Mặc dù được coi là trơ về mặt hóa học nhưng một số hợp chất của Ar đã được khám phá, trong đó có ArH+. Ion này được tìm thấy trong vũ trụ lần đầu tiên vào năm 2013. a) Áp dụng thuyết orbital phân tử (M...

a) Để giải thích sự tồn tại của ion ArH⁺ bằng thuyết orbital phân tử (MO), chúng ta cần xem xét các orbital của nguyên tử H và Ar. - Nguyên tử H có một electron trong orbital 1s, trong khi nguyên tử Ar có cấu hình electron đầy đủ với 18 electron (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶). - Khi H kết hợp với Ar để tạo thành ion ArH⁺, electron từ H sẽ được chuyển giao cho Ar, tạo ra ion ArH⁺. Giàn đồ MO cho ion ArH⁺ có thể được mô tả như sau: 1. Orbital 1s của H sẽ kết hợp với orbital 3p của Ar để tạo ra các orbital phân tử. 2. Orbital phân tử liên kết (σ) sẽ có năng lượng thấp hơn và ổn định hơn, trong khi orbital phân tử phản liên kết (σ*) sẽ có năng lượng cao hơn và không ổn định. Vì ion H⁺ không có electron, ion ArH⁺ sẽ có cấu trúc ổn định hơn do sự kết hợp của các orbital này. Sự tồn tại của ion ArH⁺ có thể được giải thích bởi sự tương tác giữa H và Ar, mặc dù Ar được coi là trơ về mặt hóa học. b) i) Phương trình phản ứng minh họa ion ArH⁺ nhường H⁺ cho carbon monoxide (CO) là: \[ \text{ArH}^+ + \text{CO} \rightarrow \text{Ar} + \text{HCO}^+ \] ii) Công thức Lewis của hai ion sản phẩm là: 1. Ion HCO⁺ (ion formyl): - C có 4 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. - C liên kết với H bằng một liên kết đơn và với O bằng một liên kết đôi. - Công thức Lewis: H-C=O 2. Ion CHO⁺ (ion carbonyl): - C có 4 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. - C liên kết với O bằng một liên kết đôi và với H bằng một liên kết đơn. - Công thức Lewis: O=C-H Dự đoán đồng phân nào bền hơn: - Ion HCO⁺ (ion formyl) có liên kết đôi giữa C và O, tạo ra sự ổn định hơn do sự phân bố điện tích tốt hơn. - Ion CHO⁺ (ion carbonyl) có liên kết đôi giữa C và O nhưng không có sự ổn định tương tự như ion formyl. Vì vậy, ion HCO⁺ (ion formyl) sẽ bền hơn so với ion CHO⁺ (ion carbonyl) do sự ổn định của liên kết đôi và sự phân bố điện tích.