Mở đầu
Khi các nguyên tử kết hợp, hệ tạo thành thường có năng lượng thấp hơn và bền hơn các nguyên tử đứng riêng rẽ. Sự giảm năng lượng này là cơ sở của quá trình hình thành liên kết hóa học.
Liên kết hóa học và electron hóa trị
**Liên kết hóa học** là sự kết hợp giữa các nguyên tử để tạo thành phân tử hoặc tinh thể bền vững hơn.
Trong quá trình tạo liên kết, chủ yếu các electron thuộc lớp ngoài cùng và phân lớp sát lớp ngoài cùng tham gia. Chúng được gọi là **electron hóa trị**. Số electron hóa trị giúp dự đoán khả năng nhường, nhận hoặc góp chung electron của nguyên tử.
Quy tắc octet
Khi hình thành liên kết hóa học, nguyên tử của nhiều nguyên tố nhóm A có xu hướng **nhường, nhận hoặc góp chung electron** để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất.
Các khí hiếm, trừ helium, có 8 electron lớp ngoài cùng nên xu hướng này được gọi là **quy tắc octet**. Hydrogen và helium bền với 2 electron ở lớp K.
Kiểm tra nhanh
Nguyên tử chlorine có 7 electron lớp ngoài cùng. Theo quy tắc octet, xu hướng nào phù hợp nhất?
Đây không phải con đường gần nhất để đạt cấu hình khí hiếm.
Thêm một electron giúp lớp ngoài cùng đủ 8 electron.
Chlorine chỉ thiếu một electron, không thiếu bảy electron.
Lớp ngoài cùng có 7 electron chưa phải cấu hình bền của khí hiếm.
Lời giải
**Cách làm**
Chlorine có 7 electron hóa trị, chỉ cần thêm 1 electron khi nhận hoặc góp chung để đạt octet.
Ba cách đạt cấu hình bền
- **Nhường electron:** sodium nhường 1 electron, tạo ion $\mathrm{Na^+}$ có cấu hình như neon.
- **Nhận electron:** fluorine nhận 1 electron, tạo ion $\mathrm{F^-}$ có cấu hình như neon.
- **Góp chung electron:** trong $\mathrm{Cl_2}$, mỗi nguyên tử chlorine góp 1 electron tạo một cặp electron dùng chung; xung quanh mỗi chlorine có 8 electron.
Quy tắc octet giúp mô tả xu hướng tạo liên kết, chưa cho biết đầy đủ loại liên kết và cấu trúc không gian của chất.
Ví dụ mẫu: Sự hình thành liên kết trong PH₃
Phosphorus có 5 electron hóa trị, mỗi hydrogen có 1 electron hóa trị.
- P cần thêm 3 electron để đạt 8 electron lớp ngoài cùng.
- Mỗi H cần thêm 1 electron để đạt 2 electron lớp K.
- P góp chung một electron với mỗi trong ba nguyên tử H, tạo ba cặp electron dùng chung.
Vì vậy, P đạt octet và mỗi H đạt cấu hình bền kiểu helium.
Phạm vi áp dụng
Quy tắc octet đúng với nhiều hợp chất của nguyên tố chu kì 2 và một số kim loại, phi kim điển hình, nhưng không phải định luật tuyệt đối.
Ví dụ, $\mathrm{BH_3}$ có nguyên tử B chưa đủ 8 electron; $\mathrm{PCl_5}$ có 10 electron xung quanh P; một số phân tử như NO có số electron lẻ. Trong bài toán phổ thông, chỉ vận dụng octet khi cấu tạo đang xét phù hợp với quy tắc.
Luyện tập
Trong phân tử F₂, mỗi nguyên tử F đạt octet bằng cách nào?
Nhường electron làm F xa cấu hình bền hơn.
Hai nguyên tử giống nhau không tạo ion trái dấu theo cách này.
Cặp electron dùng chung được tính cho cả hai nguyên tử F.
Sự tạo thành F₂ không cần electron từ bên ngoài.
Lời giải
**Cách làm**
Mỗi F có 7 electron hóa trị. Hai nguyên tử góp mỗi bên 1 electron, tạo một cặp dùng chung để cả hai cùng đạt octet.
Ghi nhớ
- Liên kết hóa học tạo ra phân tử hoặc tinh thể bền vững hơn.
- Theo quy tắc octet, nhiều nguyên tử nhóm A có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt cấu hình khí hiếm.
- Quy tắc octet có ngoại lệ nên chỉ dùng trong phạm vi phù hợp.
Đang học