Cấu hình electron nguyên tử được xem là kiến thức cơ bản trong chương trình hóa học phổ thông. Hiểu rõ về những kiến thức này sẽ giúp các em học tốt hơn, làm các dạng bài tập ứng dụng hiệu quả hơn. Bài viết này sẽ tổng hợp một số lý thuyết giúp các em biết được cấu hình electron nguyên tử là gì và cách viết cấu hình electron nguyên tử như thế nào.
Cấu hình electron nguyên tử là gì?
Để trả lời cho câu hỏi cấu hình electron nguyên tử là gì, các em phải biết được lý thuyết về mức năng lượng electron nguyên tử.
Tìm hiểu về thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử
Các electron trong nguyên tử khi ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao. Các mức năng lượng này có thứ tự tăng từ 1 đến 7 ở các lớp. Ở các phân lớp, mức năng lượng tăng theo thứ tự là s, p, d, f. Do điện tích hạt nhân tăng có sự chèn mức năng lượng nên mức năng lượng của 4s sẽ thấp hơn 3d. Như vậy, thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử sẽ được điền và các lớp và các phân lớp là 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s.
Cấu hình electron nguyên tử
Trong một nguyên tử thì cấu hình electron thể hiện chức năng biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
Cấu hình electron nguyên tử có cách viết được quy ước cụ thể như sau:
- Thứ tự các lớp được ghi bằng chữ số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
- Thứ tự các phân lớp được kí hiệu bởi các chữ cái s, p, d, f.
- Số electron trên một phân lớp được ghi bằng số ở phía trên bên phải kí hiệu phân lớp ví dụ s2, p6 , d10…
Cách viết cấu hình electron nguyên tử
Hướng dẫn cách viết cấu hình electron nguyên tử gồm các bước sau:
- Bước 1: Xác định số electron nguyên tử cần biểu diễn.
- Bước 2: Điền số electron tối đa vào từng phân lớp của nguyên tử, các số này được điền theo thứ tự tăng dần của các mức năng lượng lần lượt gồm 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…
- Viết cấu hình electron nguyên tử vào.
Ví dụ: Nguyên tử H có cấu hình nguyên tử là 1s1.
Nguyên tử Cl có cấu hình nguyên tử là 1s22s22p63s23p5, cấu hình electron nguyên tử được viết gọn là [Ne]3s23p5. Nguyên tử Ne là nguyên tử khí hiếm, đứng trước Cl.
Lưu ý: Nguyên tử của nguyên tố có electron cuối cùng được điền vào các phân lớp nào thuộc s, p, d, f thì nguyên tố đó được gọi là nguyên tố s, p, d, f tương ứng.
Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố có sự biến đổi trong hóa học
- Cấu hình electron nguyên tử ngoài cùng của các nguyên tố hoá học trong cùng 1 nhóm được lặp đi lặp lại biến đổi tuần hoàn.
- Các nguyên tố nhóm A có số thứ tự bằng số electron ở lớp ngoài cùng hay còn được gọi là số electron hoá trị.
- Khi điện tích hạt nhân tăng dần thì sẽ có sự biến đổi tuần hoàn cấu hình electron nguyên tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. Đây cũng chính là nguyên nhân của sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố.
Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố hoá học nhóm A
Tìm hiểu về lý thuyết của cấu hình electron nguyên tử lớp ngoài cùng của các nguyên tố nhóm A
- Trong cùng một nhóm A, nguyên tử của các nguyên tố có cùng số electron ở lớp ngoài cùng hay còn gọi là số electron hoá trị.
- Số electron hoá trị = a+b trong đó (1 ≤ a ≤ 2, 0 ≤ b ≤ 6).
- Các nguyên tố thuộc nhóm IA và IIA có các electron hoá trị thuộc phân lớp s nên là các nguyên tố s. Các nguyên tố thuộc nhóm IIIA và VIIIA có electron hóa trị thuộc phân lớp p nên là các nguyên tố nhóm p.
Một số nhóm A tiêu biểu
Nhóm VIIIA (Nhóm khí hiếm)
- Ở lớp ngoài cùng có 8 electron.
- Cấu hình electron nguyên tử lớp ngoài cùng là ns2np.
- Các nguyên tử nhóm VIIIA không tham gia phản ứng hóa học.
Nhóm IA (nhóm kim loại kiềm)
- Có 1 electron nguyên tử ở lớp ngoài cùng, có khuynh hướng mất 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm.
- Hãy ghi nhớ cấu hình electron nguyên tử lớp ngoài cùng là ns1.
- Phương trình hóa học:
4Na + O2 → 2Na2O
2Na + 2H2O → NaOH + H2
2Na + Cl2 → 2NaCl
Nhóm VIIA (Nhóm halogen)
Cấu hình electron nguyên tử lớp ngoài cùng là ns2np5.
- Vì ở lớp ngoài cùng có 7 electron cho nên sẽ có khuynh hướng nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm.
- Các nguyên tử thuộc nhóm halogen thường có khuynh hướng nhận thêm một electron để chúng cũng đạt cấu hình bền vững của khí hiếm. Halogen có hóa trị 1.
- Ở dạng đơn chất các phân tử Halogen gồm hai nguyên tử: F2, Cl2, Br2, I2. Đó là những phi kim điển hình trừ At là nguyên tố phóng xạ.
- Các phân tử gồm hai nguyên tử lần lượt gồm F2 , Cl2 , Br2 , I2
Phản ứng với kim loại tạo muối:
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
2K + Br2 → KBr
Phản ứng với hidro:
Cl2 + H2 → 2HCl
Trên đây là tổng hợp một số lý thuyết về cấu hình electron nguyên tử. Hy vọng bài viết sẽ giúp các em hiểu rõ hơn về phần kiến thức hoá học này để áp dụng giải các bài tập, bài kiểm tra hiệu quả. Chúc các em học tốt!
