ôn hóa học chương vỏ NGUYÊN tử

VỎ NGUYÊN TỬ
A. Mục tiêu
1. Kiến thức
Hiểu được:
- Mô hình hiện đại về sự chuyển động của electron trong nguyên tử..
Obitan nguyên tử, hình dạng các obitan nguyên tử s, px, py, pz.
- Khái niệm lớp, phân lớp electron và số obitan trong mỗi lớp và mỗi phân lớp. Các số
lượng tử, giá trị các số lượng tử và ý nghĩa của chúng.
- Mức năng lượng obitan trong nguyên tử và trật tự sắp xếp.
- Các nguyên lí và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử: Nguyên lí vứng bền,
nguyên lí Pauli, qui tắc Hund.
- Cấu hình electron và cách viết cấu hình electron trong nguyên tử.
- Sự phân bố electron trên các phân lớp, lớp và cấu hình electron nguyên tử của các
nguyên tố (trừ các nguyên tố họ f).
- Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng.
2.Kĩ năng
- Xác định được thứ tự các lớp electron trong nguyên tử, số obitan trong mỗi lớp, mỗi
phân lớp.
- Xác định được mối liên hệ giữa electron, lớp electron với các số lượng tử.
- Viết được cấu hình electron dưới dạng ô lượng tử của một số nguyên tố
- Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử suy ra tính chất cơ bản của
nguyên tố đó là kim loại, phi kim hay khí hiếm.
- Tính gần đúng được năng lượng của 1e trong trường lực hạt nhân cụ thể.
B. Tài liệu tham khảo
C. Hướng dẫn học sinh tự học.
* Học sinh đọc tài liệu ở các trang đã hướng dẫn và trả lời các câu hỏi sau:
1. Cấu trúc vỏ nguyên tử gồm hạt nào? Được phân chia thành lớp, phân lớp, AO như
thế nào?
2. Nêu 4 số lượng tử và mối liên hệ giữa 4 số lượng tử đó?

3. Ở vỏ nguyên tử các electron được sắp xếp theo các nguyên lý và qui tắc gì?
4. Cấu hình electron là gì? Cách viết cấu hình e, cấu hình e dạng ô lượng tử?
5. Đặc điểm của của electron lớp ngoài cùng. Nguyên tố nào là kim loại, phi kim,
khí trơ?
6. Sự tạo thành ion và cách viết cấu hình e của ion.
D. Bài tập tự kiểm tra kiến thức của học sinh (Bài kiểm tra lần 1)
Thời gian: 15 phút
Câu 1: Các electron thuộc các lớp K, L, M, N, trong nguyên tử khác nhau về
A. đường chuyển động của các electron.
B. độ bền liên kết với hạt nhân.
C. năng lượng trung bình của các electron.
D. độ bền liên kết với hạt nhân và năng lượng trung bình của các electron.
Câu 2: Trong nguyên tử, ở trạng thái cơ bản, các electron được phân bố trên bốn lớp, lớp
quyết định tính chất kim loại, phi kim hay khí hiếm là
A. các electron lớp K.

B. các electron lớp N.

C. các electron lớp L.

D. các electron lớp M.

Câu 3: Trong những câu phát biểu sau đây:
Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp tuân theo
1. Nguyên lí vững bền : Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần
lượt các obitan có mức năng lượng từ thấp lên cao.
2. Nguyên lí Pauli : Trên một obitan chỉ có thể có nhiều nhất là hai electron và hai
electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi
electron.
3. Quy tắc Hun : Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obitan

sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống
nhau.
4. Quy tắc về trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử :
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p <7s < 5f < 6d
Số câu đúng là


A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 4: Phân lớp tiếp theo phân lớp f gọi là phân lớp g. Số AO trong một phân lớp g là
A. 5.

B. 7.

C. 14.

D. 9.

Câu 5: Nhận định đúng về số lượng tử từ (ml) của một electron trong phân lớp 5f là
A. một số nguyên nào đó từ 0 đến 5.

B. một giá trị nào đó từ -5 đến +5.

C. +1/2 hoặc -1/2.

D. +1/2.

Câu 6: Phát biểu đúng với một electron có các số lượng tử n = 5 và ml = 3 là
A. electron này có thể ở trong một AO p.
B. electron này phải có số lượng tử spin là -1/2.
C. electron này có thể ở trong một AO f.
D. electron này ở lớp vỏ chính thứ tư.
Câu 7: Trong các cấu hình electron dưới đây cho Mo (Z = 42) cấu hình nào đúng là
A. [Kr] 4d55s1.

B. [Kr] 4d55s2.

C. [Kr] 4d45s2.

D. [Ar] 5s24d4.

Câu 8: Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron nguyên tử kết thúc ở 4s 1. Cấu
hình electron của X có thể là
A. 1s22s22p63s23p64s1 .
B. 1s22s22p63s23p63d54s1 .
C. 1s22s22p63s23p63d104s1 .
D. 1s22s22p63s23p64s1, 1s22s22p63s23p63d54s1 , 1s22s22p63s23p63d104s1.
Câu 9: Cho các nguyên tố X1, X2, X3, X4 có electron cuối cùng được điền vào các phân
lớp sau: X1 : 4s1; X2 : 3p3 ; X3 : 3p6 ; X4 : 2p4
Nguyên tố kim loại là
A. X1 và X2.

B. X1.

C. X1, X2,X4.

D. X3.

Câu 10: Cation kim loại Mn+ có cấu hình electron lớp vỏ ngoài cùng là 2s 22p6.
Cấu hình electron lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử M là


A. 3s1 hoặc 3s2 hoặc 3s23p1.

C. 3s1 hoặc 2s22p5.

B. 2s22p5 hoặc 2s22p4.

D. 2s22p4 hoặc 3s2.

E. Nội dung lý thuyết cần nghiên cứu (Thông tin phản hồi)
1.

Vấn đề
Nội dung
Sự chuyển I. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử - Obitan nguyên

động

của tử

electron

ở

vỏ 1. Chuyển động của electron trong nguyên tử: không theo một quĩ

nguyên tử cụ thể đạo xác định.
thế nào, electron 2. Obitan nguyên tử
chuyển động có Khái niệm: Obitan nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt
theo một

quĩ nhân mà ở đó xác suất có mặt của electron (hay xác xuất tìm thấy

đạo nhất định electron) là lớn nhất (khoảng 90%)
không?

*Cách biểu diễn obitan nguyên tử
+) Obitan s: có dạng hình cầu
+) Obitan p: hình số 8 nổi.
Có 3 obitan p: px, py, pz.
+) Obitan d và obitan f : Có hình dạng phức tạp.

2. Nếu nguyên II. Các số lượng tử (Các đại lượng để xác định vị trí của
tử

có

nhiều electrontrong nguyên tử)

electron thì các * Thực ra các đại lượng này là nghiệm của 1 phương trình sóng
electron có vị trí Srodingơ (thuộc nghành hoá lượng tử)
giống

nhau 1. Số lượng tử chính n (n có các giá trị nguyên = 1, 2, 3...)

không?

- Số lượng tử chính quy định mức năng lượng của một

Các đại lượng electron. Năng lượng của electron phụ thuộc chủ yếu vào giá trị của
đặc trưng cho n (số thứ tự của lớp electron) vì vậy n được gọi là số lượng tử chính.
một

electron

trong

nguyên với hạt nhân chặt chẽ nhất; n có giá trị càng lớn, electron có mức

tử?

- n thấp thì electron có mức năng lượng thấp, electron liên kết
năng lượng càng cao và liên kết với hạt nhân càng kém chặt chẽ
(càng ở xa hạt nhân)


- Giá trị của n cũng quy định kích thước của obitan
2. Số lượng tử phụ hay số lượng tử obitan ( l): Số lượng tử obitan l
quy định hình dạng obitan hay kiểu obitan
Trong một lớp thì l có n giá trị từ 0 đến (n – 1)
l = 0,
Kí hiệu là

1, 2,
s

p

3, ... (n - 1)
d

f, ...

• Mỗi giá trị của l ứng với một kiểu obitan
- ở lớp thứ nhất n = 1, l chỉ có 1 giá trị nên chỉ có một phân
lớp, đó là phân lớp s. Phân lớp s chỉ có 1 AO gọi là AO s
- ở lớp thứ hai n = 2, l chỉ có 2 giá trị nên chỉ có 2 phân lớp,
đó là phân lớp s và phân lớp p. Phân lớp p có 3 AO gọi là AO p.
- ở lớp thứ ba n = 3, l chỉ có 3 giá trị nên chỉ có 3 phân lớp,
đó là phân lớp s, p và d. Phân lớp d có 5 AO gọi là AO d.
- ở lớp thứ tư n = 4, l chỉ có 4 giá trị nên chỉ có 4 kiểu phân
lớp, đó là phân lớp s, p, d và f. Phân lớp f có 7 AO gọi là AO f.
3. Số lượng tử từ m (hay m l) Số lượng tử từ xác định sự định
hướng của các obitan trong không gian. Nó quy định số obitan trong
cùng một phân mức năng lượng.
*ml có giá trị - l..., 0,... + l ↔ (2 l + 1) giá trị
Mỗi giá trị của m ứng với một obitan, mỗi obitan được biểu
diễn bằng một ô vuông gọi là ô lượng tử
- Khi l = 0, m chỉ có 1 giá trị (m = 0), có 1 obitan s
- Khi l = 1, m chỉ có 3 giá trị (-1, 0, +1), có 3 obitan p
- Khi l = 2, m chỉ có 5 giá trị (-2, -1, 0, +1, +2), có 5 obitan d
- Khi l = 3, m chỉ có 7 giá trị (-3,... 0 ... +3), có 7 obitan f.
Mỗi obitan được đặc trưng bằng một tổ hợp ba số lượng tử n,

l, m.
Ví dụ: obitan s của nguyên tử hiđro được đặc trưng bằng các giá trị:
n = 1, l = 0, ml = 0.


4. Số lượng tử spin (s): Qui định chiều hướng của electron trong 1
AO.
Số lượng tử spin chỉ có hai giá trị: s = +

1
1
và s = 2
2

*Tổ hợp bốn số lượng tử nói trên đặc trưng đầy đủ cho trạng
thái của electron, nó như một "địa chỉ" để nhận ra electron trong
nguyên tử.
III. Sự sắp xếp electron trong nguyên tử
5. Các qui tắc và 1. Các nguyên lý và quy tắc
nguyên lý để sắp a. Nguyên lý Pauli (W. Pauli): Mỗi obitan chỉ có thể chứa tối đa
xếp

electron hai electron có spin ngược dấu

trong

nguyên Ví dụ 1:Electron trong obitan 1s:

tử?

(n = 1, l = 0, m = 0, s = +

1
)
2

1
(n - 1, l = 0, m = 0, s = - 2 )

Hoặc:

*Khi có một electron trong một obitan, mũi tên có thể hướng
lên trên hay xuống dưới
Ví dụ 2:Nguyên tử heli có 2 electron. Cả 2 electron đều chiếm obitan
1s. Theo nguyên lý Pauli, 2 electron này phải có spin ngược dấu
Hai electron trong obitan 1s:
* Khi một ô đã có đủ 2 electron, người ta nói rằng một cặp electron
đã ghép đôi. Nếu trong ô chỉ có 1 electron thì đó là electron độc
thân.
* Số electron tối đa trong mỗi phân lớp
- Phân lớp s chỉ có 1 obitan, vậy phân lớp s chứa tối đa 2 electron
- Phân lớp p có 3 obitan (p x, py, pz) vậy phân lớp p chứa tối đa 6
electron


- Phân lớp d có 5 obitan, vậy phân lớp d chứa tối đa 10 electron
- Phân lớp f có 7 obitan, vậy phân lớp f chứa tối đa 14 electron
* Số electron tối đa trong mỗi lớp
- Lớp thứ nhất chỉ có phân lớp s: chứa tối đa 2 electron
- Lớp thứ hai có hai phân lớp: phân lớp s chứa tối đa 2 electron; phân

lớp p chứa tối đa 6 electron nên tổng cộng chứa tối đa 8 electron
- Lớp thứ ba có ba phân lớp: phân lớp s, phân lớp p, phân lớp d nên
chứa tối đa 18 electron
- Lớp thứ tư có bốn phân lớp: phân lớp s, phân lớp p, phân lớp d,
phân lớp f nên chứa tối đa 32electron v.v...
*Tổng quát lại thì lớp thứ n chứa tối đa 2n2 electron
b. Nguyên lý vững bền: trong nguyên tử các electron sẽ lần lượt
chiếm các obitan có năng lượng từ thấp đến cao.
*Thông thường:
- Trong nguyên tử mức năng lượng của lớp 1 < 2 < 3 < …
- Trong 1 lớp n thì s < p < d < …
*Lí thuyết và thực nghiệm cho biết thứ tự tăng dần năng
lượng của các obitan như sau: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p <4s < 3d< 4p
< 5s < 4d...(theo qui tắc Klecopxki trong sgK)
*Qua giản đồ năng lượng ta thấy, kể từ số lượng tử chính n >
3, obitan 4s có năng lượng thấp hơn 3d, obitan 5s có năng lượng
thấp hơn 4d... Người ta gọi hiện tượng đó là sự "chèn" mức năng
lượng.
c. Quy tắc Hun (Hund): Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ
được phân bố vào các obitan như thế nào để tổng số spin của chúng
là cực đại (tức là e được phân bố rải đều ở các AO rồi mới ghép đôi)
Ví dụ: AO p có 2e


2. Cấu hình electron: Cấu hình electron là cách biểu diễn sự phân
bố electron theo các phân lớp và các lớp. Người ta quy ước chỉ
6.

Cấu

hình electron bằng những chữ s, p, d, f của obitan và bằng những con số

electronvà cách đặt trước những chữ này để chỉ số thứ tự của lớp electron. Số
viết

cấu

electron?

hình electron của obitan được viết theo bên phải ký hiệu của obitan.
Ví dụ: 7N (Z= 7) → Cấu hình e của N là: 1s 22s23p3 hoặc [He]
2s22p3
*Cách viết cấu hình electron:
Bước 1: Viết theo mức năng lượng 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s…
Bước 2: Viết lại theo thứ tự từ lớp 1 đến lớp 2, 3, 4…
Bước 3: có một số trường hợp đổi 3d và 4s để đạt tới cấu hình
electron bền hơn (trạng thái bão hoà và nửa bão hoà).
1s22s22p63s23p64s1

hoặc [Ar] 4s1

Z = 26

1s22s22p63s23p63d64s2

hoặc [Ar] 3d64s2

Z = 29

1s22s22p63s23p63d104s1

hoặc [Ar]3d104s1

Ví dụ: Z = 19

3. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
7. Đặc điểm của a. Đặc điểm: Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, lớp ngoài
lớp e ngoài cùng cùng có tối đa là 8 electron (trừ He là 2e)
và

sự

thành ion?

hình *Lớp ngoài cùng là ns2np6 được gọi là cấu hình electron đã bão hoà.
*Riêng 24 He là 1s2
b. Qui ước:
- Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng đều rất bền vững,
chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học. Đó là các
nguyên tử khí hiếm (hay khí trơ)
- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng đều là những kim
loại (trừ bo)
- Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng thường là những phi
kim.
c. Sự tạo thành ion


*Định nghĩa: Ion là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có mang điện.
*Sự tạo thành ion dạng nguyên tử mang điện: Là do các nguyên tử
nhường hoặc nhận e

- Nếu là kim loại thì nhường 1, 2, 3e ở lớp ngoài cùng thành ion dương:
M – ne = Mn+
- Nếu là phi kim thì nhận 1, 2, 3e vào lớp ngoài cùng tạo hành ion âm: X
+ ne = XnVí dụ: Viết cấu hình electron của Fe2+ và Fe3+
26

Fe 1s22s22p63s23p63d64s2

hoặc [Ar] 3d64s2

→Fe2+1s22s22p63s23p63d6

hoặc [Ar] 3d6

→Fe3+1s22s22p63s23p63d5

hoặc [Ar] 3d5

Ví dụ: Viết cấu hình electron của S2S

16

1s22s22p63s23p4

→S2-1s22s22p63s23p6
F. Bài tập tự kiểm tra đánh giá sau khi đã nghiên cứu thông tin phản hồi
(Bài kiểm tra lần 2)

Thời gian: 15 phút

Câu 1: Trong nguyên tử một nguyên tố có ba lớp eletron (K, L, M). Ở trạng thái cơ bản
lớp có thể chứa các electron độc thân là
A. lớp K.

B. lớp M.

C. lớp L.

D. lớp L và M.

Câu 2: Nguyên tử của nguyên tố hoá học có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p64s1 là
A. Ca (Z = 20).

B. K (Z = 19).

C. Mg (Z = 12).

D. Na (Z = 11).

Câu 3: Cation X3+ và anionY2– đều có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p6. Kí
hiệu của các nguyên tố X, Y lần lượt là
A. Al và O.

B. Mg và O.

C. Al và F.

D. Mg và F.

Câu 4: Cho biết sắt có số hiệu nguyên tử là 26. Cấu hình electron của ion Fe2+ là

A. 1s22s22p63s23p64s2.

B. 1s22s22p63s23p63d6.

C. 1s22s22p63s23p63d5.

D. 1s22s22p63s23p63d4.


Câu 5: Cho biết cấu hình electron của X và Y lần lượt là
X : 1s22s22p63s23p3 và Y : 1s22s22p63s23p64s1
Nhận xét đúng là:
A. X và Y đều là các kim loại.
B. X và Y đều là các phi kim.
C. X và Y đều là các khí hiếm.
D. X là một phi kim còn Y là một kim loại.
Câu 6: Trong nguyên tử một nguyên tố X có 29 electron và 36 nơtron. Số khối và số lớp
electron của nguyên tử X lần lượt là
A. 65 và 4.

B. 64 và 4.

C. 65 và 3.

D. 56 và 3.

Câu 7: Tổng số các hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của một nguyên tố là
40. Biết số hạt nơtron lớn hơn số hạt proton là 1. Nguyên tố trên thuộc loại nguyên tố
A. s.

B. p.

C. d.

D. f.

Câu 8: Trong các tổ hợp sau, tổ hợp sai là
n
l
A
2
1
B
2
2
C
2
1
D
1
0
Câu 9: Cấu hình electron biểu diễn một trạng thái kích thích là
A. [Ne] 3s23p64s23d1.

B. [Ne] 3s23p64s23d8.

C. 1s22s22p53s1.

D. 1s22s2.

ml
0
-1
-1
0

Câu 10: Cấu hình electron thoả mãn nguyên lý vững bền và nguyên lý loại trừ Pauli là
A. [Ne] 3s23p34s1.

B. [Ne] 3s23p64f4.

C. 1s22s12p3.

D. 1s22s22p63s1.

Câu 11: Năng lượng 1 electron (tính theo eV) trong AO 1s của He+ là
A. - 13,6.

B. – 3,4.

C. – 54,4.

D. – 27,2.

Câu 12: Năng lượng 1e (Tính theo eV) ở AO 2s củaion Li2+ là
A. – 13,6.

B. -122,4.

C. -30,6.

D. -20,4.

Câu 13: Một electron có số lượng tử n =3 và l = 1 được tìm thấy trong phân lớp


A. 4d.

B. 3d.

C. 3p.

D. 2f.

Câu 14: Đối với nguyên tử clo ở trạng thái cơ bản số electron có số lượng tử n = 3 và l =
0 là
A. 2.

B. 4.

C. 6.

D. 8.

Câu 15: Số lượng tử từ xác định
A. mức năng lượng của các AO.

B. hình dạng AO.

C. hướng không gian của AO.

D. spin electron trong AO.

*Đáp án bài kiểm tra lần 1
Câu
1
2
3
ĐA
D
B
D
*Đáp án bài kiểm tra lần 2
Câu
ĐA

1
B

2
B

3
A

4
B

4
D

5
D

6
A

5
D
7
B

6
C
8
B

9
C

7
A
10
D

8
D
11
C

12

B

9
B
13
C

10
A
14
A

15
C