Chủ đề hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về cấu hình electron. Mở đầu cho kiến thức lớp 10 và ôn lại một số nội dung mà chúng ta đã học khi mới làm quen với bộ môn hóa học lớp 8. Chúng ta sẽ tìm hiểu lần lượt, từ cấu hình electron nguyên tử, đặc điểm của lớp electron ngoài cùng, đến cách viết cấu hình electron và một số ví dụ áp dụng. Nào chúng ta cùng tìm hiểu nhé!
Lý thuyết về cấu hình electron
Cấu hình electron nguyên tử
– Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
– Quy ước cách viết cấu hình electron nguyên tử:
+ Số thứ tự lớp electron bằng các chữ số: 1, 2, 3
+ Phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường: s, p, d, f
+ Số electron trong phân lớp được ghi bằng chỉ số ở phía trên bên phải kí hiệu của phân lớp: s2, p6, d10…
– Cách viết cấu hình electron nguyên tử:
+ Xác định số electron của nguyên tử.
+ Các electron được phân bố theo thứ tự tăng dần các mức năng lượng AO, tuân theo các nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền và quy tắc Hun.
+ Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong 1 lớp và theo thứ tự của các lớp electron.
+ Lưu ý: các electron được phân bố vào các AO theo phân mức năng lượng tăng dần và có sự chèn mức năng lượng. Tuy nhiên, khi viết cấu hình electron, các phân mức năng lượng cần được sắp xếp lại theo từng lớp.
Ví dụ: Nguyên tử Fe có Z= 26.
Xem Thêm: Tổng hợp các dạng phản ứng oxi hóa khử và phương pháp cân bằng
+ Có 26e
+ Các e được phân bố như sau: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Có sự chèn mức năng lượng 4s < 3d
+ Sắp xếp lại các phân lớp theo từng lớp, ta được cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Hoặc viết gọn: [Ar] 3d6 4s2 [ [Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố argon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Fe ]
Đặc điểm lớp electron ngoài cùng
– Các electron ở lớp ngoài cùng quyết định tính chất hóa học của một nguyên tố:
+ Số electron tối đa ở lớp ngoài cùng của nguyên tử mỗi nguyên tố là 8 electron. Các nguyên tử có 8e lớp ngoài cùng đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học. Đó là các nguyên tử khí hiếm [ trừ He có 2e lớp ngoài cùng ].
+ Các nguyên tử có 1, 2, 3e ở lớp ngoài cùng là các nguyên tử kim loại, trừ H, He và B.
+ Các nguyên tử có 5, 6, 7e ở lớp ngoài cùng thường là các nguyên tố phi kim.
+ Các nguyên tử có 4e ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử kim loại hoặc phi kim.
Cách viết cấu hình electron
Nguyên lí và quy tắc cần nhớ
Để viết được cấu hình electron, đầu tiên chúng ta cần nắm chắc những nguyên lý và quy tắc sau:
+ Nguyên lý Pauli: Trên một obital nguyên tử chỉ có thể chứa tối đa là hai electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.
+ Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau.
+ Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron lần lượt chiếm các obital có mức năng lượng từ thấp đến cao
Xem Thêm: Axit sunfuric loãng: tính chất hóa học, công thức, ứng dụng
Các bước viết cấu hình e
Bước 1: Xác định số e của nguyên tử [Z].
Bước 2: Sắp xếp các e theo thứ tự tăng dần mức năng lượng:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s…
Bước 3: Sắp xếp cấu hình e: theo thứ tự từng lớp [1→7], trong mỗi lớp theo thứ tự từng phân lớp [s→p→d→f].
Ví dụ: Na [Z=11]:
B1: E=Z= 11
B2: 1s2 2s2 2p6 3s1
B3: 1s2 2s2 2p6 3s1
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Viết Cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố sau:
a] Cl [Z=17]
B1: E=Z= 17
B2: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
B3: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
b] Ne [ Z=10]
B1: E=Z=10
B2: 1s2 2s2 2p6
B3: 1s2 2s2 2p6
c] O [Z=8]
B1: E=Z=8
B2: 1s2 2s2 2p4
B3: 1s2 2s2 2p4
d] Ar [Z=18]
B1: E=Z=18
B2: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
B3: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Ví dụ 2: Cho biết số electron tối đa trong 1 lớp, 1 phân lớp
Hướng dẫn:
*Số electron tối đa trong một phân lớp
+ Phân lớp s chứa tối đa 2e
+ Phân lớp p chứa tối đa 6e
+ Phân lớp d chứa tối đa 10e
+ Phân lớp f chứa tối đa 14e
* Số electron tối đa trong một lớp
+ Lớp thứ nhất có tối đa 2e
+ Lớp thứ hai có tối đa 8e
+ Lớp thứ ba có tối đa 18e
Ví dụ 3: Nguyên tử X có ký hiệu 2656X. Cho các phát biểu sau về X:
[1] Nguyên tử của nguyên tố X có 8 electron ở lớp ngoài cùng.
[2] Nguyên tử của nguyên tố X có 30 nơtron trong hạt nhân.
[3] X là một phi kim.
[4] X là nguyên tố d.
Trong các phát biểu trên, những phát biểu đúng là?
A. [1], [2], [3] và [4].
B. [1], [2] và [4].
C. [2] và [4].
D. [2], [3] và [4].
Hướng dẫn:
Do có sự chèn mức NL nên electron được phân bố như sau:
1s22s22p63s23p6 4s23d6
Xem Thêm: Các dạng bài tập Hóa 10 và phương pháp giải
Cấu hình electron của X: 1s22s22p63s23p63d64s2hay [Ar] 3d64s2
– Số e lớp ngoài cùng là 2 do đó X là Kim loại
– N = A – Z = 56 – 26 = 30
– Electron cuối cùng phân bố trên phân lớp 3d nên X là nguyên tố d.
⇒ Chọn C.
Ví dụ 4: Cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố X có dạng [Ne]3s23p3. Phát biểu nào sau đây là sai?
A. X ở ô số 15 trong bảng tuần hoàn.
B. X là một phi kim.
C. Nguyên tử của nguyên tố X có 9 electron p.
D. Nguyên tử của nguyên tố X có 3 phân lớp electron.
Hướng dẫn:
⇒ Chọn C.
Ví dụ 5: Một nguyên tử của nguyên tố X có 3 lớp electron. Lớp ngoài cùng có 4 electron. Xác định số hiệu nguyên tử của X. Viết cấu hình e của X
Hướng dẫn:
Z = 2 + 8 + 4 = 14
Cấu hình e của X là 1s22s2p63s23p2
Ví dụ 6: Một nguyên tố d có 4 lớp electron, phân lớp ngoài cùng đã bão hòa electron. Tổng số electron s và electron p của nguyên tố này là
Hướng dẫn:
Nguyên tố d có 4 lớp electron → electron cuối cùng trên phân lớp 3d.
Cấu hình electron của nguyên tố này có dạng: 1s22s22p63s23p63dX4s2.
Vậy tổng số electron s và electron p là 20.
Những kiến thức về lý thuyết và cách viết cấu hình electron với một số ví dụ minh họa. Để học tốt dạng bài này, các em nên sưu tầm thêm một số tài liệu để áp dụng ngay những kiến thức trong bài học này nhé! Chúc các em học tốt.
Cách viết cấu hình electron nguyên tử được xây dựng dựa trên lý thuyết và kết quả thực nghiệm về thứ tự các mức năng lượng của electron nguyên tử. Do đó, trước khi vào trực tiếp hướng dẫn viết cấu hình electron nguyên tử chúng ta hãy đến với lý thuyết về mức năng lượng electron nguyên tử.
CÁCH VIẾT CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
Bài viết này sẽ giúp các bạn trả lời các câu hỏi sau đây:
- Sự sắp xếp các electron trong vỏe nguyên tử các nguyên tố như thế nào?
- Cấu hình electron nguyên tử là gì?
- Cách viết cấu hình electron nguyên tử
- Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
I – Thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử
Các electron trong các nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao.
Mức năng lượng ở các lớp tăng theo thứ tự từ 1 đến 7
Mức năng lượng ở các phân lớp tăng theo thứ tự s, p, d, f
Như vậy thì electron sẽ được điền vào các lớp và phân lớp theo thứ tự: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s
II – Cấu hình electron nguyên tử
1. Cấu hình electron nguyên tử
Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
Quy ước cách viết cấu hình electron nguyên tử:
- Số thứ tự các lớp được ghi bằng số 1, 2, 3, 4, …
- Phân lớp được kí hiệu bởi các chữ cái s, p, d, f
- Số electron trên một phân lớp được ghi bằng số ở phí trên bên phải kí hiệu phân lớp [s2, p6 , d10, …]
Cách viết cấu hình electron nguyên tử:
Bước 1: Xác định số electron nguyên tử
Bước 2: Điền số electron tối đa vào từng phân lớp theo thứ tự mức năng lượng tăng dần [1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…]
Bước 3: Viết cấu hình electron nguyên tử
Ví dụ: H là 1s1, Li là 1s22s1, Cl là 1s22s22p63s23p5
Cấu hình electron viết gọn: Cl là [Ne]3s23p5. Trong đó Ne là nguyên tử khí hiếm đứng trước Cl
=> Nguyên tử của nguyên tố có electron cuối cùng được điền vào các phân lớp s, p, d, f thì nguyên tố đó được gọi là nguyên tố s, p, d, f.
2. Cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu
Dưới đây là bảng cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn
3. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
Dựa vào số electron của lớp ngoài cùng chúng ta có thể biết được loại nguyên tố. Do đó, có thể nói khi biết cấu hình electron của nguyên tử có thể dự đoán được loại nguyên tố. Chúng ta hãy xem lý giải về việc này ngay dưới đây.
Tất cả các nguyên tử của các nguyên tố, lớp electron ngoài cùng có tối đa 8 electron
Các nguyên tử của nguyên tố có 8 electron ngoài cùng là nguyên tố khí hiếm. Các nguyên tử của nguyên tố khí hiếm rất bền, trơ về mặt hóa học [không tham gia vào các phản ứng hóa học ở điều kiện thường].
– Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhường electron, đây là các nguyên tử của nguyên tố kim loại.
– Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhận electron, đây là các nguyên tử của nguyên tố phi kim.
– Các nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố phi kim hoặc kim loại. Những nguyên tử này thường có tính chất lưỡng tính [có cả tính chất của phi kim và kim loại].
BÀI TẬP CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
Bài 1. Nguyên tố có Z =11 thuộc loại nguyên tố
| A. s | B. p | C. d | D. f |
Chọn đáp án đúng.
Giải:
Z = 11, suy ra nguyên tử của nguyên tố này có 11 electron. Ta viết cấu hình electron của nguyên tố này để tìm electron cuối nằm trên phân lớp nào.
Cấu hình nguyên tố [Z = 11]: 1s22s22p63s1
=> electron cuối cùng nằm trên phân lớp s nên ta chọn đáp án A
Bài 2. Cấu hình electron của nguyên tử lưu huỳnh [Z = 16] là
A. 1s22s22p63s23p5
B. 1s22s22p63s23p6
C. 1s22s22p63s23p4
D. 1s22s22p63s23p3
Chọn đáp án đúng.
Giải:
Đề bài cho chúng ta biết Z = 16, đó cũng là số electron của nguyên tử lưu huỳnh. Ta chỉ cần kiểm tra tổng số electron trong đáp án và cách điền số electron vào phân lớp có theo quy tắc năng lượng tăng dần hay không.
Trong số 4 đáp án trên chỉ có đáp án C là có đúng 11 electron, nên ta chọn đáp án C không cần quan tâm đến cách xếp electron có đúng quy tắt hay không.
Bài 3. Cấu hình electron của nguyên tử nhôm [Z =13] là1s22s22p63s23p1
Vậy:
A. Lớp thứ nhất [lớp K] có 2 electron
B. Lớp thứ hai [lớp L] có 8 electron
C. Lớp thứ ba [lớp M] có 3 electron
D. Lớp ngoài cùng có 1 electron
Tìm câu sai.
Giải:
Lớp thứ ba có 2 phân lớp 3s và 3p. Tổng số electron của 2 phân lớp này là 3 electron
=> Chọn đán án D
Bài 4. Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của một nguyên tố là 13.
a] Xác định nguyên tử khối.
b] Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó.
[Cho biết: Các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 2 đến 82 trong bảng tuần hoàn thì 1 ≤ [N/Z]≤ 1,5]
Giải:
Theo đề bài ta có: N + P + e = 13 => N + 2Z = 13 [vì Z = P = e] => N = 13 -2Z
Kết hợp với điều kiện 1 ≤ [N/Z] ≤ 1,5 Z ≤ N ≤ 1.5 Z
Thay N = 13 -2Z vào Z ≤ N ≤ 1.5 Z và rút gọn hệ bất đẳng thức này ta được: 3.714 ≤ Z ≤ 4.333
Như vậy thì Z = 4
a] Nguyên tử khối A = Z + N = 4 + [13 – 2×4] = 9
b] Số electron của nguyên tử bằng với số hiệu hạt nhân nguyên tử. Do đó, tổng số electron bằng 4.
Cấu hình electron nguyên tử này là: 1s22s2
Bài 5. Có bao nhiêu electron ở lớp ngoài cùng trong nguyên tử của các nguyên tố có số hiệu nguyên tử lần lượt bằng 3, 6, 9, 18?
Giải:
- Cấu hình electron nguyên tử có tổng electron bằng 3: 1s22s1
=> Có 1 electron lớp ngoài cùng
- Cấu hình electron nguyên tử có tổng electron bằng 6: 1s22s22p2
=> Có 4 electron lớp ngoài cùng
- Cấu hình electron nguyên tử có tổng electron bằng 9: 1s22s22p5
=> Có 7 electron lớp ngoài cùng
- Cấu hình electron nguyên tử có tổng electron bằng 18: 1s22s22p63s23p6
=> Có 8 electron lớp ngoài cùng
Bài 6. Viết cấu hình electron nguyên tử của các cặp nguyên tố mà hạt nhân nguyên tử có số proton là:
a] 1, 3
b] 8, 16
c] 7, 9
Những nguyên tố nào là kim loại? Là phi kim? Vì sao?
Giải:
a]
P = 1, 1s1 có 1 electron lớp ngoài cùng nên là nguyên tố kim loại;
P =3, 1s22s1 có 1 electron lớp ngoài cùng nên là nguyên tố kim loại;
b]
P = 8, 1s22s22p4 có một 6 lớp ngoài cùng nên là nguyên tố phi kim;
P =16, 1s22s22p63s23p4 có 6 electron lớp ngoài cùng nên là nguyên tố phi kim;
c]
P = 7, 1s22s22p3 có 5 electron lớp ngoài cùng nên là nguyên tố phi kim;
P =9, 1s22s22p5 có 7 electron lớp ngoài cùng nên là nguyên tố phi kim;
4.9 / 5 [ 66 bình chọn ]