Chuyên đề 4 : 4 số lượng tử

CHUYÊN ĐỀ 4 : BỐN SỐ LƯỢNG TỬ XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA MỘT
ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
KHÁI NIỆM VỀ OBITAN NGUYÊN TỬ
I. KIẾN THỨC CƠ BẢN
 Theo kết quả nghiên cứu của cơ học lượng tử , trạng thái của một electron trong
nguyên tử được xác định bởi một bộ giá trị của 4 số lượng tử
♦ Số lượng tử chính n tương ứng với số thứ tự lớp electron
n 1 2 3 4 5 6 7
lớp K L M N O P Q
♦ Số lượng tử phụ (hay số lượng tử obitan) l : cho biết hình dạng của obitan
trong không gian và xác định số phân lớp trong mỗi lớp .
 l nhận giá trị từ 0 đến n – 1 .
 Giá trị của l 0 1 2 3 …
Kiểu obitan s p d f …
 Ứng với mỗi giá trị của n (một lớp electron) có n giá trị của l và do đó có n
phân lớp electron hay kiểu obitan .
Vd : Ở lớp thứ I (n = 1) → l có 1 giá trị (l = 0) → 1 kiểu obitan s
Ở lớp thứ II (n = 2) → l có 2 giá trị (l = 0 và l = 1) → 2 kiểu obitan
s và p
Ở lớp thứ III (n = 3) → l có 3 giá trị (l = 0, l = 1 và l = 2) → 3 kiểu
obitan s , p và d
Ở lớp thứ IV (n = 4) → l có 4 giá trị (l = 0, l = 1, l = 2 và l = 3) → 4
kiểu obitan s , p , d và f
♦ Số lượng tử từ m
l
xác định sự định hướng của AO trong không gian và đồng
thời nó qui định số AO trong một phân lớp . Mỗi giá trị của m
l
ứng với một
AO
 m

l
nhận giá trị từ -l … 0 … +l .
 Mỗi giá trị của l có 2l + 1 giá trị của m
l
(nghĩa là có 2l + 1 obitan)
Vd : l = 0 → m
l
chỉ có 1 giá trị (m
l
= 0) → có 1 AOs
l = 1 → m
l
chỉ có 3 giá trị (-1 , 0 , +1) → có 3 AOp
-1 0 +1
l = 2 → m
l
chỉ có 5 giá trị (-2 , -1 , 0 , +1 , +2) → có 5 AOd
-2 -1 0 +1 +2
l = 3 → m
l
chỉ có 7 giá trị (-3,-2,-1,0,+1,+2,+3) → có 7 AOf
-3 -2 -1 0 +1 +2 +3
♦ Số lượng tử spin m
s

 Số lượng tử spin đặc trưng cho chuyển động quay xung quanh trục riêng
của electron .
 Số lượng tử spin chỉ có 2 giá trị
1
2

+
và
1
2
−
được kí hiệu tương ứng bằng 2
mũi tên lên (↑ ) và xuống (↓ ) ứng với 2e trong 1 AO .
II. BÀI TẬP
1. Xác định 2 nguyên tử mà electron cuối cùng có các số lượng tử
a. n = 3 ; l = 1 ; m
l
=-1 ; m
s
=
1
2
−
b. n = 2 ; l = 1 ; m
l
= +1 ; m
s
=
1
2
+
2. Cho 2 nguyên tố A , B đứng kế tiếp nhau trong hệ thống tuần hoàn . 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
nguyên 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 m
l
.
3. Xác định nguyên tử mà eletron cuối cùng có 4 số lượng tử thỏa mãn điều kiện :
n + l = 3 và m
l
+ m
s
=
1
2
+
.
4. Xét nguyên tử mà nguyên tố có electron cuối cùng có 4 số lượng tử
a. n = 3 , l = 2 , m
l
= -1 , m
s
=
1
2
+
b. n = 3 , l = 2 , m
l
= -1 , m
s

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

= -1 , m
s
=
1
2
−
Viết cấu hình electron của nguyên tử , xác định nguyên tố kim loại , phi kim .
7. Electron cuối cùng phân bố vào các nguyên tử của các nguyên tố A , B lần lượt
đặc trưng bởi 4 số lượng tử
A : n = 3 , l = 1 , m
l
= -1 , m
s
=
1
2
+
B : n = 3 , l = 1 , m
l
= 0 , m
s
=
1
2
−
a. Xác định vị trí của A , B trong BTHHH
b. Cho biết loại liên kết và công thức cấu tạo của phân tử AB
3
.