Cấu hình electron nguyên tử

I. THỨ TỰ CÁC MỨC NĂNG LƯỢNG TRONG NGUYÊN TỬ

1. Nguyên lí vững bền:

- Các electron nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao.

- Thứ tự sắp xếp mức năng lượng (phân mức năng lượng) theo chiều mũi tên:

  1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s …

- Thứ tự các lớp electron: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 3f 4s 4p 4d 4f …

2. Nguyên lí Pauli

- Trên 1 obitan nguyên tử chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.

3. Quy tắc Hund

- Trong cùng 1 phân lớp, các electron điền vào các obitan sao cho số electron độc thân là lớn nhất.

Ví dụ:

+ Có 3e phân bố trong 3AO của phân lớp p như sau:  

+ Có 5e phân bố trong 3 AO của phân lớp p như sau:

+ Có 5e phân bố trong 5 AO của phân lớp d như sau:

II. CẤU HÌNH ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ

1. Cấu hình electron của nguyên tử

- Cấu hình electron của nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.

- Quy ước các viết cấu hình e:

 + STT lớp e được ghi bằng chữ số (1, 2, 3, …)

 + Phân lớp được ghi bằng các chữ cái thường s, p, d, f

 + Số e được ghi bằng số ở phía trên bên phải của phân lớp (s², p⁶)

- Một số chú ý khi viết cấu hình e:

 + Cần xác định đúng số e của nguyên tử hay ion (số e = số p = Z)

 + Nắm vững các nguyên lí và quy tắc, kí hiệu của lớp và phân lớp

 + Quy tắc bão hòa và bán bão hòa trên d và f: Cấu hình e bền khi các e điền vào phân lớp d và f đạt bão hòa (d¹⁰, f¹⁴) hoặc bán bão hòa (d⁵, f⁷)

- Các bước viết cấu hình e nguyên tử

B1: Điền lần lượt các e vào các phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng.

B2: Sắp xếp lại theo thứ tự các lớp và phân lớp theo nguyên tắc từ trong ra ngoài.

B3: Xem xét phân lớp nào có khả năng đạt đến bão hòa hoặc bán bão hòa thì có sự sắp xếp lại các electron ở các phân lớp (chủ yếu là d và f)

Ví dụ: Viết cấu hình e nguyên tử của các nguyên tố sau:

+ H (Z = 1) : 1s¹

+ Ne (Z = 10) : 1s²2s²2p⁶

+ Cl (Z = 17) : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ 

Chú ý trường hợp đặc biệt: Các nguyên tố có cấu hình nguyên tử bán bão hòa:

Cr (Z = 24) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s² chuyển thành 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

Cu (Z = 29) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹4s² chuyển thành 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

- Cách xác định nguyên tố s, p, d, f:

+ Nguyên tố s: có electron cuối cùng điền vào phân lớp s

+ Nguyên tố p: có electron cuối cùng điền vào phân lớp p

+ Nguyên tố d: có electron cuối cùng điền vào phân lớp d

+ Nguyên tố f: có electron cuối cùng điền vào phân lớp f

2. Cấu hình e nguyên tử của 20 nguyên tố đầu (sgk)

3. Đặc điểm của lớp e ngoài cùng

- Đối với tất cả các nguyên tố, lớp ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron (không tham gia vào các phản ứng hóa học)

- Khí hiếm (Trừ He có 2e lớp ngoài cùng) có 8e lớp ngoài cùng

- Kim loại: 1, 2, 3 e lớp ngoài cùng

- Phi kim : 5, 6, 7 e lớp ngoài cùng

- Nguyên tử có 4 electron ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim.

Bài viết gợi ý: