Cách xác định số e lớp ngoài cùng

Cách xác định số e lớp ngoài cùng được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

I. Lớp electron

Các electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.

Trong mỗi lớp electron, có thể có một hoặc nhiều AO.

Số lượng AO và số electron tối đa trong mỗi lớp

- Số electron và số lượng AO trong lớp thứ n (n  ≤  4) được ghi nhớ theo quy tắc sau:

+ Lớp thứ n có n² AO.

+ Lớp thứ n có tối đa 2n² electron.

Ví dụ: Dựa vào công thức này tính được lớp thứ tư (lớp N, n = 4) có 4² = 16 AO và chứa tối đa 2.4² = 32 electron.

Lưu ý: Năng lượng của một electron phụ thuộc vào khoảng cách từ electron đó tới hạt nhân. Electron càng xa hạt nhân thì có năng lượng càng cao.

Ví dụ: Các lớp electron xếp theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao: K, L, M, N ..

II. Phân lớp electron

Mỗi lớp electron (trừ lớp thứ nhất) lại được chia thành các phân lớp theo nguyên tắc: Các electron thuộc cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.

Số lượng và kí hiệu các phân lớp trong một lớp: Lớp electron thứ n có n phân lớp và được kí hiệu lần lượt là ns, np, nd, nf, ... Cụ thể:

+ Lớp K (n =1): có 1 phân lớp, được kí hiệu là 1s.

+ Lớp L (n =2): có 2 phân lớp, được kí hiệu là 2s và 2p.

+ Lớp M (n =3): có 3 phân lớp, được kí hiệu là 3s, 3p và 3d.

- Số lượng AO trong mỗi phân lớp

+ Phân lớp ns chỉ có 1 AO.

+ Phân lớp np có 3 AO.

+ Phân lớp nd có 5 AO.

+ Phân lớp nf có 7 AO.

- Số electron trong mỗi phân lớp được biểu diễn bằng chỉ số phía trên, bên phải kí hiệu phân lớp. Phân lớp nào đã có tối đa electron được gọi là phân lớp bão hòa.

Ví dụ: Kí hiệu 1s² cho biết phân lớp 1s có 2 electron. Do phân lớp 1s chỉ có 1 AO nên phân lớp 1s chứa tối đa 2 electron, 1s² được gọi là phân lớp bão hòa.

Lưu ý: Số lượng electron tối đa trong mỗi phân lớp

Phân lớp ns chứa tối đa 2 electron.

Phân lớp np chứa tối đa 6 electron.

Phân lớp nd chứa tối đa 10 electron.

Phân lớp nf chứa tối đa 14 electron.

III. Cấu hình electron nguyên tử

Cách viết cấu hình electron nguyên tử

Cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron vào lớp vỏ nguyên tử theo các lớp và phân lớp.

Các bước viết cấu hình electron nguyên tử theo những nguyên tắc sau:

+ Quy tắc 1: Điền electron theo thứ tự các mức năng lượng từ thấp đến cao (dãy Klechkovski):

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s...

Điền electron bão hòa phân lớp trước rồi mới điền tiếp vào phân lớp sau.

- Quy tắc 2: Đổi lại vị trí các phân lớp sao cho số thứ tự lớp (n) tăng dần từ trái qua phải, các phân lớp trong cùng một lớp theo thứ tự s, p, d, f.

Ví dụ: Nguyên tử Fe có Z = 26, sau khi điền electron vào dãy Klechkovski nhận được dãy 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶. Sắp xếp lại vị trí phân lớp 4s² và 3d⁶ thu được cấu hình electron là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

- Cấu hình electron cho biết thứ tự mức năng lượng các electron giữa các phân lớp. Năng lượng của electron trong mỗi phân lớp tăng theo chiều từ trái qua phải.

Ví dụ: Cấu hình electron nguyên tử của oxygen là 1s²2s²2p⁴. Trong nguyên tử oxygen, năng lượng của electron thuộc phân lớp 2s cao hơn electron thuộc phân lớp 1s, năng lượng của electron thuộc phân lớp 2p cao hơn electron thuộc phân lớp 2s.

IV. Đặc điểm của electron lớp ngoài cùng của nguyên tử

- Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, lớp electron ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron.

- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng và nguyên tử heli không tham gia vào các phản ứng hóa học (trừ 1 số điều kiện đặc biệt) ví dụ cấu hình electron của các nguyên tử này rất bền. Đó là các nguyên tố khí hiếm chỉ có một nguyên tử.

- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhường electron là nguyên tử của các nguyên tố kim loại (trừ H, He, B).

- Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhận electron thường là nguyên tử của nguyên tố phi kim.

- Các nguyên tử có 4 electron ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim.

=> Như vậy, lớp e ngoài cùng quyết định tính chất hoá học của một nguyên tố, và khi biết được cấu hình e của nguyên tử có thể dự đoán được loại nguyên tố.

V. Ví dụ về xác định số e trong nguyên tử

+ Có 26e

+ Các e được phân bố như sau: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. Có sự chèn mức năng lượng 4s < 3d

+ Sắp xếp lại các phân lớp theo từng lớp, ta được cấu hình e: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶4s² .

Hoặc viết gọn: [Ar] 3d⁶ 4s² ([Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố argon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Fe) có 4 lớp e, lớp ngoài cùng có 2 e.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi

Cấu hình electron của ion Fe²⁺là:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶

Hướng dẫn trả lời câu hỏi

X có Z = 17 nên nguyên tử X có 17 electron.

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

1s 2s 2p 3s 3p 4s …

Điền các electron vào các phân lớp electron theo nguyên lí vững bền:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

⇒ Cấu hình electron của nguyên tử X là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

⇒ Electron lớp ngoài cùng của X thuộc lớp thứ 3 (lớp M)

Hướng dẫn trả lời câu hỏi

• Nguyên tử X (Z = 12) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²

X nhường đi 2 electron: X → X²⁺ + 2e

Cấu hình electron của ion X²⁺ là 1s²2s²2p⁶

• Nguyên tử Y (Z = 17) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Y nhận thêm 1 electron: Y + e → Y^-

Cấu hình electron của Y^- là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Cấu hình electron của ion X²⁺ giống khí hiếm Ne, có 8 electron lớp ngoài cùng.

Cấu hình electron của ion Y^- giống với cấu hình electron của khí hiếm Ar, có 8 electron lớp ngoài cùng.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi

Những nguyên tố kim loại là: (a), (d), (e), (f), (h)

Những nguyên tố phi kim là: (b), (c), (g)

Nguyên tố thuộc họ s là: (a), (e), (g), (h)

Nguyên tố thuộc họ p là: (b), (c)

Nguyên tố thuộc họ d là: (f)

Nguyên tố có thể nhận 1 electron trong các phản ứng hóa học là: (b)

(Vì b có 7e lớp ngoài cùng nên có xu hướng nhận 1 e để đạt được cấu hình bền)

Hướng dẫn trả lời câu hỏi

Số electron lớp ngoài cùng trong nguyên tử của các nguyên tố có số hiệu nguyên tử bằng 3, 6, 9, 18 lần lượt là 1, 4, 7, 8. Do các nguyên tử có cấu hình electron như sau:

Z = 3: 1s²2s¹ ;

Z = 6 : 1s²2s²2p²;

Z = 9: 1s²2s²2p⁵;

Z = 18: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.

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