Hóa học: Cấu tạo nguyên tử định luật tuần hoàn

Ch ng 2: ươ
C U T O NGUYÊN T - Đ NH LU T Ấ Ạ Ử Ị Ậ
TU N HOÀNẦ
C u t o nguyên tấ ạ ử

Nguyên t là m t h trung hòa g m: ử ộ ệ ồ

H t nhân nguyên tạ ử

Các electron chuy n đ ng xung quanh h t nhânể ộ ậ
C u t o nguyên tấ ạ ử
N H A ÂN
V O Û
1 0
- 8
c m = 1 A
0
E L E C T R O N
C u t o h t nhân nguyên tấ ạ ạ ử
N
o
t
r
o
n
P
r
o
t
o
n

phép th phân bi t ử ệ
H tạ Kh i l ng ố ượ
(g)
Đi n tích ệ
(culong)
Electron (e) 9.1 x 10
-28
- 1.6 x 10
-19
Proton (P) 1.673 x 10
-24
+ 1.6 x 10
-19
N tron (N)ơ 1.675 x 10
-24
0
phép th phân bi t ử ệ
H tạ Kh i l ng ố ượ
(đvklnt)
Đi n tích ệ
(đvđt)
Electron (e) << - 1
Proton (P) ~ 1 + 1
N tron (N)ơ ~ 1 0
phép th phân bi t ử ệ

S kh i A = Z + N (Z : S proton ; N : S n tron)ố ố ố ố ơ

Ký hi u nguyên t :ệ ử


Ví d : ụ

X
A
Z
X
A
Z
Cl
35
17
Hi n t ng đ ng v ệ ượ ồ ị

Nguyên t hydrogen và 2 đ ng v c a nóử ồ ị ủ

Nguyên t Clo trong thiên nhiên là h n h p:ố ỗ ợ

(75,53%)

(24,47%)

→ tính kh i l ngố ượ
Cl
35
17
Cl
37
17
phép th phân bi t ử ệ
L p v electron ớ ỏ

Mô hình Borh (1 chi u):ề
Dùng s l ng t n đ mô t v các electron trong ố ượ ử ể ả ề
nguyên t .ử
Ch có kích th c qu đ o là quan tr ng.ỉ ướ ỹ ạ ọ

Mô hình Schrodinger (3 chi u):ề
Hàm sóng nh n đ c khi gi i ph ng trình sóng ậ ượ ả ươ
Schrodinger
M i m t hàm sóng đ c g i là m t obital nguyên t ỗ ộ ượ ọ ộ ử
(AO – Atomic obital).
S d ng 3 s l ng t (n, l, m) mô t v kích th c, ử ụ ố ượ ử ả ề ướ
hình d ng và h ng trong không gian c a các AOạ ướ ủ
10
phép th phân bi t ử ệ
phép th phân bi t ử ệ
S l ng t chính n.ố ượ ử

Giá tr nguyên d ng, mô t m c năng l ng c a electron ị ươ ả ứ ượ ủ
n 1 2 3 4 5 6 7
L pớ K L M N O P Q
Giá tr c a n càng l n thì năng l ng càng caoị ủ ớ ượ
phép th phân bi t ử ệ
S l ng t orbitan lố ượ ử ( S l ng t ph )ố ượ ử ụ
Giá tr nguyên t 0 đ n (n-1)ị ừ ế
l đ c tr ng cho đ l n c a momen đ ng l ng c a electronặ ư ộ ớ ủ ộ ượ ủ
n l D ng orbitanạ
1 0 s
2
0

1
s
p
3
0
1
2
s
p
d
4
0
1
2
3
s
p
d
f
phép th phân bi t ử ệ
S l ng t t m ố ượ ử ừ

Giá tr t ị ừ -l đ n +lế (k c giá tr 0). (2l +1) tr s c a ể ả ị ị ố ủ
m

Mô t Obital bên trong m t phân l p:ả ộ ớ


S l ng t spin mố ượ ử

s

Th c nghi m cho th y electron còn có momen đ ng ự ệ ấ ộ
l ng riêng không có liên h gì v i chuy n đ ng c a ượ ệ ớ ể ộ ủ
nó xung quanh h t nhân nguyên t .ạ ử



Momen đ ng l ng n i t i này ch có th đ nh ộ ượ ộ ạ ỉ ể ị
h ng theo hai cách t ng ng v i hai giá tr ướ ươ ứ ớ ị m
s
= ±
½
18
phép th phân bi t ử ệ
C u hình electron nguyên tấ ử
Nguyên lý ngo i tr Pouli: ạ ừ
“ Trong m t nguyên t không th có hai ộ ử ể
electron có cùng 4 s l ng t nh ố ượ ử ư
nhau”
+ Orbitan nguyên t không có electron nào ử
chi m: đ c g i là ế ượ ọ orbitan tr ngố
+ Electron duy nh t ch a trong m t orbitan ấ ứ ộ
nào đó: đ c g i là ượ ọ electron đ c thânộ
+ C p electron spin trái d u c a m t ặ ấ ủ ộ
orbitan nào đó: đ c g i là ượ ọ c p electron ặ
ghép đôi

Hai electron c a Heli có 3 s l ng t n,m,l gi ng ủ ố ượ ử ố
nhau thì ph i có s spin khác nhau:ả ố

He : 1s
2


Electron th nh t: n=1 , l= 0 , m= 0 , mứ ấ
s
= +1/2

Electron th hai: n= 1 , l= 0, m= 0 , mứ
s
= -1/2
19
phép th phân bi t ử ệ

M i obital ch a t i đa 2 electron.ỗ ứ ố

M i phân l p có t i đa ỗ ớ ố (2l +1) tr s m t c là ị ố ứ (2l +1)
obital nguyên t , vì th m i phân l p có t i đa ử ế ỗ ớ ố 2 x
(2l +1) electron.

L p th n có n phân l p, m i phân l p ch a t i đa ớ ứ ớ ỗ ớ ứ ố 2
x (2l +1) e. V y s e t i đa trong l p th ậ ố ố ớ ứ n là 2n
2
20
phép th phân bi t ử ệ
Phân l pớ s p d f
S e t i đaố ố 2 6 10 14
L pớ 1 2 3 4
S e t i đaố ố 2 8 18 32


Nguyên lý v ng b nữ ề

“ tr ng thái c b n, trong nguyên t , các Ở ạ ơ ả ử
electron s chi m nh ng m c năng l ng th p ẽ ế ữ ứ ượ ấ
tr c (t c là tr ng thái v ng b n) tr c r i m i ướ ứ ạ ữ ề ướ ồ ớ
đ n nh ng tr ng thái năng l ng cao h n”ế ữ ạ ượ ơ
21
phép th phân bi t ử ệ

quy t c Kleckowski:ắ

+ Khi đi n tích h t nhân tăng các electron s ệ ạ ẽ
chi m các m c năng l ng có t ng (n+l) l n ế ứ ượ ổ ớ

d n. ầ

+ Đ i v i các phân l p có t ng n+l b ng nhau thì ố ớ ớ ổ ằ
electron đ c đi n vào phân l p có tr s ượ ề ớ ị ố

n nh tr c r i t i phân l p có n l n h n. ỏ ướ ồ ớ ớ ớ ơ
22
phép th phân bi t ử ệ

Quy t c Hundắ

“ Trong m t phân l p các electron đ c s p ộ ớ ượ ắ
x p sao cho t ng s spin là c c đ i”ế ổ ố ự ạ (s electron ố
đ c thân là t i đa)ộ ố


VD: C (Z=6) 1s
2
2s
2
2p
2





24
phép th phân bi t ử ệ

Có m t s c u hình đ c bi t c a: Cr, Cu, Mo, Ru, ộ ố ấ ặ ệ ủ
Rh, Pd (c u hình phân l p n a bão hòa)ấ ớ ử

VD: + Cr (Z=24)

C u hình d đoán: 1sấ ự
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d

4
4s
2

C u hình th c t : 1sấ ự ế
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
4s
1

+Cu (Z=29): 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d

10
4s
1
25
phép th phân bi t ử ệ