Hóa trị và công thức hóa học

I. Công thức hóa học

a. Khái niệm

- Công thức hóa học của một chất là cách biểu diễn chất bằng kí hiệu hóa học của nguyên tố kèm theo chỉ số ở chân bên phải kí hiệu hóa học

- Ví dụ: Công thức hóa học của nước là H₂O

b. Cách viết công thức hóa học

- Công thức hóa học của đơn chất

+ Với kim loại, khí hiếm và một số phi kim, công thức hóa học chính là kí hiệu hóa học của nguyên tố

Ví dụ: Công thức hóa học của sắt là Fe, helium là He, carbon là C, lưu huỳnh là S,…

+ Với phi kim, phân tử thường có hai nguyên tử

Ví dụ: Công thức hóa học của hydrogen là H₂, nitrogen là N₂, oxygen là O₂,…

- Công thức hóa học của hợp chất: bao gồm kí hiệu hóa học của những nguyên tố tạo thành kèm chỉ số ở phía dưới, bên phải kí hiệu

Ví dụ: Công thức hóa học của khí methane là CH₄, muối ăn là NaCl,…

II. Ý nghĩa của công thức hóa học

a. Công thức hóa học cho biết

- Các nguyên tố hóa học tạo nên chất

- Số nguyên tử hay tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố hóa học có trong phân tử

- Khối lượng phân tử của chất

Ví dụ: Công thức hóa học của sulfuric acid là H₂SO₄ cho biết

+ Sulfuric acid được tạo thành từ H, S, O

+ Trong một phân tử sulfuric acid có 2 nguyên tử H, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O

+ Khối lượng phân tử của sulfuric acid là: 2.1+1.32+4.16=98 (amu)

b. Biết công thức hóa học tính được phần trăm nguyên tố trong hợp chất

- Các bước:

+ Bước 1: Tính khối lượng mỗi nguyên tố có trong một phân tử hợp chất

+ Bước 2: Tính khối lượng phân tử

+ Bước 3: Tính phần trăm khối lượng của nguyên tố theo công thức:

- Ví dụ: Tính phần trăm khối lượng của Mg, O trong hợp chất MgO

+ Bước 1: Tính khối lượng mỗi nguyên tố có trong một phân tử hợp chất

Khối lượng của nguyên tố O trong MgO là: 1.16 (amu)

Khối lượng của nguyên tố Mg trong MgO là: 1.24=24 (amu)

+ Bước 2: Tính khối lượng phân tử

Khối lượng phân tử MgO là: 16 + 24 = 40 (amu)

+ Bước 3: Áp dụng công thức tính phần trăm

Phần trăm về khối lượng của Mg trong hợp chất MgO là \(\dfrac{{24}}{{40}}.100\%  = 60\% \)

Phần trăm về khối lượng của O trong hợp chất MgO là \(\dfrac{{16}}{{40}}.100\%  = 40\% \)

III. Hóa trị

a. Khái niệm

- Hóa trị là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố này với nguyên tử nguyên tố khác

- Thông thường, hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị bằng số electron mà nguyên tử nguyên tố đó góp chung với nguyên tử khác

Ví dụ: Trong phân tử nước

+ mỗi nguyên tử H có một cặp electron dùng chung với nguyên tử O nên H có hóa trị I

+ nguyên tử O có hai cặp electron dùng chung với hai nguyên tử H nên O có hóa trị II

b. Quy tắc hóa trị

- Nội dung: Khi các nguyên tử của hai nguyên tố A, B liên kết với nhau, tích giữa hóa trị và số nguyên tử của A bằng tích giữa hóa trị và số nguyên tử của B

- Ví dụ:

+ Trong phân tử nước (H₂O)

+ Trong phân tử carbon dioxide (CO₂)

- Quy ước: Trong hợp chất, nguyên tố H luôn có hóa trị I, nguyên tố O có hóa trị II

- Hóa trị của một số nguyên tố và một số nhóm nguyên tử cần nhớ

+ Hóa trị của một số nguyên tố

+ Hóa trị của một số nhóm nguyên tử

IV. Lập công thức hóa học

a. Lập công thức hóa học dựa vào phần trăm nguyên tố và khối lượng phân tử

- Các bước:

+ Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm (công thức tổng quát)

+ Bước 2: Lập biểu thức tính phần trăm nguyên tố có trong hợp chất

+ Bước 3: Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố và viết công thức hóa học cần tìm

- Ví dụ: R là hợp chất của S và O, khối lượng phân tử của R là 64 amu. Biết phần trăm khối lượng của oxygen trong R là 50%. Hãy lập công thức hóa học của R

+ Bước 1: Đặt công thức hóa học của R là S_xO_y

+ Bước 2 và bước 3

\(\begin{array}{l}\% O = \dfrac{{KLNT(O).y}}{{KLPT({S_x}{O_y})}}.100\%  = \dfrac{{16.y}}{{64}}.100\%  = 50\% \\ \Rightarrow y = 2\end{array}\)

\(\begin{array}{l}\% S = \dfrac{{KLNT(S).x}}{{KLPT({S_x}{O_y})}}.100\%  = \dfrac{{32.x}}{{64}}.100\%  = 100\%  - \% O = 50\% \\ \Rightarrow x = 1\end{array}\)

Vậy công thức hóa học của R là SO₂

b. Lập công thức hóa học dựa vào quy tắc hóa trị

- Các bước:

+ Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm (công thức tổng quát)

+ Bước 2: Lập biểu thức tính dựa vào quy tắc hóa trị, chuyển thành tỉ lệ các chỉ số nguyên tử

+ Bước 3: Xác định số nguyên tử (những số nguyên đơn giản nhất, có tỉ lệ tối giản) và viết công thức hóa học cần tìm

- Ví dụ: Lập công thức hóa học của hợp chất tạo bởi lưu huỳnh có hóa trị IV và oxygen có hóa trị II

+ Bước 1: Đặt công thức hóa học cần tìm là S_xO_y

+ Bước 2: Theo quy tắc hóa trị: x.IV=y.II => \(\dfrac{x}{y} = \dfrac{{II}}{{IV}} = \dfrac{1}{2}\)

+ Bước 3: Tỉ lệ số nguyên tử trong phân tử là 1:2 là những số nguyên đơn giản nhất, nên lấy x=1 và y=2

=> Công thức hóa học của hợp chất là SO₂