Viết công thức Lewis của H2O. Dự đoán dạng hình học phân tử

Giải Chuyên đề Hóa 10 Cánh diều Bài 1: Liên kết hóa học và hình học phân tử

Bài tập 2 trang 14 Chuyên đề Hóa 10: Viết công thức Lewis của H₂O. Dự đoán dạng hình học phân tử và dạng lai hóa của nguyên tử trung tâm.

Trả lời:

- Công thức Lewis của H₂O

Bước 1: Tính tổng số electron hóa trị (N₁) của phân tử H₂O:

O có 6 electron hóa trị, H có 1 electron hóa trị. Trong phân tử H₂O, có 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O. Vậy N₁ = 2.1 + 1.6 = 8 electron

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

Số electron hóa trị đã dùng để xây dựng khung là N₂ = 2.2 = 4 electron

Số electron hóa trị còn lại là N₃ = N₁ – N₂ = 8 – 4 = 4 electron

Bước 3: Sử dụng N₃ = 4 electron để tạo octet cho O. Các nguyên tử H đã được octet.

Công thức Lewis của H₂O là

- Dự đoán hình dạng phân tử và dạng lai hóa của nguyên tử trung tâm O

Xung quanh nguyên tử trung tâm O có 4 đám mây E (hai cặp electron chưa liên kết và hai cặp electron chung), do lực đẩy giữa các đám mây nên 4 đám mây E này phải có vị trí xa nhau nhất ⇒ 4 đám mây hướng về 4 đỉnh của một hình tứ diện đều.

⇒ Dự đoán phân tử nước có cấu tạo góc (góc liên kết 109,5^o); nguyên tử trung tâm O ở dạng lai hóa sp³:

1 AO 2s tổ hợp với 3 AO 2p tạo 4 AO lai hóa sp³

2 AO lai hóa sp³ chứa electron độc thân của nguyên tử O xen phủ với 2 AO s của nguyên tử H tạo thành 2 liên kết σ.

Chú ý:

Do cặp electron chưa liên kết chiếm khoảng không gian lớn hơn so với các cặp electron liên kết, tương tác đẩy giữa các cặp electron chưa liên kết lớn hơn tương tác đẩy giữa các cặp electron liên kết, nên góc liên kết $\widehat{HOH}$ thực tế bằng 104,5^o, nhỏ hơn góc hóa trị theo lí thuyết (109,5^o).