Liên kết cộng hoá trị và công thức Lewis

Vẽ công thức Lewis của $\mathrm{H_2O}$; đếm cặp liên kết và cặp riêng.

Giải. Tổng electron hoá trị: $2\cdot1 + 6 = 8$. $\mathrm{O}$ ở giữa, hai liên kết $\mathrm{O-H}$ dùng $4$ electron. Còn $8 - 4 = 4$ electron là $2$ cặp riêng trên $\mathrm{O}$. Vậy $2$ cặp liên kết và $2$ cặp riêng; $\mathrm{O}$ có $4 + 4 = 8$ electron, mỗi $\mathrm{H}$ có $2$.

$\mathrm{NH_3}$ có bao nhiêu cặp liên kết, cặp riêng?

Giải. $5 + 3 = 8$ electron. Ba liên kết $\mathrm{N-H}$ dùng $6$ electron, còn $2$ electron là $1$ cặp riêng trên $\mathrm{N}$. Vậy $3$ cặp liên kết, $1$ cặp riêng.

Vẽ Lewis của $\mathrm{CO_2}$.

Giải. $4 + 2\cdot6 = 16$ electron. $\mathrm{O-C-O}$ dùng $4$, còn $12$ chia $6$ cho mỗi $\mathrm{O}$ (đủ octet), nhưng $\mathrm{C}$ chỉ có $4$ electron. Chuyển một cặp riêng của mỗi $\mathrm{O}$ thành liên kết: $\mathrm{O=C=O}$, mỗi $\mathrm{O}$ còn $2$ cặp riêng. Tổng: $4$ cặp liên kết, $4$ cặp riêng, $2(4 + 4) = 16$.

Vì sao phân tử $\mathrm{N_2}$ có liên kết ba?

Giải. $5 + 5 = 10$ electron. Một liên kết đơn $\mathrm{N-N}$ dùng $2$ electron, còn $8$ electron chia thành $4$ cặp riêng; mỗi $\mathrm{N}$ chỉ đạt $2 + 4 = 6$ electron (thiếu octet). Chuyển cặp riêng của mỗi $\mathrm{N}$ thành cặp liên kết cho đến khi đủ: $\mathrm{N\equiv N}$ có $3$ cặp liên kết và mỗi $\mathrm{N}$ còn $1$ cặp riêng, $2(3 + 2) = 10$ electron, mỗi $\mathrm{N}$ có $6 + 2 = 8$ electron.

$\mathrm{C_2H_4}$ có bao nhiêu cặp liên kết, cặp riêng?

Giải. $2\cdot4 + 4\cdot1 = 12$ electron. Cấu tạo $\mathrm{H_2C=CH_2}$: $4$ liên kết $\mathrm{C-H}$ và liên kết đôi $\mathrm{C=C}$ ($2$ cặp), tổng $6$ cặp liên kết, không còn cặp riêng; $2\cdot6 = 12$.

Vẽ Lewis của $\mathrm{NO_3^-}$.

Giải. $5 + 3\cdot6 + 1 = 24$ electron. Ba liên kết $\mathrm{N-O}$ dùng $6$; $18$ electron còn lại cho mỗi $\mathrm{O}$ $6$ electron ($3$ cặp riêng), $\mathrm{N}$ mới có $6$ electron. Chuyển một cặp riêng của một $\mathrm{O}$ thành liên kết đôi $\mathrm{N=O}$: $\mathrm{N}$ đủ $8$; nguyên tử $\mathrm{O}$ đôi có $2$ cặp riêng, hai nguyên tử $\mathrm{O}$ đơn mỗi nguyên tử có $3$ cặp riêng và mang điện $-$. Tổng cặp: $4$ liên kết $+ 8$ riêng $= 12$ cặp $= 24$ electron.