Chương 3: Liên kết hóa học

Bài 10. Quy tắc octet

Tìm hiểu quy tắc octet và sự hình thành liên kết hóa học giữa các nguyên tử.

🟢 Dễ 45 phút

Lý thuyết Quy tắc octet

1 1. Sự bền vững của khí hiếm

Cấu hình electron của khí hiếm:

He (Z=2): 1s²
Ne (Z=10): 1s² 2s² 2p⁶
Ar (Z=18): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
Kr (Z=36): [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

Đặc điểm:

Khí hiếm có 8 electron lớp ngoài cùng (trừ He có 2e)
Cấu hình electron bền vững
Không tham gia phản ứng hóa học trong điều kiện thường
Tồn tại ở dạng nguyên tử riêng lẻ

Kết luận: Cấu hình 8 electron (hoặc 2 electron đối với lớp K) ở lớp ngoài cùng là cấu hình bền vững.

2 2. Quy tắc octet (quy tắc bát tử)

Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tử có xu hướng nhường, nhận hoặc góp chung electron để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất (8 electron lớp ngoài cùng, trừ He có 2 electron).

Các cách đạt cấu hình bền vững:

a) Nhường electron

Kim loại có 1, 2, 3 electron lớp ngoài → Nhường electron → Cation

Ví dụ: Na (1s² 2s² 2p⁶ 3s¹) → Na⁺ (1s² 2s² 2p⁶) + e⁻

Na⁺ có cấu hình giống Ne (bền vững)

b) Nhận electron

Phi kim có 5, 6, 7 electron lớp ngoài → Nhận electron → Anion

Ví dụ: Cl (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵) + e⁻ → Cl⁻ (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶)

Cl⁻ có cấu hình giống Ar (bền vững)

c) Góp chung electron

Các nguyên tử góp chung electron để cùng đạt cấu hình bền vững

Ví dụ: H + H → H₂ (mỗi H có 2e, giống He)

3 3. Liên kết hóa học

Định nghĩa: Liên kết hóa học là sự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử hoặc tinh thể, được hình thành do sự tương tác giữa các electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử.

Các loại liên kết hóa học chính:

Loại liên kết	Cách hình thành	Ví dụ
Liên kết ion	Nhường - nhận electron	NaCl, MgO
Liên kết cộng hóa trị	Góp chung electron	H₂, O₂, H₂O
Liên kết kim loại	Electron tự do	Fe, Cu, Al

4 4. Ý nghĩa của quy tắc octet

Giải thích sự hình thành hợp chất:

Dự đoán được loại liên kết hóa học
Xác định công thức hóa học của hợp chất
Giải thích tính chất của chất

Ví dụ ứng dụng:

1. Hợp chất NaCl:

Na (1e lớp ngoài) nhường 1e → Na⁺
Cl (7e lớp ngoài) nhận 1e → Cl⁻
Tỉ lệ: 1 Na : 1 Cl → Công thức: NaCl

2. Hợp chất MgO:

Mg (2e lớp ngoài) nhường 2e → Mg²⁺
O (6e lớp ngoài) nhận 2e → O²⁻
Tỉ lệ: 1 Mg : 1 O → Công thức: MgO

Lưu ý: Quy tắc octet có một số ngoại lệ (BF₃, PCl₅, SF₆...) sẽ học ở lớp cao hơn.

Các dạng bài tập

1 Dạng 1: Xác định cấu hình electron bền vững

Phương pháp giải

Phương pháp:

Viết cấu hình electron của nguyên tử
Xác định số electron lớp ngoài cùng
Xác định cách đạt cấu hình bền vững (nhường, nhận, góp chung)
Viết cấu hình electron của ion hoặc phân tử

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1: Cho các nguyên tử: Na (Z=11), Mg (Z=12), Cl (Z=17), O (Z=8). a) Viết cấu hình electron. b) Xác định cách đạt cấu hình bền vững của mỗi nguyên tử.

GIẢI

a) Cấu hình electron:

Na (Z=11): 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Mg (Z=12): 1s² 2s² 2p⁶ 3s²

Cl (Z=17): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

O (Z=8): 1s² 2s² 2p⁴

b) Cách đạt cấu hình bền vững:

Na: Có 1e lớp ngoài → Nhường 1e

Na → Na⁺ + e⁻

Na⁺: 1s² 2s² 2p⁶ (giống Ne, bền vững)

Mg: Có 2e lớp ngoài → Nhường 2e

Mg → Mg²⁺ + 2e⁻

Mg²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ (giống Ne, bền vững)

Cl: Có 7e lớp ngoài → Nhận 1e

Cl + e⁻ → Cl⁻

Cl⁻: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ (giống Ar, bền vững)

O: Có 6e lớp ngoài → Nhận 2e

O + 2e⁻ → O²⁻

O²⁻: 1s² 2s² 2p⁶ (giống Ne, bền vững)

VÍ DỤ 2

Ví dụ 2: Nguyên tử X có Z = 13. a) Viết cấu hình electron của X. b) X đạt cấu hình bền vững bằng cách nào? c) Viết cấu hình electron của ion X tạo thành.

GIẢI

a) Cấu hình electron:

X (Z=13): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

b) Cách đạt cấu hình bền vững:

X có 3 electron lớp ngoài cùng (3s² 3p¹)

Dễ nhường 3 electron hơn là nhận 5 electron

→ X nhường 3e để đạt cấu hình bền vững

c) Cấu hình ion:

X → X³⁺ + 3e⁻

X³⁺: 1s² 2s² 2p⁶ (giống Ne, bền vững)

X là nhôm (Al)

2 Dạng 2: Dự đoán công thức hợp chất

Phương pháp giải

Phương pháp:

Xác định số electron nhường/nhận của mỗi nguyên tử
Tìm tỉ lệ nguyên tử sao cho tổng electron nhường = tổng electron nhận
Viết công thức hóa học

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1: Dự đoán công thức hợp chất tạo thành từ: a) Na và Cl; b) Mg và O; c) Al và O

GIẢI

a) Hợp chất Na và Cl:

- Na nhường 1e → Na⁺

- Cl nhận 1e → Cl⁻

- Tỉ lệ: 1 Na : 1 Cl

Công thức: NaCl

b) Hợp chất Mg và O:

- Mg nhường 2e → Mg²⁺

- O nhận 2e → O²⁻

- Tỉ lệ: 1 Mg : 1 O

Công thức: MgO

c) Hợp chất Al và O:

- Al nhường 3e → Al³⁺

- O nhận 2e → O²⁻

- Tổng e nhường = Tổng e nhận

- 2 Al nhường 6e; 3 O nhận 6e

- Tỉ lệ: 2 Al : 3 O

Công thức: Al₂O₃

VÍ DỤ 2

Ví dụ 2: Nguyên tố X thuộc nhóm IIA, nguyên tố Y thuộc nhóm VIIA. Dự đoán công thức hợp chất tạo thành từ X và Y.

GIẢI

Phân tích:

- X thuộc nhóm IIA → Có 2e lớp ngoài → Nhường 2e → X²⁺

- Y thuộc nhóm VIIA → Có 7e lớp ngoài → Nhận 1e → Y⁻

Tìm tỉ lệ:

- 1 X nhường 2e

- 2 Y nhận 2e (mỗi Y nhận 1e)

- Tỉ lệ: 1 X : 2 Y

Công thức: XY₂

Ví dụ cụ thể: MgCl₂, CaCl₂, BaBr₂

3 Dạng 3: Bài toán thực tế về quy tắc octet

Phương pháp giải

Phương pháp:

Phân tích cấu hình electron của các nguyên tố
Áp dụng quy tắc octet để giải thích
Liên hệ với tính chất và ứng dụng thực tế

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ: Muối ăn (NaCl) là hợp chất quan trọng trong đời sống. a) Giải thích sự hình thành NaCl dựa trên quy tắc octet. b) Tại sao NaCl tan tốt trong nước?

GIẢI

a) Sự hình thành NaCl:

Cấu hình electron:

Na (Z=11): 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ (1e lớp ngoài)

Cl (Z=17): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ (7e lớp ngoài)

Quá trình:

Na → Na⁺ + e⁻ (Na⁺ có cấu hình giống Ne)

Cl + e⁻ → Cl⁻ (Cl⁻ có cấu hình giống Ar)

Na⁺ và Cl⁻ hút nhau bằng lực hút tĩnh điện → Hình thành NaCl

b) Tại sao NaCl tan tốt trong nước:

- NaCl là hợp chất ion (Na⁺ và Cl⁻)

- Nước là dung môi phân cực