Sách tổng hợp kiến thức hóa học 10

VÕ NHẬT MINH

Cuốn sách này của em:____________________________________________________
Học sinh trường: _________________________________________________________
Mục tiêu điểm số mơn Hóa Học: ____________________________________________

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Trang 1 | Hóa học và Tư duy 12


Trang 2 | Hóa học và Tư duy 12


LỜI TỰA
Xin chào quý độc giả đã tin tưởng và sử dụng cuốn sách “ Hóa học và tư duy lớp 10” !
Nếu các bạn đang cầm trên tay cuốn sách của tơi, hãy nâng niu từng góc bìa, thổi hồn vào từng trang sách,
vì đó khơng chỉ là cuộc đời tuổi trẻ của tơi mà cịn là cuộc đời dang dở của người ngoại đã khuất.
Bản thân tôi đã từng có ước mơ cháy bỏng với nghề sư phạm, nhưng khi nhìn vào người ơng quằn quại
chiến đấu từng phút với căn bệnh ung thư quái ác, tôi đã chuyển hướng sang ngành Y để cầm cân nảy mực
giữa cán cân sinh tử. Tuy nhiên, niềm đam mê với viên phấn trắng chưa bao giờ vụt tắt trong trái tim, điều
đó thúc đẩy tơi viết nên cuốn sách này.
Vào 3 giờ 08 rạng sáng ngày 22 tháng 9 năm 2022, từ giấc mộng về người ông ngoại quá cố, tôi đã bật dậy
và suy tư về cuộc đời của lão thành cách mạng với hoa niên trải dọc chiến hào đạn bom. Một cuộc đời luôn
thống thiết với những vần thơ cất lên từ đạn lửa, nhưng cuối cùng lại chưa được cầm trên tay những đồng
nhuận bút và cuốn sách thơ đầu tiên của mình. Cũng chính vì thế mà tôi theo ngành Y học, từ bỏ hết đam mê
sư phạm của mình. Chính từ hai điều trên, vào đúng thời khắc đó, tơi đã bắt đầu viết những dòng chữ đầu
tiên cho trang sách và viết tiếp nên những thổn thức còn dang dở, và một phần để trả nợ vì đã từ bỏ đam mê.
Để viết được cuốn sách của hơm nay, tơi cảm ơn chính bản thân đã không ngừng cố gắng, nỗ lực học hỏi
và rèn luyện, luôn dấn thân vào tâm bão để thay đổi cuộc đời, cảm ơn những người thân và bạn bè xung
quanh đã không ngừng trao đi niềm tin tưởng, ủng hộ tôi trên bước đường rộng lớn. Tôi cảm ơn cuộc đời đã

đưa tôi đến nhiều cung bậc thất bại, để biết được mùi vị của thành công và trân trọng cuộc sống hơn bao giờ
hết. Cảm ơn những khó khăn, gian khổ đã tơi luyện và thử lửa để bản thân chịu những áp lực một cách tự lập
và phi thường.
Trong suốt quá trình sáng tác cuốn sách, bản thân đã được học hỏi và tiếp thu nguồn bài tập từ tất cả các
Tỉnh, Sở và Trường chuyên, cùng các file bài tập, sáng kiến kinh nghiệm của các nhà giáo trên cả nước. Tuy
nhiên, trong quá trình sáng tác, chắc chắn bản thân sẽ vấp phải một số sai lầm. Mọi thắc mắc và ý kiến đóng
góp, xin được gửi về các địa chỉ sau:
1. Email:
2. Facebook / Instagram: Võ Nhật Minh
3. Số điện thoại: 0932.481.617
Quý vị độc giả có thể liên hệ về các địa chỉ trên hoặc sử dụng, scan code QR bên
đây để trò chuyện trực tiếp với các giả về những vấn đề liên quan đến bản quyền,
nội dung hoặc trao đổi kiến thức.
Xin trân trọng cảm ơn !

Trang 3 | Hóa học và Tư duy 12


Trang 4 | Hóa học và Tư duy 12


MỤC LỤC
ĐẠI CƯƠNG NGUYÊN TỬ - PHÂN TỬ
I. NGUYÊN TỬ - PHÂN TỬ……………………………………………………………………………….……
11
1. Cấu tạo nguyên tử…………………………………………………………………………………….………..
11
2. Hạt nhân nguyên tử…………………………………………………………………………….…………… 12

II. NGUYÊN TỐ HÓA HỌC……………………………………………………………………………..……………….12

III. MẪU NGUYÊN TỬ……………………………………………………………………………….………………….. 13
1. Những mẫu nguyên tử cổ điển………………………………………………………….…………………..13
2. Orbital nguyên tử…………………………………………………………………………………..………….15
3. Lượng tử……………………………………………………………………………………………………..…
15
4. Hình dạng orbital…………………………………………………………..…………………………………..16
5. Lớp và phân lớp……………………………………………………………………..…………………………
17
6. Quy luật phân bố electron trong ngun tử…………………………………………………………………
20

IV. BẢNG TUẦN HỒN HĨA HỌC…………………………………………………………………………………. 21
1. Định luật tuần hoàn Mendeleev………………………………………………………………………….….21
2. Cấu tạo bảng tuần hồn hóa học……………………………………………………………..……………..21
3. Sự biến thiên tuần hồn trong nhóm và chu kì………………………………………………………………
23

V. DẠNG BÀI TẬP TRỌNG TÂM…………………………………………………………………………………….. 24
Dạng 1: Xác định số hạt trong nguyên tử và bài tập về đồng vị……….……………………………………..
24
Dạng 2: Bài tập về hóa trị cao nhất trong oxide và hợp chất khí với hydrogen…………………………….
39

KIẾN THỨC VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC
I. QUY TẮC OCTET………………………………………………………………………………………….……
41
1. Nội dung quy tắc Octet…………………………………………………………………………………….………..
41
2. Một số định nghĩa cơ bản về liên kết hóa học ……………………………………………………………………
41

II. THUYẾT LIÊN KẾT HĨA HỌC……………………………………………………………………………..……………….
43
1. Liên kết Kossen…………………………………………………………………………………….……….. 43
2. Liên kết cộng hóa trị Lewis…………….…………………………………………………………………… 44
3. Liên kết cho – nhận…………………………………………………………………………………………….
46
4. Liên kết hydrogen……………………………………………………………………………………………..47
5. Thuyết VB và sự hình thành liên kết hóa học………………………………………………..…………….47

Trang 5 | Hóa học và Tư duy 12


III. CÁC DẠNG BÀI TẬP TRỌNG TÂM……………………………………………………………………………….………
49
Dạng 1: Xác định liên kết, số oxi hóa, điện hóa trị và cộng hóa trị……………………………………….. 49
Dạng 2: Bài tập về năng lượng liên kết, tinh thể ion và tinh thể phân tử………………………………….55
Dạng 3: Thuyết lai hóa AO và sự ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử…………………………………….. 57

LÝ THUYẾT VỀ Q TRÌNH OXI HĨA – KHỬ
I. PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ………………………………………………………………………………………….……
63
1. Các định nghĩa cơ bản…………………………………………………………………………………….………..
63
2. Phương pháp cân bằng electron……..…………………………………………………………………… 65
3. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử hữu cơ…………………………………………………………………….
66
4. Tính oxi hóa và tính khử của chất………………………………………………………………………………
68
5. Sử dụng phương pháp bảo tồn electron……………………………………………………………………

69
6. Bảo tồn electron tồn bộ q trình………………………………………………………………………. 70
7. Các ví dụ minh họa…………………………………………………………………………………………….
70

II. BÀI TẬP VÍ DỤ………………..…………………………………………………………………….………………….73
f 70 bài tập cơ bản về phương pháp bảo toàn electron………………………………………………….… 73

NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC.NHIỆT HÓA HỌC – NHIỆT ĐỘNG HỌC
I. NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC………………………………………………………………………………………….……
83
1. Phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt…………………………………………………………………………… 83
2. Enthanpy và biến thiên enthanpy………………………………………………………………………….. 84

II. NHIỆT ĐỘNG HĨA HỌC………………..…………………………………………………………………
84

1. Định nghĩa………………………………………………………………………………………………………………..
84
2. Ngun lí thứ nhất của nhiệt động học………………………………………………………………………..
85
3. Nguyên lí thứ hai của nhiệt động học…………………………………………………………………………
85
87
4. Thế nhiệt động G và F………………………………………………………………………………….

89
III. CÁC DẠNG BÀI TẬP TRỌNG TÂM………………..………………………………………………….………………….
89
Dạng 1: Phương pháp tính biến thiên enthanpy dựa vào đại lượng khác nhau………………………………

Dạng 2: Phương pháp tính biến thiên entropy và nguyên lí II nhiệt động học…………………………….. 104

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC
I. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG………………………..……………………………………………………………………….……
117
1. 1 số định nghĩa cơ bản………………………………………………………………………………………..117

Trang 6 | Hóa học và Tư duy 12


2. Định luật tác dụng khối lượng………………………………………………………………………………………..
117
3. Sự ảnh hưởng của các yếu tố………………………………………………………………………………………..
118

II. BÀI TẬP MINH HỌA………………..………………………………………………………………….………………….
121

ĐẠI CƯƠNG NHÓM NGUN TỐ HALOGEN
I. NHĨM HALOGEN………………………………………………………………………………………………….…… 129
1. Đặc điểm chung nhóm halogen…………………………………………………………………………… 129
2. Tính chất hóa học nhóm halogen…………………..…………………………………………………………
130

II. CHLORINE VÀ HỢP CHẤT………………..……………………………………………………………….………………….
132
1. Chlorine…………………………………………………………………………………………………………..
132
2. Acid hydrochloric……………………………………………………………………………………………….134
3. Sodium chloride……………………………………………………………………………………………….136

4. Nước chlorine………………………………………………………………………………………………….137
5. Chloramine B……………………………………………………………………………………………………
138
6. Nước Javel…….……………………………………………………………………………………………….138

III. FLOURINE VÀ HỢP CHẤT……..…………..………………………………………………….………………….140
1. Flourine…………………………………………………………………………………………………………..
140
2. Hydroflouride và acid hydroflouric………………………………………………………………………………….
141
3. Sodium flouride………………………………………………………………………………………………. 142

IV. BROMINE VÀ HỢP CHẤT……..…………..………………………………………………….…………………. 143
V. IODINE VÀ HỢP CHẤT………..……………..………………………………………………….…………………. 145
VI. KIẾN THỨC NÂNG CAO………..……………..………………………………………………….………………….
147
1. Tương quan so sánh tính chất………………………………………………………………………………………..
147
2. Các acid có oxygen của chlorine…………………………………………………………………………………….
147

Trang 7 | Hóa học và Tư duy 12


Trang 8 | Hóa học và Tư duy 12


CHƯƠNG I

Trang 9 | Hóa học và Tư duy 12

VÕ NHẬT MINH

HÓA HỌC TƯ
DUY LỚP 10

TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ
Trang 10 | Hóa học và Tư duy 12


01
I

CHƯƠNG 01:
NGUYÊN TỬ
PHÂN TỬ

NGUYÊN TỬ - PHÂN TỬ

Từ thời Hy Lạp cổ đại, nhà triết học Democritus cho rằng mọi vật chất đều được cấu
tạo từ những hạt vô cùng nhỏ, khơng có khả năng phân chia (atoms). Đến giữa thế kỉ
XIX, các nhà khoa học thống nhất với quan điểm của Democritus và gọi các hạt trên là
“nguyên tử”. Bằng hệ thống thực nghiệm, nguyên tử có cấu tạo vơ cùng phức tạp.
1. Cấu tạo ngun tử
Ngun tử có cấu tạo gồm hai phần: Lớp vỏ và hạt nhân.
STUDY TIPS

- Cấu tạo hạt nhân:

Các điện tích cùng

Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt: Neutron (N) không mang điện, proton (P)

dấu thì đẩy nhau,

mang điện tích dương. Hạt nhân nằm giữa trung tâm của nguyên tử. Xung quanh hạt

các điện tích trái dấu
thì hút nhau

nhân chính là electron. Do ái lực giữa proton và electron nên electron luôn chuyển
động xung quanh hạt nhân, cấu thành nên lớp vỏ nguyên tử.
- Thông số về các loại hạt:


Lớp vỏ chứa hạt
electron

Electron: Electron là các hạt tạo thành các tia âm cực, mang điện tích âm với kích
thước cực kì nhỏ.
- Khối lượng: me = 9,1094.10-31 (kg)
- Điện tích: qe = -1,602.10-19 C (culong)

+1

Thí nghiệm của nhà bác học Thomson đã phát hiện về tia âm cực và đường đi của
Hạt nhân chứa
proton và neutron

chúng trong các môi trường đối chứng. Ông dùng một điện cực có hiệu điện thế 15kV,
đặt trong ống chân khơng (áp suất khoảng 0,001 mmHg).

Hình 1.1 Mẫu
nguyên tử hành tinh
của nguyên tử 1H

Thí nghiệm 1: Khi không tác động lên môi trường dẫn truyền, trên màn huỳnh quang
xuất hiện một vệt sáng. Chứng tỏ rằng trong q trình phóng điện từ cathode (cực âm)
sang anode (cực dương) đã phát sinh ra loại tia. Tia âm cực bắn vào màn phosphor tạo

Trang 11 | Hóa học và Tư duy 12


nên 1 điểm sáng, dựa vào vị trí của lỗ hẹp và điểm sáng đã được hứng, ta thấy tia âm
cực này truyền thẳng trong môi trường chân không.

STUDY TIPS
Vai trò của các chi tiết
- Màn phosphor: Khi tia
âm cực chiếu vào màn

Hình 1.2 Thí nghiệm về tia âm cực trong mơi trường chân khơng

phosphor thì màn sẽ
phát sáng

Thí nghiệm 2: Khi đặt hai tấm kim loại tụ điện tích âm và điện tích dương lên thành

- Lỗ hẹp: Dùng để đối

ống, màn huỳnh quang phát sáng. Điểm sáng nằm trên tấm phosphor bị lệch lên phía

chiếu so với vệt sáng
trên màn hứng để nhận

trên bản điện cực dương. Từ đó kết luận rằng q trình phóng điện phát sinh ra loại

biết đường đi của tia

tia âm cực. Tia chứa hạt electron mang điện tích âm nên mới bị tụ điện dương hút và
bẻ cong.

Hình 1.3 Thí nghiệm về tia âm cực khi đặt hai bản tụ điện trái dấu



Proton: Là loại hạt cấu tạo nên hạt nhân của nguyên tử, mang điện tích dương,
kích thước cực kì nhỏ.
- Khối lượng: mp = 1,67262158. 10−27 kg
- Điện tích: qp = +1.602 ×10−19



Neutron: là một trong hai loại hạt cấu tạo nên hạt nhân ngun tử. Neutron khơng
mang điện tích. Cùng với proton, neutron còn được gọi là nucleon
- Khối lượng: mn = 1,67492716(13)×10−27 kg
- Điện tích: qn = 0

- Khối lượng của electron rất nhỏ nên khối lượng của nguyên tử tập trung hầu hết ở

hạt nhân.

2. Hạt nhân nguyên tử
- Proton mang điện tích 1+, nếu trong hạt nhân nguyên tử trung hòa về điện của một
nguyên tố nào đấy có Z proton thì điện tích hạt nhân là Z+ và nguyên tử đó có Z hạt

Trang 12 | Hóa học và Tư duy 12


electron.
- Trong bảng tuần hoàn, số thứ tự của các nguyên tố cũng chỉ là số điện tích hạt nhân
hay số proton trong hạt nhân của nguyên tử nguyên tố đó.
- Số khối A bằng tổng của số hạt proton Z và neutron N
A=Z+N
- Đối với những nguyên tử có Z  3,82 ta ln có cơng thức sau:

1

N
 1,5
Z

- Số đơn vị điện tích hạt nhân Z và số khối A đặc trưng cho hạt nhân và đặc trưng cho
nguyên tử.
- Đối với các ion, do các nguyên tử đều tham gia vào q trình oxi hóa khử để tạo các
ion tương ứng đó, vậy nên số electron của mỗi ion sẽ thay đổi so với nguyên tử ban đầu.
Vậy nên, số electron lúc này sẽ khác với số proton, số proton và neutron của ngun tử
đó sẽ khơng thay đổi.
Q&A

3. Cấu tạo nguyên tử hành tinh Rutherford

Cấu tạo của nguyên tử

- Để kiểm chứng phần tồn tại giữa hạt nhân và lớp vỏ nguyên tử, nhà bác học

gồm hai phần: Lớp vỏ

Rutherford và cộng sự Ernest Marsden đã tiến hành thí nghiệm phát hiện hạt nhân

gồm các hạt electron
mang điện tích âm

nguyên tử trên thí nghiệm với lá vàng mỏng.

xoay quanh hạt nhân.

- Ban đầu, Rutherford dùng hộp bắn phá các hạt phóng xạ alpha α vào lá màng mỏng

Tuy nhiên, phần tồn tại

(có vai trị như những ngun tử vàng). Sau đó, ơng đặt màng chắn huỳnh quang vịng

giữa lớp vỏ và khoảng
khơng là gì ?

cung tráng đều lớp zinc sunfide ZnS, lớp tráng này sẽ phát quang khi va chạm với các
hạt α tích điện.

Hình 3.1 Mơ hình thí nghiệm của Rutherford và cộng sự trong phát kiến tìm

ra cấu tạo nguyên tử hành tinh

- Marsden có vai trị ghi chép lại vị trí của các chấm sáng xuất hiện trên màn chắn
trong buồng tối. Dựa trên kết quả ghi chép, Rutherford và cộn sự của mình nhận thấy

Trang 13 | Hóa học và Tư duy 12


rằng hầu hết các hạt alpha α đều xuyên thẳng qua tấm vàng với hướng khơng đổi. Tuy
nhiên, số ít còn lại đều bị phản xạ hoặc đánh bật ra khỏi lá vàng với các góc phản xạ
khác nhau. Điều này được Rutherford mô tả bằng cách trực quan như “những viên đạn
bị bật lại bởi một tờ giấy mỏng”.
- Sau nhiều nghiên cứu, Rutherford kết luận rằng: Những hạt alpha α bị bật ngược lại
là do va chạm với lượng lớn điện tích dương ở trung tâm nguyên tử vàng, còn lại là
các hạt electron bao quanh vùng mang điện tích dương ở vị trí trung tâm đó – còn gọi
là hạt nhân nguyên tử. Giữa lớp vỏ và hạt nhân có cấu tạo hồn tồn rỗng.
STUDY TIPS

- Các hệ quả rút ra từ thí nghiệm mẫu nguyên tử hành tinh của Rutherford:


Các lớp được biểu
diễn bởi những đường
tròn đồng tâm, các

tinh xoay quanh Mặt Trời.


chấm tròn trên các
đường trịn đó.

Hạt nhân mang điện tích dương, có kích thước rất nhỏ so với kích thước của
nguyên tử nhưng lại tập trung gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử

electron được biểu
diễn bằng các dấu

Nguyên tử gồm một hạt nhân ở giữa và các electron quay xung quanh như hành



Mẫu Rutherford giải thích được kết quả thí nghiệm trên và cho biết được cấu tạo
đơn giản của nguyên tử, tuy nhiên khơng giải thích được sự tồn tại của ngun tử
và hiện tượng quang phổ vạch của nguyên tử.

4. Thuyết cấu tạo nguyên tử Borh
- Tuy mang đồng thời hai loại hạt mang điện tích trái dấu và sẽ hút nhau, tuy nhiên sẽ
có điều kiện giới hạn để hai loại hạt này khơng thể hút vào nhau. Đó là một trong những
Q&A
Hai cặp điện tích
electron (-) và proton
(+) có điện tích trái

nội dung đã được chứng minh trong định đề Borh trong cấu tạo nguyên tử dựa vào
thuyết lượng tử ánh sáng và các tiên đề.
Tiên đề về trạng thái dừng

dấu nên sẽ hút nhau,

Niels Borh cho rằng, nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có có năng lượng xác

lớp vỏ sẽ bị hút hẳn

định En gọi là trạng thái dừng. Ở trạng thái dừng, các nguyên tử không bức xạ (không

vào hạt nhân và phải
chăng nguyên tử bị
tiêu biến ?

bị mất năng lượng).
Ở trạng thái dừng, các electron chỉ di chuyển trên các quỹ đạo có bán kính hồn tồn
xác định gọi là các quỹ đạo dừng. Các quỹ đạo đó sắp xếp lần lượt quanh hạt nhân
nguyên tử, mỗi quỹ đạo có mức năng lượng riêng. Càng gần hạt nhân, mức năng lượng
của các electron trên quỹ đạo đó càng thấp.
- Đối với nguyên tử hydrogen 1H, ta có năng lượng ở trạng thái dừng được tính theo:

En  

13,6
(eV)
n2

- Tính bán kính nguyên tử tại quỹ đạo riêng

Trang 14 | Hóa học và Tư duy 12


rn  n 2 .ro với n  1, 2,3, 4......... ro  5,3.1011  meter 

Khi quay trên những quỹ đạo lượng tử, electron không thu hay phát năng lượng. Nó

chỉ phát hay thu năng lượng khi chuyển từ quỹ đạo này sang một quỹ đạo khác.
n

1

2

3

4

Tên quỹ đạo

K

L

M

N

Sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử
Theo định luật bảo tồn năng lượng: Năng lượng khơng tự sinh ra, khơng tự mất đi và
ln được bảo tồn, có thể giải thích hai tiên đề dựa vào định luật trên như sau


Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái năng
lượng Em nhỏ hơn
En Em
E n 

 Em

Lúc này có sự hao hụt năng lượng từ En xuống Em nên bắt buộc phải phát ra một
photon có năng lượng   E  E n  E m để bù lại phần hụt năng lượng đó.
E
En Em

E n  E m  (E n  E m )
En



Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng Em nhỏ hơn sang En có
mức năng lượng lớn hơn thì bắt buộc phải hấp thụ một photon để cân bằng năng
lượng “đủ lớn” so với Em
 E
En Em
E m  (E n  E m ) 
 En
En

Trong đó Ꜫ được tính theo cơng thức:   h.f 

h.c



En
Nhận photon

II

Phát photon

Em

NGUN TỐ HĨA HỌC

- Tính chất hóa học của các ngun tố phụ thuộc vào số electron, do đó phụ thuộc
vào số đơn vị điện tích hạt nhân Z. Ngun tố hóa học là những nguyên tử có cùng
Trang 15 | Hóa học và Tư duy 12


điện tích hạt nhân.
- Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu
ngun tử của ngun tố đó, kí hiệu là Z. Số hiệu nguyên tử Z cho biết số
STUDY TIPS

proton trong hạt nhân và số electron trong nguyên tử.

Nhờ việc sắp xếp số
hiệu nguyên tử theo
chiều tăng dần mà
Mendeleev đã phát
hiện ra quy luật tuần
hồn, từ đó sáng tạo
nên bảng tuần hồn
hóa học hơm nay.

Hình 2.4 Bảng tuần hồn ngun tố Hóa học

- Số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối là đặc trưng cho nguyên tử, vậy nên để kí
hiệu nguyên tử, người ta đặt kí hiệu ở các vị trí đặc trưng bên trái, phía trên là số
khối A, phía dưới là số hiệu nguyên tử Z, kí hiệu chung:

A
Z

X

- Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng số proton
nhưng khác nhau về số neutron, do đó số khối A của chúng khác nhau.
- Hầu hết các nguyên tố hóa học đều là nguyên tố của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần
trăm nhất định, vậy nên nguyên tử khối của các nguyên tử hầu hết đều là
nguyên tử khối trung bình, được tính theo cơng thức gắn liền với phần trăm của từng
STUDY TIPS
Một nguyên tử có thể
được cấu tạo từ nhiều

đồng vị cấu thành nên nguyên tử đó.
- Gọi 𝐴 là ngun tử khối trung bình , A1 và x1 lần lượt là nguyên tử khối và tỉ lệ phần

đồng vị, nguyên tử

trăm của đồng vị M1, A2 và x2 lần lượt là nguyên tử khối và tỉ lệ phần trăm đồng vị của

khối chính xấp xỉ bằng

M2, ……… Ta có cơng thức tính ngun tử khối trung bình như sau:

với nguyên tử khối

A

trung bình do các đồng
vị cấu thành nên.

x1.A1  x 2 .A 2  x 3 .A3  ......  x n .A n
100

Có thể mở rộng cơng thức với ngun tử được tạo thành từ ba, bốn hay nhiều đồng vị
hơn nữa trở lên.

Trang 16 | Hóa học và Tư duy 12


3. Lượng tử
- Orbital (Atomic Orbital):
Là những hàm sóng mơ tả các trạng thái của electron trong nguyên tử. Nó thể hiện khu
vực xung quanh hạt nhân mà tại đó, xác suất tìm thấy electron xấp xỉ 90% - 95%.
Orbital cịn gọi là mây electron, kí hiệu là AO.

Hình 3.1 Hình ảnh các orbital được biểu diễn trên trục tọa độ

- Ngun lí ngăn cấm Paoli
Trong ngun tử khơng thể có hai electron giống nhau cả bốn số lượng tử. Điều nãy
cũng đồng nghĩa với việc là một trong hai ngun tử nếu hai electron được mơ tả
bằng hàm sóng ψmin có các lượng tử n, m, l giống nhau thì chúng phải có spin khác
nhau, số lượng tử thứ tư phải khác nhau. Vì số lượng tử spin chỉ có hai giá trị là 

1
2

nên theo Paoli, trong mỗi orbital (AO) chỉ được phép chứa tối đa 2 electron. Vậy nên
phân mức l có tối đa 2(2l + 1) electron và tổng số electron của một mức hay lớp sẽ là
l  n 1

 2(2l  1)  2n

2

l0

- Quy tắc Hund
 Nguyên tắc: Trong một phân mức các electron có xu hướng phân bố đều vào các
ơ lượng tử sao cho số electron độc thân là lớn nhất. Thơng thường, chỉ cần viết
cấu hình electron lớp ngồi cùng và phân mức d hoặc f ở sát ngoài cùng mà chưa
bão hịa.
Trang 17 | Hóa học và Tư duy 12


 Lưu ý rằng, các cấu hình nói trên là đối với các nguyên tử ở trạng thái cơ bản.
Khi bị kích thích, electron có thể lên những phân mức cao hơn trong cùng một
mức năng lượng.
- Số lượng tử chính (n):
Số lượng tử chính nhận các giá trị từ 1, 2, 3, …… n. Giá trị n xác định năng lượng của
electron trong nguyên tử theo biểu thức:

22 me4
n 2 .h 2

Các AO cùng giá trị n có cùng một mức năng lượng và tạo ra lớp orbital nguyên tử
En 

N

1

2

3

4….

Kí hiệu lớp

K

L

M

N…..

Mức năng lượng

E1

E2

E3

E4…..

n

En

- Số lượng tử phụ (l):
Các giá trị lượng tử phụ phụ thuộc vào số lượng tử chính. Giá trị l sẽ chạy từ 0, 1, 2,….
đến (n – 1). Ứng với một giá trị của n (một lớp) có n giá trị của l (n phân lớp)
Lớp

N

K

n=1

l=0

L

n=2

l=0

l=1

M

n=3

l=0

l=1

l=2

N

n=4

l=0

l=1

l=2

Kí hiệu phân lớp

s

p

l=3

d

f

- Số lượng tử từ (m):
Giá trị của m chạy từ -1 đến +1 kể cả số 0. Như vậy, ứng với mỗi giá trị của l thì có 2l
+ 1 giá trị của m. Như vậy, m xác định hình chiếu của momen động lượng MZ của
electron trên một phương z của trường ngoài qua biểu thức:

m.h
2
Như vậy, các AO có Mz khác nhau sẽ định hướng khác nhau trong không gian, quyết
Mz 

định hướng AO hay hướng của mây electron.
Phân lớp

S

l = 0 m = 0 chỉ có 1 cách định hướng

Phân lớp

P

l = 1 m = ± 1 ; m= 0 có 3 cách định hướng tương úng
gồm px, py, pz

Phân lớp

D

l = 2 m = ±2 , ±1, 0 có 5 cách định hướng gồm dxy,
dyz, 𝑑𝑧 2 , 𝑑𝑥 2 −𝑦2 , dzx

Trang 18 | Hóa học và Tư duy 12


- Số lượng tử spin ms: Ngoài chuyển động quanh nhân, electron cịn chuyển động
xung quanh trục riêng của nó. Các chuyển động này được gọi là spin và được đặc
trưng bằng số lượng tử spin ms. ms chỉ có hai giá trị là  1 và  1 .
2
2

4. Lớp và phân lớp
STUDY TIPS

- Lớp electron: Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản chiếm lần lượt các

Các lớp sẽ chứa các

mức năng lượng từ thấp đến cao và sắp xếp thành từng lớp. Các electron ở gần nhân có

electron có mức năng

tương tách tĩnh điện mạnh nên liên kết bền chặt với nhân hơn, các electron ở lớp ngoài

lượng xấp xỉ nhau, các
phân lớp sẽ chứa các

có khoảng cách xa hơn nên liên kết lỏng lẻo với hạt nhân hơn. Vậy nên, trong các phản

electron có mức năng

ứng hóa học, các electron lớp ngồi cùng dễ dàng tham gia phản ứng hóa học.

lượng bằng nhau.

- Các electron trên cùng một lớp có mức năng lượng xấp xỉ bằng nhau. Năng lượng
của electron phụ thuộc vào số thứ tự của lớp.
N

1

2

3

4

5

6

Tên lớp

K

L

M

N

O

P

- Số lượng electron tối đa trong một lớp được xác định bởi công thức 2n2, với n là số thứ
tự của lớp, với điều kiện 1 ≤ n ≤ 4. Đây là 4 lớp thường gặp, tương ứng với lớp K chứa
tối đa 2 electron, lớp L chứa tối đa 8 electron, lớp M chứa tối đa 18 electron, lớp N
chứa tối đa 32 electron. Các lớp O, P, Q cũng chứa tối đa 32 electron.
- Lớp electron đã điền đủ số electron tối đa gọi là lớp electron bão hịa. Khi viết cấu
hình electron nguyên tử bất kì, nếu phân lớp đang điền bão hịa nhưng vẫn chưa đủ số
hiệu ngun tử thì chuyển sang lớp kế cận.
- Phân lớp electron: Mỗi lớp electron lại chia thành các phân lớp nhỏ. Nếu như các
electron trên lớp có mức năng lượng gần bằng nhau, thì ở các phân lớp, mức
năng lượng của các electron là hồn tồn bằng nhau. Có 4 phân lớp: s, p, d và f.
- Số electron tối đa mà các phân lớp có thể chứa:

STUDY TIPS
Cấu hình electron cho
biết được vị trí chính
xác của nguyên tử về

Phân lớp

S

p

d

f

Số electron tối đa

2

6

10

14

- Nhóm 1 có 1 phân lớp, nhóm 2 có hai phân lớp, nhóm 3 có 3 phân lớp, các nhóm 4,
5, 6,…..có 4 phân lớp electron.
Lớp electron

chu kì, nhóm, số
electron lớp ngoài
cùng,….

Số electron tối đa

Sự phân bố tối đa các

trên lớp

electron trên các lớp

Lớp K (n = 1)

2

1s2

Lớp L (n = 2)

8

2s22p6
Trang 19 | Hóa học và Tư duy 12


Lớp M (n = 3)

18

3s23p63d10

- Cấu hình electron nguyên tử là sự sắp xếp và phân bố electron trên các lớp và phân
lớp. Để viết đúng cấu hình electron của nguyên tử, cần nắm bắt sự sắp xếp mức năng
STUDY TIPS
- Cấu hình bền vững:

lượng trong nguyên tử. Các electron sẽ được sắp xếp theo chiều tăng dần mức năng
lượng:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s

Là cấu hình electron
của các khí hiếm, số
electron ở lớp vỏ ngồi
cùng đạt trạng thái bát

(Sở dĩ mức 4s có mức năng lượng nhỏ hơn 3d là do có sự chèn mức năng lượng
khi điện tích hạt nhân tăng).

tử (8 electron).

- Biểu diễn cấu hình electron theo quy định sau: Các lớp được đánh bằng số tự nhiên 1,

- Cấu hình bão hịa:

2, 3, 4. Các phân lớp được biểu diễn bằng s, p, d và f. Số electron trên các phân lớp

Là cấu hình có phân
lớp ngồi cùng đạt số

tương ứng được điều ở phía trên bên phải dạng s2, p6,……

electron tối đa

- Khi điền các electron vào các phân lớp, điền đủ số hiệu nguyên tử tương ứng của các

- Cấu hình nửa bão

nguyên tố và đảm bảo số electron tối đa trên mỗi lớp hoặc phân lớp. Ngồi ra, cách

hịa: Là cấu hình có
phân lớp ngồi cùng

điền tn theo sự sắp xếp các mức năng lượng trong nguyên tử.

đạt một nửa số electron

- Phương pháp điền:

tối đa.

Điền từ thấp đến cao. Với mỗi phân lớp, điền số electron tối đa của phân lớp đó. Nếu
vẫn cịn điền được (chưa đủ số electron trong nguyên tử) thì tiếp tục điền vào các phân
lớp khác. Nếu điền đến thời điểm vượt quá số electron có trong ngun tử thì chỉ cần

STUDY TIPS

điền số electron cịn thiếu trên phân lớp đó sao cho đủ.

Các ngun tử đều có

Ví dụ: Số hiệu ngun tử của Na là Z = 11. Cách điền số hiệu nguyên tử như sau: Bắt

xu hướng đạt tới trạng

đầu điền tối đa từ 1s2, còn thiếu 9 electron, tiếp tục chuyển sang 2s2, còn thiếu 7

thái bền vững bằng

electron, chuyển sang 2p6, tiếp tục còn thiếu 1 electron, tiép tục chuyển sang 3s2. Lúc

cách hướng tới trạng
thái bát tử qua sự cho

này đã điền tổng cộng 2 + 2 + 6 + 2 = 12 electron, trong khi ZNa = 11. Vậy nên ở 3s2

nhận electron. Ở

chỉ được điền 1 electron để đủ số hiệu nguyên tử:

nhóm kim loại chuyển
tiếp như Cu và Zn thì

1s2 (thiếu 9) → 2s2 (thiếu 7) → 2p6 (thiếu 1) → 3s2 (thừa 1) → 3s1

có sự chuyển electron

Vậy nên cấu hình electron của Na là 1s22s22p63s1

từ 4s sang 3d để

- Ngoài ra, để rút gọn được cấu hình electron, người ta cịn sử dụng cấu hình khí

ngun tử đạt tớ cấu

hiếm gần nhất với nó.

hình bão hịa / nửa
bão hịa.

Ví dụ: Ngun tử chlorine có số hiệu nguyên tử ZCl = 17. Cấu hình electron của
nguyên tử chlorine như sau: 1s22s22p63s23p5. Tuy nhiên, có thể rút gọn cấu hình trên
dựa vào cách viết cấu hình khí hiếm. Theo đó, khí hiếm gần nhất với chlorine
chlorine là neon Ne có cấu hình electron 1s22s22p6. Vậy nên có thể viết dưới dạng
[Ne]3s23p5.

Trang 20 | Hóa học và Tư duy 12


SHINE 01 Cho biết số hiệu nguyên tử của kali là ZK = 19. Xác định cấu hình electron
của nguyên tử nguyên tố ?
A. 1s22s22p63s23p64s2

B. 1s22s22p63s23p63d10

C. 1s22s22p63s23p64s1

D. 1s22s22p63s23p63d1

Đáp án C
Điền cấu hình electron theo nguyên tắc trên:
1s2 (thiếu 17) → 2s2 (thiếu 15) → 2p6 (thiếu 9) → 3s2 (thiếu 7) → 3p6 (thiếu 1)
→ 4s1. Vậy cấu hình electron của kali là 1s22s22p63s23p64s1.
Phân tích sai lầm:
Học sinh khi điền đến 3p6 thì điền sang 3d (Đáp án B và D) , đây là thao tác sai, vì 4s
mạnh hơn 3p và yếu hơn 3d nên phải điền vào 4s trước. Ngồi ra, học sinh có thể chọn
đáp án A, tuy nhiên phải để ý rằng số electron điền đã vượt qua số hiệu nguyên tử là 1
nên phải “co giãn” xuống s1.
SHINE 02 Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron lớp ngồi cùng của ngun tử
ngun tố X là 3s2. Số hiệu nguyên tử của X là
A. 11

B. 12

C. 13

D. 14

Đáp án B
Cấu hình elelctron đầy đủ của X là 1s22s22p63s2 → ZX = 12
- Lớp electron ngoài cùng: Các ngun tử có lớp ngồi cùng bão hịa (bao gồm các
ngun tử có 8 electron lớp ngồi cùng và hei 1s2) khơng tham gia vào q trình
phản ứng hóa học vì cấu hình bão hịa thường rất bền vững. Các ngun tử có ít
electron ở lớp ngồi cùng như 1, 2, 3 electron thì dễ cho electron. Các ngun tử có
nhiều electron lớp ngồi cùng như 5, 6, 7 electron thì dễ nhận thêm các electron. Các
nguyên tử có 4 electron lớp ngồi cùng thì vừa có thể là nguyên tử kim loại hoặc phi
kim. Nhìn chung, quá trình trao đổi electron giúp nguyên tử nguyên tố đạt tới trạng
thái bền vững hơn.
- Ngoài ra, từ việc điền electron cuối cùng này mà sinh ra các định nghĩa về nguyên
tố s, p, d, f.
 Nguyên tố s là nguyên tố mà electron cuối cùng được điền vào phân lớp s.
 Nguyên tố p là nguyên tố mà electron cuối cùng được điền vào phân lớp p.
 Nguyên tố d là nguyên tố mà electron cuối cùng được điền vào phân lớp d.
 Nguyên tố f là nguyên tố mà electron cuối cùng được điền vào phân lớp f.

Trang 21 | Hóa học và Tư duy 12


 Nguyên tố s, p là nguyên nhóm tố A, nguyên tố d , f là nguyên tố nhóm B.

6. Hình dạng các orbital
STUDY TIPS
Có thể biểu diễn các
phân lớp s, p, d, f của

- Khi chuyển động trong nguyên tử, các electron có thể chiếm những mức năng lượng
khác nhau đặc trưng cho trạng thái chuyển động của nó. Những electron chuyển động
gần hạt nhân hơn có ái lực so với nhân lớn hơn, chiếm mức năng lượng thấp hơn, vậy

các lớp bất kì bằng

nên ở trạng thái bền hơn. Những electron có vị trí xa nhân hơn cần lực tương tác của

các ô vuông tương

phần nhân để giữ các electron đó lệch khỏi quỹ đạo lớn hơn so với các electron có vị

ứng. Mỗi ơ vng sẽ
chứa tối đa 2 electron

trí gần nhân, vậy nên có mức năng lượng cao hơn. Dựa trên sự sắp xếp khác nhau của

biểu diễn bằng hai mũi

electron trong nguyên tử, người ta phân loại thành các orbital khác nhau.

tên đối chiều, vậy nên

- Orbital s có dạng hình cầu.

phân lớp s phân lớp s
có tối đa 1 ơ, phân lớp
p có tối đa 3 ơ, phân
lớp d có tối đa 5 ơ.

- Các orbital px, py và pz có hình số 8 nổi hướng theo ba trục tọa độ Ox, Oy, Oz.

- Các orbital d và f có cấu trúc phức tạp hơn. Các orbital dxy, dyz, dxz đều có dạng hình
̂ , 𝑦𝑂𝑧
̂ ,
hoa thị (4 cánh) hướng theo các đường phân giác của các góc tương ứng 𝑥𝑂𝑦
̂ . Riêng orbital 𝑑𝑥 2 −𝑦 2 có dạng hình hoa thị nhưng hướng theo hai trục Ox và Oy .
𝑥𝑂𝑧
- Orbital 𝑑𝑥 2 gồm hình số 8 nổi hướng theo trục Oz và một vành khăn nằm trên mặt
phẳng Oxy.

Trang 22 | Hóa học và Tư duy 12


IV BẢNG TUẦN HỒN HĨA HỌC
1. Định luật tuần hồn Mendeleev
STUDY TIPS
Hàng ngang biểu diến
cho các chu kì, hàng
dọc biểu diễn các
nhóm ngun tố.

- Tính chất của các ngun tố, thành phần và tính chất của hợp chất tạo nên từ các ngun
tố đó biến thiên tuần hồn theo chiều tăng của khối lượng nguyên tử. Trên cơ sở các định
luật tuần hồn, Mendeleev sắp xếp một cách có hệ thống các nguyên tố hóa học theo một
bảng gồm các hệ thống cột và hàng gọi là “bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học”.
- Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tử nguyên tố trong bảng tuần hoàn:
1. Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân
2. Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng
trong bảng nguyên tố hóa học.

3. Các nguyên tố có electron hóa trị trong nguyên tử như nhau được xếp thành một cột.

STUDY TIPS
Có thể tìm nhanh

2. Cấu tạo bảng tuần hồn hóa học
- Ô nguyên tố: Mỗi nguyên tố được sắp xếp vào một ô của bảng, gọi là ô nguyên

nguyên tố dựa vào số

tố. Số thứ tự của nguyên tố đúng bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.

hiệu nguyên tử, hoặc

- Trong một ô nguyên tố, các thông tin thường được ghi dưới dạng các số, ý nghĩa

nút giao giữa chu kì và

của các số đã được đề cập trong bảng dưới, bao gồm các đại lượng như số hiệu

nhóm tương ứng.

ngun tử (vị trí ngun tố trong bảng), ngun tử khối trung bình, kí hiệu hóa học,
độ âm điện, tên nguyên tố, cấu hình electron thu gọn theo khí hiếm và các số oxi
hóa cơ bản.
- Thơng thường, khi xét vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hồn, người ta đưa
ngun tố đó về hệ quy chiếu: chu kì và nhóm, từ đó xác định tính chất hóa học.

Trang 23 | Hóa học và Tư duy 12

STUDY TIPS

- Chu kì: Là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số electron được sắp

Các nguyên tố kim loại

xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân. Mỗi chu kì thường bắt đầu bằng một kim loại

thuộc nhóm IA gọi là

kiềm và kết thúc bằng một khí hiếm. Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron của

kim loại kiềm, các
nguyên tố kim loại

nguyên tử ngun tố đó.

thuộc nhóm IIA đều là

 Chu kì 1: Gồm các nguyên tố 1H và 2He

kim loại kiềm thổ.

 Chu kì 2 và 3: Gồm 8 nguyên tố, trong đó 1 số nguyên tử nguyên tố cần lưu ý gồm
6C, 7N, 8O, 9F, 11Na, 12Mg, 13Al, 14Si, 15P, 16S, 17Cl.

 Chu kì 4 và 5: Gồm 18 nguyên tố, trong đó 1 số nguyên tử nguyên tố cần lưu ý gồm
19K, 20Ca, 24Cr, 26Fe, 29Cu, 30Zn, 35Br, 53I.

 Chu kì 6: Gồm 32 nguyên tố, cần lưu ý nguyên tố 56Ba, 76Os, 78Pt, 79Au, 80Hg
 Chu kì 7: Chưa hồn thành, chủ yếu gồm các ngun tố phóng xạ.
- Nhóm: Là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau,
do đó tính chất hóa học giống nhau được xếp thành một cột. Số nhóm được tính bằng
số electron hóa trị kết hợp với loại nguyên tố (xác định bằng cách điền electron cuối
cùng). Các nguyên tố thuộc các cột 1, 2 và các cột từ 13 đến 18 tạo thành 8 nhóm đánh
số từ IA đến VIIIA (các nhóm nguyên tố A). 10 cột cịn lại tạo thành các nhóm phụ
(nhóm B) được đánh số thứ tự từ IIIB đến VIIIB, sau đó là IB và IIB. Riêng nhóm
VIIIB gồm ba cột.
Ví dụ 1

Ngun tử Na có Z = 11. Cấu hình electron của nguyên tử Na như sau:

1s22s22p63s1. Đánh giá vị trí của ngun tố Na trong bảng tuần hồn như sau
- Natri có 3 lớp electron nên thuộc chu kì 3
- Natri có 1 electron lớp ngồi cùng nên thuộc nhóm I
- Natri là nguyên tố s nên thuộc nhóm kim loại A
Kết luận: Natri ở chu kì 3, nhóm IIIA trong bảng tuần hồn ngun tố hóa học.

3. Sự biến thiên tuần hồn trong nhóm và chu kì
- Khi đi từ đầu đến cuối chu kì, điện tích hạt nhân tăng dần, tuy nhiên số lớp
electron lại như nhau, dẫn tới số electron lớp ngoài cùng tăng dần. Do đó, lực hút giữa
hạt nhân và lớp vỏ càng tăng dần, bán kính của nguyên tử co lại, vậy nên bán kính
giảm dần, tính khử giảm dần và tính oxi hóa tăng dần, độ âm điện tăng dần.
- Khi đi từ đầu đến cuối nhóm, số electron lớp ngồi cùng là như nhau, tuy nhiên số
lớp electron tăng dần, điện tích hạt nhân cũng tăng dần, dẫn tới bán kính ngun tử
tăng dần. Do đó tính khử các ngun tố tăng dần và tính oxi hóa giảm dần, độ âm điện
giảm dần.
Trang 24 | Hóa học và Tư duy 12

- Có thể biểu diễn cấu hình electron dưới dạng các vòng tròn đồng tâm, mỗi vòng tròn
STUDY TIPS
So sánh các điều kiện
tương tự với các ion.

là một lớp electron, tuân theo quy luật phân bố electron ở trên.
- Cách so sánh bán kính electron:
 Cùng cấu hình electron, nhưng điện tích càng lớn thì lực tương tác giữa nhân và vỏ
càng mạnh, bán kính càng giảm và ngược lại
 Cùng số lớp electron nhưng số electron nhưng điện tích càng lớn thì số electron lớp
ngồi cùng càng tăng, bán kính ngun tử giảm
 Cùng số electron lớp ngồi cùng nhưng số hiệu nguyên tử càng lớn thì số lớp
electron càng tăng, dẫn tới bán kính nguyên tử tăng.

YOUR TIPS
_________________
_________________
_________________

SHINE 01 Cho các ion và nguyên tử sau: Al3+, Mg2+, Na+, F và O2-. Bán kính của
nguyên tử (ion) nào sau đây lớn nhất ?
A. Al3+

B. F

C. O2-

D. Mg2+

_________________

Đáp án C

_________________

Các ngun tử /ion trên đều có chung cấu hình electron là 1s22s22p6. Tuy nhiên, số

_________________

hiệu nguyên tử tăng dần từ O đến Al nên bán kính nguyên tử giảm dần từ Al3+ đến O2-

_________________
_________________
_________________

Vậy nên O2- có bán kính lớn nhất.
SHINE 02 Dãy nào sau đây được sắp xếp theo thứ tự giảm dần của bán kính nguyên tử

_________________

và ion ?
A. K+ > Ca2+ > Ar

B. Ar > Ca2+ > K+

C. Ar > K+ > Ca2+

D. Ca2+ > K+ > Ar

Đáp án C
Các ion (nguyên tử) đều có cùng cấu hình electron, nhưng số hiệu nguyên tử tăng dần

V

DẠNG BÀI TẬP TRỌNG TÂM

01

Dạng 1: Bài tập về thành phần cấu tạo nguyên tử

1. Lý thuyết trọng tâm về nguyên tử
- Trong nguyên tử của nguyên tố trung hòa về điện, các hạt mang điện bao gồm
electron E và proton P, trong đó số electron bằng số proton và bằng số hiệu nguyên tử.

Trang 25 | Hóa học và Tư duy 12