[Sách mới] Lý thuyết Hóa 10 Bài 4 Chân trời ST: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử (Sơ đồ tư duy)

Tóm tắt Sách mới CTST Lý thuyết Hóa 10 Bài 4: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử (Sơ đồ tư duy) ngắn gọn, dễ nhớ nhất. Tổng hợp đầy đủ kiến thức Bài 4: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử bám sát nội dung SGK Hóa học 10 Chân trời sáng tạo.

Bài 4: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử

I. Chuyển động của electron trong nguyên tử

1. Hình dạng orbital nguyên tử

- Khi chuyển động trong nguyên tử, các electron có những mức năng lượng khác nhau đặc trưng cho trạng thái chuyển động của nó.

- Dựa trên sự khác về hình dạng, sự định hướng của orbital trong nguyên tử để phân loại orbital thành orbital s, p, d và f. Các orbital s có dạng hình cầu và orbital p có dạng hình số 8 nổi

2. Orbital 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%).

- Một số AO thường gặp: s, p, d, f

- Các AO có hình dạng khác nhau: AO s có dạng hình cầu, AO p có dạng hình số tám nổi, AO d và f có hình dạng phức tạp.

II. Lớp và phân lớp electron

Trong nguyên tử, electron sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo năng lượng từ thấp đến cao

1. Lớp electron

- Những lớp electron ở lớp gần hạt nhân bị hút mạnh về phía hạt nhân, vì thế có năng lượng thấp hơn so với những electron ở xa hạt nhân

- Các electron thuộc cùng 1 lớp có mức năng lượng gần bằng nhau

- Người ta thường đánh số thứ tự lớp từ trong ra ngoài và được biểu thị bằng các số nguyên n = 1, 2, 3,…7 với tên gọi là các chữ cái in hoa như sau:

2. Phân lớp electron

- Mỗi lớp electron phân chia thành các phân lớp, được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường: s, p, d, f. Các electron thuộc các phân lớp s, p, d và f được gọi tương ứng là các electron s, p, d và f.

- Các phân lớp s, p, d và f lần lượt có các số AO tương ứng 1, 3, 5 và 7.

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

- Với 4 lớp đầu (1, 2, 3, 4) số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó.

Ví dụ: Lớp thứ 3 có 3 phân lớp. Lớp thứ 4 có 4 phân lớp.

3. Số lượng orbital trong một phân lớp, trong một lớp

- Trong một phân lớp, các orbital có cùng mức năng lượng

+ Phân lớp s: có 1 AO s 

+ Phân lớp p: có 3 AO px, py, pz

+ Phân lớp d: có 5 AO 

+ Phân lớp f: có 7 AO 

- Trong lớp electron thứ n có n2 AO (n ≤ 4)

Ví dụ: Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp 2s và 2p. Trong đó phân lớp 2s có 1 AO, phân lớp 2p có 3 AO nên tổng số orbital trong lớp L là 1 + 3 = 4 hay 22 AO.

III. Cấu hình electron nguyên tử

1. Nguyên lí vững bền

- Trong nguyên tử, các electron trên mỗi AO có một mức năng lượng xác định. Người ta gọi mức năng lượng này là mức năng lượng AO nguyên tử.

- Nguyên lí vững bền: Ở trạng thái cơ bản, các electron trong nguyên tử chiếm lần lượt những orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p …

- Các electron trên các AO khác nhau của cùng một phân lớp có năng lượng như nhau.

Ví dụ: Phân lớp 3p có 3 AO 3px, 3py, 3pz; các electron của các AO p trong phân lớp này tuy có sự định hướng trong không gian khác nhau nhưng chúng có cùng mức năng lượng AO.

2. Nguyên lí Pauli

- Để biểu diễn orbital nguyên tử, người ta sử dụng các ô vuông, gọi là ô lượng tử. Mỗi ô lượng tử ứng với một AO. Mỗi AO chứa tối đa 2 electron.

+ Nếu trong AO chỉ chứa 1 electron thì electron đó gọi là electron độc thân (kí hiệu bởi 1 mũi tên hướng lên ↑).

+ Nếu AO chứa đủ 2 electron thì các electron đó gọi là electron ghép đôi (kí hiệu bởi hai mũi tên ngược chiều nhau ↑↓)

- Nguyên lí Pauli: Mỗi orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau.

- Dựa vào nguyên lí Pauli, ta dễ dàng xác định được số AO và số electron tối đa trong mỗi lớp và phân lớp:

+ Số AO tối đa trong lớp n là n² (n ≤ 4).

+ Số electron tối đa trong lớp n là 2n² (n ≤ 4).

Ví dụ: Số AO tối đa trong lớp thứ 2 là 2² = 4

Số electron tối đa trong lớp thứ 2 là 2.2² = 8 electron.

3. Quy tắc Hund

- Các phân lớp: s²; p⁶; d¹⁰; f¹⁴ chứa đủ số electron tối đa gọi là phân lớp bão hòa.

- Các phân lớp: s¹; p³; d⁵; f⁷ chứa một nửa số electron tối đa gọi là phân lớp nửa bão hòa.

- Các phân lớp chưa đủ số electron tối đa gọi là phân lớp chưa bão hòa.

- Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp chưa bão hòa, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa.

4. Viết cấu hình electron của nguyên tử

- Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử.

- Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng: 

1s 2s 2p 3s 3p 4s…

- Bước 3: Điền các electron vào phân lớp theo nguyên lí vững bền cho đến electron cuối cùng

Ví dụ: Viết cấu hình electron của nguyên tử oxygen (Z = 8)

- Tổng số electron của nguyên tử O là 8, viết thứ tự các lớp và phân lớp electron đến phân lớp 4s theo chiều tăng năng lượng.

- Điền các electron: 1s²2s²2p⁴, có thể thay 1s² bằng kí hiệu [He].

- Electron cuối cùng điền vào phân lớp p nên oxygen là nguyên tố p

5. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

- Các electron ngoài cùng quyết định tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố (kim loại, phi kim, khí hiếm)

+ Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng đều rất bền vững, hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học, đó là các nguyên tử khí hiếm (riêng He có số e lớp ngoài cùng là 2)

+ Các nguyên tố mà nguyên tử có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng là kim loại (trừ H, He, B)

+ Các nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng thường là phi kim

+ Các nguyên tố mà nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim

>>> Xem trọn bộ: Tóm tắt lý thuyết Hóa 10 ngắn gọn Chân trời sáng tạo

-----------------------------

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn Tóm tắt Lý thuyết Hóa 10 Bài 4 bằng Sơ đồ tư duy trong bộ SGK Chân trời sáng tạo theo chương trình sách mới. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này. Toploigiai đã có đầy đủ các bài soạn cho các môn học trong các bộ sách mới Cánh Diều, Chân trời sáng tạo, Kết nối tri thức. Mời các bạn hãy click ngay vào trang chủ Toploigiai để tham khảo và chuẩn bị bài cho năm học mới nhé. Chúc các bạn học tốt!