Xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy là khoảng bao nhiêu phần trăm?c So sánh sự giống và khác nhau giữa mô hình Rutherford – Bohr và mô hình hiện đại về nguyên tử.Đáp án:a Mô hình Ruthe
Trang 1I CHUYỂN ĐỘNG CỦA ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ:
1 Tìm hiểu sự chuyển động của electron trong nguyên tử:
Mô hình nguyên tử theo Rutherford – Bohr Mô hình nguyên tử hiện đại
Đặc điểm:
Electron chuyển động xung quanh hạt nhân
theo quỹ đạo tròn hay bầu dục, giống như
quỹ đạo các hành tinh quay xung quanh Mặt
Hình số 8 nổi được phân bố theo các trục của hệ tọa độ Descartes (Đề - các)
AO pX (Vị trí AO p phân bố trên trục Ox)
AO py (Vị trí AO p phân bố trên trục Oy)
AO p
AO pz (Vị trí AO p phân bố trên trục Oz)
AO d ,f Có hình dạng phức tạp
Trang 2Hình Hình dạng của các orbital s và p
3 Ô orbital:
Một AO được biểu diễn bằng một ô vuông, gọi là ô orbital
Một AO chứa tối đa 2 electron => 2 electron này gọi là cặp electron ghép đôi
Nếu AO chứa 1 electron => 1 electron này gọi là electron độc thân
Ví dụ 1 Trả lời những câu hỏi sau đây liên quan đến mô hình Rutherford – Bohr và mô hình hiện
đại về nguyên tử
a) Vì sao còn gọi mô hình Rutherford – Bohr là mô hình hành tinh nguyên tử?
b) Theo mô hình hiện đại, orbital p có hình số tám nổi với hai phần (còn gọi là hai thùy) giống hệt nhau Xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy là khoảng bao nhiêu phần trăm?
c) So sánh sự giống và khác nhau giữa mô hình Rutherford – Bohr và mô hình hiện đại về nguyên tử
Đáp án:
a) Mô hình Rutherford – Bohr còn gọi là mô hình hành tinh nguyên tử vì trong mô hình Rutherford – Bohr electron quay xung quanh hạt nhân theo các quỹ đạo giống như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời
b) Theo mô hình hiện đại, xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy trong AO p là khoảng 90%
c)
Mô hình Rutherford - Bohr Mô hình hiện đạiGiống nhau Khối lượng tập trung chủ yếu ở hạt nhân, electron càng xa hạt nhân thì năng
lượng càng caoKhác nhau Các electron chuyển động theo quỹ
đạo tròn hoặc bầu dục
Các electron chuyển động không theo quỹ đạo xác định
Ví dụ 2 Orbital nguyên tử là
A đám mây chứa electron có dạng hình cầu.
B đám mây chứa electron có dạng hình số 8 nổi.
C khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt electron lớn nhất.
D quỹ đạo chuyển động của electron quay quanh hạt nhân có kích thước năng lượng xác định
Ví dụ 3 Trả lời các câu hỏi sau:
a) Orbital s và p có dạng hình gì?
b) Quan sát Hình 3.3 và nêu sự định hướng của các AO p trong không gian
Trang 3Đáp án:
a) Orbital s có dạng hình cầu và orbital p có dạng hình số 8 nổi
b) Orbital p có 3 sự định hướng:
+ Orbital px định hướng theo trục x
+ Orbital py định hướng theo trục y
+ Orbital pz định hướng theo trục z
Ví dụ 4 Cách biểu diễn electron trong AO nào sau đây không tuân theo nguyên lí Pauli?
- Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau
- Lớp e càng gần hạt nhân có năng lượng càng thấp => lớp K có năng lượng thấp nhất (e ở lớp này bị giữ chặt nhất)
2 Tìm hiểu phân lớp electron:
Trang 4- Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau
Hình Kí hiệu một số lớp và phân lớp electron trong nguyên tử
- Với 4 lớp đầu (1, 2, 3, 4) số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó
Ví dụ 1 Trong nguyên tử, các electron sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo các mức năng lượng
từ thấp đến cao
a Những electron ở gần hạt nhân bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân nên có năng lượng lớn hơn so với
những electron ở xa hạt nhân
b Các electron thuộc cùng một lớp có mức năng lượng bằng nhau.
c Các electron thuộc cùng một phân lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.
d Những electron ở lớp P có mức năng lượng cao nhất.
Trả lời đúng hoặc sai cho các ý a), b), c), d)
Đáp án:
a S Năng lượng của những electron gần hạt nhân là thấp còn ở xa hạt nhân là cao
b S Các electron thuộc cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau
c S Các electron thuộc cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau
d Đ Lớp P là lớp số 7 có mức năng lượng cao nhất
Ví dụ 2 Hãy cho biết tổng số electron tối đa chứa trong phân lớp s, p, d, f và số lượng orbital trong các
Trang 5A 2 và 8 B 8 và 10 C 8 và 18 D 18 và 32.
Đáp án:
- Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp là 2s và 2p nên lớp L có tổng số electron tối đa là 8
- Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp là 3s, 3p, 3d nên lớp M có tổng số electron tối đa là 18
Ví dụ 4 Số orbital (AO) có trong lớp L (n = 2) và N (n = 4) là
Trang 6Hình Mối quan hệ về mức năng lượng của các orbital trong những phân lớp khác nhau
Nguyên lí: Ở trạng thái cơ bản, các electron trong nguyên tử chiếm lần lượt những orbital có mức năng
lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p
2 Tìm hiểu nguyên lí Pauli (Pau-li):
Hình Electron ghép đôi và electron độc thân
Hình Sự sắp xếp electron trên các orbital của nguyên tử oxygen
Nguyên lí Pauli: Mỗi orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau
3 Xác định số AO và số electron tối đa trong một phân lớp và trong mỗi lớp:
4 Tìm hiểu quy tắc Hund (Hun):
* Số e tối đa trên mỗi phân lớp: s2, p6,d10, f14 phân lớp bão hòa
* Phân lớp chứa một nửa số electron tối đa: s1, p3,d5, f7 phân lớp bán bão hòa
* Phân lớp chứa chưa đủ số electron tối đa: p4,d7, f10 phân lớp chưa bão hòa
Phân lớp bão hòa Phân lớp bán bão hòa Phân lớp chưa bão hòa
Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp chưa bão hoà, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho
số electron độc thân là tối đa
5 Tìm hiểu cách viết cấu hình electron nguyên tử:
Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trong vỏ nguyên tử trên các phân lớp thuộc
các lớp khác nhau
Cách viết cấu hình electron:
Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử
Bước 2: Các electron được phân bố theo thứ tự các AO có mức năng lượng tăng dần, theo các nguyên
lí và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử
Bước 3: Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự của các lớp
Trang 7=> Biết được số e độc thân.
• Viết cấu hình electron nguyên tử
• Biểu diễn mỗi AO là một ô vuông, các AO cùng một phân lớp viết liền nhau, các AO khác phân lớp viết tách nhau
• Mỗi một e biểu diễn bằng một mũi tên và điền từ trái sang phải và theo yêu cầu:
- Trong 1AO e đầu tiên biểu diễn bằng mũi tên quay lên
- 1 AO chứa tối đa 2 electron có chiều ngược nhau (Nguyên lí Pauli)
- Trong mỗi phân lớp e được phân bố saocho số e độc thân là tối đa (Quy tắc Hund)
Ví dụ: Cho các nguyên tố Sulfur (S) (Z=16); Iron (Fe) (Z=26); Chromium (Cr) (Z=24); Copper (Cu)
(Z=29).Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố trên? Biểu diễn cấu hình elctron theo ô orbital?
Giải
*Nguyên tố S (Z = 16) :
- Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p4 hoặc [Ne] 3s23p4
- Biểu diễn theo ô AO:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
*Nguyên tố Fe (Z = 26):
- Cấu hình electron: Năng lượng: 1s22s22p63s23p64s23d6 hoặc [Ar]4s23d6
Cấu hình e: 1s22s22p63s23p63d64s2 hoặc [Ar]3d64s2
- Biểu diễn theo ô AO:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
4s2
*Nguyên tố Cr (Z = 24):
- Cấu hình electron: Năng lượng: 1s22s22p63s23p64s 2 3d 4 hoặc [Ar] 4s 2 3d 4
Cấu hình e: 1s22s22p63s23p63d 5 4s 1(bán bão hòa sớm) => bền
- Cấu hình electron: Năng lượng: 1s22s22p63s23p64s 2 3d 9 hoặc [Ar] 4s 2 3d 9
Cấu hình e: 1s22s22p63s23p63d 10 4s 1(bão hòa sớm) => bền
Hoặc [Ar]3d 10 4s 1
- Biểu diễn theo ô AO:
* Z ≤ 20 : viết 1 dòng
Điền các e theo thứ tự: 1s2s2p3s3p4s
(trước phân lớp cuối thì điền s2, p6, phân lớp cuối
còn lại bao nhiêu e thì điền bấy nhiêu e)
* Z > 20 : viết 2 dòng
- Năng lượng: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s
- Cấu hình e: 1s2s2p3s3p3d4s4p5s
Lưu ý:
- d4 d5 (bán bão hòa sớm) lấy 1e của 4s
- d9 d10 ( bão hòa sớm) lấy 1e của 4s
Trang 81s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10
4s1
Qui tắc bão hòa sớm và bán bão hòa sớm (một số nguyên tố d)
Cấu hình bền vững của phân lớp d ứng với trạng thái bão hòa (10e) hay bán bão hòa (5e) Vì vậy khi vỏ ngoài cùng của nguyên tử ở phân lớp d có 9 hoặc 4 electron, thì có sự nhảy electron từ phân lớp s của lớp
kề liền bên ngoài để phân lớp d đạt trạng thái bão hòa sớm và bán bão hòa sớm.
7 Đặc điểm lớp e ngoài cùng (theo cấu hình e):
Các electron ở lớp ngoài cùng có thể quyết định tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố
Các nguyên tử có 8e lớp ngoài cùng đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học đó là các nguyên tử khí hiếm (trừ He có 2e lớp ngoài cùng)
Lưu ý:
Nguyên tố s: là nguyên tố có electron cuối cùng điền vào phân lớp s.
Nguyên tố p: là nguyên tố có electron cuối cùng điền vào p.
Nguyên tố d: là nguyên tố có electron cuối cùng điền vào d.
Nguyên tố f: là nguyên tố có electron cuối cùng điền vào f.
Ví dụ 1 Cấu hình elctron nguyên tử được viết theo thứ tự các lớp electron và phân lớp electron.
a Số thứ tự lớp electron được viết bằng số La Mã (n = I, II, III, ).
b Phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái thường s, p, d, f.
c Số electron của từng phân lớp được ghi bằng chữ số phía trên, bên phải kí hiệu của phân lớp.
d Cấu hình electron của nguyên tử cho biết số hiệu nguyên tử và số khối của nguyên tử đó.
Trả lời đúng hoặc sai cho các ý a), b), c), d)
Ví dụ 3 Phát biểu nào sau đây đúng?
A Những electron ở lớp K có mức năng lượng bằng nhau.
B Những electron ở phân lớp d có mức năng lượng bằng nhau.
C Electron ở orbital 2p có mức năng lượng thấp hơn electron ở orbital 2s.
D Electron ở orbital 3d có mức năng lượng cao hơn electron ở orbital 4s.
Số e lớp
ngoài cùng 1, 2, 3 e 4e 5, 6, 7 e 8e (He có 2e)
Loại nguyên tố Kim loại
Trang 9Ví dụ 4 Hãy biểu diễn cấu hình electron của nguyên tử silicon (Z = 14) và chromium (Z = 24) theo ô
orbital, chỉ rõ việc áp dụng các nguyên lí vững bền, nguyên lí Pauli và quy tắc Hund
Đáp án:
• Si (Z = 14) : 1s22s22p63s23p2
Theo ô orbital:
Nguyên lí vững bền: Các e được sắp xếp theo mức năng lượng từ thấp đến cao (1s → 3p)
Nguyên lí Pauli: Các AO từ phân lớp 1s đến 3s đều chứa 2e có chiều quay ngược nhau
Quy tắc Hund: Phân lớp 3p có 3AO nhưng có 2e nên phân bố ở 2AO để đảm bảo số e độc thân tối đa
• Cr (Z = 24) : 1s22s22p63s23p63d54s1
Theo ô orbital:
Nguyên lí vững bền: Các e được sắp xếp theo mức năng lượng từ thấp đến cao
Nguyên lí Pauli: Các AO từ phân lớp 1s đến 3p đều chứa 2e có chiều quay ngược nhau
Quy tắc Hund: Phân lớp 3d có 5AO có 5e phân bố ở 5AO, phân lớp 4s có 1AO có 1e Có 6e độc thân
Ví dụ 5 Dựa vào đặc điểm về cấu hình electron lớp ngoài cùng để dự đoán tính chất hóa học cơ bản của
nguyên tố
a Nguyên tố mà nguyên tử đủ 8 electron lớp ngoài cùng là khí hiếm.
b Nguyên tố mà nguyên tử có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng là kim loại.
c Nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng là phi kim.
d Nguyên tố mà nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.
Trả lời đúng hoặc sai cho các ý a), b), c), d)
Đáp án:
a S He có 2 electron lớp ngoài cùng và là nguyên tố khí hiếm
b S Thường là kim loại (H là phi kim có 1e ở lớp ngoài cùng)
c S Thường là phi kim (Po là kim loại có 6e ở lớp ngoài cùng)
d Đ
Ví dụ 6 Chlorine (Z = 17) thường được sử dụng để khử trùng nước máy trong sinh hoạt
a) Viết cấu hình electron của nguyên tử chlorine
b) Hãy cho biết số electron trên lớp M, số electron thuộc lớp ngoài cùng và số electron độc thân của nguyên tử chlorine?
c) Lớp electron nào trong nguyên tử chlorine có mức năng lượng cao nhất?
d) Chlorine là nguyên tố họ s, p, d hay f?
e) Cho biết tại sao chlorine là phi kim?
c) Lớp 3 có mức năng lượng cao nhất
d) Vì electron cuối cùng điền vào phân lớp 3p nên Cl là nguyên tố họ p
e) Lớp ngoài cùng có 7 electron Chlorine là phi kim
Ví dụ 7 Cấu hình electron của:
- Nguyên tử X: 1s22s22p63s23p64s1;
- Nguyên tử Y: 1s22s22p63s23p4
a) Mỗi nguyên tử X và Y chứa bao nhiêu electron?
b) Hãy cho biết số hiệu nguyên tử của X và Y
c) Lớp electron nào trong nguyên tử X và Y có mức năng lượng cao nhất?
d) Mỗi nguyên tử X và Y có bao nhiêu lớp electron, bao nhiêu phân lớp electron?
e) X và Y là nguyên tố kim loại, phi kim hay khí hiếm?
Trang 10Số lớp e – phân lớp e 4 lớp e – 6 phân lớp e 3 lớp e – 5 phân lớp e
Ví dụ 8 Một nguyên tử X có tổng số e ở các phân lớp p là 10 Hãy cho biết X là nguyên tố hoá học nào
sau đây?
Đáp án:
Dựa vào cấu hình: 1s22s22p63s23p4 (Z = 16)
Ví dụ 9 Nguyên tố X giúp cho xương chắc, khỏe Nguyên tố Y ở dạng YO43-, đóng vai trò quan trọng trong các phân tử sinh học như DNA và RNA Các tế bào sống sử dụng YO43- để vận chuyển năng lượng Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron kết thúc ở phân lớp 4s2 Nguyên tử nguyên tố Y có cấu hình electron kết thúc ở phân lớp 3p3.Viết cấu hình electron nguyên tử của X và Y Nguyên tố X và Y có tính kim loại, phi kim hay khí hiếm?
Đáp án:
X: 1s22s22p63s23p1 ⇒ X có 13e, có 3e ở lớp ngoài cùng ⇒ X là kim loại (Al)
Y: 1s22s22p63s23p3 ⇒ Y có 15e, có 5e ở lớp ngoài cùng ⇒ Y là phi kim (P)
Ví dụ 10 Cấu hình electron của ion được thiết lập bằng cách thêm hoặc bớt electron, bắt đầu từ phân lớp
ngoài cùng của cấu hình electron nguyên tử tương ứng
a) Viết cấu hình electron của Na+ và Cl- (ZNa = 11, ZCl = 17) Nhận xét về lớp electron lớp ngoài cùng của chúng
b) Nguyên tử Cl nhận 1 electron để trở thành ion Cl-, electron này xếp vào AO thuộc phân lớp nào của Cl? AO đó là AO trống, chứa 1 hay 2 electron?
⇒ 1e của Cl nhận thêm được điền vào AO thuộc lớp 3, AO đó chứa đã chứa 1e
Ví dụ 11 X là một trong những thành phần điều chế nước Javel tẩy trắng quần áo, sợi vải Y là một
khoáng chất có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của hệ xương khớp Anion X– và cation Y2+ đều
có cấu hình e lớp ngoài cùng là 3s23p6 Viết cấu hình e nguyên tử của X, Y dưới dạng ô orbital và xác định số electron độc thân của hai nguyên tố ở trạng thái cơ bản
Đáp án:
X: 1s22s22p63s23p5: có 1e độc thân
Y: 1s22s22p63s23p64s2: không có e độc thân
Trang 11Dạng 1: Biện luận cấu hình electron nguyên tử, ion
- Cách viết cấu hình electron của nguyên tử:
+ Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử
+ Bước 2: Các electron được phân bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng của năng lượng trong nguyên tử (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s …) Điền electron bão hòa phân lớp trước rồi mới điền tiếp vào phân lớp sau
+ Bước 3: Đổi lại vị trí các phân lớp sao cho số thứ tự lớp (n) tăng dần từ trái qua phải, các phân lớp trong cùng một lớp theo thứ tự s, p, d, f Biểu diễn cấu hình eletron
- Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital:
+ Bước 1: Viết cấu hình electron của nguyên tử.
+ Bước 2: Biểu diễn mỗi AO bằng một ô vuông (ô orbital hay ô lượng tử), các AO trong cùng phân lớp
thì viết liền nhau, các AO khác phân lớp thì viết tách nhau Thứ tự các orbital từ trái sang phải theo thứ tự như ở cấu hình electron
+ Bước 3: Điền electron vào từng ô orbital theo thứ tự lớp và phân lớp, mỗi electron biểu diễn bằng một
mũi tên Trong mỗi phân lớp, electron được phân bố sao cho số electron độc thân là lớn nhất, electron được điền vào các ô orbital theo thứ tự từ trái sang phải Trong một ô orbital, electron đầu tiên được biểu diễn bằng mũi tên quay lên, electron thứ hai được biểu diễn bằng mũi tên đi xuống
Lưu ý:
Để xác định số electron độc thân ta chỉ xét đến các phân lớp chưa bão hòa
- Cách viết cấu hình electron của ion:
+ Để xác định cấu hình electron của ion cần xác định cấu hình electron của nguyên tử tương ứng Sau đó, suy ra cấu hình electron của ion bằng cách thêm hoặc bớt electron
+ Viết cấu hình electron của ion dương (cation): R → Rn+ + ne
Cấu hình electron của ion dương (Rn+) thu được bằng cách lấy cấu hình electron của nguyên tử R bớt đi n electron (tính từ lớp ngoài cùng vào trong)
+ Viết cấu hình electron của ion âm (anion): X + ne → Xn –
Cấu hình electron của ion âm (Xn-) thu được bằng cách thêm n electron vào lớp ngoài cùng của cấu hình electron nguyên tử X
- Dự đoán tính chất của nguyên tố:
Để xác định nguyên tố đó là kim loại, phi kim hay khí hiếm ta dựa vào cấu hình electron
+ Nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là nguyên tử của nguyên tố kim loại (trừ H, He, B)
CÁC DẠNG TRỌNG TÂM VỀ CẤU HÌNH ELECTRON
Trang 12+ Nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tử của nguyên tố phi kim.
+ Nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng là nguyên tử của nguyên tố khí hiếm
+ Nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim
Nguyên tố s, p, d, f được xác định dựa vào electron cuối cùng điền vào phân lớp đó
Ví dụ 1 X được dùng làm chất bán dẫn trong kĩ thuật vô tuyến điện, chế tạo pin mặt trời Nguyên tử X có
3 lớp electron, lớp ngoài cùng có 4 electron
a X là nguyên tố p.
b Điện tích hạt nhân của nguyên tử X là +12.
c Cấu hình elctron của X là 1s22s22p63s23p4
d Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử X có 2 electron độc thân.
Trả lời đúng hoặc sai cho mỗi ý a), b), c), d)
Đáp án:
Cấu hình elctron của X là 1s22s22p63s23p2
a Đ Vì electron cuối cùng điền vào phân lớp p
b S Điện tích hạt nhân của nguyên tử X là +14
c S
d Đ Cấu hình electron nguyên tử X theo ô orbital là:
- Ở trạng thái cơ bản nguyên tử Si có 2 electron độc thân, thuộc AO 3p
Ví dụ 2 A được dùng để chế tạo đèn có cường độ sáng cao Nguyên tử A có electron ở phân lớp 3d chỉ
bằng một nửa phân lớp 4s
a Cấu hình elctron của A là 1s22s22p63s23p64s23d1
b A là nguyên tố kim loại.
c A là nguyên tố s.
d Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử A có 3 electron độc thân.
Trả lời đúng hoặc sai cho mỗi ý a), b), c), d)
b Đ Các nguyên tố d và f đều là kim loại
c S A có electron cuối cùng điền vào phân lớp d nên A là nguyên tố d
d S A có 1 electron độc thân tại AO d
Ví dụ 3 Nguyên tử của nguyên tố X có 3 lớp electron và có 2 electron độc thân Viết cấu hình electron
nguyên tử có thể có của X
Đáp án:
Các cấu hình electron nguyên tử có thể có của X 1s22s22p63s23p2 và 1s22s22p63s23p4
Ví dụ 4 Nguyên tố A có cấu hình e lớp ngoài cùng là 4s1, nguyên tố B có phân lớp electron cuối là 3p2 Viết cấu hình đầy đủ hai nguyên tố A và B
Trang 13Ví dụ 5 Nguyên tử của nguyên tố X có electron ở mức năng lượng cao nhất là 3p Nguyên tử của nguyên
tố Y cũng có electron ở mức năng lượng 3p và có một electron ở lớp ngoài cùng Nguyên tử X và Y có số electron hơn kém nhau là 2 Nguyên tố X, Y lần lượt là
A kim loại và kim loại B phi kim và kim loại.
C kim loại và khí hiếm D khí hiếm và kim loại.
Đáp án:
Y : 1s22s22p63s23p64s1 1e lớp ngoài cùng Y là kim loại
X : 1s22s22p63s23p5 5e lớp ngoài cùng X là phi kim
Ví dụ 6 X được dùng để làm vỏ phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu nhằm tăng nhiệt độ nhờ có tính hấp thụ
bức xạ điện từ mặt trời khá tốt Y là một trong những thành phần đề điều chế nước Javen tẩy trắng quần
áo, vải sợi Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt electron trong các phân lớp p là 7 Số hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt Viết cấu hình của X
và Y
Đáp án:
Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt electron trong các phân lớp p là 7
Nguyên tố X có 1 electron ở mức năng lượng cao nhất là 3p
Cấu hình electron của nguyên tử X là 1s22s22p63s23p1
Tổng số hạt mang điện của nguyên tử X là 13.2 = 26 hạt
Số hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt -> Y có
26 + 8 = 34 hạt mang điện Y có 17 hạt electron
Cấu hình electron của nguyên tử Y là 1s22s22p63s23p5
Ví dụ 7 Nguyên tử của hai nguyên tố X, Y có phân mức năng lượng cao nhất lần lượt là 3p và 4s Tổng
số electron trên hai phân lớp trên là 7, X không phải là khí hiếm Viết cấu hình electron nguyên tử của X
Ví dụ 8 Nguyên tố bromine (Br) có số hiệu nguyên tử là 35 Nguyên tử nguyên tố X có số electron nhỏ
hơn số electron của ion Br - là 6 Ion M2+ có số electron ít hơn số electron của nguyên tử bromine là 17 Viết cấu hình electron nguyên tử của X và M
Đáp án:
Nguyên tử Br có số electron = 35 → Ion Br – có số electron = 36
→ Nguyên tử X có số electron = 36 – 6 = 30
Cấu hình electron của X: 1s22s22p63s23p63d104s2
Số electron của M2+ = 35-17 = 18 → Số electron của M = 20
Cấu hình electron của M: 1s22s22p63s23p64s2
Ví dụ 9 Trong tự nhiên, hợp chất X tồn tại ở dạng quặng có công thức ABY2 X được khai thác và sử dụng nhiều trong luyện kim hoặc sản xuất acid Trong phân tử X, nguyên tử của hai nguyên tố A và B đều có phân lớp ngoài cùng là 4s, các ion A2+, B2+ có số electron ngoài cùng lần lượt là 17 và 14 Tổng số proton trong X là 87
a) Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B
b) Xác định X
Đáp án:
a) Cấu hình electron của A và B có dạng: 1s22s22p63s23p63dx4sy (0 ≤ x ≤ 10; 1 ≤ y ≤ 2)
+ Nếu y = 1 thì cấu hình của A2+ và B2+ là 1s22s22p63s23p63dx-1
Với A: 2 + 6 + x – 1 = 17 ⇒ x = 10 ⇒ Cấu hình electron của A là [Ar]3d104s1 ⇒ A là 29Cu.
Trang 14Với B: 2 + 6 + x – 1 = 14 ⇒ x = 7 ⇒ Cấu hình electron của B là [Ar]3d74s1 (không phù hợp)
+ Nếu y = 2 thì cầu hình của A2+ và B2+ là 1s22s22p63s23p63dx
Với A: 2 + 6 + x = 17 ⇒ x = 9 ⇒ Cấu hình electron của A là [Ar]3d94s2 (không bền vững)
Với B: 2 + 6 + x = 14 ⇒ x = 6 ⇒ Cấu hình electron của B là [Ar]3d64s2 ⇒ B là 26Fe.
2
Dạng 2: Bài toán về các loại hạt của nguyên tử, ion
- Sự hình thành cation: M → Mn+ + ne (với n là số electron do M nhường)
Tổng số electron của nguyên tử (phân tử) = tổng số electron của ion + n
-Sự hình thành anion: X + me → Xm- (với m là số electron do X nhận)
Tổng số electron của nguyên tử (phân tử) = tổng số electron của ion - m
Lưu ý: Nguyên tử và ion giống nhau về Z, P, N, A chỉ khác nhau về số e.
Ví dụ 1 Nguyên tử của nguyên tố Y có tổng số hạt cơ bản là 46 Trong hạt nhân của Y số hạt không
mang điện nhiều hơn số hạt mang điện là 1
a) Viết kí hiệu nguyên tử Y
b) Y là nguyên tố kim loại, phi kim hay khí hiếm Giải thích
Y là nguyên tố phi kim vì có 5 electron ở lớp ngoài cùng
Ví dụ 2 Nguyên tử nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản là 82 Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không
mang điện là 22
a) Viết kí hiệu nguyên tử của nguyên tố X
b) Xác định số lượng các hạt cơ bản trong ion X2+ và viết cấu hình electron của ion đó
Đáp án:
a)
56 26
Ví dụ 3 Một ion M3 có tổng số hạt proton, neutron, electron là 79, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn
số hạt không mang điện là 19
a) Viết kí hiệu nguyên tử của M
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử M
Đáp án:
56 26
b) Cấu hình electron của nguyên tử M: 1s22s22p63s23p63d64s2
Ví dụ 4 Tổng số hạt p, n, e trong X2- là 50, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện
là 18
a) Viết kí hiệu nguyên tử của X
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X
Đáp án:
Trang 15b) Cấu hình electron của Y: 1s22s22p63s23p4.
Ví dụ 5 Hợp chất MX3 được sử dụng là chất xúc tác trong tổng hợp chất hữu cơ Tổng số hạt (p, n, e) trong hợp chất MX3 là 196 Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn không mang điện là 60 Số khối của M nhỏ hơn số khối của X là 8 Tổng số hạt trong ion X- nhiều hơn trong ion M3+ là 16 Xác định công thức của MX3
2N N 48
2(Z Z ) (4 Z ) 342Z N 1 (2Z N 2) 31 2(Z Z ) (N N ) 34
Trang 16BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1 Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể quay quanh theo những quỹ đạo xác định
Hãy cho biết mô hình nguyên tử của nhà khoa học nào được gọi là mô hình hành tinh nguyên tử, tương tự như hệ Mặt Trời?
A Mô hình nguyên tử Thomson B Mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr.
C Mô hình nguyên tử Chadwick D Mô hình nguyên tử Newton.
Câu 2 Theo mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr, vị trí nào trong số các vị trí A, B, C, D trong hình
sau mà electron không xuất hiện?
A Vị trí A B Vị trí B C Vị trí C D Vị trí D.
Câu 3 Sự chuyển động của electron theo quan điểm hiện đại được mô tả như thế nào?
A Electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định tạo thành
vỏ nguyên tử
B Chuyển động của electron trong nguyên tử theo một quỹ đạo nhất định hình tròn hay hình bầu dục.
C Electron chuyển động cạnh hạt nhân theo một quỹ đạo xác định tạo thành vỏ nguyên tử.
D Electron chuyển động rất chậm gần hạt nhân theo một quỹ đạo xác định tạo thành vỏ nguyên tử Câu 4 Dựa vào mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr, hãy cho biết phát biểu nào sau đây là đúng?
A Số lượng electron tối đa trên các lớp là như nhau.
B Năng lượng của các electron trên các lớp khác nhau có thể bằng nhau.
C Khi quay quanh hạt nhân theo một quỹ đạo xác định, năng lượng của electron là không đổi.
D Electron ở gần hạt nhân nhất có năng lượng cao nhất.
Câu 5 Theo mô hình Rutherford - Bohr, khi một nguyên tử H hấp thụ một năng lượng đủ lớn, electron sẽ
A chuyển từ lớp electron gần hạt nhân sang lớp xa hạt nhân hơn.
B chuyển từ lớp electron xa hạt nhân về lớp gần hạt nhân hơn.
C không thay đổi trạng thái.
D có thể chuyển sang lớp khác bất kì.
Câu 6 Orbital nguyên tử là
A đám mây chứa electron có dạng hình cầu.
B đám mây chứa electron có dạng hình số 8 nổi.
C khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt electron lớn nhất.
D quỹ đạo chuyển động của electron quay quanh hạt nhân có kích thước và năng lượng xác định Câu 7 Theo mô hình nguyên tử hiện đại, xác suất tìm thấy electron lớn nhất là ở
A bên ngoài các orbital nguyên tử B trong các orbital nguyên tử.
C bên trong hạt nhân nguyên tử D bất kì vị trí nào trong không gian.
Câu 8 Vùng nào sau đây ứng với xác suất tìm thấy electron trong nguyên tử bằng 100%?
A Bên ngoài các orbital nguyên tử.
B Trong các orbital nguyên tử.
C Trong toàn bộ khoảng không gian xung quanh hạt nhân.
D Ở bên trong hạt nhân.
Câu 9 Orbital có dạng hình cầu là
A orbital s B orbital p C orbital d D orbital f.
Câu 10 Orbital p có dạng
A hình tròn B hình số tám nổi C hình cầu D hình bầu dục.
Câu 11 Trong các AO sau, AO nào là AOpz ?
Trang 17A Chỉ có (1) B Chỉ có (2) C Chỉ có (3) D Chỉ có (4).
Câu 12 Sự phân bố electron trong một orbital dựa vào nguyên lí hay quy tắc nào sau đây?
A Nguyên lí vững bền B Quy tắc Hund.
C Nguyên lí Pauli D Quy tắc Pauli.
Câu 13 Mỗi orbital chứa tối đa bao nhiêu electron?
Câu 14 Cho mô hình nguyên tử nitrogen theo Rutherford-Bohr như sau
Số electron của nguyên tử nitrogen là
Câu 15 Sự phân bố electron vào các lớp và phân lớp căn cứ vào yếu tố nào?
A nguyên tử lượng tăng dần B điện tích hạt nhân tăng dần.
C mức năng lượng D sự bão hòa các lớp electron.
Câu 16 Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, electron chiếm các mức năng lượng
A lần lượt từ cao đến thấp B lần lượt từ thấp đến cao.
C bất kì D từ mức thứ hai trở đi.
Câu 17 Các lớp electron được đánh số từ trong ra ngoài bằng các số nguyên dương: n = 1, 2, 3, với
tên gọi là các chữ cái in hoa là
A K, L, M, O, B L, M, N, O, C K, L, M, N, D K, M, N, O,
Câu 18 Nguyên tử của một nguyên tố có 4 lớp electron, theo thứ tự từ phía gần hạt nhân là: K, L, M, N
Electron thuộc lớp nào liên kết chặt chẽ với hạt nhân nhất?
A Lớp K B Lớp L C Lớp M D Lớp N.
Câu 19 Nguyên tử của một nguyên tố có 4 lớp electron, theo thứ tự từ phía gần hạt nhân là: K, L, M, N
Electron thuộc lớp nào có mức năng lượng trung bình cao nhất?
Câu 23 Phát biểu nào đúng khi nói về các orbital trong một phân lớp electron?
A Có cùng sự định hướng không gian.
B Có cùng mức năng lượng.
C Khác nhau về mức năng lượng.
D Có hình dạng không phụ thuộc vào đặc điểm mỗi phân lớp.
Câu 24 Phân lớp s, p, d, f đầy điện tử (bão hòa) khi có số electron là
A 2, 6, 10, 16 B 2, 6, 10,14 C 4, 6, 10, 14 D 2, 8, 10, 14.