Bài 4 Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 26 Hóa học 10 Trong nguyên tử, các electron chuyển động như thế nào và chiếm những mức năng lượng nào? Trình tự sắp xếp các[.]
Bài Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 26 Hóa học 10: Trong nguyên tử, electron chuyển động chiếm mức lượng nào? Trình tự xếp mức lượng sao? Việc phân bố electron nguyên tử tuân theo nguyên lí quy tắc nào? Trả lời: - Sự chuyển động electron nguyên tử: + Theo mơ hình ngun tử Rutherford – Bohr, electron chuyển động quỹ đạo hình trịn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân + Theo mô hình đại, nguyên tử, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định, tạo thành đám mây electron - Trong nguyên tử electron xếp thành lớp phân lớp theo mức lượng từ thấp đến cao - Trình tự xếp mức lượng: + Các electron phân lớp có lượng + Các electron lớp có lượng gần B/ Câu hỏi Sự chuyển động electron nguyên tử Hình thành kiến thức trang 26 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.1 4.2, so sánh điểm giống khác mơ hình Rutherford - Bohr với mơ hình đại mơ tả chuyển động electron ngun tử Trả lời: Mơ hình Rutherford – Bohr Mơ hình đại Giống Electron chuyển động quanh hạt nhân Khác Hạt nhân nằm giữa, electron Electron chuyển động hỗn chuyển động quanh hạt nhân loạn khơng có quỹ đạo xác quỹ đạo đường xác định định quanh hạt nhân ⇒ Chỉ có hình trịn hình bầu dục xác định khoảng khơng gian mà electron chuyển động đó, khoảng khơng gian gọi Orbital ngun tử Vận dụng trang 27 SGK Hóa học 10: Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời trung tâm thiên thể quay quanh theo quỹ đạo xác định Hãy cho biết mơ hình ngun tử nhà khoa học gọi mơ hình hành tinh ngun tử, tương tự hệ Mặt Trời? Trả lời: - Các thiên thể quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo xác định - Theo Rutherford – Bohr: electron chuyển động quỹ đạo hình trịn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân ⇒ Mơ hình ngun tử Rutherford – Bohr gọi mơ hình hành tinh nguyên tử, tương tự hệ Mặt Trời Hình thành kiến thức trang 27 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.3, phân biệt khái niệm đám mây electron khái niệm orbital nguyên tử Trả lời: - Đám mây nguyên tử tạo thành electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân với xác suất tìm thấy khơng giống - Orbital ngun tử khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron khoảng 90% Hình thành kiến thức trang 27 SGK Hóa học 10: Cho biết khái niệm orbital nguyên tử xuất phát từ mơ hình ngun tử Rutherford - Bohr hay mơ hình ngun tử đại Trả lời: Khái niệm orbital ngun tử xuất phát từ mơ hình ngun tử đại Hình thành kiến thức trang 27 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.4, cho biết điểm giống khác orbital p (px, py, pz) Trả lời: - Điểm giống orbital p (px; py; pz): có dạng hình số tám - Điểm khác nhau: Sự định hướng khơng gian, cụ thể: + Orbital px có dạng hình số tám nổi, định hướng theo trục x + Orbital py có dạng hình số tám nổi, định hướng theo trục y + Orbital pz có dạng hình số tám nổi, định hướng theo trục z Lớp phân lớp electron Hình thành kiến thức trang 28 SGK Hóa học 10: Quan sát hình 4.5, nhận xét cách gọi tên lớp electron chữ tương ứng với lớp từ đến Trả lời: Trong nguyên tử, electron xếp thành lớp kí hiệu K, L, M, N, O, P, Q từ gần đến xa hạt nhân theo thứ tự từ lớp n = đến n = Hình thành kiến thức trang 28 SGK Hóa học 10: Từ hình 4.5, cho biết lực hút hạt nhân với electron lớp lớn lớp nhỏ Trả lời: Từ hình 4.5 ta thấy: Lực hút hạt nhân với lớp K lớn nhất, lớp Q nhỏ Hình thành kiến thức trang 28 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.6, nhận xét số lượng phân lớp lớp từ đến Trả lời: Với lớp đầu (1, 2, 3, 4) số phân lớp lớp số thứ tự lớp Cấu hình electron ngun tử Hình thành kiến thức trang 29 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.7, nhận xét chiều tăng lượng electron AO trạng thái (trạng thái có lượng thấp nhất) Trả lời: Ở trạng thái bản, electron nguyên tử chiếm orbital có mức lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p … Lưu ý: Khi điện tích hạt nhân tăng có chèn mức lượng mức 4s trở nên thấp 3d, mức 5s thấp 4d, Hình thành kiến thức trang 30 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.8, cho biết cách biểu diễn electron orbital dựa sở nào? Trả lời: Cách biểu diễn electron orbital dựa nguyên lí Pauli: + Để biểu diễn orbital nguyên tử, người ta sử dụng ô vuông, gọi ô lượng tử, ô lượng tử ứng với AO, AO chứa tối đa electron có chiều tự quay ngược + Nếu AO chứa electron electron gọi electron độc thân (kí hiệu mũi tên hướng lên ↑) Ngược lại, AO chứa đủ hai electron electron gọi electron ghép đơi (kí hiệu hai mũi tên ngược chiều ↑↓) Hình thành kiến thức 10 trang 30 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.9, cho biết ngun tử oxygen có electron ghép đơi vào electron độc thân? Trả lời: Nguyên tử oxygen có electron ghép đơi electron độc thân Hình thành kiến thức 11 trang 31 SGK Hóa học 10: Từ Bảng 4.1, mối quan hệ số thứ tự lớp số electron tối đa lớp Trả lời: Từ bảng 4.1 ta có mối quan hệ: lớp n có tối đa 2n2 electron (với n ≤ 4) Luyện tập trang 31 SGK Hóa học 10: Nguyên tử nitrogen có lớp electron có phân lớp s phân lớp p Các phân lớp s chứa số electron tối đa, phân lớp p chứa nửa số electron tối đa Nguyên tử nitrogen có electron Trả lời: Số electron tối đa phân lớp p Trong nguyên tử nitrogen, phân lớp 2p chứa nửa số electron tối đa ⇒ phân lớp p chứa electron Nitrogen có phân lớp s chứa electron tối đa ⇒ tổng số electron phân lớp s × = Nguyên tử nitrogen có + = electron Hình thành kiến thức 12 trang 31 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.10, nhận xét số lượng electron độc thân trường hợp Trả lời: Trường hợp a) khơng có electron độc thân ⇒ Phân lớp bão hòa chứa đủ số electron tối đa Trường hợp b) có electron độc thân ⇒ Phân lớp nửa bão hòa chứa nửa số electron tối đa Trường hợp hợp c) có electron độc thân ⇒ Phân lớp chưa bão hòa chưa đủ số electron tối đa Hình thành kiến thức 13 trang 31 SGK Hóa học 10: Hãy đề nghị cách phân bố electron vào orbial để số electron độc thân tối đa Trả lời: Cách phân bố electron vào orbial để số electron độc thân tối đa: Biểu diễn electron mũi tên lên vào orbital trước, sau quay lại biểu diễn electron mũi tên xuống vào orbital Luyện tập trang 31 SGK Hóa học 10: Trong trường hợp (a) (b) đây, trường hợp có phân bố electron vào orbital tuân theo không tuân theo quy tắc Hund Trả lời: Quy tắc Hund: Trong phân lớp chưa bão hòa, electron phân bố vào orbital cho số electron độc thân tối đa Vậy: + Trường hợp (a) tuân theo quy tắc Hund số electron độc thân tối đa + Trường hợp (b) khơng tn theo quy tắc Hund số electron độc thân chưa tối đa Hình thành kiến thức 14 trang 32 SGK Hóa học 10: Cấu hình electron nguyên tử cho biết thông tin gì? Trả lời: Cấu hình electron nguyên tử cho biết phân bố electron vỏ nguyên tử phân lớp thuộc lớp khác Luyện tập trang 32 SGK Hóa học 10: Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố aluminium (Z = 13) biểu diễn cấu hình electron aluminium theo orbital Từ đó, xác định số electron độc thân nguyên tử Trả lời: Z = 13 ⇒ nguyên tử aluminium có 13 electron Cấu hình electron ngun tử aluminium là: 1s22s22p63s23p1 viết gọn [Ne]3s23p1 Cấu hình electron theo orbital: ⇒ Ngun tử aluminium có electron độc thân Hình thành kiến thức 15 trang 33 SGK Hóa học 10: Quan sát Bảng 4.2, cho biết dựa sở để dự đoán phosphorus nguyên tố phi kim Trả lời: Dựa vào Bảng 4.2, cấu hình electron phosphorus (Z = 15): 1s22s22p63s23p3 hay [Ne]3s23p3 Cơ sở để dự đoán phosphorus (Z = 15) nguyên tố phi kim: có electron lớp ngồi Vận dụng trang 33 SGK Hóa học 10: Lithium ngun tố có nhiều cơng dụng, sử dụng chế tạo máy bay số loại pin định Pin Lithium - Ion (pin Li- Ion) ngày phổ biến, cung cấp lượng cho sống hàng triệu người ngày thơng qua thiết bị máy tính xách tay, điện thoại di động, xe Hybrid, xe điện, … nhờ trọng lượng nhẹ, cung cấp lượng cao khả sạc lại Dựa vào cấu hình electron nguyên tử (Bảng 4.2), dự đoán lithium kim loại, phi kim hay khí hiếm? Trả lời: Dựa vào Bảng 4.2, cấu hình electron lithium (Z = 3) 1s22s1 hay [He]2s1 Nguyên tử lithium có electron lớp ⇒ kim loại Bài tập Bài tập trang 34 SGK Hóa học 10: Trong cách biểu diễn electron vào orbital phân lớp 2p trạng thái bản, chọn cách phân bố đúng: Trả lời: Chọn (1) phân bố chứa tối đa electron độc thân electron độc thân biểu diễn mũi tên hướng lên Bài tập trang 34 SGK Hóa học 10: Cho nguyên tố X có lớp eletron, lớp thứ có electron Xác định số hiệu nguyên tử X Trả lời: Số electron nguyên tử X + = electron ⇒ X có proton, số hiệu nguyên tử X Bài tập trang 34 Hóa học 10: Ở trạng thái bản, nguyên tử nguyên tố có electron độc thân? a) Boron b) Oxygen c) Phosphorus d) Chlorine Trả lời: Ở trạng thái bản, nguyên tử tất nguyên tố chứa electron độc thân Cụ thể: Nguyên tử Cấu hình electron Orbital lớp Số electron độc thân Boron 1s22s22p1 (Z = 5) hay [He] 2s22p1 Oxygen 1s22s22p4 (Z = 8) hay [He] 2s22p4 Phosphorus 1s22s22p63s23p3 (Z = 15) hay [Ne] 3s23p3 Chlorine 1s22s22p63s23p5 (Z = 17) hay [Ne] 3s23p5 Bài tập trang 34 Hóa học 10: Viết cấu hình electron ngun tử nguyên tố: carbon (Z = 6), sodium (Z = 11) oxygen (Z = 8) Cho biết số electron lớp nguyên tử các nguyên tố Chúng kim loại, phi kim hay khí hiếm? Trả lời: Cấu hình electron carbon (Z = 6): 1s22s22p2 hay [He] 2s22p2 ⇒ Nguyên tử carbon có electron lớp ngồi ⇒ phi kim Cấu hình electron sodium (Z = 11): 1s22s22p63s1 hay [Ne] 3s1 ⇒ Nguyên tử sodium có electron lớp ngồi ⇒ kim loại Cấu hình electron oxygen (Z = 8): 1s22s22p4 hay [He] 2s22p4 ⇒ Nguyên tử oxygen có electron lớp ⇒ phi kim ... 27 SGK Hóa học 10: Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời trung tâm thiên thể quay quanh theo quỹ đạo xác định Hãy cho biết mơ hình ngun tử nhà khoa học gọi mơ hình hành tinh nguyên tử, tương tự hệ Mặt Trời? ... 31 SGK Hóa học 10: Từ Bảng 4.1, mối quan hệ số thứ tự lớp số electron tối đa lớp Trả lời: Từ bảng 4.1 ta có mối quan hệ: lớp n có tối đa 2n2 electron (với n ≤ 4) Luyện tập trang 31 SGK Hóa học. .. tương tự hệ Mặt Trời Hình thành kiến thức trang 27 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 4.3, phân biệt khái niệm đám mây electron khái niệm orbital nguyên tử Trả lời: - Đám mây nguyên tử tạo thành electron