Giáo án hoá học 10-nâng cao GV. Phạm Thành Tấn Bài 7. NĂNG LƯỢNG CỦA CÁC ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ - CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ. I. Mục tiêu bài học. 1. Kiến thức: - Học sinh biết: Số electron tối đa trong một phân lớp, một lớp. Các nguyên lý, quy tắc sắp xếp electron trong nguyên tử. - Học sinh hiểu: Cách viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng. - Học sinh vận dụng các lý thuyết đã học để viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thuộc chu kỳ 1, 2, 3, … 2. Kỹ năng: - HS rèn luyện kỹ năng viết cấu hình electron nguyên tử. - HS rèn luyện kỹ năng phán đoán tính chất hoá học của các nguyên tố dựa vào cấu tạo nguyên tử của nó. II. Phương pháp. - Nêu và giải quyết vấn đề. - Diễn giảng. - Bài tập-thảo luận nhóm. III. Phương tiện. - Bảng vẽ sẵn sơ đồ các mức năng lượng. - Bảng vẽ cấu hình electron nguyên tử của một số nguyên tố. IV. Chuẩn bị. HS đọc trước bài học trong SGK. Giáo viên chuẩn bị các bảng vẽ và hệ thống bài tập. V. Hoạt động dạy học. Hoạt động của thầy Hoạt động của trò I. Năng lượng của electron trong nguyên tử. 1. Mức năng lượng obitan nguyên tử. Hoạt động 1. GV. Năng lượng của các electron trong cùng lớp, phân lớp sẽ như thế nào? Mức năng lượng obitan nguyên tử là gì? Ví dụ: Phân lớp p có 3 AO định hướng khác nhau trong không gian nhưng lại cùng mức năng lượng. 2. Thứ tự các mức năng lượng obitan nguyên tử. Hoạt động 2. GV cho HS nghiên cứu hình 1.11-SGK để trả lời các câu hỏi. - Trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử như thế nào? - Thứ tự các mức năng lượng có hoàn toàn theo thứ tự từng lớp hay không? III. Năng lượng của electron trong nguyên tử. 1. Mức năng lượng obitan nguyên tử. HS. Các electron trên cùng 1 phân lớp thì có cùng mức năng lượng gọi là mức năng lượng obitan nguyên tử. 2. Thứ tự các mức năng lượng obitan nguyên tử. HS. - Trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử như sau: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f… - Khi điện tích hạt nhân tăng, có sự chèn mức năng lượng. E 4s < E 3d ; E 5s < E 4d ; E 6s < E 4f,5d , … HS: - Một AO biểu diễn bằng một ô vuông nhỏ gọ là ô lượng tử. 1 Giáo án hoá học 10-nâng cao GV. Phạm Thành Tấn II. Các nguyên lý và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử. 1. Nguyên lý Pauli. Hoạt động 3. GV. Thông báo về tiểu sử và thành tích khoa học của Pauli. GV cho HS nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi: - Ô lượng tử là gì? Cách biểu diễn ô lượng tử? - Nội dung nguyên lý Pauli? - Cách ký hiệu electron trong một ô lượng tử? - Cách tính số electron tối đa trong một phân lớp, 1 lớp. 2. Nguyên lý vững bền. - Phân lớp s chỉ có 1AO (s) 1 ô vuông. - Phân lớp p có 3 AO (p) 3 ô vuông liền nhau. - Phân lớp d có 5 AO (d) 5 ô vuông liền nhau. - Phân lớp f có 7 AO (f) 7 ô vuông liền nhau. 1s 2s 2p - Nguyên lý Pauli. Trên 1 AO chỉ có thể có nhiều nhất là 2 electron và 2 electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron. - Quy ước: 1 electron ký hiệu bằng 1 mũi tên “ ↑ ” hoặc “ ↓ ” - Khi 1AO có đủ 2 electron thì gọi là electron ghép đôi; nếu chỉ có 1 electron thì gọi là electron độc thân; nếu AO chưa có electron thì gọi là Ao trống. e ghép đôi e độc thân AO trống - Số electron tối đa trong 1 phân lớp. + Phân lớp s chỉ có 1 AO chứa tối đa 2e. + Phân lớp p có 3 AO chứa tối đa 6e. + Phân lớp d có 5 AO chứa tối đa 10e. + Phân lớp f có 7 AO chứa tối đa 14e. Khi 1 phân lớp đủ số electron tối đa thì được gọi là phân lớp electron bão hoà. (s 2 , p 6 , d 10 , f 14 ) + Số electron trong một phân lớp có thể biểu diễn theo công thức: (STT lớp:n)(ký hiệu phân lớp: s,p,d,f) (số e) . Ví dụ: 1 H: 1s 1 . 2. Nguyên lý vững bền. HS: Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử electron chiếm lần lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. Quy tắc Kleckowsky. • Lưu ý. Khi AO có năng lượng thấp chiếm đủ số electron tối đa thì mới tiếp tục phân bố vào các AO có mức năng lượng cao hơn kế cận. Ví dụ: 7 B: 1s 2 2s 2 2p 1 Hay: 2 Giáo án hoá học 10-nâng cao GV. Phạm Thành Tấn Hoạt động 4. GV cho HS nghiên cứu SGK và cho biết: - Nội dung nguyên lý vững bền. - Nguyên tắc sắp xếp các electron vào các mức năng lượng và các ô lượng tử. n 7 7s 7p 6 6s 6p 6d 6f 5 5s 5p 5d 5f 4 4s 4p 4d 4f 3 3s 3p 3d 2 2s 2p 1 1s 3. Quy tắc Hun. Hoạt động 5. GV cho HS nghiên cứu nội dung quy tắc Hun trong SGK sau đó vận dụng để biểu diễn sự phân bố electron trong các phân lớp của C, N. II. Cấu hình electron nguyên tử. Hoạt động 6. cấu hình electron nguyên tử. GV cho HS nghiên cứu SGK và cho biết: - Cấu hình electron nguyên tử là gì? - Cách viết cấu hình electron nguyên tử? - Cách viết gọn cấu hình electron nguyên tử? - Cách viết cấu hình electron dạng ô lượng tử? 3. Quy tắc Hun. HS. Quy tắc Hun. Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các AO sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau. Áp dụng. IV. Cấu hình electron nguyên tử. 1. Cấu hình electron nguyên tử. HS. - 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. Biểu diễn theo công thức: (STT lớp:n)(KH phân lớp: s,p,d,f) (số e) . - Cách viết cấu hình electron nguyên tử: + Xác định số electron của nguyên tử: Bằng STT = số Z. + Biểu diễn sự phân bố electron theo các mức năng lượng obitan nguyên tử. + Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong từng lớp và theo thứ tự các lớp. Các nguyên tố có Z ≤ 20 thì cấu hình electron sẽ trùng với sơ đồ phân bố electron theo các mức năng lượng. Các nguyên tố có Z ≥ 21 thì phải thực hiện bước 3. Ví dụ: Viết cấu hình electron nguyên tử 11 Na và 26 Fe. + Cách viết gọn cấu hình electron: cấu hình electron nguyên tử X = [E](phần cấu hình ngoài cùng và sát ngoài cùng). Trong đó, [E] là khí hiếm gần nhất trước đó. Ví dụ: 11 Na và 26 Fe. HS: Thực hành viết cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố có Z =1 20. HS. - Số lớp electron? - Số electron trên mỗi lớp - Số electron lớp ngoài cùng - Số electron độc thân. cấu tạo của nguyên tử, dự đoán tính chất hoá học của nguyên tố. Giải thích cấu tạo chất. Ví dụ: Cấu tạo nguyên tử Na, Fe. 3 Giáo án hoá học 10-nâng cao GV. Phạm Thành Tấn GV cho học sinh vận dụng các nguyên tắc trên để viết cấu hình electron các nguyên tố có Z = 1 10. GV. Phân tích và đính chính sau đó cho các em viết tiếp cấu hình electron của các nguyên tố có Z = 11 20. GV. Anh (chị) hãy xác định: Số lớp electron, số electron trên mỗi lớp, số electron lớp ngoài cùng, số electron độc thân trong nguyên tử các nguyên tố vừa được viết cấu hình? GV. Cho biết ý nghĩa của cấu hình electron? 3. Đặc điểm lớp electron ngoài cùng. Hoạt động 7. GV. Dựa vào thứ tự các lớp, năng lượng của các electron hãy cho biết: electron nào gần nhân nhất? xa nhân nhất? electron nào liên kết với hạt nhân bền nhất? kém bền nhất? GV. Dựa vào bảng 1.2 hãy cho biết: - Về số electron lớp ngoài cùng? - Nguyên tố nào là kim loại, phi kim, khí hiếm? Số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử của từng loại nguyên tố? 3. Đặc điểm lớp electron ngoài cùng. HS. Electron lớp ngoài cùng liên kết với nhân yếu nhất, là những electron dễ tham gia hình thành liên kết hoá học lớp electron ngoài cùng quyết định tính chất hoá học của nguyên tố. HS: - Lớp ngoài cùng của các nguyên tử chứa tối đa 8e. - Nguyên tử có 8e lớp ngoài cùng (hoặc He có 2e) đều rất bền vững, khó tham gia phản ứng hoá học, chúng là những khí hiếm. - Nguyên tử có 1,2,3e lớp ngoài cùng hầu hết là kim loại. - Nguyên tử có 5,6,7e lớp ngoài cùng hầu hết là các phi kim. - Nguyên tử có 4e lớp ngoài cùng có thể là kim loại (Sn, Pb) hoặc phi kim (C, Si). Hoạt động 8. Củng cố bài. GV ra bài tập dạng viết cấu hình electron nguyên tử một số nguyên tố; xác định số lớp electron, số electron trên mỗi lớp, số electron lớp ngoài cùng, số electron độc thân tính chất hoá học cơ bản của nguyên tố. 4 . electron của nguyên t : Bằng STT = số Z. + Biểu diễn sự phân bố electron theo các mức năng lượng obitan nguyên t . + Vi t cấu hình electron theo thứ t các phân lớp trong t ng lớp và theo thứ. electron thì gọi là electron ghép đôi; nếu chỉ có 1 electron thì gọi là electron độc thân; nếu AO chưa có electron thì gọi là Ao trống. e ghép đôi e độc thân AO trống - Số electron t i đa trong. lượng obitan nguyên t như thế nào? - Thứ t các mức năng lượng có hoàn toàn theo thứ t t ng lớp hay không? III. Năng lượng của electron trong nguyên t . 1. Mức năng lượng obitan nguyên t . HS.