Viết các cấu trúc Lewis ứng với công thức sau, cho biết cấu trúc nào ưu tiên hơn: `N_3^-`

Để vẽ cấu trúc Lewis cho ion azide `N_3^-`, ta thực hiện các bước sau:

1. Đếm số electron valence: Nitrogen (N) có 5 electron valence. Với 3 nguyên tử nitrogen, tổng số electron valence ban đầu là 15. Tuy nhiên, vì đây là ion âm có điện tích -1, ta cần thêm 1 electron, tổng cộng là 16 electron.

2. Sắp xếp các nguyên tử: Công thức hợp lý cho `N_3^-` là:
- Bắt đầu với một nguyên tử nitrogen ở giữa, và hai nguyên tử nitrogen còn lại ở hai đầu tạo thành một chuỗi thẳng: N-N-N.

3. Kết nối các nguyên tử bằng liên kết: Ta có thể thử một số kiểu liên kết để hoàn thành 16 electron.
- Nếu nối các nitrogen bằng liên kết ba (N≡N) ở giữa và nối nitrogen bên trái với nitrogen giữa bằng liên kết đơn (N-N), chúng ta có: N≡N-N.
- Sau khi tạo liên kết, ta phân bổ electron còn lại cho các nguyên tử nitrogen.

4. Điều chỉnh electron để thỏa mãn quy tắc octet: Để có thể thỏa mãn quy tắc octet, ta cần chú ý thêm số electron. Sau khi cấu trúc ban đầu thực hiện, nitrogen bên trái có thể sẽ có 1 cặp electron tự do, trong khi nitrogen giữa và nitrogen bên phải sẽ lần lượt có 3 cặp và 2 cặp electron tự do.

5. Viết cấu trúc hoàn chỉnh: Cấu trúc Lewis cho ion `N_3^-` có thể được mô tả như sau:

N≡N-N^-

Trong cấu trúc này:
- Nitrogen bên trái có 1 liên kết (N-N) và 2 cặp electron tự do.
- Nitrogen giữa có 1 liên kết ba (N≡N) với nitrogen bên phải và 1 cặp electron tự do.
- Nitrogen bên phải có 1 liên kết (N-N) với nitrogen giữa và 1 cặp electron tự do.

6. Xác định tính khả thi và ưu tiên của cấu trúc: Cấu trúc Lewis này cho thấy rằng có các cấu trúc resonance khác nhau có thể tồn tại, nhưng dạng mà chúng ta đã xây dựng sẽ là cấu trúc ưu tiên nhất bởi vì nó thỏa mãn quy tắc octet tốt nhất cho các nguyên tử nitrogen, và có ít cặp electron tự do hơn.

Như vậy, cấu trúc Lewis ưu tiên cho `N_3^-` có hình dạng tương đối ổn định với các liên kết ba giữa nitrogen và có thể có các cấu trúc resonance tương tự để hỗ trợ sự nhận diện electron trong ion này.