LÝ THUYẾT + TRẮC NGHIỆM về cấu tạo NGHUYÊN tử và BẢNG TUẦN HOÀN

Chú ý nhớ các phân mức năng lượng của các AO * Nguyên tố vững bền: Trong nguyên tử, các electron chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao... Đồng vị * KN: Các nguyên tử củ

A LÍ THUYẾT CƠ BẢN

I Thành phần cấu tạo nguyên tử: Proton (p)

* Nguyên tử được chia làm 2 phần: Hạt nhân

Nơtron (n)

Vỏ nguyên tử: Gồm các electron (e)

* Sơ lược về các mốc tâm ra các hạt cơ bản:

 Sự tìm ra electron: Do nhà bác học Thomson tìm ra năm 1897

 Sự tìm ra proton: Tìm ra năm 1906 - 1916

 Sự khám phá ra hạt nhân nguyên tử: Rutherford tìm ra năm 1911

 Sự tìm ra nơtron: Do Chatvich tìm ra năm 1932

II Tóm tắt về cấu tạo nguyên tử:

1 Kích thước nguyên tử:

* Nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có kích thước khác nhau, nhưng nói chung đều rất nhỏ và nhỏ nhất là nguyên tử H( dngtu= 1A0) với 1A0 = 10-10m

+ Đường kính hạt nhân khoảng 10-4 A0

+ Đường kính electron khoảng 10-7 Ao

2 Hạt nhân nguyên tử

* Hạt nhân gồm proton mang điện tích dương (1+), và nơtron không mang điện, hai loại hạt hạt này có khối lượng gần bằng nhau và xấp xỉ bằng 1 đvC

* Hạt nhân có kích thước rất nhỏ nhưng hầu hết khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân

KLNT  KLHNNT = ( Z + N ) đvC với

Z: so proton

N: so notron











* Mối quan hệ giữa số proton và số nơtron trong hạt nhân(Áp dụng cho các đồng vị bền)

( CT(1) áp dụng cho bài toán chỉ cho tổng số 3 loại hạt cơ bản n, p, e trong ng.tử )

* Số khối A của hạt nhân ng.tử

3 Nguyên tử

* Mọi ng.tử đều cấu tạo từ 3 loại hạt cơ bản: nơtron, proton và electron

* Các electron mang điện tích âm, chuyển động rất nhanh trong không gian hạt nhân

ng.tử.Mỗi e mang một điện tích âm( 1- ) và có k.lg me = 1

1840mp

* Nguyên tử trung hoà điện nên ta có: Số p = Số e = Số đơn vị điện tích h.n

Z  N 1,52Z

A = Z + N

Z = E = Số đơn vị điện tích h.n

* Bảng tóm tắt về cấu tạo nguyên tử

Loại hạt Kíhiệu Điện tích

(kí hiệu)

Khối lượng

Hạt nhân Proton P 1+ (eo) mp 1đvC = 1,6726.10-27kg

Nơtron N 0 mn 1đvC = 1,6726.10-27kg

Vỏ ng.tử Electron e 1- (eo) Không đáng kể

4 Vỏ nguyên tử:

a Lớp electron: Các electron có năng lượng gần nhau được xếp vào cùng 1 lớp

* Các lớp được đánh theo thứ tự từ trong ra ngoài

* Các e ở xa hạt nhân liên kết với nhân kém chặt chẽ

* Số electron tối đa trong 1 lớp: Số e tối đa trong lớp thứ n là: 2n2

* Số lượng orbital trong 1 lớp: Lớp thứ n có n2 orbital

b Phân lớp electron( phân mức năng lượng)

* Các lớp electron chia thành nhiều phân lớp: s, p ,d, f…

* Hình dạng các orbital nguyên tử:

- Obital s: Có dạng hình cầu

- Obital p: Có dạng hình số 8 nổi (hình quả tạ)

- Obital d: Có hình dạng phức tạp

- Obital f: Có hình dạng phức tạp

* Số lượng orbital trong 1 phân lớp:

- Phân lớp s: Có 1 AO

- Phân lớp p: Có 3 AO

- Phân lớp d: Có 5 AO

- Phân lớp f: Có 7 AO

* Số electron trong một phân lớp: Mỗi obital chứa tối đa 2e

- Phân lớp s: Có 1 AO  Nhận tối đa 2e

- Phân lớp p: Có 3 AO  Nhận tối đa 6e

- Phân lớp d: Có 5 AO  Nhận tối đa 10e

- Phân lớp f: Có 7 AO  Nhận tối đa 14e

c Cấu hình electron nguyên tử

(Chú ý nhớ các phân mức năng lượng của các AO)

* Nguyên tố vững bền: Trong nguyên tử, các electron chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 6f…

 Giản đồ năng lượng Klechkopxki

1s

* Nguyên lố ngoại trừ Pauli:

- Trong 1 AO các electron phải có spin ngược nhau

- Trong 1 AO không chứa quá 2 electron

* Quy tắc Hund: Trong cùng 1 phân lớp, các electron được phân bố trên các orbital sao

cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có spin giống nhau (chiều tự quay giống nhau)

 * Đối với 20 nguyên tố đầu ( Z  20 ) thì CH e trùng với mức năng lượng

* Đối với các nguyên tố có Z > 20 thì CH e không cần trùng với năng lượng nên khi viết CH e phải chú ý:

- Viết cấu hình e theo năng lượng trước

- Sắp sếp lại theo thứ tự từng lớp

TD: Viết CH e của 26Fe Ta làm như sau:

- Viết CH e theo năng lượng: 1s22s22p63s23p64s23d6

- Sắp xếp lại CH electron: 1s22s22p63s23p63d64s2

 * Đối với các nguyên tố như: Cr, Cu, Pd…có ngoại lệ đối với sự sắp xếp các electron

ngoài cùng (và có sự chuyển sang mức bão hoà và bán bão hoà)

- Mức bảo hoà: (n-1)d9ns2 (n-1)d10ns1 ( như vậy sẽ thuận lợi hơn về mặt năng lượng)

TD: CH e của 29Cu: 1s22s22p63s23p63d94s2 1s22s22p63s23p63d104s1

- Mức bán bão hoà: (n-1)d4ns2 (n-1)d5ns1 ( như vậy sẽ thuận lợi hơn về mặt năng lượng)

TD: CH e của 24Cr: 1s22s22p63s23p63d44s2 1s22s22p63s23p63d54s1

d Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng:

* Nguyên tử của mọi nguyên tố, lớp ngoài cùng có tối đa 8 electron

* Các nguyên tử có 1  3 electron lớp ngoài cùng là kim loại (trừ B, H, He )

* Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng là phi kim

* Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng là khí hiếm

* Các nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng nếu ở chu kì nhỏ là phi kim, ở chu kì lớn là kim loại

III Nguyên tố hoá học và đồng vị

1 Nguyên tố hoá học

* Khái niệm: NTHH là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân (Z)

2 Đồng vị

* KN: Các nguyên tử của cùng 1 nguyên tố hoá học có cùng 1 số prôton nhưng khác nhau

về số nơtron, do đó khác nhau về số khối gọi là đồng vị

* Kí hiệu nguyên tử của 1 nguyên tố là

A

(A là số khối, Z là số hiệu nguyên tử: Đây là 2 đại lượng đặc trưng cho nguyên tử)

* Hầu hết các nguyên tố hoá học là hỗn hợp của nhiều đồng vị nên khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó là KLNT trung bình của hỗn hợp các đồng vị

- CT1:

M = a.A + b.B + c.C +

100

Với A, B, C … lần lượt là số khối của các nguyên tử A, B, C …

a, b, c … lần lượt là % của các nguyên tử A, B, C …

a + b + c + … = 100%

- CT2: Có thể tính M theo sơ đồ đường chéo

a M 1 M 2 - M

M 2

1

M - M a

=

b M 2 M - M1

IV Bảng tuần hoàn hoá học

1 Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố hoá học:

* Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân

* Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử xếp thành 1 hàng ngang và xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần ( chu kì )

* Các nguyên tố có CH e tương tự nhau đựơc xếp thành 1 cột ( nhóm )

2 Cấu tạo của BTH

a ô Mỗi nguyên tố hoá học được xếp vào 1 ô

b Chu kì:

- Gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron

- BTH gồm 7 chu kì: Gồm 3 c.kì nhỏ ( Chu kì 1,2,3 ) và 4 chu kì lớn ( Chu kì 4, 5, 6, 7), trong đó chu kì 7 chưa hoàn thành

c Nhóm: Được đánh số bằng chữ số La Mã từ I  VIII

* Chia thành nhóm A và nhóm B

- Nhóm A: Gồm các nguyên tố s và nguyên tố p.( là những nguyên tố mà electron “ cuối cùng ” thuộc phân lớp s hoặc p )

- Nhóm B: Gồm các nguyên tố d và nguyên tố f ( là những nguyên tố mà electron “ cuối cùng ” thuộc phân lớp d hoặc f )

 Chú ý: Khi xét 1 nguyên tố nhóm A hay nhóm B ta phải dựa vào cấu hình electron theo năng lượng

CÁC DẠNG BÀI TẬP THEO CHỦ ĐỀ

I Dạng 1: Dạng toán chỉ cho tổng số 3 loại hạt cơ bản:

* Phương pháp: Dùng CT:

Z  N 1,52Z

* TD: Một nguyên tố X ( không có tính phóng xạ ), có tổng số hạt cơ bản ( n, p, e ) là 13

a Xác định khối lượng NT của nguyên tố đó

b Viết cấu hình electron của ng.tử ng.tố X, từ đó xác định vị trí của nó trong BHTTH

Bài làm:

* Gọi số p: Z; số n: N; số e: E Mà số p = số e  Z = E

* Theo bài ta có: Z + N + E = 13  2Z + N = 13  N = 13 - 2Z (*)

* Mặt khác: Z  N 1,52Z  hệ BPT 13 2

13 2 1,52

Z Z

Z Z



  

4,333

3, 69

Z Z





 

Thay Z vào (*)  N = 5

a Ta có KLNT  A  KLNT = 4 + 5 = 9

b Z = 4  CH e: 1s22s2  Vị trí: - ô: 4

- Chu kì: 2

- Nhóm: IIA

II Dạng 2: Viết cấu hình electron nguyên tử:

* Phương pháp:

- Cần nắm được nội dung: Nguyên lí vững bền ( giản đồ năng lượng Klechcopski)

- Nắm được nguyên lí ngoại trừ và quy tắc Hund ( nhằm biểu diễn các e trên các AO )

- Cách viết CH e: Viết CH theo năng lượng, sau đó sắp xếp lại theo từng lớp

III Dạng 3:

 Tính NTKTB khi biết nguyên tử khối và tỉ lệ % số nguyên tử của mỗi đồng vị và ngược lại

 Xác định tên nguyên tố

* Phương pháp: Áp dụng công thức tính NTKTB

 M = a.A + b.B + c.C +

100 với A, B, C … lần lượt là số khối của các nguyên tử A, B, C

…

a, b, c … lần lượt là % của các nguyên tử A, B, C …

a + b + c + … = 100%

 Sơ đồ đường chéo

a M 1 M 2 - M

M 2

1

M - M a

=

b M 2 M - M1

* TD: Tính % các đồng vị của cacbon Biết cacbon trong tự nhiên có 2 đồng vị là:12

6C và 13

6C có KLNT là 12,011

Bài giải:

Gọi x là tỉ lệ % của đồng vị 12

C  % của đồng vị 13

C là ( 100 - x ) %

- Cách 1: áp dụng CT(1): Ta có

MC 12. (100 ).13

100

x x

= 12,011; Giải PT ta tìm được %12C = x = 98,9%

và %13

C là 1,1%

- Cách 2: Dùng sơ đồ đường chéo

a 12 0,989

12,011 a 0,989

=

100 - a 0, 011

(100 - a) 13 0,011

Giải PT ta ìm được %12

C = x = 98,9% và %13

C là 1,1%

IV Dạng 4: Dựa vào cấu hình electron xác định nguyên tố là kim loại hay phi kim

* Phương pháp:

 Viết CH e theo năng lượng, sau đó sắp xếp lại theo từng lớp để biết số e lớp ngoài cùng, nếu:

 Các nguyên tử có 1  3 electron lớp ngoài cùng là kim loại (trừ B, H, He )

 Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng là phi kim

 Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng là khí hiếm

 Các nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng nếu ở chu kì nhỏ là phi kim, ở chu kì lớn là kim loại

khi biết số hiệu nguyên tử Z

* Phương pháp: Ta làm theo các bước sau:

 Bước 1: Viết cấu hình electron theo năng lượng

 Bước 2: Xác định nguyên tố đó thuộc nhóm A hay nhóm B (theo định nghĩa)

 Bước 3: Nếu là nhóm A ta có:

 STT ô = Số p = số e = Z

 STT ckì = Số lớp e

 STT nhóm A = Số e lớp ngoài cùng

 Bước 4: Nếu là nhóm B ta có:

 STT ô = Số p = số e = Z

 STT ckì = Số lớp e

 STT nhóm B được xác định như sau: Nguyên tử nguyên tố nhóm B có CH electron dạng: (n - 1)dxnsy Ta đặt a = x + y

 Nếu a < 8  a là STT của nhóm

 Nếu 8  a  10  Nguyên tố này thuộc nhóm VIIIB

 Nếu a > 10  STT của nhóm = a - 10

VI Dạng 6:

 Xác định 2 nguyên tố thuộc 1 nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp nhau trong

BHTTH các nguyên tố HH

* Phương pháp: 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử: ZA, ZB

ơ

ZA - ZB = 8 ( Chu kì nhỏ )

ZA - ZB = 18 ( Chu kì lớn )

 Xác định 2 nguyên tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp nhau trong BHTTH các nguyên tố HH

* Phương pháp: 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử: ZA, ZB

ZA - ZB = 1

ZA - ZB = 7 ( chu kì nhỏ )

ZA - ZB = 9

ZA - ZB = 17

( chu kì lớn )

ZA - ZB = 19

B HỆ THỐNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Nguyên tử gồm:

A.Các hạt electron và nơtron

B Hạt nhân mang điện dương và lớp vỏ mang điện âm

C Các hạt proton và nơtron

D Các hạt proton và electron

Câu 2: Trong nguyên tử, hạt không mang điện là:

Câu 3: Khối lượng nguyên tử bằng:

A Tổng số hạt proton và tổng số hạt nơtron

B Tổng khối lượng của proton, nơtron và electron có trong nguyên tử

C Tổng khối lượng của các hạt nơtron và electron

D Tổng khối lượng của proton và electron

Câu 4: Nguyên tố hóa học gồm tất cả các nguyên tử có cùng:

Câu 5: Mệnh đề nào sau đây sai:

A Số proton bằng trị số điện tích hạt nhân

B Số hiệu nguyên tử bằng trị số của điện tích hạt nhân nguyên tử

C Số proton bằng số electron

D Số proton bằng số nơtron

Câu 6: Chọn phát biểu đúng:

A Với mỗi nguyên tố, số proton trong hạt nhân nguyên tử là cố định, song có thể khác nhau về số

nơtron, gọi là hiện tượng đồng vị

B Các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân, có số khối như nhau gọi là các đồng vị

C Các nguyên tử có số khối như nhau, song số proton của hạt nhân khác nhau được gọi là các

chất đồng vị

D Các đồng vị của cùng một nguyên tố thì giống nhau về tất cả các tính chất lý, hóa học

Câu 7: Ntử của ntố X có tổng số electron trong các phân lớp p là 7 Ntử của ntố Y có tổng số hạt

mang điện nhiều hơn tổng số hạt mang điện của X là 8 X, Y là các ntố

có của X là?

Câu 9: Cho biết tổng số e các phân lớp p của ntử X là 11.Hãy tìm số khối của X biết rằng trong hạt

nhân của X số N nhiều hơn số P là 3 hạt?

Câu 10: Oxit B có công thức R

hơn số hạt không mang điện là 28 B là chất nào dưới đây?

A N

2O

Câu 11: Tổng số hạt mang điện trong anion XY

nhiều hơn số hạt mang điện trong hạt nhân Y là 8 số hiệu ntử của X ,Y lần lượt là?

Câu 13: Ntố Agon có ba đồng vị khác nhau ,Ứng với số khối 36;38 và A

lần lượt bằng 0,34%;0,06% và 99,6%.Biết rằng ntử khối trung bình của Agon bằng 39,985 Số khối A

Câu 14: Các electron của ntử ntố X đc phân bố trên ba lớp ,lớp thứ ba có 6 electron Số dơn vị điện

tích hạt nhân ntử ntố X là?

Câu 15: Cho biết số hiệu ntử X là 13 và của Y là 16.Hãy chọn công thức đúng của hợp chất giữa X

và Y

A X

2Y

2X

X và Y thuộc loại liên kết gì?

Câu 17: Electron được phát minh năm 1897 bởi nhà bác học người Anh Tom-xơn.Từ khi đc phát

hiện đến nay ,electron đó đóng vai trò to lớn trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống như:Năng lượng

,truyền thông và thông tin Trong các câu sau đây câu nào sai?

A Electron có klg đáng kể so với klg ntử

B Electron chỉ thoát ra khỏi ntử trong những điều kiện đặc biệt

D Electron là hạt mang điện tích âm

Câu 18: Các đồng vị của cùng một ntố hh đc phân biệt bởi đại lượng nào sau đây?

A Số electron hoá trị B Số protron C Số nơtron D Số lớp electron

phân tử nước có klg nhỏ nhất là?

Câu 20: Trong hạt nhân của các ntử (trừ hiđrô),các hạt cấu tạo nên hạt nhân ntử gồm?

Câu 21: So sánh klg của electron và klg của hạt nhân ntử, nhận định nào sau đây là đúng?

A Klg electron bằng klg protron trong hạt nhân

B Klg electron bằng klg nơtron trong hạt nhân

C Klg electron bằng khoảng 1/1840 klg của hạt nhân ntử

D Klg electron nhỏ hơn rất nhiều so với klg của hạt nhân ntử,do đó,có thể bỏ qua trong các phép

tính gần đúng

Câu 22: Định nghĩa nào sau đây về ntố HH là đúng? Ntố hoá học là tập hợp các ntử:

A Số hiệu ntử và số khối B Chỉ biết ntử khối trung bình của ntử

C Số hiệu ntử D Số khối

Câu 24: Electron thuộc lớp nào sau đây liên kết chặt chẽ nhất với hạt nhân?

Câu 26: Khi nói về số khối điều khẳng định nào sau đây luôn đúng?

A Trong ntử, số khối bằng tổng klg các hạt protron và notron

B Trong ntử, số khối bằng tổng số hạt protron và notron

C Trong ntử, số khối bằng ntử khối

D Trong ntử, số khối bằng tổng các hạt protron, notron và electron

Câu 27: Khi nói về mức năng lượng của các electron trong ntử ,điều khẳng định nào sau đây là sai?

A Các electron ở trong cùng lớp K có mức năng lượng bằng nhau

B Các electron ở lớp K có mức năng lượng thấp nhất

C Các electron ở lớp K có mức năng lượng cao nhất

D Các electron ở lớp ngoài cùng có mức năng lượng trung bình cao nhất

Câu 28: Khái niệm nào về obitan ntử sau đây là đúng?

A Obitan là một hình cầu có bán kính xác định ,tại đó xác suất tìm thấy electron là lớn nhất

B Obitan có dạng hình cầu hoặc hình số 8 nổi

C Obitan là khu vực không gian xung quanh hạt nhân, tại đó xác suất tìm thấy electron là cao nhất

D Obitan là đường chuyển động của các electron trong ntử

Câu 29: Số đơn vị điện tích hạt nhân của lưu huỳnh (S) là 16, biết rằng các electron của ntử S đc

phân bố trên ba lớp electron (K,L,M),lớp ngoài cùng có 6 electron.Số e ở lớp L trong ntử S là?

Câu 30: Ntử nào trong các ntử sau đây chứa 8 prontron ,8 notron và 8 electron?

Câu 31: Cấu hình ntử lưu huỳnh (S) và của ntử oxi (O) ở trạng thái cơ bản có đặc điểm nào chung

quyết định tính chất hoá học cơ bản?

A Cả hai ntử S và O đều có 6 electron lớp ngoài cùng ,trong đó có 2 electron độc thân

B Cả hai ntử S và O đều có 2 electron lớp trong cùng (lớp K)

C Cả hai ntử S và O đều có lớp L đã bão hoà

D Cả hai ntử S và O đều có ba lớp electron

Câu 32: Trong số các kí hiệu sau đây của obitan, kí hiệu nào là sai?

Câu 33: Phân lớp 3d có nhiều nhất là?

Câu 34: Ion có 18 electron và 16 protron mang điện tích là?

C số protron bằng nhau D số electron bằng nhau

Câu 36: Cấu hình electron của ion nào sau đây giống như của khí hiếm?

Câu 37: Vi hạt nào sau đây có số protron nhiều hơn số electron?

Câu 38: Ntử của một ntố có điện tích hạt nhân là 13+, số khối A=27.Số electron hoá trị của ntử đó

là bao nhiêu?

Câu 41: Các electron thuộc lớp K,L,M trong ntử khác nhau về?

A Năng lượng trung bình của các lớp electron

B Độ bền liên kết với hạt nhân và năng lượng trung bình của các electron

C Độ bền liên kết với hạt nhân

D Đường chuyển động của các lớp electron

Câu 42: Một ntử X có tổng số electron ở các phân lớp s là 6 và tổng số electron lớp ngoài cùng là

6.Cho biết X là ntố HH nào sau đây?

Câu 43: Một ntử X có tổng số electron ở các phân lớp p là 11.Ntố X thuộc loại?

có bao nhiêu ntử?

Câu 45: Trong ntử của một ntố HH ,ở trạng thái cơ bản,các electron đc phân bố trên bốn lớp,lớp

quyết định tính chất kim loại ,phi kim hay khí hiếm ?

Câu 46: Cấu hình electron của các ntử có số hiệu Z=3,Z=11,Z=19 có đặc điểm chung là?

Câu 47: Một ntố HH có nhiều loại ntử có klg khác nhau vì nguyên nhân nào sau đây?

A Hạt nhân có cùng số notron nhưng khác nhau về số protron

B Hạt nhân có cùng số notron nhưng khác nhau về số electrron

C Hạt nhân có cùng số protron nhưng khác nhau về số notron

D Đáp án khác

Câu 48: Một ntử R có tổng số hạt mang điện và không mang điện là 34,trong đó số hạt mang điện

gấp 1,833 lần số hạt không mang điện.Ntố R và cấu hình electron là?

ntố X,Y lần lượt là?