Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau ôn tập và nắm vững cách viết công thức electron, công thức cấu tạo cho một số phân tử quen thuộc trong chương trình Hóa học lớp 10. Các em hãy chuẩn bị giấy bút và tập trung lắng nghe nhé!

Chúng ta sẽ đi vào từng phân tử một.

1. Phân tử NO₂

Để viết công thức electron và công thức cấu tạo, chúng ta cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Xác định nguyên tố trung tâm.
Trong phân tử NO₂, nguyên tử Nitơ (N) có độ âm điện nhỏ hơn Oxy (O), nên N thường là nguyên tử trung tâm.

Bước 2: Tính tổng số electron hóa trị.
– Nitơ (N) thuộc nhóm VA, có 5 electron hóa trị.
– Oxy (O) thuộc nhóm VIA, có 6 electron hóa trị.
Tổng số electron hóa trị của phân tử NO₂ là: 5 (của N) + 2 * 6 (của 2 nguyên tử O) = 5 + 12 = 17 electron.

Bước 3: Sắp xếp các nguyên tử và tạo liên kết đơn ban đầu.
Đặt nguyên tử N ở trung tâm, nối với hai nguyên tử O bằng các liên kết đơn.
O – N – O

Bước 4: Phân phối các electron còn lại để đạt quy tắc octet (hoặc quy tắc duplet đối với Hidro, nhưng ở đây không có Hidro).
Chúng ta đã dùng 2 * 2 = 4 electron để tạo liên kết đơn. Số electron còn lại là: 17 – 4 = 13 electron.
Chúng ta sẽ ưu tiên lấp đầy octet cho các nguyên tử xung quanh trước (Oxy). Mỗi nguyên tử Oxy cần 6 electron để đạt octet (vì mỗi nguyên tử đã góp 1 electron vào liên kết đơn).
=> Cần 2 * 6 = 12 electron cho hai nguyên tử Oxy.
Sau khi phân phối cho Oxy, chúng ta còn: 13 – 12 = 1 electron.
Electron cuối cùng này sẽ đặt lên nguyên tử trung tâm (Nitơ).

Lúc này, ta có:
O có 8 electron (2 trong liên kết + 6 cặp electron tự do)
N có 5 electron (2 trong liên kết trái + 2 trong liên kết phải + 1 electron tự do)

Bước 5: Kiểm tra quy tắc octet và hình thành liên kết bội nếu cần.
Quan sát, ta thấy hai nguyên tử Oxy đã đủ octet. Tuy nhiên, nguyên tử Nitơ mới chỉ có 2 + 2 + 1 = 5 electron xung quanh, chưa đủ octet.
Để Nitơ đạt octet, chúng ta cần hình thành thêm liên kết. Ta có thể chuyển một cặp electron tự do từ một nguyên tử Oxy để tạo liên kết đôi với Nitơ.

Giả sử chuyển một cặp từ Oxy bên trái:
O = N – O
Kiểm tra lại electron hóa trị:
O bên trái: có 4 electron trong liên kết đôi + 4 electron tự do = 8 electron (đủ octet)
N: có 4 electron trong liên kết đôi + 2 electron trong liên kết đơn + 1 electron tự do = 7 electron (chưa đủ octet)
O bên phải: có 2 electron trong liên kết đơn + 6 electron tự do = 8 electron (đủ octet)

Trong trường hợp này, Nitơ vẫn chưa đủ octet. NO₂ là một phân tử đặc biệt, nguyên tử Nitơ chỉ có 7 electron hóa trị và là một gốc tự do. Tuy nhiên, cách biểu diễn phổ biến nhất và thường được chấp nhận trong chương trình lớp 10 là xem xét khả năng cộng hưởng.

Chúng ta sẽ biểu diễn một liên kết đôi và một liên kết đơn, và electron tự do còn lại.

Công thức electron của NO₂:
Ta biểu diễn các cặp electron chung (liên kết) và các cặp electron riêng (cặp tự do).

:Ö=N – :Ö:
.

Trong đó, dấu chấm (.) là electron hóa trị của Nitơ, hai chấm (:) là electron hóa trị của Oxy.
Ta thấy:
O bên trái: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron riêng = 8 electron.
N: 4 electron chung (liên kết đôi) + 2 electron chung (liên kết đơn) + 1 electron riêng = 7 electron.
O bên phải: 2 electron chung (liên kết đơn) + 6 electron riêng = 8 electron.

Công thức cấu tạo của NO₂:
Công thức cấu tạo biểu diễn dưới dạng các liên kết. Do NO₂ có cộng hưởng, nó có thể tồn tại dưới hai dạng cấu trúc cộng hưởng:

O=N-O và O-N=O

Trong đó, liên kết N-O có độ dài trung gian giữa liên kết đơn và liên kết đôi. Nguyên tử Nitơ vẫn có 1 electron độc thân.

Lưu ý quan trọng cho NO₂: NO₂ là một oxit phi kim, có tính oxy hóa, và là một phân tử không bền, có xu hướng dime hóa (tạo thành N₂O₄). Nguyên tử Nitơ trong NO₂ không tuân theo quy tắc octet một cách hoàn chỉnh. Tuy nhiên, cách biểu diễn trên là phù hợp với chương trình lớp 10.

2. Phân tử SO₂

Bước 1: Xác định nguyên tố trung tâm.
Nguyên tử Lưu huỳnh (S) có độ âm điện nhỏ hơn Oxy (O), nên S là nguyên tử trung tâm.

Bước 2: Tính tổng số electron hóa trị.
– Lưu huỳnh (S) thuộc nhóm VIA, có 6 electron hóa trị.
– Oxy (O) thuộc nhóm VIA, có 6 electron hóa trị.
Tổng số electron hóa trị của phân tử SO₂ là: 6 (của S) + 2 * 6 (của 2 nguyên tử O) = 6 + 12 = 18 electron.

Bước 3: Sắp xếp các nguyên tử và tạo liên kết đơn ban đầu.
Đặt nguyên tử S ở trung tâm, nối với hai nguyên tử O bằng các liên kết đơn.
O – S – O

Bước 4: Phân phối các electron còn lại để đạt quy tắc octet.
Chúng ta đã dùng 2 * 2 = 4 electron để tạo liên kết đơn. Số electron còn lại là: 18 – 4 = 14 electron.
Ưu tiên lấp đầy octet cho hai nguyên tử Oxy. Mỗi Oxy cần 6 electron.
=> Cần 2 * 6 = 12 electron cho hai nguyên tử Oxy.
Sau khi phân phối cho Oxy, chúng ta còn: 14 – 12 = 2 electron.
Hai electron còn lại này sẽ đặt lên nguyên tử trung tâm (Lưu huỳnh).

Lúc này, ta có:
O bên trái: 2 electron trong liên kết + 6 electron tự do = 8 electron (đủ octet).
S: 2 electron trong liên kết trái + 2 electron trong liên kết phải + 2 electron tự do = 6 electron (chưa đủ octet).
O bên phải: 2 electron trong liên kết + 6 electron tự do = 8 electron (đủ octet).

Bước 5: Kiểm tra quy tắc octet và hình thành liên kết bội nếu cần.
Hai nguyên tử Oxy đã đủ octet. Nguyên tử Lưu huỳnh mới có 6 electron. Để Lưu huỳnh đạt octet, ta cần hình thành thêm liên kết.
Ta có thể chuyển một cặp electron tự do từ một nguyên tử Oxy để tạo liên kết đôi với Lưu huỳnh.

Giả sử chuyển một cặp từ Oxy bên trái:
O = S – O
Kiểm tra lại electron hóa trị:
O bên trái: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron tự do = 8 electron (đủ octet).
S: 4 electron chung (liên kết đôi) + 2 electron chung (liên kết đơn) + 2 electron tự do = 8 electron (đủ octet).
O bên phải: 2 electron chung (liên kết đơn) + 6 electron tự do = 8 electron (đủ octet).

Lưu huỳnh đã đủ octet. Tuy nhiên, do Lưu huỳnh thuộc chu kỳ 3, nó có khả năng mở rộng octet.
Để biểu diễn chính xác hơn, SO₂ cũng có tính cộng hưởng. Một cấu trúc cộng hưởng khác là:
O – S = O

Và cấu trúc được chấp nhận rộng rãi, phản ánh tính cộng hưởng là xem xét liên kết đôi và liên kết đơn, với các cặp electron tự do.

Công thức electron của SO₂:

:Ö=S – :Ö:
:..

Trong đó, hai chấm (:) là electron hóa trị.
Ta thấy:
O bên trái: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron riêng = 8 electron.
S: 4 electron chung (liên kết đôi) + 2 electron chung (liên kết đơn) + 2 electron riêng = 8 electron.
O bên phải: 2 electron chung (liên kết đơn) + 6 electron riêng = 8 electron.

Tuy nhiên, nếu xét khả năng mở rộng octet của S, ta có thể biểu diễn như sau, với hai liên kết đôi, và S có 10 electron xung quanh (không còn cặp electron tự do trên S):

:Ö=S =Ö:
: :

Cách biểu diễn phổ biến nhất cho SO₂, thể hiện tính cộng hưởng và tuân thủ quy tắc octet cho các nguyên tử không thuộc chu kỳ 3 là:

:Ö=S – :Ö:
:..

Và cấu trúc cộng hưởng tương ứng:

:Ö-S =Ö:
:..

Công thức cấu tạo của SO₂:
Công thức cấu tạo của SO₂ thể hiện tính cộng hưởng rõ rệt:

O=S-O và O-S=O

Liên kết S-O trong SO₂ có độ dài trung gian, và phân tử có cấu trúc góc.

3. Phân tử CO₂

Bước 1: Xác định nguyên tố trung tâm.
Nguyên tử Cacbon (C) có độ âm điện nhỏ hơn Oxy (O), nên C là nguyên tử trung tâm.

Bước 2: Tính tổng số electron hóa trị.
– Cacbon (C) thuộc nhóm IVA, có 4 electron hóa trị.
– Oxy (O) thuộc nhóm VIA, có 6 electron hóa trị.
Tổng số electron hóa trị của phân tử CO₂ là: 4 (của C) + 2 * 6 (của 2 nguyên tử O) = 4 + 12 = 16 electron.

Bước 3: Sắp xếp các nguyên tử và tạo liên kết đơn ban đầu.
Đặt nguyên tử C ở trung tâm, nối với hai nguyên tử O bằng các liên kết đơn.
O – C – O

Bước 4: Phân phối các electron còn lại để đạt quy tắc octet.
Chúng ta đã dùng 2 * 2 = 4 electron để tạo liên kết đơn. Số electron còn lại là: 16 – 4 = 12 electron.
Ưu tiên lấp đầy octet cho hai nguyên tử Oxy. Mỗi Oxy cần 6 electron.
=> Cần 2 * 6 = 12 electron cho hai nguyên tử Oxy.
Sau khi phân phối cho Oxy, chúng ta còn: 12 – 12 = 0 electron.

Lúc này, ta có:
O bên trái: 2 electron trong liên kết + 6 electron tự do = 8 electron (đủ octet).
C: 2 electron trong liên kết trái + 2 electron trong liên kết phải = 4 electron (chưa đủ octet).
O bên phải: 2 electron trong liên kết + 6 electron tự do = 8 electron (đủ octet).

Bước 5: Kiểm tra quy tắc octet và hình thành liên kết bội nếu cần.
Hai nguyên tử Oxy đã đủ octet. Nguyên tử Cacbon mới có 4 electron. Để Cacbon đạt octet, chúng ta cần hình thành thêm liên kết.
Ta có thể chuyển hai cặp electron tự do từ mỗi nguyên tử Oxy để tạo liên kết đôi với Cacbon.

Chuyển hai cặp từ Oxy bên trái và hai cặp từ Oxy bên phải:
O = C = O
Kiểm tra lại electron hóa trị:
O bên trái: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron tự do = 8 electron (đủ octet).
C: 4 electron chung (liên kết đôi trái) + 4 electron chung (liên kết đôi phải) = 8 electron (đủ octet).
O bên phải: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron tự do = 8 electron (đủ octet).

Tất cả các nguyên tử đều đã đạt quy tắc octet.

Công thức electron của CO₂:

:Ö=C=Ö:
: :

Trong đó, hai chấm (:) là electron hóa trị.
Ta thấy:
O bên trái: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron riêng = 8 electron.
C: 4 electron chung (liên kết đôi trái) + 4 electron chung (liên kết đôi phải) = 8 electron.
O bên phải: 4 electron chung (liên kết đôi) + 4 electron riêng = 8 electron.

Công thức cấu tạo của CO₂:
Công thức cấu tạo của CO₂ là:

O=C=O

Phân tử CO₂ có dạng thẳng và không phân cực.

Các em thấy đó, để viết được công thức electron và công thức cấu tạo, chúng ta cần nắm vững các bước cơ bản: xác định nguyên tử trung tâm, tính tổng electron hóa trị, phân phối electron và kiểm tra quy tắc octet. Đối với các phân tử có tính cộng hưởng hoặc nguyên tử có khả năng mở rộng octet, chúng ta cần lưu ý thêm.

Các em hãy ôn tập kỹ các ví dụ này và thử sức với các bài tập khác nhé. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô! Chúc các em học tốt!