GigiLady 1. Mô tả sự hình thành liên kết và công thức cấu tạo các phân tử H₂, O₂ và NH₄⁺:
- H₂ (hydro):
- Hình thành liên kết: Hai nguyên tử hydro góp chung mỗi nguyên tử một electron để tạo liên kết đôi điện tử (liên kết cộng hóa trị).
- Công thức cấu tạo: H─H.
- Quy tắc bát tử và VB: Hydro chỉ cần 2 electron để đạt cấu hình bền giống khí hiếm He, do đó mỗi nguyên tử H chia sẻ electron hình thành liên kết công hóa trị đơn.
- O₂ (oxy):
- Hình thành liên kết: Hai nguyên tử oxy góp chung hai cặp electron để tạo liên kết đôi (liên kết cộng hóa trị bội).
- Công thức cấu tạo: O═O.
- Quy tắc bát tử và VB: Mỗi nguyên tử oxy có 6 electron lớp ngoài cùng, cần thêm 2 electron để đạt 8 electron (theo quy tắc bát tử). Do đó, liên kết đôi hình thành.
- NH₄⁺ (amoni):
- Hình thành liên kết: NH₃ có một cặp electron chưa sử dụng (non-bonding pair) trên nguyên tử N, sẽ tạo liên kết cho nhận với một H⁺ (proton).
- Công thức cấu tạo:
```
H
|
H - N - H
|
H
```
- Quy tắc bát tử và VB: Nitơ có 5 electron hóa trị, liên kết với 4 nguyên tử H (chia sẻ tổng cộng 8 electron), tuân thủ quy tắc bát tử.
2. Giải thích tính tồn tại của các phân tử và so sánh các đặc tính hóa học:
2.1. Tại sao tồn tại các phân tử NF₃, PF₃ và PF₅, nhưng không tồn tại NF₅?
- NF₃ và PF₃:
- Nitơ và phốt pho thuộc nhóm VA, có 5 electron hóa trị.
- Cả hai nguyên tố đều tạo được 3 liên kết đơn với F để đạt bát tử (NF₃ và PF₃).
- PF₅:
- Phốt pho có thể mở rộng số electron hóa trị nhờ orbital trống (3d), do đó tạo được PF₅.
- Không tồn tại NF₅:
- Nitơ không có orbital d trống ở lớp năng lượng thứ hai nên không thể mở rộng số liên kết vượt quá 4. Do đó, NF₅ không thể tồn tại.
2.2. Viết công thức Lewis và xác định hình học của NH₃ và NF₃:
- NH₃:
- Công thức Lewis:
```
H
|
H - N - H
:
```
- Hình học: Hình chóp tam giác (trigonal pyramidal) với góc liên kết khoảng 107 độ do lực đẩy từ cặp electron chưa liên kết.
- NF₃:
- Công thức Lewis:
```
F
|
F - N - F
:
```
- Hình học: Hình chóp tam giác tương tự NH₃, nhưng góc liên kết nhỏ hơn (~102 độ) do độ âm điện của fluor hút electron mạnh hơn.
2.3. So sánh mô-men lưỡng cực và tính acid-base Lewis:
- Mô-men lưỡng cực:
- NH₃ có mô-men lưỡng cực lớn hơn do sự phân cực liên kết N─H ít hơn so với N─F trong NF₃ (độ âm điện của F lớn hơn H).
- Hơn nữa, cặp electron tự do trên nitơ trong NF₃ bị fluor hút về phía mình, làm giảm mô-men lưỡng cực tổng thể.
- Tính acid-base Lewis:
- NH₃ là base Lewis mạnh hơn so với NF₃:
- Trong NH₃, cặp electron tự do trên N tập trung và dễ dàng cho nhận với acid.
- Trong NF₃, fluor hút electron về phía mình, giảm mật độ electron trên N, dẫn đến base yếu hơn.