Slide bài giảng hóa học 10 kết nối bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

Tóm lược nội dung

BÀI 3. CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON NGUYÊN TỬ

KHỞI ĐỘNG

GV đưa ra trò chơi ôn tập kiến thức bằng cách đặt các câu hỏi dẫn dắt:

• Em biết thông tìn gì dựa vào số hiệu nguyên tử?
• Kí hiệu nguyên tử được viết như thế nào?
• Nitrogen có hai đồng vị bền  và  . Oxygen c hai đồng vị bền. Số hợp chất NO₂ tạo thành đồng vị trên là bao nhiêu?

NỘI DUNG BÀI HỌC GỒM

• Chuyển động của electron trong nguyên tử
• Hình dạng orbital nguyên tử
• Ô orbital
• Lớp và phân lớp electron
• Lớp electron
• Phân lớp electron
• Số lượng orbiltal trong một phân lớp, trong một lớp
• Cấu hình electron của nguyên tử
• Viết cấu hình electron của nguyên tử
• Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital
• Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. Chuyển động của electron trong nguyên tử

GV đưa ra hai mô hình nguyên tử Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại và yêu cầu nhóm đôi học sinh quan sát mô hình  mô tả và so sánh hai mô hình này.

• Quỹ đạo chuyển động có đặc điểm gì?
• Quỹ đạo và sự xuất hiện electron có gì giống và khác nhau?
• Phát biểu khái niệm về AO.
• AO s và AO p có hình dạng như thế nào?
• Em hãy viết một số kiểu hình dạng orbital : với 1 electron, 2 electron, 3 electron.

Nội dung ghi nhớ:

- Theo Rutherford - Bohr, hạt nhân nằm ở giữa, ecltron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo đường đi xác định có hình tròn hoặc hình bầu dục.

-Theo mô hình hiện đại: electron chuyển động hỗn loạn không có quỹ đạo xác định quanh hạt nhân. 

*So sánh: 

- Giống: electron chuyển động quanh hạt nhân

- Khác: Theo mô hình Rutherford - Bohr, quỹ đạo của electron là xác định, còn theo mô hình hiện đại quỹ đạo của electron là không xác định, chỉ có vùng xác xuất cao tìm thấy electron gọi là orbital nguyên tử, viết tắt là AO.

* Hình dạng orbital nguyên tử

- Theo mô hình hiện đại, Orbital s có hình cầu, orbital p có hình số 8 nổi

* Ô orbital

- Mỗi AO được biểu diễn bằng một ô vuông ⬜ chứa tối đa 2 mũi tên chiều quay được nhau đại diện cho 2 electron. Nếu orbital có 1 electron, ta biểu diễn bằng mũi tên đi lên.

2. Lớp và phân lớp electron

GV đưa ra câu hỏi yêu cầu học sinh thảo luận cặp đôi: 

• Electron trong nguyên tử chuyển động như thế nào?
• Sự sắp xếp các electron ở các lớp, các phân lớp tuân theo nguyên lí và quy tắc nào?

Nội dung ghi nhớ:

- Trong nguyên tử, các electron sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo các mức năng lượng từ thấp đến cao.

a. Lớp electron 

- Lớp electron: n = 1,2,3,4,… tương ứng K,L,M,N,…

b. Phân lớp electron

- Phân lớp electron kí hiệu: s,p,d,f,… - Số lớp bằng n ( VD: n=3 có 3 phân lớp 3s,3p,3d)
- Năng lượng của electron trong cùng một lớp gần bằng nhau nhưng cùng một phân lớp là cùng mức năng lượng.

c. Số lượng orbiltal trong một phân lớp, trong một lớp 

- Các phân lớp có nhiều orbital, ta viết các ô orbital liền kề nhau.

Nhận xét:

- Lớp electron thứ n có n² AO ( n)

- Lớp electron thứ n có 2n² electron tối đa ( n)

3. Cấu hình electron của nguyên tử

HS thảo luận trả lời câu hỏi:

• Vẽ sơ đồ cấu trúc của cấu hình electron.
• Cấu hình electron của nguyên tử được viết như thế nào?
• Trình bày cách diễn cấu hình electron theo ô orbital
• Nhận xét lớp electron ngoài cùng?

Nội dung ghi nhớ:

- Cấu trúc của cấu hình electron:

- Nguyên lí vững bền: Các electron ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital từ thấp đến cao (1s 2s 2p 3s 3p...)

- Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ sắp xếp sao cho số electron độc thân (không ghép đôi) là tối đa.

a. Viết cấu hình electron của nguyên tử

- Mô hình HS đề xuất: 1s²,...

- Mô hình 2s³, 3p⁷  hay 1s² 3s³2s² chưa đúng 

Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng: 1s 2s 3s 3p 4s

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí bền vững cho đến electron cuối cùng.

- Mô hình đề xuất của học sinh là đúng, mô hình của gv đề xuất là sai

- Sửa lại 2s², 3p⁶ hay 1s²2s²2p⁶

b. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

  2s² : 

1s²2s²2p⁶ :

3p⁶ :

c. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng 

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng sẽ quyết định tính chât chất học cơ bản của các nguyên tố. Các khí hiếm thường có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng (trừ He) nên rất bền vững. Chúng khó nhường nhận electron với các nguyên tố khác, tức là khó phản ứng với các nguyên tố khác.

- Các nguyên tố có 8 electron ở lớp ngoài cùng là khí hiếm (trừ He).

- Các nguyên tố có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là kim loại (trừ H, He, B).

- Các nguyên tố có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài thường là phi kim.
- Các nguyên tố có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

- Hoàn thành bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Cấu hình electron của nguyên tử Helium (Z = 2) là

A. 1s1.                               

B. 1s12s1.                          

C. 2s2.                               

D. 1s2.

Câu 2: Cấu hình electron của nguyên tử Lithium (Z = 3) là

A. 1s3.                               

B. 1s12p1.                         

C. 1s12p1.                          

D. 2s22s1. 

Câu 3: Cấu hình electron của nguyên tử Carbon (Z = 6) là

A. 1s22s22p6.                    

B. 1s22s22p2.                    

C. 1s22s22p4

D. 2s22p4

Câu 4: Cấu hình electron của nguyên tử Fluorine  (Z = 9) là

A. 1s22s22p2

B. 1s22s22p3.                    

C. 1s22s22p5.                    

D. 1s22s22p7.

Câu 5: Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron của nguyên tử Sodium (Z = 11) là

A. 1s22s22p53s2                                                      

B. 1s22s22p63s1.               

C. 1s22s22p63s2

D. 1s22s22p43s1.

Gợi ý đáp án:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Xác định nguyên tố X biết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của nguyên tử nguyên tố X có tổng số electron trong các phân lớp p là 8. 

Câu 2: Viết cấu hình electron của nguyên tử Iron (Z = 26).