Hoá học 10 Bài 5: Cấu hình electron

Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s…

a. Cấu hình electron

- Cấu hình e biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.

- Cách viết cấu hình e như sau:

+ Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử

+ Bước 2: Phân bố các electron theo thứ tự mức năng lượng (1s2s2p3s3p4s3d4p5s…) và tuân theo quy tắc sau: phân lớp s chứa tối đa 2 electron, phân lớp p chứa tối đa 6e, phân lớp d chứa tối đa 10 electron, phân lớp f chứa tối đa 14 e.

- Quy ước cách viết cấu hình e:

+ Số thứ tự của lớp được viết bằng các số   (1,2,3,...)

+ Phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái thường: s  p  d  f

+ Số e viết trên kí hiệu của các phân lớp như số mũ  (s², p⁶)

- Ví dụ:

+ H (Z=1): 1s¹ → H là nguyên tố s

+ Li (Z = 3): 12² 2s¹  → Li là nguyên tố s

+ Cl (Z=17): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ → Cl là nguyên tố p

+ Fe (Z = 26): 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ 4s² 3d⁶

→ Fe là nguyên tố d hay 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ 3d⁶ 4s²

​​- Ghi chú:

+ ​Nguyên tố s: e cuối cùng điền vào phân lớp s.

+ Nguyên tố p: e cuối cùng điền vào phân lớp p

+ Nguyên tố d: e cuối cùng điền vào phân lớp d

b. Cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu tiên

H ( Z = 1): 1s¹  

He (Z = 2): 1s²

Li (Z = 3): 1s²2s¹  

Be (Z = 4): 1s²2s²  

B (Z = 5): 1s²2s²2p¹  

C (Z = 6): 1s²2s²2p² 

N (Z = 7): 1s²2s²2p³  

O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴  

F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵

Ne (Z = 10): 1s²2s²2p⁶

Na (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹

Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s²

Al (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Si (Z = 14): 1s²2s²2p⁶3s²3p²

P (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³

S (Z = 16): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Ar (Z = 18): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

K (Z = 19): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Ca (Z = 20): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

c. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

- Nguyên tử của tất cả các nguyên tố có tối đa 8 e lớp ngoài cùng.

+ Số e lớp ngoài cùng: 1, 2, 3 e → kim loại (trừ H, He, B)

+ Số e lớp ngoài cùng: 4e → kim loại hoặc phi kim

+ Số e lớp ngoài cùng: 5, 6, 7 → phi kim

+ Số e lớp ngoài cùng: 8e (trừ He) → khí hiếm (khí trơ)

- Ví dụ:

+ Na (Z=11): 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ (kim loại)

+ Cl (Z=17): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ (phi kim)

+ Ar (Z=18): 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ (khí hiếm)

Cách viết cấu hình electron

Phương pháp

- Nắm chắc cách viết cấu hình electron nguyên tử dựa vào nguyên lý vững bền, nguyên lý Pauli và quy tắc Hund:

+ 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

* Các bước viết cấu hình electron nguyên tử

+ Xác định số electron trong nguyên tử.

+ Phân bố các electron theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần.

+ Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp electron trong một lớp.

Ví dụ: ²⁶Fe.

+ Có 26e

+ Viết theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

+ Sau đó viết lại theo thứ tự các phân lớp electron trong 1 lớp:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

+ Viết gọn: [Ar] 3d⁶ 4s²

* Chú ý:

+ Trật tự các mức năng lượng AO tăng dần như sau:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

+ Dạng (n – 1)d⁴ns² chuyển thành (n – 1)d⁵ns¹

 (n – 1)d⁹ns² chuyển thành (n – 1)d¹⁰ns¹

* Dựa vào số electron ở lớp ngoài cùng để suy ra tính chất của nguyên tố hóa học.

Số electron lớp ngoài cùng:

1, 2, 3 → Kim loại

4 → Kim loại hoặc phi kim

5, 6, 7 → Phi kim

8 → Khí hiếm

Sơ đồ hình thành ion nguyên tử:

M → Mⁿ⁺ + ne

X + me → X^m-.

Bài 1: Cho biết số electron tối đa trong 1 lớp, 1 phân lớp

Hướng dẫn giải

* 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

Bài 2: 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 giải

Do có sự chèn mức NL nên electron được phân bố như sau:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 4s²3d⁶

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.

Bài 3: Cấu hình electron nào sau đây viết sai?

A. 1s²2s²2p⁵

B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁵

D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²

Hướng dẫn giải

Cấu hình 1s²2s²p⁶3s²3p⁶4s²4p⁵ thiếu phân lớp 3d. Trước khi electron được điền vào phân lớp 4p phải điền vào phân lớp 3d.

⇒ Chọn C.

Bài 4: 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 giải

Z = 2 + 8 + 4 = 14

Cấu hình e của X là 1s²2s²p⁶3s²3p²

Bài 5: 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 giải

Nguyên tố d có 4 lớp electron → electron cuối cùng trên phân lớp 3d.

Cấu hình electron của nguyên tố này có dạng: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d^X4s².

Vậy tổng số electron s và electron p là 20

Câu 1: Cho các dãy nguyên tố mà mỗi nguyên tố được biểu diễn bằng số hiệu nguyên tử tương úng. Dãy nào sau đây chỉ gồm các nguyên tố mà nguyên tử có cùng số electron ở lớp ngoài cùng?

Câu 2: X là nguyên tố p. Biết rằng trong nguyên tử X, số electron p nhiều hơn số electron s là 9. Số electron ở lớp ngoài cùng của X là?

Câu 3: 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?

Câu 4: Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tố có Z = 20, Z = 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron của các nguyên tố đó khác nhau như thế nào ?

Câu 5: Nguyên tử Fe có Z = 26. Hãy viết cấu hình elctron của Fe. Nếu nguyên tử Fe bị mất hai electron, mất ba electron thì các cấu hình electron tương ứng sẽ như thế nào ?

Câu 1: Nguyên tử X có ký hiệu ₂₆⁵⁶X. Cho các phát biểu sau về X:

Nguyên tử của nguyên tố X có 8 electron ở lớp ngoài cùng.

Nguyên tử của nguyên tố X có 30 nơtron trong hạt nhân.

X là một phi kim.

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)

Câu 2: 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

Câu 3: Cấu hình electron nào sau đây viết sai?

A. 1s²2s²2p⁵

B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁵

D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²

Câu 4: Nguyên tử Ca có số hiệu nguyên tử Z = 20. Khi Ca tham gia phản ứng tạo hợp chất ion, ion Ca²⁺ có cấu hình electron là:

A. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

B. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴4s²

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p²

D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Câu 5: Nguyên tử X, ion Y²⁺ và ion Z^- đều có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁶. X, Y, Z là kim loại, phi kim hay khí hiếm?

A. X: Phi kim; Y: Khí hiếm; Z: Kim loại

B. X: Khí hiếm; Y: Phi kim; Z: Kim loại

C. X: Khí hiếm; Y: Kim loại; Z: Phi kim

D. X: Khí hiếm; Y: Phi kim ; Z: Kim loại .

Sau bài học cần nắm:

• Sự sắp xếp các electron trong vỏ nguyên tử của các nguyên tố như thế nào?
• Cách viết cấu hình electron nguyên tử, đặc điểm của electron lớp ngoài cùng