Quy tắc octet là một nguyên tắc quan trọng trong hóa học, giúp dự đoán sự hình thành liên kết hóa học giữa các nguyên tử. Tuy nhiên, quy tắc này không phải lúc nào cũng đúng. Bài viết này sẽ đi sâu vào các trường hợp ngoại lệ của quy tắc octet, đặc biệt tập trung vào các phân tử mà nguyên tử trung tâm có số electron khác 8.
Quy tắc octet phát biểu rằng các nguyên tử có xu hướng liên kết với nhau để đạt được cấu hình electron bền vững với 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng, tương tự như khí hiếm. Mặc dù quy tắc này đúng cho nhiều phân tử, nhưng vẫn tồn tại những trường hợp ngoại lệ quan trọng.
Một trong những trường hợp phổ biến nhất mà quy tắc octet không đúng là khi số electron xung quanh nguyên tử trung tâm không đủ 8 (kém octet) hoặc vượt quá 8 (vượt octet).
Ví dụ, xét bài tập sau:
Câu hỏi: Quy Tắc Octet Không đúng Với Trường Hợp phân tử chất nào sau đây?
A. H2S
B. PCl5
C. SiO2
D. Br2
Giải thích:
-
A. H2S: Lưu huỳnh (S) là nguyên tử trung tâm. Trong phân tử H2S, S liên kết với hai nguyên tử hydro (H), mỗi liên kết đóng góp 1 electron. Do đó, S có 2 + 2*1 = 4 electron riêng của nó cộng với 2 electron từ liên kết với 2 nguyên tử Hydro, tổng cộng là 6 electron. Tuy nhiên, sau khi hình thành liên kết, S có 8 electron xung quanh (2 cặp electron liên kết và 2 cặp electron không liên kết). Quy tắc octet được tuân thủ.
-
B. PCl5: Phốt pho (P) là nguyên tử trung tâm. Trong phân tử PCl5, P liên kết với năm nguyên tử clo (Cl), mỗi liên kết đóng góp 1 electron. Do đó, P có 5 electron riêng của nó cộng với 5 electron từ liên kết với 5 nguyên tử Clo, tổng cộng là 10 electron. Nguyên tử P có 10 electron xung quanh, vượt quá quy tắc octet.
-
C. SiO2: Silicon (Si) là nguyên tử trung tâm. Trong phân tử SiO2, Si liên kết với hai nguyên tử oxy (O) bằng liên kết đôi. Do đó, Si có 4 electron riêng của nó cộng với 8 electron từ liên kết với 2 nguyên tử oxy, tổng cộng là 12 electron. Tuy nhiên, sau khi hình thành liên kết, Si có 8 electron xung quanh (4 cặp electron liên kết). Quy tắc octet được tuân thủ.
-
D. Br2: Brom (Br) liên kết với chính nó. Mỗi nguyên tử Br góp 1 electron cho liên kết, tạo thành 8 electron xung quanh mỗi nguyên tử Br (1 cặp electron liên kết và 3 cặp electron không liên kết). Quy tắc octet được tuân thủ.
Đáp án đúng là: B. PCl5
Các trường hợp ngoại lệ khác đối với quy tắc octet bao gồm:
-
Các phân tử có số lẻ electron: Ví dụ, NO (nitơ monoxide) có tổng cộng 11 electron hóa trị. Do đó, không thể có một cấu trúc Lewis mà tất cả các nguyên tử đều tuân theo quy tắc octet.
-
Các hợp chất của Be và B: Beryllium (Be) và boron (B) thường tạo thành các hợp chất trong đó chúng có ít hơn 8 electron xung quanh. Ví dụ, trong BF3, boron chỉ có 6 electron xung quanh.
-
Các nguyên tố ở chu kỳ 3 trở xuống: Các nguyên tố như P, S, Cl,… có thể mở rộng lớp vỏ hóa trị của chúng để chứa nhiều hơn 8 electron do có các orbital d trống. Điều này cho phép chúng tạo thành các phân tử như PCl5, SF6,…
Hiểu rõ các trường hợp ngoại lệ của quy tắc octet là rất quan trọng để dự đoán và giải thích cấu trúc và tính chất của các phân tử. Việc nắm vững kiến thức này giúp học sinh và những người làm trong lĩnh vực hóa học có cái nhìn toàn diện hơn về liên kết hóa học.
