Bài giảng Hóa học 10 (Kết nối tri thức) - Chương 1: Cấu tạo nguyên tử - Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

 Chương 1 - CẤU TAỌ NGUYÊN TỬ
 Bài 3
CẤ U TRÚ C LỚ P VỎ ELECTRON 
 NGUYÊN TỬ Muc̣ tiêu
 Triǹ h bày và so sánh đươc̣ mô hiǹ h của Rutheford – Bohr vớ i mô hiǹ h hiêṇ taị mô tả sư ̣ chuyển 
 đôṇ g của electron trong nguyên tử
 Nêu đươc̣ khái niêṃ về orbital nguyên tử (AO), mô tả đươc̣ hiǹ h daṇ g của AO (s, p), số lươṇ g 
 electrong trong 1 AO
 Triǹ h bày đươc̣ khái niêṃ lớ p, phân lớ p electron và mối quan hê ̣về số lươṇ g phân lớ p trong môṭ 
 lớ p. Liên hê ̣đươc̣ về số lươṇ g AO trong môṭ phân lớ p, trong môṭ lớ p
 Viết đươc̣ cấu hiǹ h electron nguyên tử theo lớ p, phân lớ p electron và theo ô orbital khi biết số 
 hiêụ nguyên tử Z của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn
 Dưạ vào đăc̣ điểm cấu hiǹ h electron lớ p ngoài cùng của nguyên tử dư ̣ đoán đươc̣ tiń h chất hóa 
 hoc̣ cơ bản (kim loaị hay phi kim) của nguyên tố tương ứ ng Đăṭ vấ n đề
Hình ảnh hê ̣ Măṭ Trờ i cho chúng ta thấy đươc̣ 
mô hình hành tinh của môṭ nguyên tử , ở đó, 
các hành tinh đươc̣ ví như các electron chuyển 
đôṇ g xung quanh haṭ nhân là Măṭ Trờ i. Vâỵ 
trong nguyên tử các electron chuyển đôṇ g như 
thế nào? Sư ̣ sắp xếp các electron ở các lớ p, các 
phân lớ p tuân theo nguyên lí và quy tắc nào?
 Vâỵ chúng ta cùng nhau tìm hiểu 
 bài hoc̣ hôm nay để có đươc̣ câu trả 
 lờ i nhé NÔỊ DUNG BÀ I HOC̣
 01 Chuyển đôṇ g củ a electron trong nguyên tử
 Hình daṇ g orbital nguyên tử
 Ô orbital
 02 Lớ p và phân lớ p electron
 Lớ p và phân lớ p electron
 Số lươṇ g orbital trong môṭ phân lớ p, trong môṭ lớ p
 03 Cấ u hiǹ h electron củ a nguyên tử
 Viết và biêũ diêñ cấu hình electron theo ô orbital
 Đăc̣ điểm của lớ p electron ngoài cùng I. CHUYỂ N ĐÔṆ G CỦ A ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
 Đến đầu thế kỉ XX, ngườ i ta vâñ cho rằng các electron 
 chuyển đôṇ g xung quanh haṭ nhân nguyên tử theo 
 những quỹ đaọ tròn hay bầu duc̣ , giống như quỹ đaọ 
 của các hành tinh quay xung quanh Măṭ Trờ i
 Mô hình hành tinh nguyên tử đa ̃ có ảnh hưở ng rát 
 lớ n, thúc đẩy sư ̣ phát triển lí thuyết cấu taọ nguyên 
 tử , nhưng không đầy đủ để giải thích nhiều tính chất 
 Mô hiǹ h hành tinh nguyên tử 
 của nguyên tử
 của E. Rutherford, N. Bohr và 
 A. Sommerfeld I. CHUYỂ N ĐÔṆ G CỦ A ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
 Theo mô hình hiêṇ đaị, trong nguyên tử , electron chuyển 
 đôṇ g rất nhanh, không theo quỹ đaọ xác điṇ h
 Tuy nhiên, ngườ i ta có thể xác điṇ h đươc̣ vùng không 
 gian xung quanh haṭ nhân mà ở đó xác suất có măṭ (xác 
 suất tìm thấy) electron là lớ n nhất (khoảng 90%). Vùng 
 không gian xung quanh haṭ nhân tìm thấy electron có 
 thể hình dung như môṭ đám mây electron, đươc̣ goị là 
 orbital nguyên tử
 Mô hiǹ h đá m mây electron của 
 nguyên tử hydro VIDEO I. CHUYỂ N ĐÔṆ G CỦ A ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
 1. Hiǹ h daṇ g orbital nguyên tử
- Khi chuyển đôṇ g trong nguyên tử , các electron có những mứ c năng lươṇ g khác nhau đăc̣ trưng 
cho traṇ g thái chuyển đôṇ g của nó
- Dưạ trên sư ̣ khác nhau về hình daṇ g, sư ̣ điṇ h 
hướ ng của orbital trong nguyên tử để phân loaị 
orbital thành orbital s, orbital p, orbitald, orbital f
- Các orbital s có daṇ g hình cầu và orbital p có 
daṇ g hình số 8 I. CHUYỂ N ĐÔṆ G CỦ A ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
2. Ô orbital
- Môṭ AO đươc̣ biểu diêñ bằng môṭ ô vuông, goị là ô orbital 
- Trong 1 orbital chỉ chứ a tối đa 2 electron có chiều tư ̣ quay ngươc̣ nhau (nguyên lí loaị trừ Pauli)
- Nếu orbital có 1 electron thì biểu diêñ bằng 1 
 mũi tên đi lên ( ↑ ), nếu orbital có 2 electron 
 thì đươc̣ biểu diêñ bằng 2 mũi tên ngươc̣ chiều 
 nhau, mũi tên đi lên viết trướ c ( ↑↓ ) I. CHUYỂ N ĐÔṆ G CỦ A ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
2. Ô orbital
 Câu hỏi vâṇ duṇ g
 1. Mô hình hiêṇ taị mô tả sư ̣ chuyển đôṇ g của electron trong 
 nguyên tử như thế nào?
 2. Orbital s có daṇ g 3. Quan sát hình và nêu sư ̣ điṇ h hướ ng của các AO p trong không gian
 A. Hình tròn
 B. Hình số tám nổi
 C. Hình cầu
 D. Hình bầu duc̣ I. CHUYỂ N ĐÔṆ G CỦ A ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ
2. Ô orbital
 Đá p á n
 1. Theo mô hình hiện đại, trong nguyên tử, electron chuyển động rất nhanh, 
 không theo quỹ đạo xác định. Người ta có thể xác định được vùng không gian 
 xung quanh hạt nhân mà ở đó xác suất có mặt electron là lớn nhất (khoảng 90%)
 2. C
 3. - Orbital p gồm 3 orbital px, py, pz có dạng hình số 8 nổi.
 - Mỗi orbital só sự định hướng khác nhau trong không gian, chẳng hạn 
 như:
 + Orbital px định hướng theo trục x
 + Orbital py định hướng theo trục y
 + Orbital pz định hướng theo trục z II. LỚ P VÀ PHÂN LỚ P ELECTRON 1. Lớ p electron
 Trong nguyên tử , các electron sắp xếp thành từ ng lớ p và phân lớ p theo năng lươṇ g từ thấp 
 đến cao
 Những electron ở lớ p gần haṭ nhân bi ̣hút maṇ h hơn về phía haṭ nhân, vì thế có năng lươṇ g 
 thấp hơn so vớ i những electron ở lớ p xa haṭ nhân
 Electron năng lươṇ g thấp 
 Electron năng lươṇ g cao II. LỚ P VÀ PHÂN LỚ P ELECTRON 1. Lớ p electron
 Các electron thuôc̣ cùng môṭ lớ p có mứ c năng lươṇ g gần bằng nhau
 Hai electron có mứ c năng lươṇ g gần bằng nhau
 Hai electron có mứ c năng lươṇ g gần bằng nhau II. LỚ P VÀ PHÂN LỚ P ELECTRON 1. Lớ p electron
 Ngườ i ta thườ ng đánh số thứ tư ̣ lớ p từ trong ra ngoài và đươc̣ biểu thi ̣bằng các số n = 1, 2, 
 3, , 7 vớ i tên goị là các chữ cái in hoa như sau:
 N 1 2 3 4 5 6 7
 Tên lớ p K L M N O P Q
 Ta có thể kết luâṇ rằng: đi từ trong ra ngoài, mứ c 
 năng lươṇ g electron tăng dần, electron nào nằm càng 
 gần haṭ nhân thi ̀ năng lươṇ g càng thấp, electron nào 
 nằm càng xa haṭ nhân thi ̀ năng lươṇ g càng cao II. LỚ P VÀ PHÂN LỚ P ELECTRON 2. Phân lớ p electron
 - Các phân lớ p trong mỗi lớ p electron đươc̣ kí hiêụ bằng các chữ cái viết thườ ng, theo thứ tư:̣ s, p, d, 
 f
 - Các electron trên cùng môṭ phân lớ p có mứ c năng lươṇ g bằng nhau
 Số phân lớ p trong mỗi lớ p bằng số thứ tư ̣ của lớ p (n ≤ 4):
 Lớ p thứ nhất (lớ p K, vớ i n = 1) có môṭ phân lớ p, đươc̣ kí hiêụ là 1s
 Lớ p thứ hai (lớ p L, vớ i n = 2) có 2 phân lớ p, đươc̣ kí hiêụ là 2s và 2p
 Lớ p thứ ba (lớ p M, vớ i n = 3) có 3 phân lớ p, đươc̣ kí hiêụ là 3s, 3p và 3d
 Lớ p thứ tư (lớ p N, vớ i n = 4) có 4 phân lớ p, đươc̣ kí hiêụ 4s, 4p, 4d và 4f
 Cá c electron ở phân lớ p s goị là electron s, cá c electron ở phân lớ p p goị là electron p, II. LỚ P VÀ PHÂN LỚ P ELECTRON 3. Số lươṇ g orbital trong môṭ phân lớ p, trong 
 môṭ lớ p
 Trong môṭ phân lớ p, các orbital có cùng mứ c năng lươṇ g
 Phân lớ p s: có 1 AO s
 Ví du:̣ Lớ p L (n = 2) có 2 phân lớ p 
 Phân lớ p p: có 3 AO px, py, pz
 là 2s và 2p. Trong đó, phân lớ p 2s 
 có 1 AO, phân lớ p 2p có 3 AO nên 
 Phân lớ p d: có 5 AO
 tổng số orbital trong lớ p L là 1 + 3 = 
 4 hay 22 AO
 Phân lớ p f: có 7 AO II. LỚ P VÀ PHÂN LỚ P ELECTRON 3. Số lươṇ g orbital trong môṭ phân lớ p, trong 
 môṭ lớ p
 Câu hoi vâṇ duṇ g
 ̉ Đá p á n
4. Haỹ cho biết tổng số electron tối đa chứ a trong: 4. a) Phân lớp p có 3 AO px, py, pz. Trong 
 đó mỗi AO chứa tối đa 2 electron
 a) Phân lơp p
 ́ b) Phân lớ p d ⇒ Số electron tối đa chứ trong phân lớp 
5. Lớ p electron có số electron tối đa goị là lớ p electron baõ p = 3 x 2 = 6 electron
 b) Phân lớp d có 5 AO. Trong đó mỗi AO 
hòa. Tổng số electron tối đa có trong các lớ p L và M là:
 chứa tối đa 2 electron
 A. 2 và 8 B. 8 và 10 ⇒ Số electron tối đa chứ trong phân lớp 
 C. 8 và 18 D. 18 và 32 d = 5 x 2 = 10 electron
 5. C III. CẤ U HÌNH ELECTRON CỦ A NGUYÊN TỬ
 Cấu hình electron của nguyên tử biểu diêñ sư ̣ phân số electron trên các phân lớ p thuôc̣ các lớ p 
 khác nhau
Các electron trong nguyên tử ở traṇ g thái cơ bản lần lươṭ chiếm các orbital có mứ c năng lươṇ g 
từ thấp lên cao (nguyên lí bền vững)
Trong cùng môṭ phân lớ p, các electron se ̃ phân bố trên các orbital sao cho số electron đôc̣ thân 
là tối đa và các electron này có chiều tư ̣ quay giống nhau (quy tắc Hund) III. CẤ U HÌNH ELECTRON CỦ A NGUYÊN TỬ
1. Viết cấ u hiǹ h electron củ a nguyên tử
Cấu hình electron của nguyên tử cho biết số lớ p electron, thứ tư ̣ phân lớ p electron và số electron 
trong mỗi lớ p và mỗi phân lớ p
 Bướ c 1: Xác điṇ h số electron trong nguyên tử
 Bướ c 2: Viết thứ tư ̣ các lớ p và phân lớ p electron theo chiều tăng của năng lươṇ g: 1s 2s 
 2p 3s 3p 4s 
 Bướ c 3: Điền các electron vào các phân lớ p theo nguyên lí vững bền cho đến electron 
 cuối cùng III. CẤ U HÌNH ELECTRON CỦ A NGUYÊN TỬ
1. Viết cấ u hiǹ h electron củ a nguyên tử
 Ví du:̣ Viết cấu hình electron của nguyên tử oxygen (Z = 8) và potassium (Z = 19)
 Tổng số electron của nguyên tử O là 8
 Viết thứ tư ̣ các lớ p và phân lớ p electron đến phân lớ p 4s theo chiều tăng của 
 năng lươṇ g:
 1s 2s3p 3s 3p 4s 
 Điền các electron: 1s22s22p4 (bỏ phần thừ a 3s 3p 4s)
 Có thể thay 1s2 bằng kí hiêụ [He]. Cấu hình electron của nguyên tử O là 
 1s22s22p4 hoăc̣ [He]2s22p4 hoăc̣ (2, 6)
 Electron cuối cùng điền vào phân lớ p p nên oxygen là nguyên tố p