Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân và không theo một quỹ đạo nào xác định.. Khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt của electron là
Trang 1Sự chuyển động của electron trong nguyên tử
Obitan nguyên tử.
I Sự chuyển động của các electron trong nguyên tử
Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân và không theo một quỹ đạo nào xác định
Khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt của electron là lớn nhất được gọi là obitan nguyên tử Kí hiệu obitan nguyên tử là AO
Có 4 loại AO là: s, p, d, f
Obitan s có dạng hình cầu nổi, tâm là hạt nhân nguyên tử
Obitan p có dạng hình số 8 nổi cân xứng lần lượt nhận các trục x, y, z trong không gian làm trục đối xứng
Obitan d, f có hình phức tạp
Obitan s
z
x y
Obitan px
z
x y
Obitan py
z
x y
Obitan pz
z
x y
II Lớp và phân lớp
1 Lớp
Các electron trong nguyên tử được sắp xếp thành lớp và phân lớp
Các electron trong cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau
Thứ tự và kí hiệu các lớp:
2 Phân lớp
Là tập hợp các e có mức năng lượng bằng nhau tạo thành một phân lớp, được
tượng trưng bằng số lượng tử phụ l (còn gọi là số lượng tử orbital vì nó quyết định hình dạng AO)
Có 4 loại phân lớp: s, p, d, f
Phân lớp s chứa tối đa 2 electron tương ứng 1 AO
Phân lớp p chứa tối đa 6 electron tương ứng 3 AO
Trang 2 Phân lớp d chứa tối đa 10 electron tương ứng 5 AO
Phân lớp f chứa tối đa 14 electron tương ứng 7 AO
Lớp thứ nhất (lớp K, n = 1) chỉ có phân lớp 1s chứa tối đa 2 e tương ứng 1AO
Lớp thứ 2 (lớp L, n = 2) có 2 phân lớp 2s và 2 p, chứa tối đa 8 e tương ứng 4 AO
Lớp thứ 3 (lớp M, n = 3) có 3 phân lớp 3s, 3p, 3d chứa tối đa 18 e tương ứng 9 AO
Lớp thứ 4 (lớp N, n = 4) có 4 phân lớp 4s, 4p, 4d, 4f chứa tối đa 32 e tương ứng 16
AO
III Cấu hình electron trong nguyên tử
1 Mức năng lượng
Thư tự mức năng lượng từ thấp đến cáo là: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f
5d 6p 7s
2 Cấu hình electron trên các phân lớp
Cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp
khác nhau Số electron bào mỗi phân lớp được viết là số mũ
Ví dụ: Cl (Zn = 17): 1s2
2s2 2p6 3s2 3p5
3 Cấu hình electron trên các obitan nguyên tử
a) Ô lượng tử: Mỗi AO được kí hiệu là 1 ô vuông trong đó chứa tối đa 2 electron
được kí hiêu là 2 mũi tên ngược chiều nhau
Nếu 1 AO chỉ chứa 1 electron thì electron đó gọi là electron độc thân
b) Nguyên lí Pauli: Trên một obitan có thể có nhiều nhất hai electron và hai electron
này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi obitan
c) Nguyên lí vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần
lượt những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao
d) Quy tắc Hun: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên obitan sao
cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống
nhau
e) Cách viết cấu hình electron trong nguyên tử:
Cách viết cấu hình etreen các AO
Thí dụ: Viết cấu hình electron của S (Z = 16)
Trên phân lớp: 1s2
2s2 2p6 3s2 3p4 Viết trên obitan S có hai e độc thân
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Chú ý: khi e điền đầy vào 1 phân lớp gọi là phân lớp bão hòa (không còn e độc
thân) Khi e điền 1 nửa số e cực đại của 1 phân lớp thì gọi là cấu hình e bán bão
hòa (số e độc thân = số AO)
Trang 3 Cách viết cấu hình e theo lớp và phân lớp
Xác định số electron
Sắp xếp các electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng
Viết electron theo thứ tự các lớp và phân lớp
Chú ý:
Với 20 nguyên tố đầu có cấu hình electron phù hợp với mức năng lượng từ thấp tới cao
Từ nguyên tố 21 trở đi có sự chèn mức năng lượng nên cấu hình electron được viết theo thứ tự mức năng lượng rồi sắp xếp lại theo thứ tự phân lớp
Thí dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26)
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Sắp xếp theo mức năng lượng Cấu hình electron
của mỗi trường hợp sau: Cl (Z = 17), Ar (Z = 18), P (Z = 15), Cr (Z = 24), Ca (Z = 20), Fe (Z = 26), Cu (Z = 29)
19), Co (Z = 27), Cu (Z = 29), Zn (Z = 30)
4 Đặc điểm của lớp e ngoài cùng
Khí hiếm (trơ) có 8 electron lớp ngoài cùng (trừ He có 2 e ngoài cùng)
Kim loại có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng (một vài kim loại như Sb, Bi, Po, … có
5, 6 electron lớp ngoài cùng
Các nguyên tử có 4 e lớp ngoài cùng có thể là kim loại (Sn, Pb), có thể là phi kim như Si, C
Phi kim có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng