Công thức Lewis của H2O

Bài viết hướng dẫn cách viết Công thức Lewis của H₂O theo chương trình sách mới Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo giúp học sinh dễ dàng nắm vững cách viết Công thức Lewis của H₂O.

Công thức Lewis của H₂O

Nước (H₂O) đóng vai trò quan trọng cho sự sống trên Trái Đất. H₂O là một hợp chất cộng hóa trị. Vậy liên kết trong phân tử H₂O được hình thành như thế nào? Công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của H₂O được biểu diễn ra sao? Bài viết dưới đây sẽ giúp em giải đáp những thắc mắc trên.

1. Công thức electron của H₂O

- Sự tạo thành phân tử H₂O:

Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹, nguyên tử oxygen (O) có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴. Để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất, nguyên tử O cần thêm 2 electron, mỗi nguyên tử H cần thêm 1 electron. Khi hình thành phân tử H₂O, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử O tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

- Công thức electron của H₂O là:

- Nhận xét:

+ Phân tử H₂O có 2 cặp electron dùng chung. Cặp electron chung lệch về phía nguyên tử O (nguyên tử có độ âm điện lớn hơn).

+ Trong phân tử H₂O, nguyên tử O còn 2 cặp electron tự do, nguyên tử H không còn electron tự do.

2. Cách viết công thức Lewis

a) Cách 1: Viết công thức Lewis dựa vào công thức electron

Từ công thức electron, thay 1 cặp electron dùng chung bằng 1 gạch nối giữa hai nguyên tử ta được công thức Lewis

Từ công thức electron của H₂O ta thấy mỗi nguyên tử H liên kết với nguyên tử O bằng 1 cặp electron, ta thay mỗi cặp electron này bằng một gạch nối “–”. Ta được công thức Lewis của H₂O là:

b) Cách 2: Thực hiện lần lượt theo các bước sau

Bước 1: Tính tổng số electron hóa trị trong phân tử

Oxygen có 6 electron hóa trị, hydrogen có 1 electron hóa trị. Trong phân tử H₂O có 1 nguyên tử O và 2 nguyên tử H

Vậy tổng số electron hóa trị = 6 + 1.2 = 8 electron.

Bước 2: Vẽ khung phân tử tạo bởi liên kết đơn giữa các nguyên tử

Trong phân tử H₂O, O cần 2 electron để đạt octet, H cần 1 electron để đạt octet. Vì vậy, O là nguyên tử trung tâm, còn các nguyên tử H được xếp xung quanh:

Bước 3: Tính số electron hóa trị chưa tham gia liên kết bằng cách lấy tổng số electron trừ số electron tham gia tạo liên kết.

Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 8 – 2.2 = 4 electron.

Hoàn thiện octet cho các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn (trừ hydrogen) trong sơ đồ.

Từ công thức (1), nguyên tử H đã đủ octet, hoàn thiện octet cho O. Xung quanh nguyên tử O mới có 4 electron, ta bổ sung 4 electron vào nguyên tử O. Ta được công thức (2) chính là công thức Lewis của H₂O:

- Nhận xét:

+ Liên kết O – H phân cực về phía nguyên tử O

+ 2 cặp electron riêng của nguyên tử O.

+ Liên kết O – H trong phân tử nước được tạo thành do sự xen phủ orbital s – p.

+ Phân tử H₂O có cấu tạo góc

3. Cách viết công thức cấu tạo

Từ công thức Lewis, ta loại bỏ đi các electron tự do (electron không tham gia liên kết) thu được công thức cấu tạo.

- Công thức cấu tạo của H₂O là:

- Nhận xét: Trong phân tử H₂O có 2 liên kết đơn O – H.

4. Ví dụ minh họa

Câu 1. Số cặp electron tự do của nguyên tử O trong phân tử H₂O là

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Công thức Lewis của nước là:

Từ công thức Lewis của nước ⇒ Nguyên tử O còn 2 cặp electron tự do (cặp electron hóa trị riêng).

Câu 2. Liên kết O – H trong phân tử H₂O thuộc loại liên kết

A. Liên kết ion

B. Liên kết cộng hóa trị không phân cực.

C. Liên kết cộng hóa trị phân cực.

D. Liên kết hydrogen

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

1,7 >∆χ(O – H) = |2,2 – 3,44| = 1,24 > 0,4

Vậy liên kết O – H trong phân tử nước thuộc loại liên kết cộng hóa trị phân cực.

Đôi electron chung lệch về phía nguyên tử O.

Xem thêm cách viết công thức Lewis của một số chất hay, chi tiết khác:

• Công thức Lewis của H₂S

• Công thức Lewis của NH₃

• Công thức Lewis của CH₄

• Công thức Lewis của SO₂

• Công thức Lewis của CO