§5. CẤU HÌNH ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ A. Lí THUYẺT THỨ Tự CÁC MỨC NĂNG LƯỢNG TRONG NGUYÊN TỬ Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bàn lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thâ'p đến cao. Bằng tính toán lí thuyết và bằng thực nghiệm, người ta đã xác định được các mức năng lượng từ thấp đến cao như sau: ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f... Khi điện tích hạt nhân tăng, có sự “chèn” mức năng lượng nên mức năng lượng 4s thâ'p hơn 3d, 5s thấp hơn 4d,... Có thể dựa vào quy tắc Kleckopski để xác định thứ tự mức năng lượng. + Viết các phân lớp obitan của từng lớp [theo thứ tự từ trong ra ngoài]. + Gạch chéo [theo chiều mũi tên], phân lớp nào bị gạch trước thì có mức năng lượng thâ'p hơn [hình vẽ bên]. CẤU HÌNH ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ Cấu hình electron của nguyên tử Cấu hình electron của nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. Người ta quy ước cách viết câ'u hình electron nguyên tử như sau: Số thứ tự lớp electron được ghi bằng chữ sô' [1, 2, 3,...]; Phân lớp được ghi băng các chữ cái thường [s, p, d, f]; Số electron được ghi bằng số phía trên bên phải của phân lớp [s2, p6,...]. Cách viết cấu hỉnh nguyên tử gồm các bước sau: Bước 1: Xác định số electron cùa nguyên từ: Bước 2: Các electron được phàn bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng của năng lượng trong nguyên tử [Is 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s...] và tuân theo quy tắc sau: Phàn lớp s chứa tôi đa 2 electron, phân lớp p chứa tô'i đa 6 electron, phân lớp d chứa tối đa 10 electron, phân lớp f chứa tô'i đa 14 electron; Bước 3: Viết cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau [ls 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s...]. Ví dụ: Nguyên tử liti, z = 3, có 3 electron. Cấu hình electron của nguyên tữ liti là ls22s'. Electron cuối cùng của nguyên tủ litỉ điền vào phân lớp s. Liti là nguyên tố s. Cl [Z = 17] có 17 electron. Cấu hình electron của nguyên tứ C1 được điền như sau: ls22s22p"3s23p Electron cuối cùng của nguyên tử clo điền vào phân lớp p. Clo là nguyên tố p. Fe [Z = 26] có 26 electron. Các electron của nguyên tư Fe được phân bô’ như sau: ls22s22p63s23p64s23dH. Electron cuối cùng của nguyên tử Fe điền vào phân lớp d. Sắt là nguyên tô d. Câu hình electron của nguyên tứ Fe: ls22s22p63s23p63dG4s2. Vậy: Nguyên tố s là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng dược điển vào phân lóp s. Nguyên tố p là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp p. Nguyên tố d là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp d. Nguyễn tố f là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp f. 2. Cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu z Tên nguyên tố Kí hiệu hóa học Sô' electron Cấu hình electron của nguyên tử n = 1 [lớp K] n = 2 [Lớp L] n = 3 [Lớp M] n = 4 [Lớp N] 1 hiđro H 1 1s1 2 heli He 2 1s2 3 liti Li 2 1 1 s22s1 4 beri Be 2 2 1s22s2 5 bo B 2 3 1s22s22p1 6 cacbon c 2 4 1s22s22p2 7 nitơ N 2 5 1s22s22p Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng 8 oxi 0 2 6 1 s22s22p- Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tô', lớp electron ngoài cùng 9 flo F 2 7 1s22s22pcó nhiều nhâ't là 8 electron. 10 neon Ne 2 8 1 s22s22p6 11 natri Na 2 8 1 1 s22s22p63s1 12 magie Mg - 2 8 2 1 s22s22p63s2 .13 'nhôm AI 2 8 3 1 s22s22p63s23p1 14 silic Si 2 8 4 1 s22s22p63s23p2 15 photpho p 2 8 5 1 s22s22p63s23p3 16 lưu huỳnh s 2 8 6 1 s22s22p63s23p4 17 clo Cl 2 8 7 1 s22s22p63s23p5 18 agon Ar 2 8 8 1s22s22p63s23p6 19 kali K 2 8 8 1 1 s^s^p^s^pMs1 20 canxi Ca 2 8 8 2 Is^s^p^s^pMs2 Các nguyên tử có 8 electron ỏ' lớp electron ngoài cùng [ns2np6] và nguyên tử heli [ls2] không tham gia vào các phản ứng hóa học [trừ khi có một sô' điều kiện đặc biệt] vì cấu hình electron của các nguyên tử này râ't bền. Đó là các nguyên tử của nguyên tô' khí hiếm. Trong tự nhiên, phân tử khí hiếm chỉ có một nguyên tử. Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tứ của các nguyên tố kim loại [trừ H, He và B]. Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tứ của các nguyên tố phi kim. Các nguyên tứ có 4 electron ngoài cùng có thế là nguyên tử của nguyên tô' kim loại hoặc phi kim [xem bảng tuần hoàn]. Như vậy, It/ìi biết can /lỉnh electron cíia nguyên tiĩ có thê' dự đoán dược loại nguyên tố. B. BÀI TẬP Nguyên ló có z = 11 thuộc loại nguyên ló: A. s B. p c. d D. f CÌIỌII [láp án dùng. Giải z = 11 —> Cấu hình electron: ls22s22p 3,7. Vì z nguyên dương nên trong khoáng 3,7 < z < 4,33, ta chọn z = 4. Suy ra số N = 13 - 4 - 4 = 5. Vậy nguyên tử khôi là 4 + 5 = 9. z = 4 nên câ'u hình electron là: ls"2s“. Đây là nguyên tô Beri [Be]. Có bao nhiêu electron ở lớp ngoài cùng trong nguyên tử cùa các nguyên tố có số hiệu nguyên từ lần lượt bàng 3, 6, 9. 18? Nguyên tô' có [Z = 3]: ls'2s’ Nguyên tô' có [Z = 6]: ls22s22p2 Nguyên tô' có [Z = 9]: ls22s22p5 Nguyên tô' có [Z = 18]: ls22s22p63s23p6 Giải =i> có 1 electron ở lớp ngoài cùng. => có 4 electron ỡ lớp ngoài cùng. => có 7 electron ở lớp ngoài cùng. => có 8 electron ở lớp ngoài cùng. Đáp số: 1, 4, 7, 8 Viết câu hình electron nguyên tứ cua các cặp nguyên tố mà hạt nhân nguyên tứ có số proton là: 1, 3; b] 8. 16; c] 7. 9. Những nguyên tố nào là kim loại? Là phi kim? Vi sao? Giải z = 1 : is1. —> H là phi kim [trường hợp đặc biệt] z - 3: ls22s1. -> có le ở lớp ngoài cùng là kim loại Có một nguyên tô' kim loại và một nguyên tô' là phi kim. z = 8: ls22s22p'i. : là phi kim vì có 6e ở lớp ngoài cùng z = 16: ls22s22p63s23p4.: là phi kim vì có 6e ở lớp ngoài cùng Cả hai nguyên tô' đều là phi kim vì có 6 electron ở lớp ngoài cùng. z = 7: ls22s22p3, là nguyên tô' phi kim vì có 5 electron ở lớp ngoài cùng. z - 9: ls22s22p5, là nguyên tô' phi kim vì có 7 electron ở lớp ngoài cùng.
Câu 5:
Cho các nguyên tử K [Z = 19], Sc [Z = 21], Cr [Z = 24], Cu [Z = 29]. Các nguyên tử có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau là
A. K, Sc.
B. Sc, Cr, Cu.
C. K, Cr, Cu.
D. K, Sc, Cr, Cu.
Đáp án C
Cấu hình electron:
- 19K: 1s22s22p63s23p64s1 → K có 1 electron lớp ngoài cùng.
- 21Sc: 1s22s22p63s23p63d14s2 → Sc có 2 electron lớp ngoài cùng.
- 24Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1 → Cr có 1 electron lớp ngoài cùng.
- 29Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1 → Cu có 1 electron lớp ngoài cùng.
→ Các nguyên tử có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau là K, Cr, Cu → Chọn C.
Câu 15:
Phát biểu nào dưới đây là không đúng?
A. Những electron ở lớp K có mức năng lượng thấp nhất.
B. Những electron ở gần hạt nhân có mức năng lượng thấp nhất.
C. Electron ở obitan 4p có mức năng lượng thấp hơn electron ở obitan 4s.
D. Các electron trong cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.
Xem đáp án
Đáp án C
Theo trình tự sắp xếp, lớp K [n = 1] là lớp gần hạt nhân nhất. Năng lượng của electron trên lớp này là thấp nhất. Sự liên kết giữa electron trên lớp này với hạt nhân là bền chặt nhất, rồi tiếp theo là những electron của lớp ứng với n lớn hơn có năng lượng cao hơn.Các electron trong cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Tuy nhiên, electron ở obitan 4p có mức năng lượng cao hơn electron ở obitan 4s.
→ Chọn C.
Câu 16:
Phát biểu nào dưới đây không đúng?
A. Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn.
B. Các electron trong cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.
C. Các electron chuyển động không tuân theo quỹ đạo xác định.
D. Các electron trong cùng một lớp electron có mức năng lượng gần bằng nhau.
Xem đáp án
Đáp án A
Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định nào.Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp, các lớp được sắp xếp từ gần hạt nhân ra ngoài. Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.Các electrong trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.
→ Chọn A.
Câu 19:
Phát biểu nào sau đây là đúng.
A. Những e có mức năng lượng bằng nhau được xếp vào một phân lớp.
B. Tất cả đều đúng.
C. Năng lượng của electron trên lớp K là cao nhất.
D. Lớp thứ n có n phân lớp
Xem đáp án
Đáp án A
Đáp án A đúng.Đáp án C sai. Những electron ở lớp trong liên kết với hạt nhân bền chặt hơn với nhứng electron ở lớp ngoài. Do đó, năng lượng của electron ở lớp trong thấp hơn năng lượng electron ở lớp ngoài. Theo trình tự sắp xếp, lớp K [n = 1] là lớp gần hạt nhân nhất. Năng lượng của electron trên lớp này là thấp nhất.
Đáp án D sai. VD lớp O có n = 5 nhưng chỉ có 4 phân lớp là s, p, d, f.
Câu 21:
Mệnh đề nào sau đây là không đúng:
A. Không có nguyên tố nào có lớp ngoài cùng nhiều hơn 8 electron
B. Lớp ngoài cùng là bền vững khi chứa tối đa số electron
C. Lớp ngoài cùng là bền vững khi phân lớp s chứa số electron tối đa
D. Có nguyên tố có lớp ngoài cùng bền vững với 2 electron
Xem đáp án
Đáp án C
Đáp án A đúng. Lớp ngoài cùng tối đa đạt được 8e: ns2np6Đáp án B đúng. Khi số e lớp ngoài cùng bão hòa thì cấu hình e của nguyên tử là bền nhất.
Đáp án C sai. Khi s chứa tối đa số e thì từ chu kỳ 2, nguyên tử các nguyên tố chỉ cần kích thích nhẹ là có 2e độc thân ns1np1 dễ dàng tham gia liên kết.
Đáp án D đúng. Có nguyên tố He 1s2 đã có tối đa 2 e ở lớp ngoài cùng.
Bắt đầu thi ngay