Chủ đề công tác năm 2020: "Tuổi trẻ Bình Dương Tự hào tiến bước dưới cờ Đảng" - Chào mừng kỷ niệm 90 năm Ngày thành lập Đảng Cộng Sản Việt Nam (03/02/1930 - 03/02/2020)

Cấu hình electron nguyên tử là một công cụ quan trọng trong hóa học để dự đoán và giải thích các tính chất hóa học của nguyên tố. Nó mô tả cách thức mà electron được sắp xếp trong các lớp và phân lớp năng lượng xung quanh hạt nhân nguyên tử. Cấu hình electron giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự liên kết hóa học giữa các nguyên tử, tính chu kỳ và tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Bài viết này lời giải hay sẽ đi sâu vào khái niệm cấu hình electron, các quy tắc viết cấu hình electron và cách biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital. Ngoài ra, chúng ta sẽ thảo luận về cấu hình electron của các nguyên tố từ Z = 1 đến Z = 20, sự thay đổi cấu hình electron theo chu kỳ và nhóm, và ứng dụng của cấu hình electron trong hóa học.

Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

Cấu hình electron nguyên tử Khái niệm và quy tắc

Khái niệm về ô orbital

Ô orbital là một hình ảnh biểu diễn trực quan cho một orbital nguyên tử. Mỗi ô orbital đại diện cho một orbital cụ thể, có thể là s, p, d hoặc f.

  • Orbital s: Hình dạng cầu, có một ô orbital cho mỗi lớp (1s, 2s, 3s,…)
  • Orbital p: Hình dạng hình tạ, có 3 ô orbital cho mỗi lớp (2p, 3p, 4p,…)
  • Orbital d: Có dạng hình hoa của ô cầu phủ bởi vùng trống giữa nhiều chiều, có 5 ô orbital cho mỗi lớp (3d, 4d, 5d,…)
  • Orbital f: Có hình dạng phức tạp, có 7 ô orbital cho mỗi lớp (4f, 5f,…)

Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

Cấu hình electron nguyên tử Khái niệm và quy tắc

Việc biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách electron được phân bố vào các orbital xung quanh hạt nhân nguyên tử. Bảng dưới đây sẽ minh họa cấu hình electron của nguyên tử hydrogen (Z = 1) và nguyên tử heli (Z = 2), mỗi ô orbital sẽ được biểu diễn dựa trên số lượng electron của nguyên tố tương ứng:

Nguyên tố Số electron Cấu hình electron
Hydrogen (Z = 1) 1 electron 1s¹
Heli (Z = 2) 2 electron 1s²

Trong biểu diễn trên, số trước chữ s thể hiện lớp (hoặc năng lượng level) chứa orbital, và mũi tên chỉ ra số electron trong orbital đó.

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố từ Z = 1 đến Z = 10

Cấu hình electron nguyên tử Khái niệm và quy tắc

Cấu hình electron của nguyên tử hydrogen (Z = 1)

  • Nguyên tử hydrogen chỉ có một electron duy nhất, do đó cấu hình electron của nó là 1s¹.
  • Electron này sẽ chiếm một chỗ trống trong orbital s (1s) của lớp năng lượng đầu tiên.

Cấu hình electron của nguyên tử helium (Z = 2)

  • Nguyên tử heli có 2 electron, nên cấu hình electron của nó là 1s².
  • Hai electron này sẽ lấp đầy cả orbital s (1s) trong lớp năng lượng đầu tiên.

Cấu hình electron của nguyên tử lithium (Z = 3)

  • Nguyên tử lithium có 3 electron, cấu hình electron của nó là 1s² 2s¹.
  • Hai electron ở lớp năng lượng đầu tiên (trong orbital s) và electron cuối cùng sẽ ở lớp năng lượng thứ hai (orbital s).

Cấu hình electron của nguyên tử beryllium (Z = 4)

  • Nguyên tử beryllium có 4 electron, cấu hình electron của nó là 1s² 2s².
  • Cả hai orbital (s của lớp 1 và s của lớp 2) đều được lấp đầy electron.

Cấu hình electron của nguyên tử boron (Z = 5)

  • Nguyên tử boron có 5 electron, cấu hình electron của nó là 1s² 2s² 2p¹.
  • Sau khi orbital s của lớp 1 và lớp 2 được lấp đầy, electron thêm vào orbital p (2p).

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tử từ Z = 11 đến Z = 20

Cấu hình electron nguyên tử Khái niệm và quy tắc

Cấu hình electron của nguyên tử natri (Z = 11)

  • Nguyên tử natri có 11 electron, cấu hình electron là 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.
  • Lớp năng lượng thứ ba chứa electron đầu tiên của nguyên tử natri.

Cấu hình electron của nguyên tử magiê (Z = 12)

  • Nguyên tử magiê có 12 electron, cấu hình electron là 1s² 2s² 2p⁶ 3s².
  • Nguyên tử magiê lấp đầy cả lớp 3 với 2 electron trong orbital s.

Cấu hình electron của nguyên tử alumini (Z = 13)

  • Nguyên tử alumini có 13 electron, cấu hình electron là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹.
  • Electron thứ 13 sẽ ở orbital p của lớp năng lượng thứ ba.

Cấu hình electron của nguyên tử silic (Z = 14)

  • Nguyên tử silic có 14 electron, cấu hình electron là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p².
  • Lớp năng lượng thứ ba không thể chứa thêm electron nên electron thứ 14 phải đi vào orbital p thứ hai.

Cấu hình electron của nguyên tử photpho (Z = 15)

  • Nguyên tử photpho có 15 electron, cấu hình electron là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³.
  • Electron thứ 15 sẽ ở orbital p thứ hai đã chứa 3 electron.

Sự thay đổi cấu hình electron theo chu kỳ và nhóm

Sự thay đổi cấu hình electron xuất phát từ nguyên tắc Aufbau và nguyên tắc Hund, giúp chúng ta hiểu rõ cách mà electron được sắp xếp vào các orbital theo thứ tự năng lượng tăng dần và điền đầy từng orbital trước khi điền vào orbital khác trong cùng một lớp.

Đối với sự thay đổi cấu hình electron theo chu kỳ:

  • Số lượng electron trong lớp năng lượng tăng từ trái sang phải trên bảng tuần hoàn.
  • Khi di chuyển qua một chu kỳ, số lượng electron trong lớp năng lượng tăng lên, gây ra sự thay đổi trong cấu hình electron của các nguyên tố.

Đối với sự thay đổi cấu hình electron theo nhóm:

  • Các nguyên tố trong cùng một nhóm có cùng cấu hình electron trong lớp ngoài cùng.
  • Ví dụ, các nguyên tố thuộc nhóm IIA (Magie, Canxi, Stronium,…) có cùng cấu hình electron của lớp năng lượng thứ hai (2 electrons ở lớp s).

Ứng dụng của cấu hình electron trong hóa học

Cấu hình electron của một nguyên tố ảnh hưởng đến tính chất hóa học của nó. Dựa vào cấu hình electron, chúng ta có thể dự đoán các tính chất như hóa trị, khả năng tạo liên kết hóa học, tính kim loại hoặc phi kim loại, và hóa thái của các nguyên tố.

Ví dụ, nguyên tử có cùng cấu hình electron trong lớp ngoài cùng thường có cùng hóa trị, tức là số electron tham gia vào việc tạo liên kết. Các nguyên tố có cùng cấu hình electron trong lớp ngoài cùng thuộc cùng một nhóm trên bảng tuần hoàn và thường có tính chất hóa học tương tự.

Cấu hình electron cũng giúp chúng ta hiểu về tại sao một số nguyên tố tạo ion dương hoặc ion âm, hoặc tại sao một số nguyên tố có khả năng liên kết để hoàn thành cấu hình electron ngoài cùng và đạt trạng thái ổn định.

Kết luận

Trong bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về cấu hình electron nguyên tử và các quy tắc cơ bản về việc biểu diễn cấu hình electron. Chúng ta cũng đã xem xét cấu hình electron của các nguyên tố từ Z = 1 đến Z = 20, sự thay đổi cấu hình electron theo chu kỳ và nhóm, cũng như ứng dụng của cấu hình electron trong lĩnh vực hóa học. Qua việc hiểu rõ về cấu hình electron, chúng ta có thể áp dụng kiến thức này để dự đoán và giải thích các hiện tượng hóa học xung quanh chúng ta một cách hợp lý.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *