Hóa học Lớp 10. Áp dụng quy tắc octet để giải thích xu hướng nhường/nhận electron.
Kiến thức cần nhớ
**1. Quy tắc octet là một mô hình dự đoán**
Khi hình thành liên kết hóa học, nhiều nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc dùng chung electron để đạt lớp electron ngoài cùng bền vững giống khí hiếm: thường là **8 electron** đối với các lớp từ lớp thứ hai trở đi. Với hydrogen và helium, lớp thứ nhất chỉ chứa tối đa 2 electron nên trạng thái bền là **duet** $1s^2$.
Quy tắc octet giúp dự đoán ion và liên kết thường gặp, nhưng không phải định luật bắt buộc mọi nguyên tử trong mọi chất phải có đúng 8 electron.
**2. Ba con đường tiến tới cấu hình bền**
- **Nhường electron:** thường gặp ở kim loại có 1–3 electron lớp ngoài cùng; nguyên tử tạo cation.
- **Nhận electron:** thường gặp ở phi kim có 5–7 electron lớp ngoài cùng; nguyên tử tạo anion.
- **Dùng chung electron:** thường gặp giữa các phi kim; các cặp electron dùng chung tạo liên kết cộng hóa trị.
Nguyên tử lựa chọn cách hình thành liên kết phụ thuộc vào cấu hình electron, đối tác liên kết và điều kiện hóa học. Không được biến quy tắc “$\leq3$ thì nhường, $\geq5$ thì nhận” thành kết luận tuyệt đối cho mọi nguyên tố.
**3. Quá trình tạo cation**
Khi nguyên tử trung hòa nhường $m$ electron, số proton không đổi nhưng số electron giảm $m$, nên ion mang điện tích $m+$:
$M\rightarrow M^{m+}+me$
Ví dụ:
- $Na\rightarrow Na^++e$.
- $Mg\rightarrow Mg^{2+}+2e$.
- $Al\rightarrow Al^{3+}+3e$.
Electron phải nằm ở **vế sản phẩm** vì nguyên tử đã nhường electron. Điện tích dương của cation bằng số electron đã nhường trong quá trình đơn giản này.
**4. Quá trình tạo anion**
Khi nguyên tử trung hòa nhận $m$ electron, số electron nhiều hơn số proton $m$ đơn vị, nên ion mang điện tích $m-$:
$X+me\rightarrow X^{m-}$
Ví dụ:
- $Cl+e\rightarrow Cl^-$.
- $O+2e\rightarrow O^{2-}$.
- $N+3e\rightarrow N^{3-}$.
Electron phải nằm ở **vế chất đầu** vì nguyên tử nhận electron. Dấu âm không có nghĩa nguyên tử “nhường điện tích âm”; nó cho biết ion đang thừa electron so với proton.
**5. Dự đoán ion đơn nguyên tử thường gặp từ nhóm A**
- Nhóm IA thường tạo $M^+$.
- Nhóm IIA thường tạo $M^{2+}$.
- Một số kim loại nhóm IIIA thường tạo $M^{3+}$.
- Nhóm VIA thường tạo $X^{2-}$.
- Nhóm VIIA thường tạo $X^-$.
- Khí hiếm có lớp ngoài cùng đã bão hòa nên ít có xu hướng tạo ion đơn nguyên tử trong điều kiện thông thường.
Ví dụ nguyên tố có $Z=12$ là Mg, cấu hình ngoài cùng $3s^2$, thường nhường 2 electron tạo $Mg^{2+}$. Nguyên tố có $Z=9$ là F, cấu hình ngoài cùng $2s^22p^5$, thường nhận 1 electron tạo $F^-$.
**6. Lập tỉ lệ ion để tạo hợp chất trung hòa**
Hợp chất ion phải trung hòa điện. Nếu cation là $M^{a+}$ và anion là $X^{b-}$, chọn số ion nhỏ nhất sao cho:
$n_M\cdot a=n_X\cdot b$
Có thể dùng bội chung nhỏ nhất của $a$ và $b$, sau đó rút về tỉ lệ nguyên tối giản.
Ví dụ $Mg^{2+}$ và $F^-$ cần tỉ lệ $1:2$, tạo $MgF_2$. Với $Al^{3+}$ và $O^{2-}$, bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6 nên cần 2 ion $Al^{3+}$ và 3 ion $O^{2-}$, tạo $Al_2O_3$.
Không ghi điện tích ion vào công thức chất và không giữ tỉ lệ chưa tối giản.
**7. Giới hạn và ngoại lệ của octet**
Một số trường hợp không tuân theo octet đơn giản:
- **Duet:** H đạt bền với 2 electron; He vốn đã có $1s^2$.
- **Thiếu octet:** nguyên tử trung tâm trong một số chất như $BeCl_2$ hoặc $BF_3$ có thể có ít hơn 8 electron.
- **Số electron lẻ:** một số tiểu phân như NO không thể phân bố để mọi nguyên tử đều đủ octet.
- **Mở rộng octet:** một số nguyên tử từ chu kì 3 trở đi được mô tả với hơn 8 electron trong các mô hình Lewis phổ thông, như $PCl_5$ hoặc $SF_6$.
Khi đề hỏi phạm vi quy tắc, câu trả lời đúng phải dùng từ “nhiều nguyên tử có xu hướng”, không dùng “mọi nguyên tử bắt buộc”.
**8. Quy trình giải và tự kiểm tra**
1. Viết cấu hình electron hoặc xác định số electron lớp ngoài cùng.
2. Xác định nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hay dùng chung electron.
3. Nếu tạo ion, viết quá trình có electron đúng vế và kiểm tra điện tích.
4. Nếu ghép hợp chất ion, bảo toàn tổng điện tích và rút gọn tỉ lệ.
5. Kiểm tra xem bài có H, He hoặc dấu hiệu ngoại lệ octet hay không.
**Lỗi cần tránh:** nhường electron nhưng ghi ion âm; nhận electron nhưng ghi ion dương; lấy số thứ tự nhóm làm điện tích ion; hoặc đổi chỉ số tùy ý mà không kiểm tra trung hòa điện.
ezonthi