Bài tập viết về cấu hình electron
Viết cấu hình electron các nguyên tố
Bài tập viết về cấu hình electron là một nội dung quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 10, giúp học sinh nắm vững cách phân bố electron vào các phân lớp theo nguyên lý vững bền. Thông qua các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao, học sinh có thể xác định vị trí nguyên tố trong bảng tuần hoàn, viết cấu hình cho nguyên tử và ion, cũng như phân biệt giữa cấu hình đầy đủ và rút gọn. Đây là chủ đề thường xuyên xuất hiện trong kiểm tra và kỳ thi học kỳ.
A. Viết cấu hình electron như thế nào?
I. Cách viết cấu hình electron nguyên tử
Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trong vỏ nguyên tử trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
Quy ước cách biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp như sau:
Cách viết cấu hình electron:
+ Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử.
+ Bước 2: Các electron được phân bố theo thứ tự các AO có mức năng lượng tăng dần, theo các nguyên lí và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử.
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s
+ Bước 3: Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự của các lớp electron.
Lưu ý: Đối với nguyên tử có Z = 1 đến Z = 20 chỉ cần làm 2 bước đầu ta đã có cấu hình electron đúng, còn nguyên tử có Z > 20 ta phải thực hiện thêm bước 3.
Cấu hình electron của ion được thiết lập bằng cách thêm hoặc bớt electron, bắt đầu từ phân lớp ngoài cùng của cấu hình electron nguyên tử tương ứng.
Khi nguyên tử nhường hoặc nhận electron sẽ tạo thành ion.
+ Nếu nguyên tử nhận e → anion (-): X + ne → Xn-
+ Nếu nguyên tử nhường e → cation (+): M – ne → Mn+
Ví dụ: Viết cấu hình electron của Na+, Cl-.
Cấu hình electron của Na (Z = 11): 1s22s22p63s1
⇒ Cấu hình electron của Na+ là 1s22s22p6
Cấu hình electron của Cl (Z = 17): 1s22s22p63s23p5
⇒ Cấu hình electron của Cl- là 1s22s22p63s23p6
II. Đặc điểm của electron lớp ngoài cùng
Dựa vào số lượng electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố, có thể dự đoán một nguyên tố là kim loại, phi kim hay khí hiếm.
+ Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tử của các nguyên tố kim loại.
+ Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tử của các nguyên tố phi kim.
+ Các nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim.
+ Các nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng là nguyên tử của nguyên tố khí hiếm (trừ He có 2 electron ở lớp ngoài cùng).
B. Bài tập minh họa
Bài 1: Viết cấu hình electron dưới dạng ô lượng tử của các nguyên tử 12X, 14Y và 24Z. Hãy cho biết các nguyên tố này là kim loại, phi kim hay khí hiếm.
Hướng dẫn trả lời
12X:
Thứ tự mức năng lượng orbital: 1s22s22p63s2.
Cấu hình electron: 1s22s22p63s2 hoặc viết gọn là: [Ne]3s2.
[Ne] là kí hiệu cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố neon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Mg.
Cấu hình electron theo orbital:
Loại nguyên tố: Kim loại
14Y:
Z = 14 (1s22s22p63s23p2): nguyên tử có 4 electron hóa trị nên có thể thu electron hoặc nhường electron, là phi kim.
Cấu hình electron theo ô orbital:
24Z:
Thứ tự mức năng lượng orbital: 1s22s22p63s2.
Cấu hình electron: 1s22s22p63s2 hoặc viết gọn là: [Ne]3s2.
Chromium là kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất, nằm ở ô số 24 trong bảng tuần hoàn hóa học
Cr (Z = 24): Thứ tự phân mức năng lượng orbital: 1s22s22p63s23p64s23d4
Do trạng thái này không bền nên 1 electron ở phân lớp 4s chuyển sang phân lớp 3d để đạt trạng thái bán bão hòa bền vững hơn.
Sau đó, sắp xếp các phân lớp theo đúng thứ tự lớp để thu được cấu hình electron của nguyên tử Cr:
Cấu hình electron của Chromium: 1s22s22p63s23p63d54s1.
Cấu hình electron theo orbital của chromium:
Loại nguyên tố: Kim loại
Bài 2. 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 trả lời
Cl (Z = 17): 1s22s22p63s23p5. Chlorine có 7e ở lớp ngoài cùng nên là nguyên tố phi kim.
Bài 3. Cấu hình electron của nguyên tử phosphorus (P) là 1s22s22p63s23p3. Hỏi
a) Nguyên tử P có bao nhiêu electron?
b) Số hiệu nguyên tử của nguyên tố P là bao nhiêu?
c) Có bao nhiêu lớp electron, mỗi lớp có bao nhiêu electron?
d) P là nguyên tố kim loại hay phi kim? Vì sao?
e) Viết cấu hình electron của P dưới dạng ô orbital và cho biết P có bao nhiêu electron độc thân ở trạng thái cơ bản.
Hướng dẫn trả lời
a) 15e;
b) Z = 15;
c) P có 3 lớp e: lớp 1 có 2e, lớp 2 có 8e, lớp 3 có 5e;
d) P là phi kim vì lớp e ngoài cùng có 5e.
e) Cấu hình electron dạng ô orbital:
⇒ P có 3e độc thân
.............
C. Câu hỏi vận dụng liên quan
Câu 1. 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.
Câu 2. Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt proton, neutron và electron là 52, trong đó số hạt không mang điện hơn số hạt mang điện âm là 1 hạt.
a) Tính số proton, neutron và electron của X.
b) Xác định số khối và viết kí hiệu nguyên tử của X.
c) Viết cấu hình electron của X.
Câu 3. Cấu hình electron của nguyên tố aluminium (nhôm) là 1s22s22p63s23p1. Hỏi:
a) Nguyên tử nhôm có bao nhiêu electron?
b) Số hiệu nguyên tử của nguyên tố nhôm là bao nhiêu?
c) Có bao nhiêu lớp electron, mỗi lớp có bao nhiêu electron?
d) Nhôm là nguyên tố kim loại hay phi kim? Vì sao?
Câu 4. Cho các nguyên tố sau: N (Z = 7), Ti (Z = 22), Fe (Z = 26), Cr (Z = 24), Cu (Z = 29).
a) Viết cấu hình electron của các nguyên tố trên.
b) Viết cấu hình electron của các ion N3-, Fe3+, Cr2+, Cu2+.
Câu 5. Cấu hình electron của ion được thiết lập bằng cách nhận hoặc nhường electron, bắt đầu từ phân lớp ngoài cùng của cấu hình electron nguyên tử tương ứng.
a) Viết cấu hình electron của ion Na+ và ion Cl- .
b) Nguyên tử Cl nhận 1 electron để trở thành ion Cl- , electron này xếp vào AO thuộc lớp nào của Cl? AO đó là AO trống, chứa 1 hay 2 electron?
📥 Để xem toàn bộ câu hỏi, hướng dẫn giải mời các bạn ấn link TẢI VỀ
