%200028.jpg)
%200029.jpg)
%200030.jpg)
%200031.jpg)
%200032.jpg)
%200033.jpg)
%200034.jpg)
Trong nguyên tử, các electron chiếm những mức năng lượng nào ? Trình tự sắp xếp các mức năng lượng này ra sao ? Việc phân bố các electron trong nguyên tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc nào Cấu hình electron nguyên tử là gì ? Cách viết cấu hình electron nguyên tử như thế nào ? Mức năng lượng obitan nguyên tửTrong nguyên tử, các electron trên mỗi 5 obitan có một mức năng lượng xác 留 ཟ་མ་བཟཟཟཤཱ་ định. Người ta gọi mức năng lượng này ஓ யா 32 là mức năng lượng obitan nguyên tử مه =”f= பயே 18 (mức năng lượng AO). 4p Các electron trên các obitan khác nhau 4s — 18 của cùng một phân lớp có năng lượng như nhau. Thí dụ: Ứng với n = 2, ta có 3s 2 phân lớp là 2s và 2p. Phân lớp 2s chỉ có một obitan 2s, còn phân lớp 2p có $. 2p 3 obitan : 2px 2py, 2p,… Các electron & மாா của các obitan p trong phân lớp này tuy g có sự định hướng trong không gian khác = nhau, nhưng chúng có cùng mức năng 慧 lượng AO.2. Trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử- – – , . . .. – Hình 1.11. Mối quan hệ về mức nâng | – Thực nghiệm và lí thuyết cho thấy khi số C. obitanhiệu nguyên tử Z tăng, các mức năng lượng AO tăng dần theo trình tự sau: is 2s 2p3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d. Từ trình tự mức năng lượng AO trên cho thấy khi điện tích hạt nhân tăng có sự chèn mức năng lượng, mức 4s trở nên thấp hơn 3d, mức 5s thấp hơn 4d, 6s thấp hon 4f, 5ed, …II – CÁC NGUYÊN LÍ VA 0UY TÁC PHÂN BỐ ELECTRON TRONG NGUYÊN TỦSự phân bố các electron trong nguyên tử tuân theo nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền và quy tắc Hun (FHund).1. Nguyên lí Pau-lia) Ô lượng tử Để biểu diễn obitan nguyên tử một cách đơn giản, người ta còn dùng ô vuông nhỏ, được gọi là ô lượng tử. Một ô lượng tử ứng với một AO. Thí dụ : Ứng với n = 1 chỉ có một obitan ls, ta vẽ một ô vuông. Ứng Với n = 2 có một obitan 2s và ba obitan 2p (2px 2p, và 2p.), ta vẽ một ô vuông thuộc phân lớp 2s và ba ô vuông thuộc phân lớp 2p, ba ô vuông này được vẽ liền nhau, để chỉ rằng các obitan 2p có cùng mức năng lượng AO, nhưng cao hơn AO-2s (hình 1.12a và hình 1.12b).| DObitan : 1s 2s, 2p, 2p, 2p. (а) (b) Hình 1.12. Các Ô lượng tử Ứng với n = 1 và n = 2Palu-li (Wolfgang Pauli) (1900 – 1958)b) Nguyên lí Pau-liTrên 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. Người ta biểu thị chiều tự quay khác nhau quanh trục riêng của hai electron bằng 2 mũi tên nhỏ : Một mũi tên có chiều đi lên, một mũi tên có chiều đi xuống. Trong một obitan đã có 2 electron, thì 2 electron đó gọi là electron ghép đôi (hình 1.13a). Khi obitan chỉ có một electron thì electron đó gọi là electron độc thân (hình 1.13b). c)(а) (b) 2 electron 1 electron ghép đôi độc thânHình 1.13, Electron ghép đôi và electron độc thânSố electron tối đa trong một lớp và trong một phân lớp – Số electron tối đa trong một lớp electron : Ta đã biết lớp n có no obitan. Mỗi obitan theo nguyên lí Pau-li có tối đa 2 electron. Do đó : Lớp n có tối đa 2 n” electron. – Số electron tối đa trong một phân lớp electron . Cũng theo nguyên lí Pau-li, ta có thể biết được số electron tối đa trong một phân lớp. Phân lớp S chỉ có một obitan, vậy chỉ có tối đa 2 electron. Phân lớp p có 3 obitan nên có tối đa 6 electron, tương tự phân lớp dcó tối đa 10 electron, phân lớp f có tối đa 14 electron. Ta có thể biểu diễn số electron tối đa trong các phân lớp bằng các ô lượng tử trên hình 1.14.(а) (b)ft Ltltlt , | tt | tJtJ| tJ| t |,| tJ, (c) (d)Hình 1.14. Số electron tối đa trong các phân lớp (a) Phân lớp s: (b) Phân lớp p; (c) Phân lớp d: (d) Phân lớp f.Một cách khác, để biểu diễn trạng thái electron của obitan ls chứa 2 electron ta dùng kí hiệu: ls”. Ở đây, số 1 đứng bên trái chỉ lớp n = 1, chữ s chỉ obitans, số 2 ở phía trên bên phải chỉ số electron có chứa trong obitan 1s. Giả sử phân lớp 2p có 6 electron, ta viết:2po. Các phân lớp: s?, p6, d10, fl4 có đủ số electron tối đa gọi là phân lớp bão hoà. Còn phân lớp chưa đủ số electron tối đa gọi là phân lớp chưa bão hoà. Thí dụ các phân lớp s!, p°, d7, f12.. Nguyên lí vững bềnỞ trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao.Thí dụ : Nguyên tử hiđro (Z= 1) có 1 electron, electron này sẽ chiếm obitan ls (AO-1s) có mức năng lượng thấp nhất. Do đó có thể biểu diễn sự phân bố electron của nguyên tử hiđro là: 1s’; Biểu diễn bằng ô lượng tử là Nguyên tử heli (Z = 2) có 2 electron. Theo nguyên lí Pau-li, hai electron này cùng chiếm obitan ls có mức tìăng lượng thấp nhất. Bởi vậy sự phân bố electron trên obitan của heli là 1s2 → Nguyên tử liti (Z= 3) có 3 electron, 2 electron trước chiếm obitan ls và đã bão hoà, electron còn lại chiếm obitan 2s tiếp theo có mức năng lượng cao hơn. Do đó sự phân bố electron trên các obitan của liti là:ܥܹ- 1$22s1 1s?Một cách tương tự, ta có thể viết được sự phân bố electron trên các obitan của các nguyên tố tiếp theo. Thí dụ :Be (Z=4): 1s2 2s2 → 1s?B (Z=5): 1s2 2s2 2p’ — 2s2 2p 1s?Tuy nhiên, không nhất thiết lúc nào cũng phải biểu diễn các AO-2p phải cao hơn AO-2s,… vì sẽ cồng kềnh. Người ta chỉ biểu diễn sự cao, thấp của các ô lượng tử khi cần thể hiện mức năng lượng khác nhau của từng phân lớp electron. . Quy tắc HunTrong 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. Thí dụ sự phân bố electron trên các obitan của nguyên tử cacbon, nitơ như sau:aut Tt|Tt] N (Z = 7): 2p 1s?C (Z = 6) : 1s?Các electron độc thân trong một nguyên tử được kí hiệu bằng các mũi tên cùng chiều, thường được viết hướng lên trên. III – CẤU HìNH ELECTRON NGUYÊN TỦ1. Cấu hình electron nguyên tử Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc Các lớp khác nhau. Quy ước cách viết cấu hình electron nguyên tử: – Số thứ tự lớp electron được viết bằng các chữ số (1,2,3…) – Phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường (s, p, d, f) – Số electron được ghi bằng chỉ số ở phía trên, bên phải kí hiệu của phân lớp (s”, p”…). Cách viết cấu hình electron nguyên tử: -Xác định số electron của nguyên tử. – Các electron được phân bố theo thứ tự tăng dần các mức năng lượng AO, theo các nguyên lí và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử. – Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự của các lớp electron. Thí dụ : Na (Z = 11) có 11 electron. Cấu hình electron của Na như sau:ls22s^2p63s! Fe (Z = 26) có 26 electron. Do có sự chèn mức năng lượng, các electron được phân bố như sau : 1s22s22p63s23p64s23d6 Sau đó phải sắp xếp các phân lớp theo từng lớp: 1s^2s^2p63s23p63d64s? Hoặc viết gọn là: [Ar] 3d64s”. [Ar] là kí hiệu cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố agon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Fe.2- Cấu hình electron nguyên tử của một số nguyên tố Dựa vào các nguyên lí và quy tắc nêu ở trên ta có thể xây dựng cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố khác. Dưới đây là cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn (bảng 1.2).Bảng 1.2Cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảngtuần hoàn Nguyên Cấu hình – Cấu hình electron tử electron viết dưới dạng ô lượng tử1 H 1s2 He 1s?3. Li 1s22s fl4 Be 1s*2s* t5 B 1s22s22p TITI I D6 C 1s22s22p2 ti]Eti] † | TIO7 N 1s22s22p tt || 1 || 108 Ο 1s22s22p 西 西9 F 1s22s22p6 titut it ] Lit] 10 Ne 1s22s22p6 t 11 Na 1s22s22p63s’ 田 t 12 | Mg | 1s22s22p63s2 Tuttl|tl|tit 13 || AI 1s22s22p3s23p’ It Littl|tl|tit t || || 0 14 I Si 1s22s22p63s23p? titutIIIIIIIII ][ T | T | ] 15 p. 1s22s22p63s23p ttttttt | tt | 16 S 1s22s22p63s23p titut LITIITITITII TI ! 17 C| 1s22s22p3s23p t Titt 18 Ar 1s22s22p63s23p6 tfittittitt 19 K 1s?2s? 2p° 3s?3p° 4s1 | TITUTITLITETI TITITID ( i ) 20 Ca 1s22s22p3s23p 4s? t t I Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng Các electron ở lớp ngoài cùng quyết định tính chất hoá học của một nguyên tố a). Đối với nguyên tử của các nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng tối đa là 8. Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học. Đó là các nguyên tử khí hiếm (trừ He có số electron lớp ngoài cùng là 2).b) Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron & lớp ngoài cùng là các nguyên tử kim loại (trừ H. He và B).c) Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là các nguyên tử phikim.d). Các nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử kim loại hay phikim.BẢI TÂP 1. Hãy ghép cấu hình electron ở trạng thái cơ bản với nguyên tử thích hợp Cấu hình electron Nguyên tử A. 1s22s22ps a. Ci B. 1s22s22p4 b. S C. 1s22s22p83s23p4 C.. O D. 1s22s22p3s23p5 di F 2. Sự phân bố electron trong nguyên tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc gì ? Hãyphát biểu các nguyên lí và quy tắc đó. Lấy thí dụ minh hoạ. 3. Tại Sao trong sơ đồ phân bố electron của nguyên tử cacbon (C: 1s^2s22p2), phân lớp 2p lại biểu diễn như sau: It .. 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 thế nào ? Hãy cho biết số el lớp ngoài cùng của các nguyên tử H. Li, Na, K, Ca, Mg, C, Si, O. – Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố K(Z = 19) và Ca (Z=20) có đặc điểm gì ? Viết cấu hình electron của F (Z = 9), CI (Z = 17) và cho biết khi nguyên tử của chúng nhận thêm 1 electron thì lớp electron ngoài cùng có đặc điểm gì.4.