BÀI 5. LỚP, PHÂN LỚP VÀ CẤU HÌNH ELECTRON

MỞ ĐẦU

Cho biết sự phân bố electron theo lớp của các nguyên tử H, He, Li như sau:

Dựa vào hình 5.1, hãy cho biết số electron tối đa ở lớp K của các nguyên tử có số hiệu nguyên tử Z ≥ 2 là bao nhiêu. Theo em, thứ tự phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử như thế nào?

Giải nhanh:

- Số electron tối đa ở lớp K là 2.

- Các electron được phân bố lần lượt vào các lớp theo chiều từ gần hạt nhân ra ngoài và mỗi lớp có số electron đối đa xác định.

I. LỚP VÀ PHÂN LỚP ELECTRON

Câu hỏi 1: Vì sao số lượng AO trong một lớp luôn bằng một nửa số electron tối đa thuộc lớp đó?

Giải nhanh:

Vì mỗi AO chứa tối đa 2 electron.

Luyện tập 1:Lớp electron ngoài cùng của nitrogen (Z = 7) có bao nhiêu electron, bao nhiêu AO?

Giải nhanh:

Lớp ngoài cùng của nitrogen chứa 5 electron và 4 AO.

Câu hỏi 2:Các ô (1), (2), (3), (4) trong hình dưới đây liên hệ với nội dung nào về cấu tạo lớp vỏ nguyên tử?

Giải nhanh:

(1): Lớp K.

(2): Lớp L.

(3): Lớp M.

(4): Lớp N.

Câu hỏi 3: Lớp electron thứ tư (n = 4) có bao nhiêu phân lớp và kí hiệu các phân lớp này là gì?

Giải nhanh:

Có 4 phân lớp và kí hiệu là 4s, 4p, 4d và 4f.

Câu hỏi 4: Tính số electron tối đa trên mỗi phân lớp ns, np, nd, nf.

Giải nhanh:

II. CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ

Luyện tập 2: Viết cấu hình electron của các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ số 1 đến 20.

Giải nhanh:

Z = 1: 1s¹

Z = 2: 1s²

Z = 3: 1s²2s¹

Z = 4: 1s²2s²

Z = 5: 1s²2s²2p¹

Z = 6: 1s²2s²2p²

Z = 7: 1s²2s²2p³

Z = 8: 1s²2s²2p⁴

Z = 9: 1s²2s²2p⁵

Z = 10: 1s²2s²2p⁶

Z = 11: 1s²2s²2p⁶3s¹

Z = 12: 1s²2s²2p⁶3s²

Z = 13: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Z = 14: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

Z = 15: 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Z = 16: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Z = 17: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Z = 18: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Z = 19: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Z = 20: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Luyện tập 3: Biểu diễn cấu hình theo orbital (chỉ với lớp ngoài cùng) các nguyên tử có Z từ 1 đến 20. Xác định số electron độc thân của mỗi nguyên tử.

Giải nhanh:

III. DỰ ĐOÁN TÍNH CHẤT HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA NGUYÊN TỐ DỰA THEO CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ

Luyện tập 4: Dự đoán tính chất hóa học cơ bản (tính kim loại, tính phi kim, tính trơ) của các nguyên tố có Z từ 1 đến 20.

Giải nhanh:

- Tính kím loại: gồm các nguyên tố có Z từ 1 đến 5, từ 11 đến 13, từ 19 đến 20.

- Tính phi kim gồm các nguyên tố có Z từ 6 đến 9, từ 14 đến 17.

BÀI TẬP

Bài 1: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

(a) Orbital 1s có dạng hình cầu, orbital 2s có dạng hình số tám nổi.

(b) Trong một nguyên tử, năng lượng của electron thuộc AO 1s thấp hơn năng lượng của electron thuộc AO 2s.

(c) Trong một nguyên tử*, năng lượng của electron thuộc AO 2s thấp hơn năng lượng của electron thuộc AO 2p.

(d) Trong một nguyên tử, năng lượng của electron thuộc AO 2s gần năng lượng của electron thuộc AO 2p.

(*) Ngoại trừ nguyên tử H có năng lượng các phân lớp trong một lớp là bằng nhau.

Giải nhanh:

Phát biểu đúng: (b) và (d).

Bài 2: Nguyên tử nguyên tố X có hai lớp electron, trong đó có một electron độc thân. Vậy X có thể là những nguyên tố nào?

Giải nhanh:

X có thể là Z = 3 (Li) hoặc Z = 5 (Bo) hoặc Z = 9 (F).

Bài 3: Cấu hình electron của các ion được thiết lập bằng cách nhận hoặc nhường electron, bắt đầu từ phân lớp ngoài cùng của cấu hình electron nguyên tử tương ứng.

a) Viết cấu hình electron của ion Na⁺ và ion Cl^-.

b) Nguyên tử Cl nhận 1 electron để trở thành ion Cl^-, electron này xếp vào AO thuộc phân lớp nào của Cl? AO đó là AO trống, chứa 1 hay 2 electron?

Giải nhanh:

a) - Cấu hình electron của Na⁺ là 1s²2s²2p⁶

- Cấu hình electron của Cl­^- là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

b) Electron này xếp vào AO thuộc phân lớp 3p của Cl. AO đó là AO chứa 1 electron.