Giải bài tập SGK Hóa 10 Nâng cao Bài 7: Năng lượng của các electron trong nguyên tử, Cấu hình electron nguyên tử

Hãy ghép cấu hình electron ở trạng thái cơ bản với nguyên tử thích hợp.

Phương pháp giải

Viết cấu hình electron của mỗi chất rồi tìm phương án phù hợp

Hướng dẫn giải

Ta có:

Cl (Z= 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

S (Z = 16): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴

F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵

Vậy: A-d;   B - c;   C-b;   D-a.

Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc gì? Hãy phát biển các nguyên lí và quy tắc đó? Lấy ví dụ minh họa.

Phương pháp giải

Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc là: Nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền, quy tắc Hun.

Hướng dẫn giải

Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc là: Nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền, quy tắc Hun.

- Nguyên lí Pau-li: “Trên một obitan chỉ có thể có nhiều nhất là hai-electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron”.

Ví dụ: ↑↓ 2 electron ghép đôi; ↑: 1 electorn độc thân

- Nguyên lí vững bền: “Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. ”

Ví dụ: Cấu hình e của Cl viết dưới dạng ô lượng tử.

- Quy tắc Hun: “Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau”.

Ví dụ: Cấu hình e của N viết dưới dạng ô lượng tử

Tại sao trong sơ đồ phân bố electron của nguyên tử cacbon (C: 1s²2s²2p²), phân lớp 2p lại biểu diễn như sau:

Phương pháp giải

- Quy tắc Hun: “Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau”.

Hướng dẫn giải

Theo quy tắc Hun thì sự phân bố electron vào các obitan sao cho số electron độc thân là tối đa nên trong phân lớp 2p của cacbon phải biểu diễn như trên.

Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tử có Z = 20, Z= 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron của các nguyên tử đó khác nhau như thế nào?

Phương pháp giải

Viết cấu hình electron 

- Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử.

- Bước 2: Các electron được phân bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng của năng lượng trong nguyên tử (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s...) và tuân theo quy tắc sau:

+ Phân lớp s chứa tối đa 2 electron

+ Phân lớp p chứa tối đa 6 electron

+ Phân lớp d chứa tối đa 10 electron

+ Phân lớp f chứa tối đa 14 electron.

- Bước 3: Viết cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. 

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron của các nguyên tử là:

Z = 20: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s².

Z = 21: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s² .

Z = 22: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²

Z = 24: ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹.

Z = 29: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

Nhận xét:

- Cấu hình Z= 20 khác với các cấu hình còn lại ở chỗ không có phân lớp 3d.

- Cấu hình Z = 24 và Z = 29 đều có 1 electron ở phân lớp 4s.

- Cấu hình Z= 24 và Z = 22 đều có 2 electron ở phân lớp 4s.

- Ở cấu hình của Z = 24, nếu đúng quy luật thí phải là [Ar] 3d⁴4s², nhưng do phân lớp 3d vội giả bão hòa nửa phân lớp” nên mới có cấu hình như trên.

- Ở cấu hình của Z = 29, nếu đúng quy luật thì phải là [Ar] 3d⁹4s², nhưng do phân lớp 3d “vội bão hòa” nên mới có cấu hình như trên.

- Ở cấu hình của Z= 29, nếu đúng quy luật thì phải là [Ar] 3d⁹4s², nhưng do phân lớp 3d “vội bão hòa” nên mới có cấu hình như trên.

Hãy cho biết số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử H, Li, Na, K, Ca, Mg, C, Si, O

Phương pháp giải

- Viết cấu hình electron → số eletron ngoài cùng

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron của các nguyên tử:

H (Z = 1): 1s¹.

Li (Z = 3): 1s²2s¹.

Na (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹.

K (Z = 19): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Ca (Z = 20): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s².

Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s².

C (Z = 6): 1s²2s²2p².

Si(Z= 14): 1s²2s²2p⁶3s²3p².

O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴.

Số electron lớp ngoài cùng:

- Nguyên tử H, Li, Na, K đều có 1 electron ở lớp ngoài cùng.

- Nguyên tử Ca, Mg đều có 2 electron ở lớp ngoài cùng.

- Nguyên tử C, Si có 4 electron ở lớp ngoài cùng.

- Nguyên tử O có 6 electron ở lớp ngoài cùng.

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố K(Z = 19); Ca (Z = 20) có đặc điểm gì?

Phương pháp giải

- Viết cấu hình electron → rút ra nhận xét

Hướng dẫn giải

- Cấu hình electron của K(Z = 19):1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

- Cấu hình electron cửa Ca(Z = 20): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s².

Nhận xét: Cấu hình e của nguyên tử 2 nguyên tố đó đều có 4 lớp e

Sự phân bố electron trên các obitan nguyên tử của các nguyên tố K(Z = 19) và Ca(Z = 20) có đặc điểm là đều bỏ qua phân lớp 3d, các electron thứ 19, 20 điền vào phân lớp 4s.

Viết cấu hình electron của F (Z = 9), Cl (Z = 17) và cho biết khi nguyên tử của chúng nhận thêm 1 electron thì lớp electron ngoài cùng có đặc điểm gì?

Phương pháp giải

Viết cấu hình electron 

- Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử. 

- Bước 2: Các electron được phân bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng của năng lượng trong nguyên tử (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s...) và tuân theo quy tắc sau: 

+ Phân lớp s chứa tối đa 2 electron

+ Phân lớp p chứa tối đa 6 electron

+ Phân lớp d chứa tối đa 10 electron

+ Phân lớp f chứa tối đa 14 electron. 

- Bước 3: Viết cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. 

→ Nhận xét về đặc điểm electron ngoài cùng.

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron của F(Z= 9): 1s²2s²2p⁵.

Cấu hình electron của Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Khi nguyên tử nhận thêm 1 electron thì lớp ngoài cùng có 8 electron, giống nguyên tử khí hiếm.