Hóa trị và công thức hóa học

I. 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

II. 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,…

III. 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 \(\dfrac{{16}}{{40}}.100\%  = 40\% \)

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