phẳng): 6 liên kết S–F, mỗi F có 3 cặp electron không liên kết.

Vì sao P và S được phép vượt octet?

P và S ở chu kì 3, ngoài các phân lớp 3s, 3p còn có phân lớp 3d trống. Khi được kích thích, electron có thể “nhảy” lên 3d để tạo thêm electron độc thân:

  • P: 3s23p3 → 3s13p33d1 – có 5 electron độc thân, tạo 5 liên kết.
  • S: 3s23p4 → 3s13p33d2 – có 6 electron độc thân, tạo 6 liên kết.

Ngược lại, nguyên tử chu kì 2 (N, O…) không có phân lớp 2d nên tối đa 8 electron. Vì thế tồn tại PCl5 nhưng không có NCl5; tồn tại SF6 nhưng không có OF6.

Hình dạng và độ phân cực

Tiêu chí PCl5 SF6
Số cặp electron quanh nguyên tử trung tâm 5 (đều liên kết) 6 (đều liên kết)
Dạng hình học Lưỡng tháp tam giác Bát diện đều
Góc liên kết 90° và 120° 90°
Trạng thái lai hoá (mở rộng) sp3d sp3d2
Độ phân cực Không phân cực Không phân cực

Các liên kết P–Cl và S–F đều phân cực, nhưng phân tử có cấu trúc đối xứng nên các momen lưỡng cực triệt tiêu nhau. Riêng PCl5, hai liên kết trục (axial) hơi dài hơn ba liên kết xích đạo (equatorial) vì chịu lực đẩy mạnh hơn từ các cặp electron lân cận.

Lỗi sai thường gặp

  • Ép P hoặc S đủ 8 electron: dẫn đến vẽ thiếu liên kết, sai tổng electron. Hãy luôn kiểm tra tổng electron đã dùng.
  • Quên cặp electron riêng của Cl, F: mỗi nguyên tử này phải có 3 cặp riêng cạnh liên kết đơn.
  • Vẽ hình phẳng rồi kết luận phân tử phẳng: công thức Lewis chỉ cho biết liên kết; hình dạng thật là lưỡng tháp tam giác (PCl5) và bát diện (SF6).
  • Cho rằng SF6 phân cực vì S–F phân cực: cần xét tính đối xứng của cả phân tử.

Mẹo nhớ: với phân tử dạng AXn (X là halogen), số liên kết bằng n, mỗi X luôn “đóng gói” 3 cặp riêng; tổng electron = hoá trị của A + 7n.

Bài luyện tập có đáp án

  1. Viết công thức Lewis của PF5.
    Tổng electron: 5 + 5 × 7 = 40. Có 5 liên kết P–F, mỗi F có 3 cặp riêng (5 × 2 + 5 × 6 = 40). Cấu trúc giống PCl5.
  2. Giải thích vì sao N không tạo được NCl5.
    N ở chu kì 2, không có phân lớp d, nên không thể có 10 electron; N chỉ tạo tối đa 4 liên kết (như NH4+).
  3. Viết công thức Lewis của SF4.
    Tổng electron: 6 + 4 × 7 = 34. 4 liên kết S–F dùng 8 electron, 4 nguyên tử F có 24 electron riêng, còn 34 − 32 = 2 electron đặt lên S thành 1 cặp riêng. S có 10 electron xung quanh.

Muốn học tiếp về liên kết cộng hoá trị, hãy ôn kĩ quy tắc octet, độ âm điện và cách xác định cực của liên kết trước khi làm các bài tập về hình dạng phân tử.

Câu hỏi thường gặp

PCl5 có bao nhiêu electron hoá trị và bao nhiêu cặp electron không liên kết?

PCl5 có tổng 40 electron hoá trị (5 của P và 35 của 5 nguyên tử Cl). Có 5 cặp liên kết P–Cl và 15 cặp electron không liên kết (mỗi Cl có 3 cặp); P không có cặp riêng.

Vì sao SF6 không tuân theo quy tắc octet?

S ở chu kì 3 có phân lớp 3d trống, nên khi kích thích có thể có 6 electron độc thân và tạo 6 liên kết với F. Kết quả là S có 12 electron quanh nó, vượt quá 8.

PCl5 và SF6 có phân cực không?

Cả hai đều không phân cực. Liên kết P–Cl và S–F phân cực, nhưng PCl5 (lưỡng tháp tam giác) và SF6 (bát diện đều) có cấu trúc đối xứng nên momen lưỡng cực tổng bằng 0.

Góc liên kết trong PCl5 và SF6 là bao nhiêu?

PCl5 có hai loại góc: 90° (giữa liên kết trục và xích đạo) và 120° (giữa các liên kết xích đạo). SF6 có tất cả góc F–S–F kề nhau bằng 90°.

Bài học liên quan