Luyện tập Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử

Orbital nguyên tử (Atomic Orbital, viết tắt AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà tại đó xác suất tìm thấy electron là lớn nhất (khoảng 90%).

Trong nguyên tử, những electron ở lớp ngoài cùng quyết định tính chất hoá học của nguyên tử nguyên tố.

Thí dụ: Sodium có 1e ở lớp ngoài cùng nên thể hiện tính chất của kim loại, oxygen có 6e ở lớp ngoài cùng nên thể hiện tính chất của phi kim.

Lớp M là lớp thứ 3

Lớp thứ 3 có 3 phân lớp là 3s, 3p, 3d

Phân lớp s tối đa 2e, phân lớp p tối đa 6e, phân lớp d tối đa 10e

⇒ Số e tối đa ở lớp M = 2 + 6 + 10 = 18

Lớp thứ n có n phân lớp (với n ≤ 4).

Vậy lớp thứ 3 có 3 phân lớp.

Lớp N (n = 4) có 4 phân lớp: 4s; 4p; 4d; 4f. 

Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp: 3s, 3p, 3d 

Số orbital trong lớp thứ n bằng n² (với n ≤ 4).

⇒ Lớp thứ 4 (lớp N) có 42 = 16 orbital 

Lớp thứ 3 (lớp M) có 32 = 9 orbital 

Theo chiều tăng của mức năng lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s …

Lớp thứ 3 có 5 electron ⇒ 2 electron được điền vào 3s và 3 electron được điền vào 3p

Cấu hình electron của X là: 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Các electron trên cùng phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.

Lớp K gần hạt nhân nhất.

Các electron trong cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.

Lớp N (n = 4) có n² = 4² = 16 AO.

Tổng số e = 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 1 = 19 = Z

Vậy nguyên tố đó là K có số hiệu nguyên tử là 19.

Cấu hình electron của M là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Ta có: M + 1e → M^-

Vậy cấu hình electron của M là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Số electron tối đa trên phân lớp s = 2, p = 6, d = 10, f = 14.

Phát biểu "Lớp M có 6 phân lớp" sai do lớp M (n = 3) có 3 phân lớp 3s; 3p; 3d.

Trong 1 orbital chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau.

Cấu hình 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁵ sai vì

Thiếu phân lớp 3d. Trước khi electron được điền vào phân lớp 4p phải điền vào phân lớp 3d. 

Nguyên tử của nguyên tố Y có một electron ở lớp ngoài cùng 4s

⇒ cấu hình electron nguyên tử Y là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Ta thấy Y có 1 electron ở lớp ngoài cùng ⇒ Y là kim loại

Nguyên tử X và Y có số electron hơn kém nhau là 3 nên số electron của X là:

19 – 3 = 16.

Cấu hình electron của X: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

Ta thấy X có 6 electron ở lớp ngoài cùng ⇒ X là phi kim.

Nguyên tử nguyên tố X có tổng các electron trong các phân lớp p là 7, nên cấu hình electron nguyên tử X là: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

⇒ Z_X = 13 ⇒ X là Al (Aluminium).

Số hạt mang điện của một nguyên tử Y nhiều hơn số hạt mang điện của một nguyên tử X là 8 hạt nên:

2Z_Y – 2Z_X = 8

⇒ Z_Y = Z_X + 4 = 13 + 4 =17

⇒ Y là Cl (Chlorine).

Các nguyên tử của nguyên tố khí hiếm đều có 8 electron lớp ngoài cùng => Sai vì He là cũng khí hiếm và chỉ có 2 electron lớp ngoài cùng

Các nguyên tố mà nguyên tử có 1, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng đều là kim loại => Sai vì phải trừ H, Be và B có 1, 2, 3 electron lớp ngoài nhưng không phải kim loại.

Các nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng đều là phi kim => Sai vì các nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6 hoặc 7 electron lớp ngoài cùng thường là phi kim.

Nguyên tử có Z = 20 nên nguyên tử có 20 electron.

⇒ Cấu hình electron của nguyên tử Ca là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s².

Theo chiều từ hạt nhân ra ngoài lớp vỏ, các electron được sắp xếp vào các lớp electron. Kí hiệu của các lớp như sau:

Lớp thứ nhất được gọi là lớp K

Lớp thứ hai được gọi là lớp L

Lớp thứ ba được gọi là lớp M

Lớp thứ tư được gọi là lớp N.

Cấu hình electron nguyên tử của F là:

1s²2s²2p⁵

Cấu hình theo ô orbital của F là:

Như vậy nguyên tử F có 1 electron độc thân thuộc AO 2p.