Hóa học 10 Bài 5: Cấu hình electron

Tóm tắt lý thuyết

1. Thứ tự các mức năng lượng của nguyên tử

Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s…

​

Hình 1: Sơ đồ phân bố các mức năng lượng của các lớp và phân lớp
2. Cấu hình electron của nguyên tử

a. Cấu hình electron

• Cấu hình e biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
• Cách viết cấu hình e như sau:
  • Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử
  • Bước 2: Phân bố các electron theo thứ tự mức năng lượng ( 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s…) và tuân theo quy tắc sau: phân lớp s chứa tối đa 2 electron, phân lớp p chứa tối đa 6e, phân lớp d chứa tối đa 10 electron, phân lớp f chứa tối đa 14 e.
• Qui ước cách viết cấu hình e:
  • Số thứ tự của lớp được viết bằng các số (1,2,3,...)
  • Phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái thường: s p d f
  • Số e viết trên kí hiệu của các phân lớp như số mũ (s2, p6)
• Ví dụ:
  • H (Z=1): 1s1 g H là nguyên tố s
  • Li (Z = 3): 122 2s1 g Li là nguyên tố s
  • Cl (Z=17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 g Cl là nguyên tố p
  • Fe (Z = 26): 1s2 2s2 2p6 3s23p6 4s2 3d6 g Fe là nguyên tố d hay 1s2 2s2 2p6 3s23p6 3d6 4s2
• Ghi chú:
  • Nguyên tố s: e cuối cùng điền vào phân lớp s.
  • Nguyên tố p: e cuối cùng điền vào phân lớp p
  • Nguyên tố d: e cuối cùng điền vào phân lớp d

b. Cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu tiên

Z	Kí hiệu	Cấu hình electron
1	H	1s1
2	He	1s2
3	Li	1s22s1
4	Be	1s22s2
5	B	1s22s22p1
6	C	1s22s22p2
7	N	1s22s22p3
8	O	1s22s22p4
9	F	1s22s22p5
10	Ne	1s22s22p6
11	Na	1s22s22p6 3s1
12	Mg	1s22s22p6 3s2
13	Al	1s22s22p6 3s2 3p1
14	Si	1s22s22p6 3s2 3p2
15	P	1s22s22p6 3s2 3p3
16	S	1s22s22p6 3s2 3p4
17	Cl	1s22s22p6 3s2 3p5
18	Ar	1s22s22p6 3s2 3p6
19	K	1s22s22p6 3s2 3p6 4s1
20	Ca	1s22s22p6 3s2 3p6 4s2

c. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

• Nguyên tử của tất cả các nguyên tố có tối đa 8 e lớp ngoài cùng.

Số e lớp ngoài cùng	Tính chất
*1, 2, 3 e *4 e *5, 6, 7 e *8 e (trừ He)	*kim loại (trừ H, He, B) *kim loại hoặc PK *phi kim *khí hiếm (khí trơ)

• Ví dụ:
  • Na (Z=11): 1s2 2s2 2p6 3s1(kim loại)
  • Cl (Z=17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5(phi kim)
  • Ar (Z=18): 1s2 2s2 2p6 3s23p6(khí hiếm)

Bài tập minh họa

Bài 1:

Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tố có Z = 20, Z = 21, Z = 22,
Z = 24, Z = 29 và cho nhận xét cấu hình electron của các nguyên tố đó khác nhau như thế nào ?
Hướng dẫn:

Cấu hình electron của các nguyên tố có :

• Z = 20 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
• Z = 21 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d14s2
• Z = 22 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
• Z = 24 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
• Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1

Nhận xét:

• Cấu hình Z =20 khác với các cấu hình còn lại ở chỗ không có phân lớp 3d.
• Cấu hình Z =24 và Z = 29 có 1 electron ở phân lớp 4s.

Bài 2:

Nguyên tử Fe có Z = 26. Hãy viết cấu hình elctron của Fe.
Nếu nguyên tử Fe bị mất hai electron, mất ba electron thì các cấu hình electron tương ứng sẽ như thế nào ?
Hướng dẫn:

Fe (Z = 26) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d6 4s2
Fe2+ (Z = 26) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d6
Fe3+ (Z = 26) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d5