SKKN hệ THỐNG lý THUYẾT và bài tập về cấu tạo NGUYÊN tử và LIÊN kết hóa học TRONG CHƯƠNG TRÌNH THPT

BM 01-Bia SKKN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
TRƯỜNG THPT NGÔ QUYỀN.
Mã số: ................................
(Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI
TẬP VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC TRONG
CHƯƠNG TRÌNH THPT

Người thực hiện: VÕ THỊ MAI HOÀNG
Lĩnh vực nghiên cứu:
- Quản lý giáo dục



- Phương pháp dạy học bộ môn: HÓA HỌC 
(Ghi rõ tên bộ môn)

- Lĩnh vực khác: ....................................................... 
(Ghi rõ tên lĩnh vực)

Có đính kèm: Các sản phẩm không thề hiện trong bản in SKKN
 Mô hình
 Phần mềm
 Phim ảnh
 Hiện vật khác

Năm học: 2012-2013

2

BM02-LLKHSKKN

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1. Họ và tên: Võ Thị Mai Hoàng
2. Ngày tháng năm sinh: 3/11/1981
3. Nam, nữ: Nữ
4. Địa chỉ: 147/9A Hưng Đạo Vương- Phường Trung Dũng- Biên Hòa
5. Điện thoại:

(CQ)/ 061. 3940675 (NR); ĐTDĐ:0919 709 713

6. Fax:

E-mail:

7. Chức vụ: Giáo viên
8. Đơn vị công tác: Trường THPT Ngô Quyền
II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất:Thạc sĩ
- Năm nhận bằng: 2009
- Chuyên ngành đào tạo: Hóa Hữu Cơ
III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC
- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm:giảng dạy môn hoá
Số năm có kinh nghiệm:4 năm
- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:

1.Hướng dẫn học viên ôn tập phần hóa hữu cơ đề thi tốt nghiệp năm 2010-2011


3

BM03-TMSKKN

Tên SKKN : HỆ THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CẤU TẠO

NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC TRONG CHƯƠNG
TRÌNH THPT
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Theo xu hướng gần đây, ngành giáo dục nước ta có các chính sách giảm tải cho
các chương trình học phổ thông của nhiều môn nói chung và môn hóa nói riêng. Vì
vậy, kiến thức của học sinh cũng không chuyên sâu và không có tính mạch lạc, đặc
biệt đối với học sinh yêu thích hóa.
Trong phần hóa phổ thông của chương trình hóa 10 chương nguyên tử và liên kết
hóa học là phần kiến thức nền tảng và rất quan trọng của cấu tạo chất. Tuy nhiên
trong phân này sách giáo khoa trình bày chỉ là kiến thức cơ bản cho các học sinh
không chuyên sâu. Và nếu đối với học sinh giỏi vẫn chưa đầy đủ kiến thức của hai
chương nà, vì vậy để đáp ứng nhu cầu này cho các học sinh 10, hay học sinh giỏi
trong các kỳ thi lớn, tôi đã soạn đề tài sáng kiến kinh nghiệm “ Hệ thống lý thuyết
và bài tập về cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học trong chương trình THPT” để
giúp ít phần nào vào kho kiến thức của học sinh cũng như tư liệu cho giáo viên
giảng dạy.
Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi sai sót, mong đọc giả góp ý để phần
đề tài này tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn.

4
I.TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1. Cơ sở lý luận
Trong phần đề tài này tôi đề cặp đến cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học,
về kiến thức của hai phần này cũng có khá nhiều trong các sách ở chương trình đại
học và sau đại học học sinh có thể tìm đọc, tuy nhiên những cuốn sách ấy hay
những tư liệu ấy quá chuyên sâu không thích hợp với học sinh phổ thông lĩnh hội
được (như Hóa đại cương của N.L.Glinka hay Hóa lượng tử - Lê Khắc Tích, …)
Nội dung phần đề tài này tôi hệ thống lý thuyết và bài tập về cấu tạo nguyên
tử và liên kết hóa học theo từng phần một và bám sát với tư duy của học sinh phổ
thông và nội dung gồm các phần sau:
Phần 1. Cấu tạo nguyên tử.
1.1 Thành phần nguyên tử.
1.2 Lớp và phân lớp
1.3 Obitan nguyên tử
1.3.1. Khái niệm
1.3.2. Hình dạng các obitan
1.4. Ký hiệu nguyên tử
1.5. Cấu hình electron
1.5.1. Khái niệm
1.5.2. Những cơ sở để viết cấu hình electron
1.5.2.1. Nguyên lý vững bền hay nguyên lý năng lượng cực tiểu
1.5.2.2. Quy tắc Klechkovxki
1.5.2.3. Nguyên lí Pauli
1.5.2.4. Qui tắc Hund
1.6. Bộ bốn số lượng tử
1.6.1. Số lượng tử chính
1.6.2. Số lượng tử xung lượng
1.6.3. Số lượng tử từ
1.6.4. Số lượng tử spin

1.6.5. Các qui luật chi phối sự kết hợp các số lượng tử từ.
1.7 Bài tập
Phần 2. Tổng năng lượng nguyên tử
2.1. Tổng năng lượng các electron trong nguyên tử
2.2. Năng lượng ion hóa
2.3. Bài tập
Phần 3. Cấu trúc phân tử
3.1. Liên kết hóa học
3.1.1. Liên kết ion
3.1.2. Liên kết cộng hóa trị
3.1.2.1. Thuyết lại hóa VB
3.1.2.2. Lai hóa obitan
3.1.2.2.1 Điều kiện xảy ra lai hóa
3.1.2.2.2 Các dạng lai hóa.
3.1.2.2.2.1 Lai hóa sp


5
2

3.1.2.2.2.2 Lai hóa sp
3.1.2.2.2.3 Lai hóa sp3
3.1.2.2.2.4 Lai hóa sp3d
3.1.2.2.2.5 Lai hóa sp3d2
3.1.2.3 Thuyết lai hóa Mo
3.1.2.4 Thuyết Lewis
3.1.2.5 Thuyết VSEPR
3.1.2.6. Monent lưỡng cực
3.1.2.7 Liên kết phối trí
3.1.2.8 Liên kết kim loại

3.2 Tinh thể nguyên tử và phân tử
3.2.1 Tinh thể nguyên tử
3.2.2 Tinh thể phân tử
3.3 Liên kết hidro
3.4 Bài tập


6
2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài
Phần 1. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
1.1 Thành phần nguyên tử.
Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương nằm ở tâm nguyên tử, có kích
thước rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử. Các electron chuyển động tạo ra
lớp vỏ nguyên tử.
Hạt nhân gồm các hạt proton và nơtron. Như vậy nguyên tử được cấu tạo bởi các
hạt cơ bản là: electron và nơtron.
- Đặc điểm về điện tích và khối lượng của hạt proton, electron, nơtron: Hạt nơtron
không mang điện tích, hạt electron mang điện tích âm (-1), hạt proton mang điện
tíchdương (+1).Kh ố i l ượ n g c ủ a h ạ t p r o t o n v à n ơ t r o n x ấ p x ỉ n h a u v à
g ầ n b ằ n g 1 u ( đ v C ) , k h ố i l ượ n g c ủ a h ạ t electron không đáng kể so với hạt
p, n. Như vậy, khối lượng của nguyên tử tập trung phần lớn ở hạt nhân nguyên tử,
khối lượng của các hạt electron không đáng kể (hạt nhân là hạt có khối lượngriêng
rất lớn).
1.2 Lớp và phân lớp
Tong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp. Các electron trên cùng
một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Những electron ở lớp bên trong liên kết với
hạt nhận bền chặt hơn ở lớp bên ngoài. Do đó năng lượng của electron ở
lớp trong thấp hơn ở lớp ngoài. Vì vậy năng lượng của electron chủ yếu
phụ thuộc vào số thứ tự của lớp.
- Thứ tự các lớp electron đượcghi bằng số nguyên tử n = 1, 2, 3, …. 7 ứng với

tên lớp K, L, M, … Q.
- Mỗi lớp electron phân chia thành các lớp, được ký hiệu bằng các chữ cái viết
thường: s, p, d, f. Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng
nhau. Số phân lớp trên mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó (lớp thứ n có n phân
lớp). Tuy nhiên, trên tựhc tế với hơn 110 nguyêntố chỉ có electron điền vào 4
phân lớp là s, p, d, f. Các electron thuộc phân lớp s được gọi là electron s,
phân lớp p được gọi là electron p,…
1.3 Obitan nguyên tử
1.3.1. Khái niệm: Obitan nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân
mà tại đó xác suất có mặt electron khỏng 90%.
1.3.2. Hình dạng các obitan
Số obitan trong một phân lớp: phân lớp s có 1 AO, phân lớp p có 3 AO, phân lớp d
có 5AO, phân lớp f có 7 AO.
Hình dạng Obitan:


7

1.4 Ký hiệu nguyên tử
Để biết được các cấu tử chính, bền, có trong một nguyên tử, nguời ta dùng ký hiệu
sau đây để biểu thị nguyên tử:

X: Ký hiệu nguyên tử của nguyên tố hóa học (nhưNa, H, Fe, Cl)
Z: số thứ tự nguyên tử (atomic number), bậc số nguyên tử, sốhiệu nguyên tử, số
điện tích hạt nhân. Có Z proton trong nhân nguyên tử. Có Z điện tử ở ngoài nhân
(nếu không là một ion). Nguyên tố X ở ô thứ Z trong bảng phân loại tuần hoàn.
A: Số khối (Số khối lượng, mass number), có A proton và neutron trong nhân
nguyên tử. Có (A - Z) neutron trong nhân.
Do hiện nay người ta sắp xếp các nguyên tố hóa học theo thứ tự tăng dần của Z, vì
thế Z được gọi là số thứ tự nguyên tử hay bậc số nguyên tử. Các nguyên tửcủa

cùng một nguyên tố thì có cùng số thứ tự nguyên tử Z, căn cứ vào Z ta biết đó là
nguyên tửcủa nguyên tố nào, nên Z còn được gọi là số hiệu (số nhãn hiệu, đặc
hiệu). Điện tích của một proton là điện tích nhỏ nhất được biết hiện nay, nên Z
còn được gọi là điện tích hạt nhân.
1.5 Cấu hình electron
1.5.1. Khái niệm
Cấu hình electron của nguyên tử nói chung là sơ đồ biểu thị sự phân bố các
electron theo số lượng tử chính và số lượng tử phụ (n và l) hay theo lớp và phân
lớp electron. Một số cấu hình electron tiêu biểu như sau:
O: 1s2 2s2 2p4 hay [He] 2s2 2p4
Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 hay [Ne] 3s1
Sự sắp xếp các electron vào nguyên tử là một trong những vấn đề quan trọng khi
xét nguyên tử có nhiều electron. Kết quả của sự sắp xếp đó được biểu diễn một
cách khái quát bằng cấu hình electron và cơ sở để viết cấu hình electron của
nguyên tử nhiều electron
1.5.2. Những cơ sở để viết cấu hình electron
1.5.2.1. Nguyên lý vững bền hay nguyên lý năng lượng cực tiểu
Trạng thái hệ lượng tửcó năng lượng thấp nhất hay cực tiểu là trạng thái cơ bản,
đó cũng là trạng thái bền vững nhất của hệ. Nguyên lý trên thểhiện một quy luật
của thế giới tự nhiên là luôn luôn có xu hướng đạt tới sự bền vững nhất. Sự sắp xếp


8
các electron vào các AO trong nguyên tửcũng không nằm ngoài qui luật này. Theo
ñó, trong nguyên tử, electron chiếm mức năng lượng thấp trước, tiếp ñến các mức
năng lượng cao hơn. Trạng thái hệ có năng lượng thấp nhất là trạng thái cơbản.
1.5.2.2. Quy tắc Klechkovxki
Việc xuất hiện tương tác giữa các electron trong nguyên tử nhiều electron cũng
như tương tác giữa hạt nhân và các electron ñã làm cho năng lượng của các obitan
nguyên tửkiểu hidro không còn như trong nguyên tử hidro nữa. Một qui tắc kinh

nghiệm đơn giản nhất mô tả sự thay đổi này chính là qui tắc Klechkovxki. Nội
dung của qui tắc này như sau:
Năng lượng của phân mức εn,l tăng dần theo sự tăng của tổng trịsố(n + l), nếu hai
phân mức có cùng trị của tổng (n + l) thì εn,l tăng theo sự tăng của n.
Với n là số lượng tử chính, l là số lượng tử phụ, có thể diễn đạt nội dung của quy
tắc đó bằng sơ đồ sau:

Biểu diễn qui tắc Klechkovxki
1.5.2.3. Nguyên lí Pauli
Trong một nguyên tử không thể tồn tại hai electron có cùng giá trị của bốn số
lượng tử n, l, m và ms. Trong nguyên tử, mỗi AO chỉcó thể bị chiếm bởi tối đa 2
electron”
Ví dụ 1, ở lớp K: n = 1 l = 0 m = 0 ms= +1/2 ms= -1/2.
Vậy ởl ớp K có nhiều nhất 2 electron:
+ electron thứnhất có giá trịn = 1, l = 0, m = 0 và ms= +1/2.
+ ectron thứhai có giá trịn = 1, l = 0, m = 0 và ms= -1/2.


9
Nếu giả thiết rằng ở lớp K có thêm một electron thứ 3 thì nó sẽ có giá trị bốn số
lượng tử trùng với một trong hai electron đã có, như vậy mâu thuẫn với nguyên lý
pauli.
Dựa vào nguyên lý pauli có thể tính được số electron tối đa trên một obitan
nguyên tử, trong một phân lớp và trong một lớp electron, cụ thể:
- Mỗi AO có thể chứa tối đa hai electron có spin khác nhau.
- Số electron tối đa có thểcó ở các phân lớp: phụ thuộc vào số lượng tử obitan l và
được xác định bằng công thức 2(2l + 1).
- Số electron nhiều nhất ởcác lớp: phụ thuộc vào số lượng tử n và được xác định
bằng công thức 2n2 (đúng đối với n ≤4). [Lớp thứn có n2 AO nên trong mối lớp có
tối đa 2n2 electron].

Ví dụ 2: Tính số electron nhiều nhất ở phân lớp np, ở đây n có giá trị bất kỳ, chẳng
hạn n = 2, còn p ứng với l = 1. Từ đó ta có: n = 2 l = 1 m = -1 ms=+1/2
ms= -1/2 ứng với AO 2py có nhiều nhất 2 electron.
Vậy phân lớp p có nhiều nhất 6 electron.
Bằng cách tương tự ta tính được sốelectron tối đa ở các phân lớp d = 10, f = 14.
Ví dụ 3: Khi n = 2, thì số electron tối đa là: 2.22= 8 (e).
1.5.2.4. Qui tắc Hund
Qui tắc Hund 1(qui tắc tổng spin cực đại)
Trong nguyên tử ở dạng trạng thái cơ bản, các electron thuộc cùng một phân lớp sẽ
được phân bố đều vào các ô lượng tửsao cho tổng spin S của chúng là cực đại
(tổng sốelectron độc thân là cực đại).

Ví dụ: Nguyên tửN (z = 7) có cấu hình: 1s2 2s2 2p3.
Qui tắc Hund 2
Trong một phân lớp các electron có khuynh hướng điền vào các ô lượng tửcó số
lượng tử ml có giá trị lớn nhất trước".
Ví dụ: Trạng thái cơ bản của nguyên tử F (z = 9) là trạng thái.

1.6 Bộ bốn số lượng tử
1.6.1. Số lượng tử chính (hay số lớp) – ký hiệu n
Số lượng tử chính là mô tả mức năng lượng trong nguyên tử hay còn gọi là số lớp.
Giá trị của các mức năng lượng từ 1 đến 7. Giá trị mức năng lượng càng lớn thì
năng lượng càng cao.


10
Số electron cực đại có thể điền vào lớp n là 2n2.
1.6.2. Số lượng tử xung lượng (phân lớp)- ký hiệu l
Số lượng tử xung lượng mô tả các lớp phụ trong n hay còn gọi là phân lớp.
Các phân lớp của các ngyên tố đã biết là s-p-d-f.

Các giá trị của l = 0 là phân lớp s, l =2 là phân lớp p, l = 0 là phân lớp d, l = 3 là
phân lớp f.
Giá trị l lớn hơn thì biểu thị năng lượng lớn hơn một chút.
1.6.3. Số lượng tử từ- ký hiệu ml
Số lượng tử từ mô tả obitan bên trong một phân lớp.
Giá trị ml có thể nhận từ: -l,…, -2, -1, 0, +1, +2+, …, +l
- Khi l = 0 thì ml= 0
- Khi l = 1 thì ml= -1, 0, +1

3 opitan p

- Khi l = 2 thì ml= -2,-1, 0, +1, +2

5 opitan d

- Khi l = 3 thì ml= -3, -2,-1, 0, +1, +2, +3

7 opitan f

Tất cả các giá trị ml có cùng năng lượng.
1.6.4. Số lượng tử spin
Số lượng tử spin mô tả spin của các electron ( chiều quay mũi tên của electron)
Giá trị ms = -1/2 và +1/2
1.6.5. Các qui luật chi phối sự kết hợp các số lượng tử từ.
 Ba số lượng tử n, l và m đều là số nguyên.
 Số lượng tử chính (n) không thể là zero.
 Số lượng tử góc (l) có thể có các số nguyên nằm giữa 0 và n-1.
 Số lượng tử từ (m) có thể là bất kỳ số nguyên nào nằm giữa –l và
+l.
 Số lượng tử spin (s) nhận giá trị -1/2 và +1/2

 Chú ý rằng số lượng tử chính và số lượng tử góc xung lượng mới
có ảnh hưởng về mặt năng lượng, nếu khoảng cách của các n là lớn
hơn thì khoảng cách giữa các l sẽ nhỏ hơn. Tuy nhiên nhiều bước
nhỏ sẽ trở thành một bước lớn. Một iu luật rất hữu dụng là nếu


11
tổng n+ l lớn hơn thì năng lượng sẽ lớn hơn. N61u 2 giá trị của
tổng n + l bằng nhau thì electron nào có n nhỏ hơn thì năng lượng
sẽ nhỏ hơn. Năng lượng nhỉ hơn sẽ bền hơn, Năng lượng thấp nhất
là trạng thái cơ bản.
Vd: Sắp xếp các electron sau đây (n,l, ml,ms) từ năng lượng cao đến năng lượng
thấp nhất.
A. (2,1,1,+1/2)
B. (1,0,0,-1/2)
C. (4,1,-1,+1/2)
D. (4,2,-1,+1/2)
E. (3,2,-1,+1/2)
F. (4,0,0,+1/2)
G. (2,1,-1,+1/2)
H. (3,1,0,+1/2)
Giải.
Năng lượng thấp nhất có tổng n+l thấp nhất. Các electron C và E có cùng giá trị 5
mà E có n thấp hơn sẹ có năng lượng thấp hơn. Các electron H và F cũng có cùng
giá trị thổng n +l và H có năng lượng thấp hơn. Các electron A và G có cùng giá trị
n và l do vậy chúng có cùng năng lượng.
Năng lương: B1.7 Bài tập
Bài 1: Hai ngun tố A , B trong cấu hình electron có electron cuối cùng ứng với 4
số lượng tử sau:

A ( n = 2 ; l = 1 ; m = -1 ; s = - ½ )
B (n=3 ; l=1 ; m=0 ; s=-½)
Viết cấu hình electron và xác đònh vò trí của A và B trong bảng
tuần hoàn
Giải
1. Nguyên tố A: n = 2 ; lớp 2 ; l = 1 : phân lớp p ; m= -1 obitan px ; s
= -1/2 electron cuối ở px
Vậy A có cấu hình electron 1s2 2s2 2p4; nguyên tố A có số thứ
tự 8 chu kì 2; nhóm VIA
A là Oxi
Bài 2: (Olympic 2011 tỉnh Đồng Nai)
Có 3 ngun tố R, X, và Y trong bảng tuần hồn có số thứ tự tăng dần. Cả 3
ngun tố đều thuộc nhóm A và khơng cùng chu kỳ trong bảng tuần hồn. Electron
cuối cùng điền vào cấu hình electron của 3 ngun tử R,X.Y có đặc điểm: tổng số
lượng tử chính (n) bằng 6, tổng số lượng tử obitan (l) bằng 2. tổng số lượng tử từ


12
(ml) bằng -2, tổng số lượng tử spin (ms) bằng -1/2, trong đó số lượng tử spin của
electron cuối cùng của R là +1/2. Cho biết tên của 3 nguyên tố trên.
Giải
Ta có: nR + nx + nY = 6
(1)
l R + lx + l Y = 2
(2)
ml(R) + ml(x) + ml(Y) = -2
(3)
ms(R) + msl(x) + msl(Y) = -1/2 (4)
- Ta có nR + nx + nY = 6. Vì 3 nguyên tố không cùng chu kì nên  nR = 1, nx = 2,
ny = 3.

Ba nguyên tố đều thuộc chu kì nhỏ. Nguyên tố R thuộc chu kì 1 n6n electron của
nó có lR = 0, ml(R)=0. Mà Ms(R) =+1/2 nguyên tố R là nguyên tố hidro.
- Ta có lR + lx + lY = 2. Vì lR=0 nên lx + lY = 2. Vì X, Y thuộc chu kì nhỏ nên không
thể có giá trị l = 2  lx = lY =1. Vậy electron cuối cùng của X và Y thuộc phân lớp
2p và 3p.
-(3) có ml(R) + ml(x) + ml(Y) = -2. Vì ml(R) =0 nên ml(x) + ml(Y) = -2. Mà lx = ly = 1
nên ml có các giá trị : -1, 0, +1  ml(x) = ml(Y) = -1.
-ms(R) + msl(x) + msl(Y) = -1/2 (4). Vì ms(R) = +1/2 nên msl(x) + msl(Y) = -1. mà ms chỉ
có giá trị là -1/2 hoặc +1/2  ml(x) = ml(Y) = -1/2.
Vậy electron cuối cùng điền vào cấu hình electron của nguyên tử có bộ số lượng tử
sau:
R : n = 1, l = 0, ml = 0, ms =+1/2
1s1 (hidro)
X : n = 2, l = 1, ml = -1, ms =-1/2
1s22s22p4 (oxi)
Y : n = 3, l = 1, ml = -1, ms =-1/2
1s22s22p63s23p4 (lưu huỳnh)
Bài 3 : (Olympic 2009 tỉnh Tây Ninh)
a) Nguyên tố X có elctron cuối cùng ứng với 4 ố lượng tử đại số bằng 2,5.Xác định
nguyên tố X, viết cấu hình electron và cho biết vị trí của X trong bảng tuần hoàn.
b) Xác định nguyên tử mà electron cuối cùng điền vào đó có bộ bốn số lượng tử
thỏa mãn điều kiện : n + l = 3, và ml + ms = +1/2.
Giải
a) Tho đề: n + l + ml + ms = 2,5  X phải khác H, He  n>=2
Xét trường hợp 1: n = 2, ms=+1/2 l + ml = 0. Khi đó có 2 khả năng:
- l = 0  ml = 0  2s1  Liti
- l = 1  ml = -1  2p1  Bo
Xét trường hợp 2: n = 2, ms=-1/2 l + ml = 1. Khi đó có 2 khả năng:
- l = 0  ml = 1 (vô lý)
- l = 1  ml = 0 2p5  Flo

Xét trường hợp 3: n = 3, ms=-1/2 l + ml = 0. Khi đó có 3 khả năng:
- l = 0  ml = 0  3s2  Mg
- l = 1  ml = -1 3p4  Lưu huỳnh
- l = 2  ml = -2 3d6  sắt
b) Từ điều kiện: n + l = 3, và ml + ms = +1/2 ta có 3 trường hợp sau:
Trường hợp 1: n = 1 và l = 2: phân lớp 2d (loại)
Trường hợp 2: n = 2 và l = 1 : phân lớp 2p (nhận)
Xét điều kiện: ml + ms = +1/2 ta có:


13
+ Nếu ms = +1/2 và ml = 0  2p2 Cấu hình electron
đầy đủ là : 1s22s22p2 (Z=6, C)
+ Nếu ms = -1/2 và ml = 1  2p4 Cấu hình electron
đầy đủ là : 1s22s22p4(Z=8, O)
Trường hợp 3: n = 3 và l =0 : phân lớp 3s (nhận)
Xét điều kiện: ml + ms = +1/2. Vì l = 0 nên ta có một khả năng ml
= 0, ms = +1/2  3s1  Cấu hình electron đầy đủ là :
1s22s22p43s1 (Z = 11, Na)
Bài 4: A, B, C là ba kim loại kế tiếp nhau trong cùng một chu kì (theo thứ tự từ trái
sang phải trong chu kì) có tổng số khối trong các nguyên tử chúng là 74.Xác định
A, B, C.
Giải
Gọi Z1 là số electron của nguyên tử A
 Số electron của nguyên tử B, C lần lượt là Z1+1, Z1+2
Gọi N1, N2, N3, lần lượt là số nơtron của nguyên tử A, B, C
Vì tổng số khối của các nguyên tử A, B, C là 74 nên ta có phương trình:
(Z1+N1) + (Z1+1+N2) + (Z1+2+N3) = 74
(1)
Mặt khác ta có:

Đối với các nguyên tố hóa học có Z  82 ta luôn có: Z  N 1,5Z .
Thay vào (1) ta có:
(Z1+Z1) + (Z1+1+Z1+1) + (Z1+2+Z1+2)  74
 6Z1  68
 Z1  11,3
(*)
(Z1+1,5Z1) + (Z1+1+1,5Z1+1,5) + (Z1+2+1,5Z1+1,5.2)  74
 7,5Z1  68
 Z1  8,9
(**)
Từ (*) và (**) ta suy ra 8,9  Z1 11,3
Với Z1 là số nguyên  Z1 = 9; 10; 11
Mà A, B, C là các kim loại  Z1 = 11 (Na)
Vậy A, B, C lần lượt là các kim loại Natri (Na); Magie (Mg); Nhôm (Al)
Bài 5:Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt các loại là 60, số hạt mang điện trong
hạt nhân bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố Y có 11 electron p.
Nguyên tử nguyên tố Z có 4 lớp electron và 6 electron độc thân.
a. Dựa trên cấu hình electron, cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng hệ thống
tuần hoàn.
b. So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion X, X2+ và Y-.
Giải
a) Xác định vị trí dựa vào cấu hình electron:
2ZX  NX  60 ; ZX  N X  ZX  20 ,
X là canxi (Ca), cấu hình electron của 20Ca : [Ar] 4s2
Cấu hình của Y là 1s22s22p63s23p5 hay [Ne] 3s2 3p5 Y là Cl
Theo giả thiết thì Z chính là crom, cấu hình electron của 24Cr : [Ar] 3d5 4s1
STT Chu kỳ nguyên tố Nhóm nguyên tố
Ca
Cl
Cr

20
17
24

4
3
4

IIA
VIIA
VIB


14
b) Trật tự tăng dần bán kính nguyên tử: R Ca  R Cl  R Ca
Bán kính nguyên tử tỉ lệ với thuận với số lớp electron và tỉ lệ nghịch với số đơn
vị điện tích hạt nhân của nguyên tử đó.
Bán kính ion Ca2+ nhỏ hơn Cl- do có cùng số lớp electron (n = 3), nhưng điện
tích hạt nhân Ca2+ (Z = 20) lớn hơn Cl- (Z = 17). Bán kính nguyên tử Ca lớn
nhất do có số lớp electron lớn nhất (n = 4).
Bài 6: Hợp chất (A) được tạo thành từ ion X+ và ion Y2-. Mỗi ion đều do 5 nguyên
tử của 2 nguyên tố tạo nên. Tổng số proton trong ion X+ là 11, tổng số electron
trong ion Y2- là 50.
Xác định công thức phân tử, gọi tên (A), biết 2 nguyên tố trong ion Y2- thuộc
cùng một phân nhóm và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Giải
Z
X
Gọi

là số proton trung bình trong 1 nguyên tử có trong cation X+
 ZX = 11/5 = 2,2
 Trong X phải có H (Z = 1) hoặc He (Z = 2)
Vì He là khí hiếm nên trong X+ phải có H.
Gọi M là nguyên tố còn lại trong ion X+  Công thức tổng quát của X+ : MnHm+
Ta có: n + m = 5 (1)
nZM + m = 11 (2)
(2) – (1)  n(ZM – 1) = 6
 n = 1 và ZM = 7  M là Nitơ (N)
Vậy cation X+ : NH4+
Gọi ZY là số proton trung bình trong 1 nguyên tử có trong anion Y2 Z = (50 – 2) : 5 = 9,6
Y
 Trong Y2- phải có 1 nguyên tố có Z  9
 Nguyên tố trên phải thuộc chu kỳ 2
 Nguyên tố còn lại phải thuộc chu kỳ 3
Gọi công thức tổng quát của Y2- là AxBy2Theo đề bài, ta có: x + y = 5 (3)
xZA – yZB = 50 – 2 = 48 (5)
(3), (4), (5)  5ZA – 8x = 8
 x = 4; y = 1; ZA = 8  A là oxi
 B là lưu huỳnh
 Y2- là SO42-  CTPT (A) : (NH4)2SO4
Amoni sunfat
Bài 7: Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử của nguyên tố X là 5p 5. Tỉ số
nơtron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962. Số nơtron của X bằng 3,7 lần số nơtron
của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29 gam Y tác dụng với lượng dư X
thu được 18,26 gam sản phẩm có công thức XY. Xác định điện tích hạt nhân của
X, Y và viết cấu hình electron của Y.
Giải
ZX
Cấu hình đầy đủ của X là

[ 36 Kr] 5s24d105p5.  số ZX = 53 = số proton
2




15
Mặt khác:

nx
 1,3692  nX = 74
px

 AX = pX + nX = 53 + 74 = 127

nx
= 3,7  nY = 20
ny

X +


Y
4,29

 XY
18,26

Y
X Y



4,29 18,26

Y
127  Y

4,29 18,26

 Y = 39

 AY = pY + nY
 39 = pY + 20  pY = 19 hay ZY = 19
Cấu hình electron của Y là [ 18 Ar] 4s1
Bài 8:Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong
đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khơng mang điện là 54, số hạt mang điện
của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 12.
a, Hãy xác định kí hiệu hố học của X,Y và cơng thức phân tử XY2 .
b, Viết cấu hình electron của ngun tử X,Y và xác định các số lượng tử của
electron cuối cùng được điền vào.
Giải
Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Zx , Y là Zy ; số nơtron (hạt khơng
mang điện) của X là Nx , Y là Ny . Với XY2 , ta có các phương trình:
2 Zx + 4 Zy + Nx + 2 Ny = 178 (1)
2 Zx + 4 Zy  Nx  2 Ny = 54 (2)
4 Zy  2 Zx
=
12 (3)
Zy = 16
;

Zx = 26
Vậy X là sắt, Y là lưu huỳnh. XY2 là FeS2 .
Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d64s2 ;
S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 2; ml =-2; ms= -1/2.
Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 1; ml =-1; ms= -1/2.
Bài 9 : 1. Hợp chất A được tạo thành từ các ion đều có cấu hình
electron của khí hiếm Argon. Trong 1 phân tử A có tổng số hạt
proton, nơtron, electron là 164.
a. Xác đònh CTPT của A, biết A tác dụng với 1 nguyên tố (đơn
chất) có trong A theo tỷ lệ mol 1:1 tạo thành chất B. Viết CT
Lewis, CTCT của A và B.
b. Cho A và B tác dụng với một lượng vừa đủ brôm đều thu
được chất rắn X. Mặt khác, cho m gam Y (chỉ có hoá trò n) tác
dụng hết với oxi thu được a gam oxit, nếu cho m gam kim loại Y tác
dụng hết với X thu được b gam muối. Biết a = 0,68b. Hỏi Y là kim
loại gì?
Giải
b, Cấu hình electron:


16
1. a. Số electron của mỗi ion là 18. Giả sử phân tử A gồm a ion.
Vì phân tử A là trung hòa nên:

 e   p 18a

Gọi N là số nơtron n có trong 1 phân tử a :
36a + n =164
 n = 164 – 36a

Mà 1 

N

p

 e   p   n 164

1,5  18a  n  27a

 18a  164 – 36a  27a
 2,6  a  3,03
 e   p  54 ,  n  56

- Nếu A gồm 2 cation 1+ và 1 anion 2-  A là K2S
- Nếu A gồm 1 cation 2+ và 2 anion 1-  A là CaCl2
A tác dụng với 1 nguyên tố có trong A theo tỷ lệ 1:1 tạo
thành chất B nên A là K2S
K2S + S  K2S2
b. K2S + Br2  2KBr + S
K2S2 + Br2  2KBr + 2S
Vậy chất rắn X là S
Y + O2  Y2On ( YOn )
2

Y + S  Y2Sn ( YS n )
2

a = Yx + 8nx
b = Yx + 16nx

mà a = 0,68b
 Y = 9n
Nhận n = 3 ; Y = 27
Vậy kim lọai Y là Al.
Bài 10 : Xác định 2 ngun tử mà electron cuối cùng có các số lượng tử
a. n = 3 ; l = 1 ; ml =-1 ; ms = 

1
2

b. n = 2 ; l = 1 ; ml = +1 ; ms = 

1
2

Bài 11:Cho 2 ngun tố A , B đứng kế tiếp nhau trong hệ thống tuần hồn . Hai
electron cuối cùng của chúng có đặc điểm .
- Tổng số (n + l) bằng nhau , trong đó số lượng tử chính của A lớn
hơn số lượng tử chính của B .
- Tổng đại số của 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên B là 4,5 .
a. Hãy xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên A , B và
xác định ngun tố A , B .
b. Hợp chất X tạo bởi A , Cl , O có thành phần trăm theo khối lượng
lần lượt là 31,83% ; 28,98% ; 39,18% . Xác định CTPT của X . Biết
rằng các electron chiếm obitan từ giá trị nhỏ nhất của số lượng tử ml .
Bài 12: Xác định ngun tử mà eletron cuối cùng có 4 số lượng tử thỏa mãn điều
kiện :


17

n + l = 3 và ml + ms = 

1
.
2

Bài 13: Xét nguyên tử mà nguyên tố có electron cuối cùng có 4 số lượng tử
1
2
1
b. n = 3 , l = 2 , ml = -1 , ms = 
2

a. n = 3 , l = 2 , ml = -1 , ms = 

Có tồn tại cấu hình này hay không ? Giải thích tại sao ?
Bài 14: Tổ hợp các obitan nào sau đây là đúng ? Tổ hợp nào không đúng ? Vì sao
(1) n = 3 , l = 3 , ml = 0
(2) n = 2 , l = 1 , ml = 0
(3) n = 6 , l = 5 , ml = -1
(4) n = 4 , l = 3 , ml = -4
Bài 15: Cho nguyên tử của 2 nguyên tố A và B có electron ngoài cùng có 4 số
lượng tử
lần lượt sau :
1
2
1
n = 3 , l = 1 , ml = -1 , ms = 
2

n = 4 , l = 0 , ml = 0 , ms = 

Viết cấu hình electron của nguyên tử , xác định nguyên tố kim loại , phi kim .
Bài 16:Electron cuối cùng phân bố vào các nguyên tử của các nguyên tố A , B lần
lượt
đặc trưng bởi 4 số lượng tử
1
2
1
B : n = 3 , l = 1 , ml = 0 , ms = 
2

A : n = 3 , l = 1 , ml = -1 , ms = 

a. Xác định vị trí của A , B trong BTHHH
b. Cho biết loại liên kết và công thức cấu tạo của phân tử AB3 .
Bài 17: Cho các electron các số lượng tử (n, l, m, ms) sau:
A(2, 1, 1, +1/2)
B. (1, 0, 0, -1/2)
C(4,1,-1,+1/2)
D. (4, 2, -1, +1/2)
E. (3, 2, -1, +1/2)
F (4, 0, 0 , +1/2)
G. (2, 1, -1, +1/2)
H. (3, 1, 0, +1/2)
Câu hỏi:
a/ Electron nào có spin khác hướng với các electron còn lại ?
b/ Electron nào xếp trong trong obitan hình cầu?
c/ Electron nào xếp trong trong obitan p?

18
d/ Electron nào xếp trong trong obitan d?
e/ Electron nào nằm xa hạt nhân nguyên tử nhất?
f/ 2 electron nào xếp trong cùng 1 obitan?
g/ 2 electron nào xếp khác hướng?
h/ 2 electron nào không thể nằm cùng trong một nguyên tử?
i/ Các electron nào có cùng năng lượng?
j/ Electron nào xếp vào obitan f?
k/ Sắp xếp các electron trên theo thứ tự mức năng lượng cao nhất đến mức năng
lượng thấp nhất.
Bài 18: Điều gì không ổn với các số lượng tử (n, l, m, ms) của các electron sau?
a. (2, 2, 0, +1/2)
b. (3, 1, -1, -1/2)
c. (3, 1, -2, 1)
d. (4, 0, 1, +1/2)
e. (+1/2, 1, 1, 1)
Bài 19: Nguyên tử của một nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản (p,n,e) là 82, trong
đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Xác định số hiệu
nguyên tử, số khối và tên nguyên tố . viết cấu hình electron của nguyên tử X và của
các ion tạo thành từ X.
Bài 20: Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong hai nguyên tử kim loại A,B là
142, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 42.
số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của A là 12. Xác định hai kim loại
A,B.
Bài 21: Một hợp chất ion cấu tạo từ M+ và ion X2-. Trong phân tử M2X có tổng số
hạt (p,n,e) là 140 hạt, trong đó hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là
44 hạt. số khối M+ lớn hơn số khối ion X2- là 23. tổng số hạt (p,n,e) trong M+ nhiều
hơn trong X2- là 31 hạt.
a. víêt cấu hình electron của các ion M+, X2b. xác định vị trí của M và X trong hệ thống tuần hoàn.

Bài 22: Hợp chất A có công thức MXx trong đó M chiếm 46.67% về khối lượng. M
là kim loại, X là phi kim ở chu kì 3. trong hạt nhân của M có n – p = 4 còn trong X
có n, = p, . tổng số proton trong MXx là 58. Xác định tên, số khối của M, tên, số thứ
tự của X trong BTH. Víêt cấu hình e của X
Bài 23: Một hợp chất X có dạng AB3, tổng số hạt proton trong phân tử là 40. trong
thành phần hạt nhân của A cũng như của B đều có số hạt proton bằng số hạt
nơtron. A thuộc chu kì 3 của BTH.
a. xác định tên gọi của A,B
b. xác định các loại liên kết có trong có thể có trong phân tử AB3.
Bài 24: Hợp chất Z được tạo bởi hai nguyên tố M, R có công thức MaRb trong đó R
chiếm 6.667% khối lượng. trong hạt nhân nguyên tử M có n=p +4, còn trong hạt
nhân của R có n, = p,. biết rằng tổng số hạt proton trong phân tử Z bằng 84 và a + b
= 4. tìm công thức phân tử của Z.
Bài 25:
a. A và B là hai nguyên tố ở cùng một phân nhóm thuộc hai chu kì liên tiếp trong
BTH. Tổng số proton trong hạt nhân hai nguyên tử là 32. Viết cấu hình electron
của A và B và của ion mà A, B tạo thành.


2-+

19
là 42. trong hạt nhân của A cũng như của B

b. Tổng số electron trong anion AB3
có số proton bằng số nơ tron.
Bài 26: Nguyên tử X có tổng số hạt là 60, trong đó số hạt n bằng số hạt p. Xác định
nguyên tố X.
Bài 27: Oxit B có công thức là X2O. Tổng số hạt cơ bản p, n, e trong B là 92, trong
đó số hạt mang điên nhiều hơn số hạt không mang điện là 28. Xác định B.

Bài 28: Hợp chất Y có công thức M4X3. Biết
-Tổng số hạt trong phân tử Y là 214 hạt
-Ion M3+ có số e bằng số e của ion X4-Tổng số hạt p, n, e của nguyên tử nguyên tố M nhiều hơn tổng số hạt của
nguyên tử nguyên tố X trong Y là 106. Xác định hợp chất Y
Bài 29: Một hợp chất B được tạo bởi một kim loại hóa trị 2 và một phi kim hóa trị
1. Tổng số hạt trong phân tử B là 290. Tổng số hạt không mang điện là 110, hiệu
số hạt không mang điện giữa phi kim và kim loại trong B là 70. Tỉ lệ số hạt mang
điện của kim loại so với phi kim trong B là 2: 7. Tìm A, Z của kim loại và phi kim
trên.
Bài 30: Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M2+ và ion X-. Tổng số gạt p, n, e trong
phân tử MX2 là 186 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang
điện là 54 hạt. Số khối của ion M2+ nhiều hơn nhiều hơn trong X- là 21 hạt. Tổng
số hạt p, n, e trong M2+ nhiều hơn trong X- là 27 hạt. Xác định vị trí của M, X trong
bảng tuần hoàn,
Bài 31: Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M+ và ion X2-.Trong phân tử M2X có tổng
số hạt là 140 hạt, trong đó hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện là 44 hạt.
Số khối của ion M+ nhiều hơn ion X2- là 23. Tổng số hạt trong M+ nhiều hơn trong
X2- là 31
a. Viết cấu hình e của X2- và M+
b. Xác định vị trí của M và X trong bảng HTTH.
Bài 32: Tổng số p, n, e trong nguyên tử của 2 nguyên tố M và X lần lượt là 82 và
52. M và X tạo thành hợp chất Mxa, trong phân tử của hợp chất đó tổng số proton
của các nguyên tử bằng 77. Hãy viết cấu hình e của M và X từ đó xác định vị trí
của chúng trong bảng HTTH. CTPT của Mxa.
Bài 33: X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong HTTH có tổng số
điện tích hạt nhân là 90 ( X có điện tích hạt nhân nhỏ nhất )
a. Xác định số điện tích hạt nhân của X, Y, R, A, B, gọi tên các nguyên tố đó.
b. Viết cấu hình e của X2-, Y-, R, A+, B2+. So sánh bán kính của chúng
Bài 34: Phân tử X có công thức abc. Tổng số hạt mang điện và không mang điện
trong phân tử X là 82. Trong dod số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang

điện là 22, hiệu số khối giữa b và c gấp 10 lần số khối của a, tổng số khối giữa b và
c gấp 27 lần số khối của a. Tìm CTPT đúng của X .
Bài 35: Một hợp chất được tạo thành từ các ion M+ và X 22 . Trong phân tử M2X2 có
tổng số hạt p, n, e bằng 164, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không
mang điện là 52. Số khối của M nhiều hơn số khối của X là 23. Tổng số hạt p, n, e
trong ion M+ nhiều hơn trong ion X 22 là 7 hạt
a. Xác định các nguyên tố M, X và công thức phân tử M2X2
b. Cho hợp chất M2X2 tác dụng với nước. Viết phương trình phản ứng xảy ra
và trình bày phương pháp hóa học để nhận biết sản phẩm.


20
Bài 36: Cho tổng số hạt p, n, e trong phân tử MX2 là 178 hạt, trong hạy nhân của
M số nowtron nhiều hơn số proton 4 hạt, còn trong hạt nhân của X số nowtron
bằng số proton. Số proton trong hạt nhân của M nhiều hơn số proton trong hạt
nhân của X là 10 hạt. Xác định công thức của MX2.
Bài 37: Hợp chất M2X có tổng số các hạt trong phân tử là 116, trong đó số hạt
mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 36. Khối lượng nguyên tử X nhiều
hơn M là Bài 38:
Tổng số hạt p, n, e trong X2- nhiều hơn trong M+ là 17 hạt. Xác định số khối của
M và X.
Bài 39: Tổng số hạt p, n, e trong phân tử MX3 là 196, trong đó số hạt mang điện
nhiều hơn số hạt không mang điện là 60. Khối lượng nguyên tử của X lớn hơn của
M là 8. Tổng số hạt p, n, e trong X- nhiều hơn trong M3+ là 16. Xác định M và X.

Phần 2. Tổng năng lượng nguyên tử
2.1. Tổng năng lượng các electron trong nguyên tử


21

Công thức gần đúng Slater
Các electron là những hạt mang điện tích âm nên khi chuyển ñộng, chúng
sẽche chắn lẫn nhau khỏi lực hút của hạt nhân nguyên tử. Khi đó năng lượng của
hệ sẽ được tính như sau:

Trong đó.
b: hằng số chắn
n: số lượng tử chính
n*: số lượng tử chính hiệu dụng

n

1

2

3

4

5

n*

1

2

3

3,7 4

6
4,2

Z: số ñiện tích hạt nhân
Z*: số điện tích hạt nhân hiệu dụng
l: số lượng tử phụ
Để tính hằng số chắn, các hàm AO được chia thành các nhóm như sau:
1s/ 2s 2p/ 3s3p/ 3d/ 4s 4p/ 4d/ 4f/...
Trị số hằng số chắn ñối với 1 electron đang xét sẽ bằng tổng các trị số góp
của các electron khác.
Mỗi electron ở nhóm AO ngoài nhóm AO đang xét không ñóng góp vào
hằng số chắn.
Mỗi electron nằm trên cùng một AO (nhóm AO) đang xét đóng góp vào
hằng số chắn 1 lượng 0.35, riêng 1 electron trên AO-1s chỉ đóng góp 0.3.
Mỗi electron nằm bên trong nhóm AO đang xét:
Ở lớp n có trị số nhỏ hơn lớp đang xét 1 ñơn vị, ñóng góp 0.85
Ở lớp n có trị số nhỏ hơn lớp đang xét từ 2 ñơn vị trở lên, ñóng góp 1
Nếu nhóm AO đang xét là AO-d hoặc AO-f thì mỗi electron ở AO
trong góp 1
Thí dụ: Tính tổng năng lượng của Ni.
Bước 1: Cấu hình electron của nguyên tử Ni:


22
2

2

6

2

6

8

Z=28: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s

2

Bước 2: Các hằng số chắn tính như sau:
b1s = 1 x 0,3 = 0,3
b2s2p = 2 x 0,85 + 7 x 0,35 = 4,15
b3s3p= 2 x 1 + 8 x 0,85 + 7 x 0,35 = 11,25
b3d = 18 x 1 + 7 x 35 = 20,45
b4s = 10 x 1 + 16 x 0,85 + 1 x 0,35 = 23,95
Bước 3: Năng lượng của 1 electron trên từng phân lớp bằng công thức sau:
En,l = -13,6 [(z-bn,l)/n*]2
E1s = -13,6 [(28-0,3)/1]2 = -10435,10 eV
E2s2p = -13,6 [(28-4,15)/2]2 = - 1934,00 eV
E3s3p = -13,6 [(28-11,25)/3]2 = - 423,96 eV
E3d = -13,6 [(28-20,45)/3]2 = - 86,14 eV
E4s = -13,6 [(28-23,95)/3,7]2 = -16,30 eV
Bước 4: Tổng năng lượng electron của nguyên tử.
E = 2E1s + 8E2s2p + 8E3s3p + 8E3d + 2E4s
= 2(-10435,10) + 8(-1934,00) + 8(-43,96) + 8(-86,14) + 2(-16,30)
= -40455,60 eV
2.2. Năng lượng ion hóa

Khái niệm: Năng lượng ion hóa là năng lượng tối thiểu để tách electron ra khỏi lớp
vỏ nguyên tử.
Năng lương ion hóa thứ 1 là năng lượng tối thiểu để tách 1 electron ra khỏi lớp vỏ
nguyên tử.
Tương tự, năng lương ion hóa thứ k là năng lượng tối thiểu để tách k electron ra
khỏi lớp vỏ nguyên tử.
Để tính năng lượng ion hóa của các nguyên tử nhiều electron, trước tiên ta tính
tổng năng lượng electron của các nguyên tử và các ion sau đó áp dụng công thức
sau:
I1 = E(M+) – E(M)
I2 = E(M2+) - E(M+)
……………………
In = E(Mn+) - E(M(n-1)+)
Thí dụ: Tính năng lượng ion hóa thứ 1 của He.
E1s= -13,6 (2 – 0,3)2/12= -39,304 eV
EHe = 2.E1s =-78,608 eV
EHe+= -13,6 (2)2/12=-54,4 eV
I1 = EHe+ - EHe = 24,208 eV


23
2.3 Bài tập.
Bài 1: (Olympic 2007 tỉnh Thừa Thiên Huế)
X thuộc chu kỳ 4, Y thuộc chu kỳ 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Ii
là năng lượng ion hóa thứ I của một số nguyên tử. Thực nghiệm cho biết tỉ số
Ik+1/Ik của X, Y như sau:
Ik+1/Ik
I2/I1
I3/I2
I4/I3

I5/I4
I6/I5
X
1,94
4,31
1,31
1,26
1,30
Y
2,17
1,96
1,35
6,08
1,25
Lập luận để xác định X và Y.
Giải: Đối với X, từ I2 lên I3 tăng đột ngột, vậy ion X2+ có cấu hinh của một khí
hiếm do đó X là canxi ( [Ar]4s2).
Đối với ion Y, từ I4 lên I5 tăng đột ngột, vậy ion I4+ có cấu hình của một khí hiếm
do đó Y là cacbon ([He]2s22p2).
Bài 2: (Olympic 2007 tỉnh Quảng Nam)
Nguyên tử của các nguyên tố X, Y, Z có electron cuối cùng ứng với bộ bốn số
lượng tử sau:
Nguyên tố
n
l
m
s
X
3
1

-1
-1/2
Y
2
1
1
1/2
X
2
1
-1
-1/2
a) Xác định X,Y,Z.
b) So sánh năng lượng ion hóa thứ nhất của X,Y, Z ? Giải thích ?
Giải :
a) Cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng :
X : 3p4  X là S
Y : 2p3  Y là N
Z : 2p4  Z là O
b) Năng lương ion hóa thứ nhất của oxi > lưu huỳnh vì trong cùng một nhóm năng
lương ion hóa giảm dần.
Oxi và Nito trong cùng, cấu hình electron phân lớp nhoài cùng của N là 2p3 trạng
thái bán bão hòa nên bền hơn oxi (2p4). Mặt khác do lực đẩy giữa các cặp electron
trong một obitan của oxi làm cho electron ở đây dễ bị tách ra khỏi nguyên tử hơn
nito nên ion hóa thứ nhất của nito > oxi.
Vậy : I1 : N > O > S
Bài 3: Dựa vào công thức gần đúng Slater, tính năng lượng ion hóa I1 của He
(Z=2)
Giải :
He có cấu hình electron là: 1s2

E*He = 2(-13,6Z*2/ n*2) = 2[-13,6(2-0,3)2/1] = -78,6 eV
He* có cấu hình electron là: 1s1
E*He+ = (-13,6Z*2/ n*2) = (-13,6 . 22)/1 = -54,4 eV
Quá trình ion hóa:
He -1e  He+


 I1 =

E*He+

-

E*He

24
= (-54,4) – (-78,6) = 24,2 eV

Bài 4: Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1 - kJ/mol) của các nguyên tố chu kỳ 2 có giá
trị (không theo trật tự) 1402, 1314, 520, 899, 2081, 801, 1086, 1681. Gán các giá
trị này cho các nguyên tố tương ứng. Giải thích.
Giải :
Giá trị năng lượng ion hóa tương ứng với các nguyên tố:
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
Li Be B
C
N
O
F
Ne

1
2
1
2
3
4
5
2s 2s 2p
2p
2p
2p
2p
2p6
I1 (kJ/mol) 520 899 801 1086 1402 1314 1681 2081
Nhìn chung từ trái qua phải trong một chu kỳ năng lượng ion hóa I1 tăng dần,
phù hợp với sự biến thiên nhỏ dần của bán kính nguyên tử.
Có hai biến thiên bất thường xảy ra ở đây là:
- Từ IIA qua IIIA, năng lượng I1 giảm do có sự chuyển từ cấu hình bền ns2 qua
cấu hình kém bền hơn ns2np1 (electron p chịu ảnh hưởng chắn của các electron s
nên liên kết với hạt nhân kém bền chặt hơn).
- Từ VA qua VIA, năng lượng I1 giảm do có sự chuyển từ cấu hình bền ns2np3 qua
cấu hình kém bền hơn ns2np4 (trong p3 chỉ có các electron độc thân, p4 có một cặp
ghép đôi, xuất hiện lực đẩy giữa các electron).
Bài 5: Cho bảng sau:
Nguyên tố
Ca
Sc
Năng lượng ion 11,87 12,80
hóa I2 (eV)

Ti
13,58

V
14,15

Cr
16,50

Mn
15,64

Hãy giải thích sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ 2 của các nguyên tố trong bảng.
Giải.
Cấu hình electron của các nguyên tố.
Ca: [Ar] 4s2
Sc: [Ar]3d14s2
Ti: [Ar] 3d24s2
V:[Ar] 3d34s2
Cr:[Ar] 3d54s1
Mn:[Ar] 3d54s2
Năng lượng ion hóa thứ hai ứng với sự tách electron hóa trị thứ hai. Từ Ca đến V
đều là sự tách electron 4s thứ hai. Do sự tăng diện tích hạt nhân nên lực hút giữa
hạt nhân và các electron 4s tăng dần, do đó năng lượng ion hóa thứ I2 cũng tăng
đều đặn. Đối với Cr, do cấu hình elctron đặc biệt với sự chuyển động 1 electron từ
4s về 3d để sớm đạt được phân lớp 3d5 đầy một nửa, electron thứ hai bị tách nằm
trong cấu hình electron bền vững này cho nên sự tách nó đòi hỏi tiêu tốn nhiều
năng lượng hơn nên I2 của nguyên tố này cao hơn nhiều so với V. Cũng chính vì
vậy mà khi chuyển sang Mn, 2 electron bị tách nằm ở phân lớp 4s, giá trị I2 của nó
chỉ lớn hơn của V vừa phải, thậm chí còn nhỏ hơn giá trị tương ứng của Cr.

Bài 6: Có thể viết cấu hình electron của Ni2+ là:


25
2+

2

2

6

2

6

8

Cỏch 1 : Ni [1s 2s 2p 3s 3p 3d ]
Cỏch 2 : Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2]
p dng phng phỏp gn ỳng Slater, tớnh nng lng electron ca ion Ni2+ vi
mi cỏch vit trờn (theo n v eV). Cỏch vit no phự hp vi thc t ti sao?
Gii.
Nng lng ca mt electron phõn lp l cú s lng t chớnh hiu dng n* c
tớnh theo biu thc staler.
E n,l = -13,6 (Z-b)2/n*2
Vi cỏch vit 1: [Ar] 3d8
E1s= -13,6 (28 0,3)2/12 = -10435, 1 eV
E2s,2p= -13,6 (28 0,85.2 0,35.7)2/22 = -1934,0 eV
E3s,3p= -13,6 (28 1 . 2 0,85 . 8 0,35 . 7)2/32 = -424,0 eV

E3d= -13,6 (28 1 . 18 0,35 . 7)2/32 = - 83,1 eV
E1 = 2E1s + 8E2s,2p + 8E3s,3p + 8E3d = - 40423,2 eV
Vi cỏch vit 1: [Ar] 3d64s2
E1s= -13,6 (28 0,3)2/12 = -10435, 1 eV
E2s,2p= -13,6 (28 0,85.2 0,35.7)2/22 = -1934,0 eV
E3s,3p= -13,6 (28 1 . 2 0,85 . 8 0,35 . 7)2/32 = -424,0 eV
E3d= -13,6 (28 1 . 18 0,35 . 5)2/32 = - 102,9 eV
E4s= -13,6 (28 1 . 10 0,84 . 14 - 0,35)2/3,72 = - 32,9 eV
E2 = 2E1s + 8E2s,2p+ 8E3s,3p+ 6E3d + 2E4s = -40417,22 eV
Nhn xột: E1 thp hn E2, do ú cỏch vit 1 ng vi trng thỏi bn hn.
Kt qu thu c phự hp vi thc t l trng thỏi c bn ion Ni2+ cú cu hỡnh
electron [Ar] 3d8+.
Bi 7: Bit Nn = -13.6.Z2/n2. (n: s lng t chớnh, Z: s n v in tớch ht
nhõn.)
a/ Tớnh nng lng 1 e trong trng lc 1 ht nhõn ca h N6+, C5+, O7+.
b/ Qui lut liờn h gia En vi Z tớnh c trờn phn ỏnh mi uan h no gia ht
nhõn vi cỏc electron trong cỏc h ú?
c/ Trị số năng l-ợng tính đ-ợc có quan hệ với năng l-ợng
ion hoá của mỗi hệ trên hay không? Tớnh nng lng ion húa ca
mi h. Tớnh En, theo u bi, n phi bng l tớnh E1.
Gii :
a. Do đó công thức là E1 = 13,6 Z2 (ev) (2)
Thứ tự theo trị số Z:
Z = 6 C5+
:
(E1) C5+ =
13,6 x 62
= 489,6 eV
Z = 7 N6+ :
(E1) N6+

= 13,6 x 72
= 666,4 eV
Z = 8 O7+ :
(E1) O7+
= 13,6 x 82
= 870,4 eV