Quy tắc do Gilbert N. Lewis [1875 - 1946] đưa ra. Một trong những quy tắc quan trọng của cấu trúc Lewis là quy tắc bát tử: Xung quanh một nguyên tử phi kim chu kì 2 có 8 electron xung quanh nó.
Người ta quy định mỗi electron lớp ngoài cùng của một nguyên tử được kí hiệu bằng một dấu chấm. Hai chấm sẽ tạo thành một cặp electron.
- Số liên kết giữa hai nguyên tử được gọi chung là bậc liên kết:
Khi hai nguyên tử liên kết với nhau bằng 1 cặp electron chung, ta nói giữa chúng có một liên kết đơn hoặc một nối đơn.
Khi hai nguyên tử liên kết với nhau bằng 2 cặp electron chung, ta nói giữa chúng có một liên kết đôi hoặc một nối đôi.
Khi hai nguyên tử liên kết với nhau bằng 3 cặp electron chung: một liên kết ba hay một nối ba.
- Lưu ý:
Lewis còn rút ra một qui tắc là quy tắc “ bát tử”: Một nguyên tử khác hidro có khuynh hướng tạo thành liên kết đạt được tám electron ở lớp ngoài cùng. Quy tắc này chỉ áp dụng đúng với một số nguyên tố thuộc chu kì hai. Phân tử có tính phân cực:
Trong hóa học, phân cực dùng để chỉ sự phân bố điện tích xung quanh các nguyên tử, nhóm hóa học hoặc phân tử.
Phân tử phân cực xảy ra khi có sự chênh lệch độ âm điện giữa các nguyên tử liên kết.
Cặp electron chung của H-Cl bị hút lệch về phía Clo là nguyên tố có độ âm điện lớn hơn. .
Thông thường cặp electron chung do cả hai nguyên tử cùng đóng góp. Trong một số trường hợp, cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đơn phương đóng góp liên kết phối trí.
Ngoại lệ của quy tắc bát tử:
- Phân tử có một số lẻ electron:
- Phân tử có ít hơn tám electron ở lớp hóa trị:
liên kết và các cặp electron đơn lẻ. Bạn có thể chuyển đổi dạng cộng hưởng này sang dạng cộng hưởng khác bằng cách di chuyển các cặp đơn lẻ sang vị trí liên kết và ngược lại.
- Sự phân chia electron sẽ khuếch tán mật độ electron trên một thể tích lớn hơn, điều này làm giảm lực đẩy electron-electron và do đó ổn định phân tử.
VD:
Benzen [C6H6] có hai dạng cộng hưởng quan trọng trong mà liên kết đơn và liên kết đôi xen kẽ có vị trí khác nhau. Phân tử thực tế có sáu liên kết cacbon-cacbon giống hệt nhau vì có sáu liên kết C-C và ba cặp điện tử phân chia trên tất cả sáu nguyên tử C, thường được hiển thị dưới dạng một đường tròn đứt nét [hoặc đơn giản là một vòng tròn].
Công thức Lewis của một phần tử được xây dựng từ công thức electron của phân tử, trong đó mỗi cặp electron chung giữa hai nguyên tử tham gia liên kết được thay bằng một gạch nối "-".
Ví dụ: Viết công thức Lewis của SO2, SO3, N2, NO2, HNO3, H2S, SF6, C2H2...
* Công thức Lewis của SO3
+ Bước 1: S có 6 electron hóa trị, O có 6 electron hóa trị. Trong phân tử SO3, có 1 nguyên tử S và 3 nguyên tử O
⇒ Tổng số electron hóa trị là: 1.6 + 3.6 = 24 electron
+ Bước 2: Sơ đồ khung biểu diễn liên kết của phân tử SO3
S có độ âm điện nhỏ hơn nên S là nguyên tử trung tâm.
+ Bước 3: Số electron hóa trị chưa tham gia liên kết trong sơ đồ là: 24 – 2.3 = 18 electron
Hoàn thiện octet cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn trong sơ đồ:
Sử dụng 18 electron này để tạo octet cho O trước [vì O có độ âm điện cao hơn]
+ Bước 4: Đã sử dụng hết 18 electron để tạo octet cho O. Tuy nhiên S chưa đủ octet nên ta chuyển 1 cặp electron của nguyên tử O tạo thành cặp electron dùng chung.
Công thức Lewis của SO3 là:
* Công thức Lewis của N2
+ Bước 1. Số electron hóa trị là 5.2 = 10 electron
+ Bước 2. Trong phân tử N2, mỗi nguyên tử N cần 3 electron để đạt octet.
+ Bước 3. Mỗi nguyên tử N cần 6 electron hóa trị để đạt octet:
+ Bước 4. Số electron hóa trị còn lại là: 10 – 6.2 – 2.1 = - 4
- Số electron hóa trị của nguyên tử N là 5, nên để đạt octet mỗi nguyên tử N sẽ góp chung 3 electron hóa trị để tạo liên kết với nhau.
Công thức Lewis của phân tử N2 là:
* Công thức Lewis của SO2
+ Bước 1. Số electron hóa trị là 1.6 + 2.6 = 18 electron.
+ Bước 2. Trong phân tử SO2, nguyên tử S cần 2 electron để đạt octet, nguyên tử O cần 2 electron hóa trị để đạt octet. Vì vậy, S là nguyên tử trung tâm, còn nguyên tử O được xếp xung quanh:
+ Bước 3. Hoàn thiện octet cho nguyên tử O:
+ Bước 4. Số electron hóa trị còn lại: 18 – 2.2 – 2.6 = 2
Sử dụng 2 electron này để tạo octet cho S.
Nguyên tử S có 4 electron hóa trị nên 1 nguyên tử O sẽ dùng 1 cặp electron để tạo liên kết với S và nguyên tử S còn 1 đôi electron chưa tham gia liên kết.