Công thức Lewis của CH4

Bài viết hướng dẫn cách viết Công thức Lewis của CH₄ 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 CH₄.

Công thức Lewis của CH₄

Methane (CH₄) là một hợp chất cộng hóa trị. Phân tử CH₄ được tạo thành do sự góp chung các electron hóa trị. Vậy cách biểu diễn công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của CH₄ như thế nào. Các em hãy theo dõi bài viết sau.

1. Công thức electron của CH₄

- Sự tạo thành phân tử CH₄: Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹, nguyên tử carbon (C) có cấu hình electron là 1s²2s²2p². Để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất, nguyên tử C cần thêm 4 electron, mỗi nguyên tử H cần thêm 1 electron. Khi hình thành phân tử CH₄, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử C, 4 nguyên tử H sẽ tạo thành 4 cặp electron dùng chung với nguyên tử C.

- Công thức electron của CH₄ là:

- Nhận xét:

+ Phân tử CH₄ có 4 cặp electron dùng chung. Cặp electron chung không bị lệch về phía nguyên tử nào.

+ Trong phân tử CH₄ không có electron tự do.

2. Công thức Lewis của CH₄

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 CH₄ ta thấy mỗi nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bằng 1 cặp electron, ta thay mỗi cặp electron này bằng một gạch nối “–”. Ta được công thức Lewis của CH₄ là:

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

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

Carbon (C) có 4 electron hóa trị, hydrogen có 1 electron hóa trị. Trong phân tử CH₄ có 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử H.

Vậy tổng số electron hóa trị = 4 + 4.1 = 8 electron

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

Trong phân tử CH₄, nguyên tử C cần 4 electron để đạt octet, mỗi nguyên tử H cần 1 electron để đạt octet. Vì vậy, C là nguyên tử trung tâm, còn các nguyên tử H được xếp xung quanh:

(1)

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 – 2.4 = 0

Từ công thức (1), nguyên tử H và C đều đã đủ octet.

Vậy công thức Lewis của CH₄ là:

- Nhận xét:

+ ∆χ(C – H) = |2,55 – 2,2| = 0,35 < 0,4 ⇒ Liên kết trong phân tử CH₄ thuộc loại liên kết cộng hóa trị không phân cực.

+ Liên kết C – H được tạo thành do sự xen phủ orbital s – p.

+ Phân tử CH₄ có dạng tứ diện đều.

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 CH₄ là:

- Nhận xét:

+ Trong phân tử CH₄ có 4 liên kết đơn C – H.

+ Công thức Lewis của CH₄ trùng với công thức cấu tạo do các nguyên tử đều không còn electron riêng.

4. Ví dụ minh họa

Câu 1. Liên kết nào dưới đây là liên kết cộng hóa trị không phân cực?

A. Na – O

B. O – H

C. Na – C

D. C – H

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Liên kết C – H có hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử tham gia liên kết là

|3,16 – 2,96| = 0,2 < 0,4 nên là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

Câu 2. Trong phân tử methane (CH₄) số cặp electron chung giữa nguyên tử carbon (C) và các nguyên tử hydrogen (H) là

A. 3

B. 2

C. 1

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Nguyên tử hydrogen (H) có cấu hình electron là 1s¹, nguyên tử carbon (C) có cấu hình electron là 1s²2s²2p². Để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất, nguyên tử C cần thêm 4 electron, mỗi nguyên tử H cần thêm 1 electron. Khi hình thành phân tử CH₄, mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron với nguyên tử C, 4 nguyên tử H sẽ tạo thành 4 cặp electron dùng chung với nguyên tử C.

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

• Công thức Lewis của SO₂

• Công thức Lewis của CO

• Công thức Lewis của SO₃

• Công thức Lewis của HNO₃

• Công thức Lewis của C₂H₂