Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình electron nguyên tử dễ nhớ

Cấu hình electron của nguyên tử biểu thị điều gì?

Cấu hình electron (còn được gọi là cấu hình electron nguyên tử) thể hiện sự phân bố của các electron trong lớp vỏ nguyên tử ở các trạng thái năng lượng khác nhau hoặc các vùng có tồn tại các electron (theo Wikipedia).

Nói cách khác, cấu hình electron của một nguyên tử thể hiện sự phân bố electron giữa các lớp khác nhau của phân lớp.

Ví dụ: Cấu hình electron của một số nguyên tử nguyên tố phổ biến:

Cụ thể, cấu hình electron của một nguyên tử là một dãy số biểu thị quỹ đạo của electron. Đây là những vùng không gian có hình dạng khác nhau bao quanh hạt nhân nơi các electron được sắp xếp theo thứ tự. Từ cấu hình điện tử, có thể nhanh chóng xác định số lượng quỹ đạo electron trong nguyên tử và số lượng electron trong mỗi quỹ đạo.

Thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử

Trong một nguyên tử, các electron ở các quỹ đạo khác nhau có năng lượng như nhau nếu chúng ở trong cùng một lớp con. Mức năng lượng nguyên tử được liệt kê theo thứ tự tăng dần.

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

  • Từ trong ra ngoài, các mức năng lượng của mỗi lớp tăng tuần tự từ 1 đến 7 và năng lượng của các lớp con lần lượt là s, p, d và f. (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p)

  • Khi điện tích hạt nhân tăng thì có các mức năng lượng xen vào nên mức năng lượng của 4s thấp hơn 3d.

    Cách viết cấu hình electron nguyên tử: quy tắc và các bước cần nhớ

    Để viết thành thạo cấu hình electron của nguyên tử, các em cần nắm chắc các quy tắc và các bước ghi nhớ sau.

    Quy tắc viết cấu hình electron

    Trong quy ước viết cấu hình electron của nguyên tử:

    • Số lớp vỏ electron được biểu diễn bằng các số: 1,2,3

    • Các lớp được biểu thị bằng các chữ thường: s, p, d, f

    • Số lượng electron trong một lớp con được biểu thị bằng một số ở góc trên bên phải của ký hiệu lớp con: ví dụ: s2, p6, d10 …

      Cấu hình electron của nguyên tử được viết theo quy tắc nào?

      • Xác định số electron trong nguyên tử: các electron phân bố ở các phân lớp trong nguyên tử theo chiều tăng năng lượng và tuân theo quy luật sau: phân lớp s chứa ít nhất 2 electron; Phân lớp p có thể chứa tối đa 6 electron, phân lớp d có thể chứa tối đa 10 electron, phân lớp f có thể chứa tối đa 14 electron.

        • Nguyên tắc, quy tắc cần nhớ: Electron phân bố theo thứ tự tăng dần của các mức năng lượng ao (các mức obitan nguyên tử), tuân theo nguyên tắc pau-li, nguyên lý bền vững và quy tắc hun.

          Nguyên lý Pauli: Mỗi obitan nguyên tử chỉ chứa được tối đa 2 electron. Hai electron quay theo các hướng khác nhau xung quanh các trục tương ứng của chúng.

          Định luật Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố theo các obitan sao cho số electron độc thân là lớn nhất. Các electron này phải có cùng hướng quay.

          Nguyên tắc bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, các electron lần lượt chiếm các quỹ đạo có mức năng lượng tăng dần từ thấp đến cao.

          Viết cấu hình electron

          Cấu hình e được viết theo thứ tự các lớp vỏ nơtron và thứ tự các lớp electron.

          Ngoài ra, cần lưu ý rằng các electron được phân phối vào nhóm theo mức năng lượng tăng dần và có sự chèn vào mức năng lượng. Tuy nhiên, khi viết cấu hình điện tử, các mức năng lượng cần được sắp xếp lại từng lớp một.

          Ví dụ:

          Nguyên tử fe có z=26. Do đó, trong nguyên tử fe có:

          • 26 electron

          • Sự phân bố electron là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 và độ chèn mức năng lượng là 4s <; 3d

          • Sắp xếp lại các phân lớp từng lớp ta được cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

            Hoặc viết tắt: [ar] 3d6 4s2 (trong đó [ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố argon – khí hiếm gần nhất đứng trước fe)

            Viết cấu hình electron dễ nhớ trong 3 bước

            Xem Thêm : Hằng số là gì? Khái niệm, ứng dụng của một số loại hằng số

            Sau khi đã nắm hết lý thuyết về cấu hình electron nguyên tử, dưới đây là 3 bước viết cấu hình e đơn giản và dễ nhớ nhất.

            • Bước 1: Xác định số electron (z) trong nguyên tử.

            • Bước 2: Sắp xếp các electron theo thứ tự tăng dần mức năng lượng theo quy tắc đã biết: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s …

            • bước 3: Viết cấu hình e: sắp xếp theo danh mục (1→7), sắp xếp theo danh mục con trong từng danh mục (s→p→d→f). Ví dụ: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …

              Một số lưu ý khi viết cấu hình electron:

              • Cần xác định đúng số electron của nguyên tử hoặc ion (số electron (e) = số proton (n) = z).

              • Nắm vững các nguyên tắc, quy tắc, ký hiệu của lớp và lớp con.

              • Quy tắc bão hòa và nửa bão hòa cho cấu hình d và e ổn định khi các electron điền vào phân lớp 4 đạt trạng thái bão hòa (d,f) hoặc nửa bão hòa (d,f).

                Ví dụ:

                Viết cấu hình electron của các nguyên tố sau: na (z=11):

                • Bước đầu tiên: xác định e=z=11
                • Bước 2: Sắp xếp e theo thứ tự tăng dần: 1s2 2s2 2p6 3s1
                • Bước 3: Viết cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s1

                Thích:

                • Một nguyên tử hiđro có z = 1 và có 1e. Cấu hình electron của nguyên tử h là: Nguyên tử heli 1s1 có z=2 và có 2e. Cấu hình electron của nguyên tử h là 1s2, bão hòa.
                • Một nguyên tử liti có z = 3 có 3e. Cấu hình electron của nguyên tử h là: 1s22s1. e cuối cùng của nguyên tử liti lấp đầy phân lớp s. Liti là nguyên tố s.
                • Một nguyên tử neon có z = 10 và có 10e. Cấu hình electron của nguyên tử ne là 1s22s22p6.
                • Nguyên tử clo có z = 17 và có 17e = cấu hình electron của nguyên tử cl là 1s22s22p63s23p5. Cấu hình e được viết tắt là [ne]3s23p.
                • Electron cuối cùng của clo lấp đầy phân lớp p. Clo là nguyên tố p.
                • Trong đó [ne] là ký hiệu cấu hình electron của nguyên tử neon, khí hiếm gần clo nhất.
                • Nguyên tử sắt fe có z = 26 và với 26 = cấu hình electron của nguyên tử fe là 1s22s22p63s23p64s23d6. Cấu hình e được viết tắt là [ar]3d64s2.

                Electron

                • cuối cùng của fe lấp đầy phân lớp d. Sắt (fe) là nguyên tố d.

                Như vậy, các phần tử s, p, d, f được xác định như sau:

                • nguyên tố s: nguyên tố có nguyên tử electron cuối cùng lấp đầy phân lớp s.
                • nguyên tố p: nguyên tố có nguyên tử electron cuối cùng lấp đầy phân lớp p.
                • nguyên tố d: là nguyên tố có electron cuối cùng điền vào phân lớp d.
                • Nguyên tố f: là nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng điền vào phân lớp f.

                * Ghi chú đối với cấu hình nguyên tử bán bão hòa:

                • cr (z = 24) 1s22s22p63s23p63do4s2 chuyển thành 1s22s22p63s23p63d54s1.
                • cu (z = 29) 1s22s22p63s23p63d4s2 chuyển thành 1s22s22p63s23p63d104s.

                Xem thêm:

                • Nhóm halogen là gì? Vị trí, ký tự, tính chất, cấu hình điện tử
                • Tinh thể nguyên tử và phân tử: Khái niệm, tính chất và bài tập thực hành

                Bảng sắp xếp electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên

                Đây là Bảng cấu hình điện tử nguyên tử cho 20 nguyên tố hàng đầu mà bạn cần ghi nhớ để giải thành công bài tập Cấu hình điện tử nguyên tử lớp 10.

                Tính chất của lớp electron ngoài cùng

                Các electron lớp ngoài cùng quyết định tính chất hóa học của một nguyên tố. Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, lớp electron ngoài cùng có những đặc điểm chung sau:

                • Có tới 8 electron.

                • Các nguyên tử có lớp vỏ ngoài cùng là 8e (ns2np6) và nguyên tử heli (1s2) rất bền vững và hầu như không tham gia phản ứng hóa học.

                • Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng không tham gia phản ứng hóa học (trừ một số trường hợp đặc biệt), vì cấu hình electron của các nguyên tử này rất bền vững. Đây là những nguyên tố khí cao quý chỉ có một nguyên tử.

                • Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là nguyên tử của các nguyên tố kim loại dễ nhường electron, trừ h, he, b.

                • Những nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng có khả năng nhận electron thường là nguyên tử của nguyên tố phi kim.

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

                  Vì vậy, biết cấu hình electron của nguyên tử có thể giúp chúng ta dự đoán loại nguyên tố.

                  Bài tập cấu hình electron và bài giải sgk hóa học 10

                  Bây giờ chúng ta đã có tất cả lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản nhất, hãy áp dụng chúng dưới đây để thực hành một số Bài tập cấu hình electron nguyên tử.

                  Bài tập 1. (Trang 27 SGK hóa học 10)

                  Loại phần tử cho z = 11 là:

                  A. b.pcddf

                  Chọn câu trả lời đúng.

                  Câu trả lời gợi ý: a là câu trả lời đúng.

                  Nguyên tố z=11, cấu hình electron của nguyên tố này như sau: 1s22s22p63s1. Vậy phần tử đã cho là s. Đáp án đúng là.

                  Bài tập 2. (Trang 27 SGK hóa học 10)

                  Cấu hình electron nguyên tử nào sau đây là cấu hình electron của lưu huỳnh (z = 16):

                  Xem Thêm : Con Gà Cười, TP. Hồ Chí Minh – Booking.com

                  A. 1s2 2s2 2p5 3s2 3p5 ; b. 1 s2 2s1 2p6 3s2 3p6 ;

                  1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 d.1 s2 2s2 2p6 3s2 3p3.

                  Chọn câu trả lời đúng.

                  Câu trả lời gợi ý:Câu trả lời đúng là c

                  Nguyên tử lưu huỳnh ở z=16 có cấu hình như sau: 1s22s22p63s23p4

                  Bài tập 3. (Trang 28 SGK hóa học 10)

                  Cấu hình electron của nguyên tử nhôm (z=13) là 1s22s22p63s23p1. Vì vậy:

                  A. Lớp thứ nhất (k-shell) có 2 electron;

                  Lớp thứ hai (lớp l) có 8 electron;

                  Lớp thứ ba (lớp vỏ m) có 3 electron;

                  Lớp ngoài cùng có 1 electron.

                  Tìm câu sai.

                  Câu trả lời gợi ý:d là câu trả lời sai.

                  Bài tập 4. (Trang 28 SGK hóa học 10)

                  Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của một nguyên tố là 13.

                  a) Xác định khối lượng nguyên tử.

                  b) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó.

                  (Cho biết: các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 2 đến 82 trong bảng tuần hoàn thứ n 1≤n/z≤1,5)

                  Câu trả lời gợi ý:

                  a) Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của một nguyên tố đã cho là 13. Số proton bằng số electron nên ta có phương trình: 2z + n = 13

                  Mặt khác, từ nguyên tố thứ 2 đến thứ 82 trong bảng tuần hoàn, ta có:

                  z≤n; trong đó n = 13 – 2z ⇒ z ≤ 13 – 2z ⇒ z ≤ 4,333 (1)

                  n ≤ 1,5z ⇒ 13-2z ≤ 1,5z ⇒ 3,5z ≥ 13 ⇒ z ≥ 3,7 (2)

                  Từ (1) và (2) và do z nguyên dương 3.7 ≤ z ≤ 4,333 . Vậy z=4

                  Số nơtron suy ra: n = 13 – 2z = 13 -2,4 = 5

                  Vậy khối lượng nguyên tử cần thiết là 4+5=9.

                  b) Viết cấu hình electron: cấu hình của z=4 là 1s22s2. Đây là phần tử s

                  Bài tập 5. (SGK Hóa học 10, trang 28)

                  Có bao nhiêu electron ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố có số nguyên tử 3, 6, 9, 18?

                  Câu trả lời gợi ý:

                  Các nguyên tố có số hiệu nguyên tử là 3, 6, 9 và 18 có số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử lần lượt là 1, 4, 7 và 8, vì các electron của nguyên tử được sắp xếp như sau:

                  z = 3: 1s2 2s1 ; z = 6: 1s2 2s2 2p2 ;

                  z = 9: 1s2 2s2 2p5 ; z = 18: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.

                  Vì vậy, bài khỉ này cung cấp cho bạn một lý thuyết đầy đủ về cấu hình electron nguyên tử chỉ trong 3 bước viết cấu hình electron đơn giản và dễ nhớ nhất. Mong rằng qua những thông tin trên các bạn có thể vận dụng thành thạo các bài toán về sự sắp xếp electron nguyên tử và đạt điểm cao trong kì thi. Hãy chia sẻ bài viết và đừng quên ghé thăm chuyên mục kiến ​​thức cơ bản của website con khỉ mỗi ngày để cập nhật thêm nhiều kiến ​​thức hóa học bổ ích nhé!