Cấu hình electron nguyên tử cho biết sự phân bố các electron trong lớp vỏ nguyên tử ở các trạng thái năng lượng khác nhau hay ở các vùng hiện diện của chúng. Cùng PUD tìm hiểu sâu hơn vấn đề qua bài viết sau đây nhé !

Thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử

Nguyên lý bền vững

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

cấu hình electron nguyên tử bền vững

  • Thứ tự sắp xếp mức năng lượng (phân mức năn lượng) theo chiều mũi tên: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s….
  • Thứ tự ác lớp electron: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 3f 4s 4p 4d 4f…

Nguyên lý Pauli

Trên một obitan nguyên tử chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.

Quy tắc Hund

Trong cùng một phân lớp, các electron điền vào các obitan sao cho số electron độc thân là lớn nhất

Ví dụ:

  • Có 3e phân bố trong 3 AO của phân lớp p như sau:

quy tắc hund trong cấu hình electron

  • Có 5e phân bố trong 3 AO của phân lớp p như sau:

sự phân bố của cấu hình electron

  • Có 5e phân bố trong 5 AO của phân lớp d như sau:

có 5e phân bố trong 5 ao của phân lớp d như sau

Cấu hình electron của nguyên tử

Khái niệm

Cấu hình electron của nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.

Quy ước cách viết cấu hình e

Số thứ tự lớp e được ghi bằng chữ số (1,2,3…)

Phân lớp được ghi bằng các chữ cái thường s,p,d,f

Số e được ghi bằng số ở phía trên bên phải của phân lớp ((s^{2}p^{6}))

Một số chú ý khi viết cấu hình e

Cần xác định đúng số e của nguyên tử hay ion (số e = số p = Z)

Nắm vững các nguyên lý và nguyên tắc, ký hiệu của lớp và phân lớp

Quy tắc bão hòa và bán bão hòa trên d và f: cấu hình e bền khi các e điền vào phân lớp d và f đạt bão hòa ((d^{10}, f^{14})) hoặc bán bão hòa ((d^{5}, f^{7}))

Các bước viết cấu hình e nguyên tử

  • Bước 1: Điền lần lượt các e vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng
  • Bước 2: Sắp xếp lại theo thứ tự các lớp và phân lớp theo nguyên tắc từ trong ra ngoài
  • Bước 3: Xem xét phân lớp nào có khả năng đạt đến bão hòa hoặc bán bão hòa thì có sự sắp xếp lại các electron ở các phân lớp (chủ yếu là d và f)

Ví dụ: Cu (Z = 29)

(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{9}4s^{2}) chuyển thành

(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{10}4s^{1})

Cách xác định nguyên tố s,p,d,f

  • Nguyên tố s: có electron cuối cùng điền vào phân lớp s
  • Nguyên tố p: có electron cuối cùng điền vào phân lớp p
  • Nguyên tố d: có electron cuối cùng điền vào phân lớp d
  • Nguyên tố f: có electron cuối cùng điền vào phân lớp f

Đặc điểm của lớp e ngoài cùng

Đối với tất cả các nguyên tố, lớp ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron (không tham gia vào các phản ứng hóa học)

Khí hiếm (Trừ He có 2e lớp ngoài cung) có 8e lớp ngoài cùng

Kim loại: có 1,2 hoặc 3 e lớp ngoài cùng

Nguyên tử có 4 electron ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim.

Một số dạng bài tập về cấu hình electron

Dạng 1: Cho tổng số hạt cơ bản và hiệu số hạt mang điện.

Phương pháp:

  • Gọi tổng số hạt mang điện là S, hiệu số hạt mang điện là A, ta dễ dàng có công thức sau: Z = (S + A) : 4
  • Căn cứ vào Z và bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học để xác định được nguyên tử đó là thuộc nguyên tố hóa học nào

Ví dụ 1: Tổng số hạt cơ bản của 1 nguyên tử X là 82, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Vậy X là

Cách giải:

Ta có: Z = (82 + 22) : 4 = 26

Vậy X là Fe

Dạng 2: Cho tổng số hạt cơ bản (S)

Phương pháp:

Với dạng này thì ta phải kết hợp thêm bất đẳng thức:

(1 leq frac{N}{Z}leq 1,52) (với 82 nguyên tố đầu bảng tuần hoàn) (1leq frac{S-2Z}{Z} leq 1,52 Rightarrow frac{S}{3,52} leq Z leq frac{S}{3})

(thường với 1 số nguyên tố đầu độ chênh lệch giữa p, n, không nhiều thường là 1 hoặc 2, nên sau khi chia S cho 3 ta thường chon luôn giá trị nguyên gần nhất, ngoài ra cũng có thể kết hợp công thức:

S = 2Z + N = Z + (Z + N) hay là S = Z + A để chọn nhanh đáp án

Ví dụ 7: Tổng số hạt cơ bản của nguyên tử X là 52, X thuộc nhóm VIIA. X là nguyên tử nguyên tố nào?

Cách giải:

(Z leq 52: 3 = 17,33)

Vậy Z là Clo (Cl)

Bài tập vận dụng

Bài 1. Nguyên tử X có tổng số hạt là 52, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16.

a. Xác định vị trí của X trong BTH các nguyên tố hóa học.

b. Xác định tên nguyên tố X.

Bài 2. Nguyên tử R có tổng số hạt là 93, trong đó số hạt không mang điện tích bằng 60,3448% số hạt mang điện.

a. Xác định vị trí của R trong BTH các nguyên tố hóa học

b. Xác định nguyên tố R.

Bài 3. Tổng số hạt trong ion là 24, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10.

a. Xác định vị trí của X trong BTH các nguyên tố hóa học

b. Viết công thức oxit cao nhất của X.

Bài 4. Ion R+ và X2- đều có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 3p6.

a. Xác định vị trí của nguyên tố R, X trong BTH

b. Viết công thức oxit cao nhất của R, X.

Bài 5. Nguyên tử X có 7 electron p, nguyên tử Y có tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt mang điện của nguyên tử X là 8 hạt.

a. Xác định vị trị của X,Y trong BTH

b. Xác định nguyên tố X, Y.

Bài 6. Nguyên tử X có phân lớp ngoài cùng là 3px, nguyên tử Y có phân lớp ngoài cùng là 4sy. Biết tổng số electron của 2 phân lớp này là 7. Biết X và Y dễ dàng phản ứng với nhau.

a. Xác định vị trí của X, Y trong BTH

b. Xác định nguyên tố X, Y.

Bài 7. Nguyên tử X có tổng số hạt là 28. Viết cấu hình electron của X. Biết X thuộc nhóm VIIA.

Bài 8. Trong ion R2+ có tổng số hạt là 78, trong đó số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện tích âm là 7.

a. Xác định vị trí của nguyên tố R trong BTH

b. Xác định nguyên tố X.

Bài 9. Trong phân tử XY2 có tổng số hạt proton là 26. Biết X và Y là hai nguyên tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong cùng một chu kì.

a. Xác định vị trí của X và Y trong BTH

b. Xác định công thức phân tử XY2.

Bài 10. Trong phân tử X2Y có tổng số hạt là 22. Biết X và Y là 2 nguyên tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong cùng một chu kì. Xác định công thức phân tử của X và Y.

Trên đây là những kiến thức hữu ích về chủ đề cấu hình electron nguyên tử. Hy vọng bài viết đã giúp bạn nắm chắc hơn về phần kiến thức quan trọng này. Còn rất nhiều phần kiến thức hữu ích khắc hằng ngày vẫn được cập nhật trên PUD. Hãy đồng hành để dõi theo bạn nhé !