Quy tắc Octet trong các phản ứng hóa học và ứng dụng đời sống hàng ngày

Quy tắc octet là một trong những nguyên tắc quan trọng trong Hóa học, giúp giải thích sự ổn định của nguyên tử khi chúng đạt được cấu hình electron giống với khí hiếm, tức là có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng. Trong sách "Chân trời sáng tạo", quy tắc octet được trình bày chi tiết, giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản để hiểu về cấu trúc phân tử và các liên kết hóa học, đồng thời áp dụng vào giải các bài tập thực tiễn một cách dễ dàng.

Lý thuyết về quy tắc Octet

Liên kết hóa học là quá trình các nguyên tử kết hợp với nhau để tạo thành các phân tử hoặc tinh thể ổn định hơn về mặt năng lượng. Khi liên kết hóa học được hình thành, các nguyên tử có xu hướng đạt đến cấu hình electron giống với các nguyên tử khí hiếm – tức là đạt được 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng (theo quy tắc octet). Điều này giúp nguyên tử trở nên bền vững hơn về mặt hóa học.

Trong quá trình diễn ra các phản ứng hóa học, các electron của nguyên tử, đặc biệt là những electron nằm ở lớp ngoài cùng hoặc gần lớp ngoài cùng (gọi là electron hóa trị), đóng vai trò chính trong việc tạo ra các liên kết. Các electron hóa trị này có thể được chia sẻ giữa các nguyên tử (tạo liên kết cộng hóa trị) hoặc chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác (tạo liên kết ion), tùy thuộc vào loại liên kết và tính chất của nguyên tử.

Việc hiểu rõ vai trò của electron hóa trị và quy tắc octet giúp giải thích sự tương tác giữa các nguyên tử, cơ chế của liên kết hóa học và dự đoán tính chất của các hợp chất hóa học trong tự nhiên.

Quy tắc Octet

Khi các nguyên tử tham gia vào liên kết hóa học, chúng có xu hướng nhường, nhận hoặc chia sẻ electron để đạt cấu hình electron ổn định giống với các nguyên tử khí hiếm. Vì đa số các khí hiếm (trừ heli) đều có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng, nên quy tắc này được gọi là quy tắc octet.

Ví dụ, trong phân tử Cl₂, mỗi nguyên tử clo có 7 electron ở lớp ngoài cùng, do đó mỗi nguyên tử cần thêm 1 electron để đạt cấu hình bão hòa. Vì vậy, hai nguyên tử Cl chia sẻ 1 electron để cả hai cùng đạt trạng thái ổn định theo quy tắc octet.

Tương tự, trong phân tử H₂O, mỗi nguyên tử hydro có 1 electron hóa trị, còn nguyên tử oxy có 6 electron hóa trị. Nguyên tử oxy cần thêm 2 electron, trong khi mỗi nguyên tử hydro cần thêm 1 electron. Qua quá trình chia sẻ electron, phân tử H₂O được hình thành, đảm bảo quy tắc octet cho nguyên tử oxy.

Trong trường hợp phân tử MgO, nguyên tử Mg có 2 electron hóa trị và nguyên tử O có 6 electron. Nguyên tử Mg sẽ nhường 2 electron để trở thành ion dương, trong khi nguyên tử O sẽ nhận 2 electron để trở thành ion âm. Cả hai ion đạt cấu hình bền vững và hút nhau nhờ lực hút tĩnh điện.

Lưu ý rằng không phải mọi nguyên tử khi tham gia liên kết hóa học đều tuân thủ quy tắc octet. Một số phân tử, chẳng hạn như NO, BH₃, và SF₆, có thể không theo quy tắc này.

Đối với các nguyên tử thuộc nhóm nguyên tố B, ngoài quy tắc octet, còn có quy tắc 18 electron được áp dụng để giải thích xu hướng liên kết của chúng trong các phản ứng hóa học, đảm bảo sự ổn định của các cấu trúc phân tử phức tạp hơn.

Bài tập về quy tắc Octet

Bài 1

Để đạt quy tắc octet, nguyên tử của nguyên tố potassium (Z = 19) phải nhường đi

Gợi ý đáp án

Đáp án C

Nguyên tử potassium có Z = 19

⇒ Cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p64s1

⇒ Có 1 electron lớp ngoài cùng ⇒ Có xu hướng nhường 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững: 1s22s22p63s23p6

Bài 2

Giải thích sự hình thành liên kết trong phân tử H2O bằng cách áp dụng quy tắc

Gợi ý đáp án

Nguyên tử O (Z = 8): 1s22s22p4 ⇒ Có 6 electron lớp ngoài cùng ⇒ Có xu hướng nhận 2 electron để đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm.

Nguyên tử H (Z = 1): 1s1 ⇒ Có xu hướng nhận 1 electron để đạt được cấu hình electron bền vững giống khí hiếm.

⇒ Mỗi nguyên tử H sẽ góp chung 1 electron với nguyên tử O (góp chung 2 electron) tạo thành 2 cặp electron dùng chung

Hy vọng rằng với kiến thức về quy tắc octet trong sách "Chân trời sáng tạo" và những bài tập trắc nghiệm chọn lọc, học sinh sẽ có thêm công cụ hữu ích để ôn luyện và nâng cao khả năng làm bài Hóa học 10. Việc hiểu rõ và thành thạo quy tắc này không chỉ giúp bạn giải quyết bài tập mà còn là nền tảng để hiểu sâu hơn về thế giới hóa học đầy thú vị.