Chọn nguyên tử trung tâm Z thích hợp trong số các nguyên tử sau 6C, 7N, 16S để các phân tử hoặc ion sau đây tồn tại thực và có dạng tương ứng:
(1) [OZO] thẳng hàng.
(2) [ZO3]- tam giác phẳng.
(3) [ZO3]2- tháp tam giác.
Trả lời:
Đáp án đúng: B
Để giải quyết câu hỏi này, chúng ta cần xét đến cấu hình electron của các nguyên tố trung tâm và khả năng tạo liên kết của chúng. Đồng thời, ta cần áp dụng lý thuyết VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) để dự đoán hình học phân tử/ion.
(1) [OZO] thẳng hàng: Cấu trúc thẳng hàng cho thấy nguyên tử trung tâm Z phải có 2 liên kết sigma và không có cặp electron tự do nào hoặc các cặp electron tự do phải nằm trên trục vuông góc với liên kết, đẩy các liên kết ra xa nhau nhất có thể. Trong các lựa chọn, N có 5 electron hóa trị. Để tạo thành ion [OZO], N cần tạo 2 liên kết với O, có thể có một điện tích dương để tạo ion [NO2]+ cấu trúc thẳng hàng.
(2) [ZO3]- tam giác phẳng: Cấu trúc tam giác phẳng cho thấy nguyên tử trung tâm Z có 3 liên kết sigma và không có cặp electron tự do. Trong các lựa chọn, C có 4 electron hóa trị. Để tạo thành ion [CO3]2-, C tạo 3 liên kết với O và có một điện tích 2-. Tuy nhiên, trong [SO3]2-, S tạo 3 liên kết sigma với 3 nguyên tử O. Do đó, S phù hợp hơn với dạng hình học này khi S ở trạng thái lai hóa sp2 để tạo thành cấu trúc tam giác phẳng, khi đó hình học ion [SO3]- là tam giác phẳng.
(3) [ZO3]2- tháp tam giác: Cấu trúc tháp tam giác cho thấy nguyên tử trung tâm Z có 3 liên kết sigma và 1 cặp electron tự do. Trong các lựa chọn, S có 6 electron hóa trị. Để tạo thành ion [SO3]2-, S tạo 3 liên kết với O và còn lại 1 cặp electron tự do, tạo thành hình tháp tam giác. Tương tự, C không phù hợp ở đây do không đủ electron hóa trị để tạo thành ion [CO3]2- hình tháp tam giác.
Vậy, ta có:
(1) N
(2) C
(3) S
Do đó, đáp án đúng là D.
