Câu hỏi mở đầu trang 49

Đề bài: Khi các nguyên tử kết hợp với nhau tạo thành phân tử theo một tỉ lệ xác định, yếu tố nào quyết định tỉ lệ số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử đó?

Lời giải:

Yếu tố quyết định tỉ lệ số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử là số electron mà mỗi nguyên tử cần nhường, nhận hoặc góp chung để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm (8 electron ở lớp ngoài cùng, riêng He có 2 electron) — tức là tuân theo quy tắc octet.

I. Khái niệm liên kết hoá học

Câu 1 trang 49

Đề bài: Khi nguyên tử fluorine nhận thêm 1 electron thì ion tạo thành có cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố nào?

Lời giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron của F (Z = 9):

$$1s^2 ; 2s^2 ; 2p^5 \quad (9 ; e)$$

Bước 2: F nhận thêm 1 electron → ion tạo thành có 10 electron, cấu hình:

$$1s^2 ; 2s^2 ; 2p^6 \quad (10 ; e)$$

Bước 3: So sánh với khí hiếm: cấu hình này giống cấu hình của nguyên tử neon (Ne, Z = 10).

→ Khi F nhận thêm 1 electron, ion tạo thành có cấu hình electron giống nguyên tử Ne.

Câu 2 trang 49

Đề bài: Để giảm năng lượng, các nguyên tử kết hợp lại thành phân tử theo xu hướng nào?

Lời giải:

Để giảm năng lượng, khi kết hợp lại thành phân tử, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt được cấu hình electron bền vững của nguyên tử khí hiếm (8 electron ở lớp ngoài cùng, riêng He có 2 electron) — tức là tuân theo quy tắc octet.

II. Quy tắc octet

Câu 3 trang 50

Đề bài: Vận dụng quy tắc octet để giải thích sự hình thành liên kết trong các phân tử: $\text{F}_2$, $\text{CCl}_4$ và $\text{NF}_3$.

Lời giải:

a) Phân tử $\text{F}_2$:

• Nguyên tử F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ → có 7 electron hoá trị, cần thêm 1 electron để đạt cấu hình octet.
• Khi 2 nguyên tử F kết hợp, mỗi nguyên tử F góp chung 1 electron, tạo thành 1 cặp electron dùng chung.

→ Mỗi nguyên tử F khi đó đều có 8 electron ở lớp ngoài cùng, đạt cấu hình bền vững của khí hiếm Ne.

b) Phân tử $\text{CCl}_4$:

• Nguyên tử C (Z = 6): 1s²2s²2p² → có 4 electron hoá trị, cần thêm 4 electron để đạt octet.
• Nguyên tử Cl (Z = 17): có 7 electron hoá trị, cần thêm 1 electron để đạt octet.
• Nguyên tử C góp chung 4 electron với 4 nguyên tử Cl (mỗi Cl góp chung 1 electron với C), tạo thành 4 cặp electron dùng chung.

→ Nguyên tử C có 8 electron lớp ngoài cùng, mỗi nguyên tử Cl cũng có 8 electron lớp ngoài cùng, đều đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

c) Phân tử $\text{NF}_3$:

• Nguyên tử N (Z = 7): 1s²2s²2p³ → có 5 electron hoá trị, cần thêm 3 electron để đạt octet.
• Nguyên tử F: có 7 electron hoá trị, cần thêm 1 electron để đạt octet.
• Nguyên tử N góp chung 3 electron với 3 nguyên tử F (mỗi F góp chung 1 electron với N), tạo thành 3 cặp electron dùng chung.

→ Nguyên tử N có 8 electron lớp ngoài cùng (và còn 1 cặp electron riêng), mỗi nguyên tử F cũng có 8 electron lớp ngoài cùng, đều đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

Câu 4 trang 50

Đề bài: Phosphine là hợp chất hoá học giữa phosphorus với hydrogen, có công thức hoá học là $\text{PH}_3$. Đây là chất khí không màu, có mùi tỏi, rất độc, không bền. Phosphine sinh ra khi phân huỷ xác động, thực vật và thường lẫn một lượng nhỏ diphosphine ($\text{P}_2\text{H}_4$) nên nó có thể tự cháy trong không khí ở điều kiện thường và tạo thành khối phát sáng bay lơ lửng (hiện tượng “ma trơi”). Vận dụng quy tắc octet để giải thích sự tạo thành liên kết hoá học trong phosphine.

Lời giải:

Bước 1: Xác định số electron hoá trị của các nguyên tử.

• Nguyên tử P (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³ → có 5 electron hoá trị, cần thêm 3 electron để đạt cấu hình 8 electron lớp ngoài cùng (giống khí hiếm Ar).
• Nguyên tử H (Z = 1): 1s¹ → có 1 electron hoá trị, cần thêm 1 electron để đạt cấu hình 2 electron (giống khí hiếm He).

Bước 2: Giải thích sự hình thành liên kết.

• Nguyên tử P góp chung 3 electron với 3 nguyên tử H (mỗi H góp chung 1 electron với P), tạo thành 3 cặp electron dùng chung.

Bước 3: Kiểm tra quy tắc octet.

• Nguyên tử P có 8 electron ở lớp ngoài cùng (đạt octet, giống Ar).
• Mỗi nguyên tử H có 2 electron ở lớp ngoài cùng (giống He).

→ Tất cả các nguyên tử trong $\text{PH}_3$ đều đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

Em có thể

Vận dụng quy tắc octet để giải thích sự hình thành liên kết hoá học trong một số phân tử của các nguyên tử nguyên tố nhóm A

Lời giải:

Khi áp dụng quy tắc octet để giải thích sự hình thành liên kết hoá học, các em làm theo 2 bước chính:

• Bước 1: Xác định số electron hoá trị của mỗi nguyên tử và số electron cần nhường, nhận hoặc góp chung để đạt octet.
• Bước 2: Mô tả cách các nguyên tử nhường – nhận electron (tạo ion) hoặc góp chung electron (tạo cặp electron dùng chung) để mỗi nguyên tử đều đạt cấu hình bền vững của khí hiếm.

Ví dụ 1: Phân tử $\text{NaCl}$ (kiểu nhường – nhận electron):

• Na (Z = 11): có 1 electron hoá trị, có xu hướng nhường 1 electron để đạt cấu hình của Ne → tạo thành ion $\text{Na}^+$.
• Cl (Z = 17): có 7 electron hoá trị, có xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình của Ar → tạo thành ion $\text{Cl}^-$.
• Hai ion $\text{Na}^+$ và $\text{Cl}^-$ có điện tích trái dấu nên hút nhau, tạo thành phân tử NaCl.

Ví dụ 2: Phân tử $\text{HCl}$ (kiểu góp chung electron):

• H (Z = 1): có 1 electron hoá trị, cần thêm 1 electron để đạt cấu hình của He.
• Cl: có 7 electron hoá trị, cần thêm 1 electron để đạt cấu hình của Ar.
• Nguyên tử H và nguyên tử Cl góp chung 1 electron, tạo thành 1 cặp electron dùng chung.

→ H có 2 electron lớp ngoài cùng (giống He), Cl có 8 electron lớp ngoài cùng (giống Ar) — đều đạt cấu hình bền vững.

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ