Trung Tâm Luyện Thi Đại Học
Bài 3. Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử
Mở đầu – Trang 21
Trong nguyên tử các electron chuyển động như thế nào? Sự sắp xếp các electron ở các lớp, các phân lớp tuân theo nguyên lí và quy tắc nào?
Hướng dẫn giải:
– Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh, không theo quỹ đạo xác định.
– Trong nguyên tử, các electron sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo nguyên lí vững bền và quy tắc Hund.
I. Chuyển động của electron trong nguyên tử – Trang 22
1. Mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử như thế nào?
2. Orbital s có dạng:
A. hình tròn.
B. hình số tám nổi.
C. hình cầu.
D. hình bầu dục.
3. Quan sát Hình 3.3 và nêu sự định hướng của các AO p trong không gian.
Hướng dẫn giải:
1. Theo mô hình hiện đại, trong nguyên tử, electron chuyển động rất nhanh, không theo quỹ đạo xác định.
2. Đáp án C
Các orbital s có dạng hình cầu.
3. Orbital p có dạng hình số 8 nổi và có 3 sự định hướng:
+ Orbital px định hướng theo trục x.
+ Orbital py định hướng theo trục y.
+ Orbital pz định hướng theo trục z.
II. Lớp và phân lớp electron – Trang 23
4. Hãy cho biết tổng số electron tối đa chứa trong:
a) Phân lớp p.
b) Phân lớp d.
5. Lớp electron có số electron tối đa gọi là lớp electron bão hòa. Tổng số electron tối đa có trong các lớp L và M là
A. 2 và 8.
B. 8 và 10.
C. 8 và 18
D. 18 và 32.
Hướng dẫn giải:
4.
a) Tổng số electron tối đa chứa trong phân lớp p là 6.
b) Tổng số electron tối đa chứa trong phân lớp d là 10.
5. Đáp án C
– Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp là 2s và 2p nên lớp L có tổng số electron tối đa là 8.
– Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp là 3s, 3p, 3d nên lớp M có tổng số electron tối đa là 18.
II. Lớp và phân lớp electron – Trang 24
6. Cấu hình electron của nguyên tử có Z = 16 là
A. 1s22s22p63s23p3.
B. 1s22s22p63s23p5.
C. 1s22s22p63s23p4.
D. 1s22s22p63s23p6.
7. Biểu diễn cấu hình electron của các nguyên tử có Z = 8 và Z = 11 theo ô orbital.
Hướng dẫn giải:
6. Nguyên tử có Z = 16 nên nguyên tử có 16 electron.
\( \Rightarrow \) Cấu hình electron là 1s22s22p63s23p4.
7.
– Cấu hình electron của nguyên tử có Z = 8: 1s22s22p4, được biểu diễn theo ô orbital là:
– Cấu hình electron của nguyên tử có Z = 11: 1s22s22p63s1, được biểu diễn theo ô orbital là:
II. Lớp và phân lớp electron – Trang 25
8. Silicon được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp: gốm, men sứ, thủy tinh, luyện thép, vật liệu bán dẫn, … Hãy biểu diễn cấu hình electron của nguyên tử silicon (Z = 14) theo ô orbital, chỉ rõ việc áp dụng các nguyên lí vững bền, nguyên lí Pauli và quy tắc Hund.
9. Chlorine (Z = 17) thường được sử dụng để khử trùng nước máy trong sinh hoạt. Viết cấu hình electron của nguyên tử chlorine và cho biết tại sao chlorine là phi kim.
Hướng dẫn giải:
8. Ta có: Z = 14 \( \Rightarrow \) Nguyên tử silicon có 14 electron.
– Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng:
1s 2s 2p 3s 3p 4s …
– Điền các electron vào các phân lớp electron theo nguyên lí vững bền:
1s22s22p63s23p2.
\( \Rightarrow \) Cấu hình electron của nguyên tử silicon có Z = 14: 1s22s22p63s23p2, được biểu diễn theo ô orbital là:
Giải thích:
+ Theo nguyên lí Pauli: Các phân lớp 1s, 2s, 2p, 3s đều chứa tối đa các electron nên trong mỗi AO có 2 electron (kí hiệu \( \uparrow ,\downarrow \) ) có chiều quay ngược nhau được viết là \( \uparrow \downarrow \) .
+ Theo quy tắc Hund: Phân lớp 3p chỉ có 2 electron nên các electron phải phân bố sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này có chiều tự quay giống nhau ( \( \uparrow \) ).
9. Chlorine có Z = 17 nên nguyên tử chlorine có 17 electron.
– Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng:
1s 2s 2p 3s 3p 4s …
– Điền các electron vào các phân lớp electron theo nguyên lí vững bền:
1s22s22p63s23p5.
\(\Rightarrow \) Cấu hình electron của nguyên tử chlorine là: 1s22s22p63s23p5.
\(\Rightarrow \) Lớp ngoài cùng có 7 electron.
\(\Rightarrow \) Chlorine là phi kim.
Viết được cấu hình electron nguyên tử của một số nguyên tố hóa học quen thuộc trong thực tế như: nitrogen, oxygen, aluminium, … và dự đoán được tính chất hóa học cơ bản của chúng.
Hướng dẫn giải:
– Cấu hình electron nguyên tử của nitrogen (Z = 7) là 1s22s22p3.
\(\Rightarrow \) Lớp ngoài cùng có 5 electron.
\(\Rightarrow \) Nitrogen là phi kim.
– Cấu hình electron nguyên tử của oxygen (Z = 8) là 1s22s22p4.
\(\Rightarrow \) Lớp ngoài cùng có 6 electron.
\(\Rightarrow \) Oxygen là phi kim.
– Cấu hình electron nguyên tử của aluminium (Z = 13) là 1s22s22p63s23p1.
\(\Rightarrow \) Lớp ngoài cùng có 3 electron.
\(\Rightarrow \) Aluminium là kim loại.
