Giáo án Bài 10. Quy tắc octet

Tạo tình huống có vấn đề, kích hoạt kiến thức cũ về cấu hình electron và giúp HS xác định nhiệm vụ học tập: tìm hiểu vì sao nguyên tử liên kết với nhau.

GV nêu hai hiện tượng: (1) khí neon và argon tồn tại dạng nguyên tử riêng lẻ, rất ít tham gia phản ứng; (2) natri cháy mạnh trong khí clo tạo muối ăn NaCl.
Câu hỏi GV đặt ra: “Vì sao khí hiếm ít phản ứng còn Na và Cl lại dễ kết hợp với nhau? Lớp electron ngoài cùng của chúng khác nhau thế nào?”
HS nhắc lại số electron lớp ngoài cùng của Na (1), Cl (7), He (2), Ne (8), Ar (8).

HS nêu được: khí hiếm có lớp ngoài cùng đã bão hoà (He: 2 electron, Ne và Ar: 8 electron) nên bền, ít phản ứng; Na có 1 electron lớp ngoài cùng, Cl có 7 electron lớp ngoài cùng nên các nguyên tử này có xu hướng thay đổi lớp ngoài cùng để đạt cấu hình bền. Đây là câu hỏi dẫn vào bài Quy tắc octet.

Nêu được khái niệm liên kết hoá học và vai trò của electron hoá trị; biết biểu diễn electron hoá trị bằng công thức Lewis.

HS làm việc cá nhân rồi cặp đôi, đọc mục Khái niệm trong SGK và trả lời:
(1) Liên kết hoá học là gì? Vì sao các nguyên tử kết hợp với nhau?
(2) Electron nào quyết định khả năng tạo liên kết của nguyên tử?
(3) Viết số electron hoá trị và công thức Lewis của Na (Z = 11), Mg (Z = 12), Cl (Z = 17), O (Z = 8), H (Z = 1).
GV hướng dẫn: electron hoá trị là electron lớp ngoài cùng; công thức Lewis là kí hiệu nguyên tố có các dấu chấm biểu diễn electron hoá trị.

• Liên kết hoá học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hoặc tinh thể bền vững hơn.
• Electron hoá trị (electron lớp ngoài cùng) quyết định khả năng liên kết của nguyên tử.
• Số electron hoá trị và công thức Lewis: Na: 1 electron, Na· ; Mg: 2 electron, ·Mg· ; Cl: 7 electron, :Cl· (có 7 chấm); O: 6 electron; H: 1 electron, H·.
• Kiến thức HS rút ra: muốn biết nguyên tử sẽ liên kết thế nào, trước hết đếm electron hoá trị và biểu diễn chúng bằng công thức Lewis.

Trình bày được quy tắc octet; giải thích được sự hình thành ion Na⁺, Cl⁻ và ion Mg²⁺, Cl⁻ theo xu hướng nhường, nhận electron để đạt cấu hình khí hiếm.

HS làm việc theo cặp đôi với Phiếu học tập số 1, kết hợp quan sát mô phỏng 3D trong trang bài học NeoEdu (Na nhường electron cho Cl).
Nhiệm vụ: điền bảng trong phiếu và trả lời câu hỏi: “Vì sao nguyên tử có xu hướng để lớp ngoài cùng có 8 electron?” “Hydrogen khác với các nguyên tử còn lại ở điểm nào?”
GV nêu quy tắc octet: khi tạo liên kết, nguyên tử nhường, nhận hoặc góp chung electron để lớp ngoài cùng có 8 electron (2 với lớp K) giống khí hiếm.

Đáp án Phiếu học tập số 1:

• Na (Z = 11, 11 electron) nhường 1 electron, còn 10 electron, cấu hình 2, 8 giống Ne; ion $\mathrm{Na^+}$.
• Cl (Z = 17, 17 electron) nhận 1 electron, có 18 electron, cấu hình 2, 8, 8 giống Ar; ion $\mathrm{Cl^-}$.
• Mg (Z = 12) nhường 2 electron thành $\mathrm{Mg^{2+}}$ có cấu hình 2, 8 giống Ne.
• Kiến thức HS rút ra: quy tắc octet là xu hướng nhiều nguyên tử nhóm A đạt 8 electron lớp ngoài cùng; hydrogen hướng tới 2 electron như helium (lớp K bền). Quy tắc là xu hướng để dự đoán, không phải “mệnh lệnh” để nguyên tử “muốn” làm gì.

Vận dụng được quy tắc octet để giải thích sự góp chung electron trong H₂ và H₂O; đếm đúng electron của toàn hệ trước khi phân bố.

HS làm việc theo cặp đôi, quan sát mô phỏng NeoEdu về hai H góp chung một cặp electron và về phân tử H₂O.
Nhiệm vụ:
(1) Trong H₂, mỗi H góp bao nhiêu electron? Tổng số electron của phân tử là bao nhiêu? Vì sao mỗi H được tính 2 electron quanh nó?
(2) Đếm electron hoá trị của toàn hệ H₂O (2 H và 1 O). Có bao nhiêu cặp electron liên kết và bao nhiêu cặp không liên kết?
(3) Vì sao O trong H₂O được tính 8 electron quanh nó?

• H₂: mỗi H góp 1 electron vào cặp dùng chung, tổng 2 electron; cặp electron được dùng chung nên mỗi H được tính 2 electron quanh nó, không phải có 2 electron riêng.
• H₂O: tổng electron hoá trị là $2\times 1+6=8$, tức 4 cặp electron; có 2 cặp liên kết O–H và 2 cặp không liên kết trên O.
• Mô hình Lewis: H:O:H với 2 cặp chấm trên O; O được tính 8 electron quanh nó (2 cặp liên kết và 2 cặp không liên kết).
• Kiến thức HS rút ra: đếm electron hoá trị của toàn hệ trước, phân bố vào liên kết và cặp không liên kết, sau đó kiểm tra octet; không tự thêm hay bớt electron để ép octet.

Củng cố khái niệm electron hoá trị, quy tắc octet, ion và cấu hình electron; nhận biết ngoại lệ và phạm vi áp dụng của quy tắc.

Phần A (giơ thẻ, 4 phút): GV đọc lần lượt các câu hỏi sau, HS giơ thẻ đáp án.
Câu 1: Quy tắc octet phổ thông nói về xu hướng nào? A. Có 8 electron lớp ngoài cùng sau tạo liên kết trong nhiều trường hợp; B. Mọi nguyên tử bắt buộc có 8 lớp; C. Mỗi liên kết phải có 8 electron; D. Có 8 proton trong mọi hạt nhân.
Câu 2: Na (Z = 11) nhường 1 electron. Ion còn bao nhiêu electron?
Câu 3: Cl (Z = 17) nhận 1 electron. Ion có bao nhiêu electron?
Câu 4: Một phân tử H₂ có tổng bao nhiêu electron?
Câu 5: Phân tử nào là ví dụ thiếu octet ở nguyên tử trung tâm? A. BF₃; B. H₂O; C. CH₄; D. NH₃.
Câu 6: Đánh giá đúng (Đ) hoặc sai (S): a) Electron dùng chung có thể được tính quanh cả hai nguyên tử khi kiểm tra octet; b) Cách đếm octet làm tăng tổng số electron thật; c) Hydrogen trong H₂ được tính 2 electron quanh nó; d) Octet đúng tuyệt đối cho mọi phân tử.
Phần B (cặp đôi, 4 phút): Giải thích sự tạo MgCl₂ bằng mô hình nhường, nhận electron, không nói rằng cả 2 electron của Mg đều đi vào một nguyên tử Cl.

Đáp án phần A: Câu 1: A. Câu 2: 10 electron (11 − 1 = 10). Câu 3: 18 electron (17 + 1 = 18). Câu 4: 2 electron (mỗi H góp 1 electron, được dùng chung). Câu 5: A. BF₃ (nguyên tử B có 3 cặp liên kết, tức 6 electron quanh nó). Câu 6: a) Đ; b) S; c) Đ; d) S (kiểm tra octet là cách mô tả phân bố electron, không tạo thêm hạt và có ngoại lệ).
Đáp án phần B: Mg nhường 2 electron thành $\mathrm{Mg^{2+}}$; mỗi nguyên tử Cl nhận 1 electron thành $\mathrm{Cl^-}$; hai ion $\mathrm{Cl^-}$ cân bằng điện tích với $\mathrm{Mg^{2+}}$, tỉ lệ 1 : 2, cho công thức $\mathrm{MgCl_2}$. Mô hình không đòi hỏi một ion $\mathrm{Cl^{2-}}$. Đây là phân tích cấu tạo, không phải quy trình phản ứng thật.

Vận dụng quy tắc octet để giải thích và dự đoán công thức hợp chất đơn giản gặp trong đời sống và phòng thí nghiệm.

GV nêu tình huống: “Muối ăn NaCl và nước H₂O là hai chất quen thuộc. Hãy dùng quy tắc octet để giải thích vì sao hai chất này có thành phần như vậy, rồi dự đoán công thức của hợp chất giữa K (Z = 19) và Cl (Z = 17).”
Nhiệm vụ cá nhân: viết cấu hình ion, dự đoán công thức và giải thích trong 3–4 câu.

• Muối ăn NaCl: Na nhường 1 electron thành Na⁺ (giống Ne), Cl nhận 1 electron thành Cl⁻ (giống Ar), tỉ lệ 1:1 nên công thức NaCl.
• Nước H₂O: O có 6 electron lớp ngoài cùng, góp chung với 2 H (mỗi H 2 electron quanh nó), O được tính 8 electron nên công thức H₂O.
• Hợp chất K và Cl: K (Z = 19) nhường 1 electron thành K⁺ (cấu hình 2, 8, 8 giống Ar), Cl nhận 1 electron thành Cl⁻ nên công thức KCl.
• Kiến thức HS rút ra: quy tắc octet giúp dự đoán công thức các hợp chất đơn giản; tuy nhiên nó không giải thích được mọi độ bền và có ngoại lệ.