Mở đầu
Khi hai nguyên tử phi kim đều có xu hướng nhận electron, việc chuyển hẳn electron từ nguyên tử này sang nguyên tử kia thường không thuận lợi. Chúng có thể góp chung electron để cùng đạt cấu hình bền.
Cặp electron dùng chung
**Liên kết cộng hóa trị** là liên kết được tạo thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.
- Một cặp electron chung tạo liên kết đơn.
- Hai cặp electron chung tạo liên kết đôi.
- Ba cặp electron chung tạo liên kết ba.
Ví dụ: $\mathrm{Cl-Cl}$ có liên kết đơn, $\mathrm{O=O}$ có liên kết đôi và $\mathrm{N\equiv N}$ có liên kết ba.
Công thức electron, Lewis và cấu tạo
- **Công thức electron** biểu diễn cả electron liên kết và electron chưa liên kết bằng dấu chấm.
- **Công thức Lewis** thay mỗi cặp electron liên kết bằng một gạch nối, vẫn giữ các electron chưa liên kết.
- **Công thức cấu tạo** chỉ dùng gạch nối để biểu diễn các cặp electron liên kết.
Một gạch nối tương ứng một cặp electron dùng chung. Khi kiểm tra octet bằng công thức Lewis, không được bỏ quên các cặp electron chưa liên kết.
Kiểm tra nhanh
Trong công thức Lewis của N₂, giữa hai nguyên tử N có loại liên kết nào?
Một cặp electron chung chưa giúp mỗi N đạt octet.
Hai cặp electron chung vẫn chưa đủ trong cấu tạo N₂.
Ba cặp electron chung được biểu diễn bằng N≡N.
Hai nguyên tử nitrogen không tạo cation và anion trong N₂.
Lời giải
**Cách làm**
Mỗi N có 5 electron hóa trị. Hai nguyên tử dùng chung ba cặp electron và mỗi N còn một cặp electron riêng, nên công thức Lewis có liên kết ba.
Cách viết công thức Lewis đơn giản
1. Tính tổng số electron hóa trị.
2. Chọn khung liên kết; H luôn ở ngoài và chỉ tạo một liên kết.
3. Đặt các cặp electron để nguyên tử ngoài đạt octet, rồi đặt electron còn lại vào nguyên tử trung tâm.
4. Nếu nguyên tử trung tâm chưa đủ octet, chuyển cặp electron riêng ở nguyên tử ngoài thành liên kết đôi hoặc ba.
5. Kiểm tra lại tổng số electron đã dùng.
Quy trình này áp dụng cho các phân tử đơn giản trong phạm vi quy tắc octet.
Ví dụ mẫu: Công thức Lewis của CO₂
Tổng số electron hóa trị là $4+2\times6=16$.
Khung ban đầu là O–C–O. Nếu chỉ dùng hai liên kết đơn, carbon chưa đủ octet. Chuyển một cặp electron riêng của mỗi O thành cặp electron liên kết, thu được:
$$\mathrm{O=C=O}$$
Carbon có 8 electron xung quanh; mỗi oxygen cũng đạt octet và còn hai cặp electron riêng.
Liên kết cho–nhận
Trong một số liên kết cộng hóa trị, cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đóng góp. Đó là **liên kết cho–nhận**.
Trong $\mathrm{NH_3}$, N còn một cặp electron chưa liên kết; ion $\mathrm{H^+}$ có orbital trống. N cho cặp electron để tạo liên kết với $\mathrm{H^+}$, hình thành $\mathrm{NH_4^+}$. Sau khi hình thành, bốn liên kết N–H trong ion ammonium tương đương nhau.
Luyện tập
Trong công thức Lewis của H₂O, nguyên tử O có bao nhiêu cặp electron chưa liên kết?
O vẫn còn electron không tham gia liên kết.
Một cặp mới chứa 2 trong 4 electron chưa liên kết.
O tạo hai liên kết O–H và còn bốn electron, tức hai cặp riêng.
Bốn cặp riêng cùng hai liên kết sẽ vượt số electron hóa trị của O.
Lời giải
**Cách làm**
O có 6 electron hóa trị, góp một electron vào mỗi trong hai liên kết O–H và còn 4 electron chưa liên kết, tạo hai cặp riêng.
Ghi nhớ
- Liên kết cộng hóa trị được tạo thành bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.
- Một, hai, ba cặp electron chung tương ứng liên kết đơn, đôi, ba.
- Công thức Lewis biểu diễn cả cặp electron liên kết và chưa liên kết.
- Liên kết cho–nhận dùng một cặp electron do cùng một nguyên tử đóng góp.
Đang học