Công thức Lewis của HNO3 (Nitric acid) chương trình mới

1. Công thức Lewis của SO₃

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 HNO₃ ta thay mỗi cặp electron bằng một gạch nối. Ta được công thức Lewis của HNO₃ là:

- Để biểu diễn liên kết cho – nhận: Cặp electron chỉ do nguyên tử N đóng góp ta thay bằng mũi tên từ nguyên tử cho (nguyên tử N) đến nguyên tử nhận (nguyên tử O).

Công thức Lewis của HNO₃ có thể được viết như sau:

b) Cách 2: Viết công thức Lewis dựa vào các bước sau:

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

H có 1 electron hóa trị, N có 5 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị. Trong phân tử HNO₃ có 1 nguyên tử H, 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O.

Vậy tổng số electron hóa trị = 1.1 + 5.1 + 6.3 = 24 electron.

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

Trong phân tử HNO₃, trừ nguyên tử H, nguyên tử N cần nhiều electron để đạt octet hơn. Vì vậy, N là nguyên tử trung tâm, các nguyên tử O xếp xung quanh nguyên tử N còn lại nguyên tử H liên kết với một nguyên tử O

(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:

24 – 2.4 = 16 electron.

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

Trong công thức (1), nguyên tử H đã đạt octet, bổ sung octet cho nguyên tử O trước. Ta được công thức (2):

(2)

Số electron hóa trị còn lại: 16 – 2.8 = 0

Nguyên tử trung tâm N có 6 electron, chưa đạt octet.

Bước 4. Chuyển cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử xung quanh thành electron liên kết sao cho nguyên tử trung tâm thỏa mãn quy tắc octet.

Vì N chưa đạt octet, cần chuyển một cặp electron chưa liên kết của một nguyên tử O tạo thành cặp electron dùng chung.

Ta được công thức Lewis của HNO₃ là:

Nhận xét:

+ ∆χ(N – O) = |3,04 – 3,44| = 0,4 ⇒ liên kết giữa N và O trong phân tử HNO₃ thuộc loại liên kết cộng hóa trị phân cực. Liên kết phân cực về phía nguyên tử O.

+ ∆χ(O – H) = |3,44 – 2,2| = 1,24 > 0,4 ⇒ liên kết O – H trong phân tử HNO₃ thuộc loại liên kết cộng hóa trị phân cực. Liên kết phân cực về phía nguyên tử O.

2. Công thức electron của HNO₃

- Sự tạo thành phân tử HNO₃:

Nguyên tử H có 1 electron hóa trị, cần thêm 1 electron để đạt octet.

Nguyên tử N có 5 electron hóa trị, cần thêm 3 electron để đạt octet.

Nguyên tử O có 6 electron hóa trị, cần thêm 2 electron để đạt octet.

Trong phân tử HNO₃:

Nguyên tử O thứ 1 (O¹) bỏ ra 1 electron góp chung với H và 1 electron góp chung với N.

Nguyên tử O thứ 2 (O²) và N cùng bỏ ra 2 electron để tạo thành 2 cặp electron dùng chung.

Khi đó N, H, O¹ và O² đều đã đạt octet. Còn nguyên tử O³ chưa đạt octet, N sử dụng một cặp electron chưa liên kết làm cặp electron dùng chung giữa N và O³. Nguyên tử N đóng góp cặp electron nên N là nguyên tử cho, còn nguyên tử O³ không đóng góp electron nên đóng vai trò nhận.

- Vậy công thức electron của HNO₃ là:

- Nhận xét:

+ Phân tử HNO₃ có 5 cặp electron dùng chung giữa các nguyên tử, trong đó có 1 cặp electron chỉ do nguyên tử N đóng góp.

+ Phân tử HNO₃ có 7 cặp electron tự do đều là của các nguyên tử O.

3. Công thức cấu tạo của HNO₃

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 HNO₃ là:

- Nhận xét: Trong phân tử HNO₃ có một liên kết đôi N = O, hai liên kết đơn N – O và 1 liên kết đơn O – H.

4. Bài tập mở rộng về HNO3 (Nitric acid)

Câu 1. Số liên kết σ và liên kết π trong phân tử HNO₃ lần lượt là:

A. 1 và 3

B. 1 và 5

C. 5 và 1

D. 4 và 1

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Trong phân tử HNO₃ có một liên kết đôi N = O (liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π), hai liên kết đơn N – O (đều là liên kết σ) và 1 liên kết đơn O – H (là liên kết σ).

Vậy trong phân tử HNO₃ có 4 liên kết σ và 1 liên kết π.

Câu 2. Cho biết hóa trị của một nguyên tố trong phân tử bằng tổng số liên kết σ và π mà nguyên tử nguyên tố đó tạo thành khi liên kết với các nguyên tử xung quanh. Hóa trị của N trong HNO₃ là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Công thức cấu tạo của HNO₃ là:

⇒ Hóa trị của N trong HNO₃ là 4.