Chào các em học sinh yêu quý của thầy/cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một dạng bài tập rất quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 10: Viết công thức electron và công thức cấu tạo của các phân tử. Bài tập này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách các nguyên tử liên kết với nhau để tạo thành phân tử. Chúng ta sẽ cùng nhau đi từng bước, thật cẩn thận, bám sát kiến thức trong sách giáo khoa nhé.

Trước tiên, chúng ta cần nhớ lại một số khái niệm cơ bản.

Khái niệm về Liên kết hóa học: Là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay ion. Trong hóa học vô cơ, chúng ta chủ yếu gặp hai loại liên kết: liên kết cộng hóa trị và liên kết ion. Hôm nay, chúng ta sẽ tập trung vào liên kết cộng hóa trị.

Liên kết cộng hóa trị: Là liên kết được hình thành bởi sự dùng chung cặp electron giữa hai nguyên tử.

Công thức electron: Biểu diễn sự phân bố các electron hóa trị trong phân tử, thể hiện rõ các cặp electron dùng chung và các cặp electron tự do.

Công thức cấu tạo: Biểu diễn sự sắp xếp của các nguyên tử trong phân tử, các cặp electron dùng chung được biểu diễn bằng một gạch nối (-) giữa hai nguyên tử.

Bây giờ, chúng ta sẽ cùng nhau giải từng phân tử một.

Bài tập: Viết công thức electron và công thức cấu tạo của các phân tử sau: O₂, NH₃, C₂H₄

1. Phân tử O₂ (Oxy)

Bước 1: Xác định nguyên tố và số electron hóa trị của mỗi nguyên tử.
Phân tử O₂ gồm hai nguyên tử Oxy (O).
Oxy có số hiệu nguyên tử là 8. Cấu hình electron của nguyên tử Oxy là 1s²2s²2p⁴.
Số electron hóa trị của nguyên tử Oxy là số electron ở lớp ngoài cùng, tức là 2 + 4 = 6 electron.

Bước 2: Xét sự tạo thành liên kết giữa các nguyên tử.
Để đạt được cấu hình electron bền vững như khí hiếm (8 electron ở lớp ngoài cùng), mỗi nguyên tử Oxy cần nhận thêm 2 electron.
Khi hai nguyên tử Oxy liên kết với nhau, chúng sẽ cùng nhau góp chung electron để tạo thành các cặp electron dùng chung.
Nếu mỗi nguyên tử Oxy góp 1 electron, chúng ta sẽ có 2 cặp electron dùng chung, tức là có liên kết đôi. Khi đó, mỗi nguyên tử Oxy sẽ có 2 cặp electron dùng chung và 2 cặp electron tự do.
Kiểm tra: Mỗi nguyên tử Oxy có 2 cặp dùng chung (tương đương 4 electron) + 2 cặp tự do (tương đương 4 electron) = 8 electron. Như vậy, cả hai nguyên tử Oxy đều đạt được octet (8 electron ở lớp ngoài cùng).

Bước 3: Viết công thức electron.
Ta biểu diễn các electron hóa trị bằng dấu chấm (.). Các cặp electron dùng chung sẽ nằm giữa hai nguyên tử.
.. ..
: O :: O :
.. ..
Trong đó, mỗi dấu chấm là một electron. Các cặp dấu chấm nằm giữa hai nguyên tử O là các cặp electron dùng chung. Các cặp dấu chấm nằm xung quanh mỗi nguyên tử O (không nằm giữa hai nguyên tử) là các cặp electron tự do.

Bước 4: Viết công thức cấu tạo.
Mỗi cặp electron dùng chung tương ứng với một gạch nối (-) giữa hai nguyên tử.
O = O
Dấu “=” biểu thị liên kết đôi, tức là có 2 cặp electron dùng chung.

2. Phân tử NH₃ (Amoniac)

Bước 1: Xác định nguyên tố và số electron hóa trị của mỗi nguyên tử.
Phân tử NH₃ gồm một nguyên tử Nitơ (N) và ba nguyên tử Hydro (H).
Nitơ có số hiệu nguyên tử là 7. Cấu hình electron của nguyên tử Nitơ là 1s²2s²2p³. Số electron hóa trị là 2 + 3 = 5 electron.
Hydro có số hiệu nguyên tử là 1. Cấu hình electron của nguyên tử Hydro là 1s¹. Số electron hóa trị là 1 electron.

Bước 2: Xét sự tạo thành liên kết giữa các nguyên tử.
Nguyên tử Nitơ cần nhận thêm 3 electron để đạt cấu hình electron bền vững (8 electron).
Nguyên tử Hydro cần nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững (giống Heli, có 2 electron ở lớp ngoài cùng).
Nguyên tử Nitơ sẽ góp chung 3 electron của mình để tạo thành 3 liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên tử Hydro, mỗi nguyên tử Hydro góp 1 electron để tạo thành một liên kết.
Sau khi tạo thành 3 liên kết đơn với 3 nguyên tử Hydro, nguyên tử Nitơ còn lại 2 electron hóa trị (tức là 1 cặp electron tự do).
Kiểm tra:
Nguyên tử Nitơ: 3 cặp dùng chung (tương đương 6 electron) + 1 cặp tự do (tương đương 2 electron) = 8 electron.
Mỗi nguyên tử Hydro: 1 cặp dùng chung (tương đương 2 electron).

Bước 3: Viết công thức electron.
..
: N : H
|
H
|
H
Trong đó, dấu hai chấm (:) giữa N và H biểu thị một cặp electron dùng chung. Dấu hai chấm ở trên nguyên tử N là cặp electron tự do.

Bước 4: Viết công thức cấu tạo.
Mỗi cặp electron dùng chung được biểu diễn bằng một gạch nối (-).
H
|
H – N – H
Dấu “-” biểu thị liên kết đơn.

3. Phân tử C₂H₄ (Etilen)

Bước 1: Xác định nguyên tố và số electron hóa trị của mỗi nguyên tử.
Phân tử C₂H₄ gồm hai nguyên tử Cacbon (C) và bốn nguyên tử Hydro (H).
Cacbon có số hiệu nguyên tử là 6. Cấu hình electron của nguyên tử Cacbon là 1s²2s²2p². Số electron hóa trị là 2 + 2 = 4 electron.
Hydro có số hiệu nguyên tử là 1. Cấu hình electron của nguyên tử Hydro là 1s¹. Số electron hóa trị là 1 electron.

Bước 2: Xét sự tạo thành liên kết giữa các nguyên tử.
Nguyên tử Cacbon cần nhận thêm 4 electron để đạt cấu hình bền vững (8 electron).
Nguyên tử Hydro cần nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình bền vững (2 electron).
Trong phân tử này, hai nguyên tử Cacbon liên kết với nhau và mỗi nguyên tử Cacbon còn liên kết với hai nguyên tử Hydro.
Để mỗi nguyên tử Cacbon có đủ 4 liên kết để đạt octet, chúng ta cần xem xét khả năng tạo liên kết đôi giữa hai nguyên tử Cacbon.
Nếu hai nguyên tử Cacbon liên kết với nhau bằng một liên kết đôi (dùng chung 2 cặp electron), mỗi nguyên tử Cacbon sẽ có 2 liên kết với nguyên tử Cacbon kia và cần thêm 2 liên kết nữa với nguyên tử Hydro.
Điều này hoàn toàn phù hợp vì mỗi nguyên tử Cacbon có 4 electron hóa trị.
Kiểm tra:
Mỗi nguyên tử Cacbon: 2 cặp dùng chung với C kia (tương đương 4 electron) + 2 cặp dùng chung với H (tương đương 4 electron) = 8 electron.
Mỗi nguyên tử Hydro: 1 cặp dùng chung với C (tương đương 2 electron).

Bước 3: Viết công thức electron.
.. ..
: C = C :
/ \ / \
H H H H
Trong đó, dấu hai chấm (:) giữa hai nguyên tử C biểu thị 2 cặp electron dùng chung (liên kết đôi). Dấu hai chấm giữa C và H biểu thị 1 cặp electron dùng chung (liên kết đơn).

Bước 4: Viết công thức cấu tạo.
Liên kết đôi giữa hai nguyên tử C được biểu diễn bằng hai gạch nối (=). Liên kết đơn giữa C và H được biểu diễn bằng một gạch nối (-).
H H
\ /
C = C
/ \
H H

Các em thấy đấy, việc viết công thức electron và công thức cấu tạo đòi hỏi chúng ta phải nắm vững số electron hóa trị của mỗi nguyên tử và quy tắc đạt octet. Bài tập này không khó nếu chúng ta làm từng bước một cách cẩn thận.

Chúc các em học tốt! Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi thầy/cô nhé.