HÓA HỌC 10 || BÀI 4: CẤU TẠO VỎ NGUYÊN TỬ

• Trong nguyên tử, electron chuyển động như thế nào?
• Cấu tạo vỏ nguyên tử ra sau? Thế nào là lớp electron, phân lớp electron? Mỗi lớp và mỗi phân lớp có chứa tối đa bao nhiêu electron?

I. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ

− Các electron chuyển động rất nhanh trong khu vực quanh hạt nhân nguyên tử không theo những quỹ đạo nhất định tạo nên vỏ nguyên tử.

− Electron chuyển động xung quanh hạt nhân với tốc độ rất lớn, tạo nên một vùng không gian mang điện tích âm, gọi là “mây” electron. Mật độ điện tích của mây electron không đều. Vùng có mật độ điện tích lớn nhất (tức là xác suất có mặt electron nhiều nhất) được gọi obitan. 

Mô hình mẫu hành tinh nguyên tử Oxy

− Số proton trong hạt nhân nguyên tử bằng số electron ở vỏ nguyên tử của một nguyên tố và cũng bằng số hiệu nguyên tử (Z) và là số thứ tự của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn.

− Các kết quả nghiên cứu khoa học cho thấy, các electron phân bố theo những quy định nhất định.

II. LỚP ELECTRON VÀ PHÂN LỚP ELECTRON

Tùy thuộc vào mức năng lượng mà các electron ở phần vỏ nguyên tử được phân thành các lớp, phân lớp. 

1. Lớp electron

Lớp electron: gồm những electron có mức năng lượng bằng nhau hoặc xấp xỉ nhau. 

Các electron nguyên tử được xếp thành từng lớp theo quy tắc:

− Các lớp electron được sắp xếp theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao. 

− Những electron có mức năng lượng gần bằng nhau được xếp trên cùng một lớp

− Electron lớp ngoài cùng có mức năng lượng cao hơn các lớp electron gần hạt nhân.

Từ gần hạt nhân ra ngoài, các lớp electron được ghi bằng số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 hay bằng chữ cái hoa tương ứng K, L, M, N, O, P, Q. 

Theo trình tự sắp xếp trên, lớp K (n = 1) là lớp gần hạt nhân nhất. Năng lượng của electron trên lớp này là thấp nhất. Sự liên kết giữa electron trên lớp này với hạt nhân là bền chặt nhất, rồi tiếp theo là những electron của lớp ứng với n lớn hơn có năng lượng cao hơn.  

2. Phân lớp electron

Phân lớp: gồm những electron có mức năng lượng bằng nhau được kí hiệu là s, p, d, f,… 
Số phân lớp có trong một lớp bằng số thứ tự của lớp đó (tức lớp thứ n có n phân lớp).
− Lớp K (n = 1) có một phân lớp: 1s. 
− Lớp L (n = 2) có hai phân lớp: 2s, 2p. 
− Lớp M (n = 3) có ba phân lớp: 3s, 3p, 3d
− Lớp N (n = 4) có bốn phân lớp: 4s, 4p, 4d, 4f
Các electron ở phân lớp s được gọi là electron s, các electron ở phân lớp p được gọi là electron p, … 

III. SỐ ELECTRON TỐI ĐA TRONG MỘT PHÂN LỚP, MỘT LỚP

Số electron tối đa trong một phân lớp và trong một lớp như sau:

Kí hiệu lớp (n)	1	2	3	4	……
Tên của lớp electron	K	L	M	N	……
Số electron tối đa	2	8	18	32
Số phân lớp	1	2	3	4	……
Kí hiệu phân lớp	1s	2s, 2p	3s, 3p, 3d	4s, 4p, 4d, 4f	…….
Số electron tối đa ở lớp và phân lớp	2				……

− Số electron tối đa của lớp n là  2n2

− Phân lớp electron đã có đủ số electron tối đa được gọi là phân lớp electron bão hòa

− Lớp electron có đủ số electon tối đa được gọi là lớp electron bão hòa.

Lớp electron	Số electron tối đa của lớp	Phân bố electron trên các phân lớp
Lớp K (n=1)	2	1s2
Lớp L (n=2)	8	2s22p6
Lớp M (n=3)	18	3s23p63d10
Lớp N (n=4)	32	4s24p64d104f14

➤ Ví dụ: xác định số electron của nguyên tử Nitơ và Magie: 

Sự phân bố electron trên các lớp nguyên tử nito

−        Cấu hình electron của Nitơ:   1s22s22p3 

−        Cấu hình electron của Magie: 1s22s22p63s2    

IV. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP  

Bài 1. Một nguyên tử M có 75 electron và 110 nơtron. Kí hiệu của nguyên tử M là

A. 18575M     B. 75185M C. 11085M         D. 75110M

Chọn đáp án đúng.

Giải:

Ta có:  Số electron của nguyên tử M là eM  = 75 => số điện tích hạt nhân Z = e =75

Số khối A = Z + N = 75 + 110 =185

Vậy kí hiệu nguyên tử M là 18575M ⇨  Chọn đáp án A. 

Bài 2. Nguyên tử nào trong các nguyên tử sau đây chứa đồng thời 20 nơtron, 19 proton và 19 electron?

A. 3717Cl            B.  3919K           C. 4018Ar         D. 4019K 

Chọn đáp án đúng.

Giải:

Ta có: Số notron N = 20, số proton p = số electron e = 19

Số khối A = Số proton p + số notron N =19 + 20 = 39

Vậy kí hiệu nguyên tử cần tìm là 3919K  ⇨ chọn đáp án B.

Bài 3. Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử flo là 9. Trong nguyên tử flo, số electron ở mức năng lượng cao nhất là

A. 2 B. 5 C. 9 D. 11

Giải

Ta có:

Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử flo là 9 ⇨ Z = e = p = 9

⇨ Phân bố các electron của nguyên tử flo: 1s22s22p5 

⇨ Electron lớp ngoài cùng có mức năng lượng cao hơn các lớp electron gần hạt nhân cho nên số electron có mức năng lượng cao nhất là 5

⇨ Chọn đáp án B.

Bài 4. Các electron của nguyên tử nguyên tố X được phân bố trên 3 lớp, lớp thứ ba có 6 electron. Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của nguyên tố X là

A. 6 B. 8 C. 14 D. 16

Chọn đáp án đúng.

Giải:

Ta có:

Lớp electron	Số electron tối đa của lớp	Phân bố electron trên các phân lớp
Lớp K (n=1)	2	1s2
Lớp L (n=2)	8	2s22p6
Lớp M (n=3)	18	3s23p63d10
Lớp N (n=4)	32	4s24p64d104f14

Theo đề: 

− Nguyên tố X có số electron được phân bố trên 3 lớp, tức là lớp thứ nhất và lớp thứ hai sẽ bão hòa  số electron ở 2 lớp này (lớp K và L) là 10 electron

− Lớp thứ ba có 6 electron  lớp M có 6 electron

⇨ Vậy tổng số electron ở 3 lớp của nguyên tố X là 16 electron.

⇨ Sự phân bố electron của nguyên tố X: 1s22s22p63s23p4 

⇨ Chọn đáp án D

Bài 5. a) Thế nào là lớp và phân lớp electron? Sự khác nhau giữa lớp và phân lớp electron?

b) Tại sao lớp N chứa tối đa 32 electron?

Giải:

a) Lớp và phân lớp electron

− Lớp electron gồm các electron nguyên tử được xếp thành từng lớp theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao, mỗi mức năng lượng là một lớp.

−Phân lớp electron gồm những electron có mức năng lượng bằng nhau được kí hiệu là s, p, d, f,… 

Sự khác nhau giữa lớp và phân lớp electron:

− Lớp electron chứa các electron có mức năng lượng có thể bằng nhau hoặc gần bằng nhau.

− Phân lớp electron chứa các electron có mức năng lượng bằng nhau.

b) Lớp N chứa tối đa 32 electron là vì:

Ta có:

Lớp N là lớp thứ n = 4. Do đó, lớp này có chứa 4 phân lớp là 4s, 4p, 4d, 4f. Mỗi phân lớp chứa tối đa lượng electron như sau:

− Phân lớp 4s: 2 electron

− Phân lớp 4p: 6 electron

− Phân lớp 4d: 10 electron

− Phân lớp 4f: 14 electron

⇨ Tổng số electron trên ta có tất cả 32 electron.

Ngoài ra, chúng ta có thể áp dụng công thức: Số electron tối đa của lớp n là 2n2

Lớp N là lớp thứ n = 4 ⇨ Số electron tối đa của lớp n là 2n2 = 2 x 42 = 32 electron

Bài 6. Nguyên tử agon có kí hiệu là 4018Ar. 

a) Hãy xác định số proton, số nơtron và số electron của nguyên tử.

b) Hãy xác định sự phân bố electron trên các lớp electron.

Giải:

a) Theo đề: Nguyên tử agon có kí hiệu là 4018Ar, ta có Z = 18 và A = 40

Trong nguyên tử: Z = e = p và A = Z + N => N = A - Z

Số proton của nguyên tử 4018Ar: Z = 18

Số nơtron của nguyên tử 4018Ar: N = 40 – 18 = 22

Số electron của nguyên tử 4018Ar: e = 18

b) Sự phân bố electron trên các lớp hay còn gọi là cấu hình electron nguyên tử 4018Ar: 

Số electron tối đa của lớp n là 2n2 =18 => n = 3 => nguyên tử aron có 3 lớp electron

Tiến hành điền các electron vào các lớp và phân lớp tương ứng ta được sự phân bố electron như sau:  1s22s22p63s23p6 

Lời kết

Trên đây chúng ta đã tìm hiểu sự chuyển động của các electron trong nguyên tử, lớp và phân lớp electron, số electron trong một lớp, phân lớp. Hi vọng bài viết CẤU TẠO VỎ NGUYÊN TỬ hữu ích với các bạn. Hãy chia sẻ đến những người bạn của bạn nhé! Chúc các bạn học tốt!