Trả lời nhanh
Orbital có dạng hình cầu là orbital s: 1s, 2s, 3s… đều hình cầu và chỉ khác nhau về kích thước. Vì vậy phát biểu “orbital 1s có dạng hình cầu” là đúng, còn “orbital 2s có dạng hình số tám nổi” là sai, vì hình số tám nổi là dạng của orbital p (2p, 3p…).
Đề bài và cách hiểu
Đề hỏi dạng “Những phát biểu nào sau đây là đúng: orbital 1s có dạng hình cầu, orbital 2s có dạng hình số tám nổi, …”. Phần các phát biểu còn lại có thể khác nhau tuỳ đề, nên ở đây ta nắm quy tắc chung để tự đánh giá bất kỳ phát biểu nào về hình dạng orbital.
Quy tắc cốt lõi chỉ có hai ý: orbital s hình cầu, orbital p hình số tám nổi (hai thùy).
Hình dạng các orbital nguyên tử
| Phân lớp | Số orbital | Hình dạng | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| s | 1 | Hình cầu, tâm là hạt nhân | Không có sự định hướng trong không gian |
| p | 3 (px, py, pz) | Hình số tám nổi (hai thùy) | Ba orbital vuông góc với nhau, cùng hình dạng, khác định hướng |
| d | 5 | Hình phức tạp hơn (dạng “cánh hoa”) | Học kỹ hơn ở các lớp sau |
Phân tích từng phát biểu
- “Orbital 1s có dạng hình cầu” – Đúng. 1s là orbital s nên hình cầu, nhỏ nhất và gần hạt nhân nhất.
- “Orbital 2s có dạng hình số tám nổi” – Sai. 2s vẫn là orbital s nên hình cầu. Nó chỉ lớn hơn 1s vì electron ở lớp thứ hai có mức năng lượng cao hơn và ở xa hạt nhân hơn.
- “Orbital 2p có dạng hình số tám nổi” – Đúng. Phân lớp 2p gồm 3 orbital, mỗi orbital gồm hai thùy nằm dọc theo một trục toạ độ.
Vì sao 1s và 2s cùng hình cầu mà vẫn khác nhau?
Chữ cái (s, p, d…) cho biết hình dạng, còn số (1, 2, 3…) cho biết lớp electron, tức là kích thước và mức năng lượng. Do đó 1s, 2s, 3s đều hình cầu nhưng quả cầu càng ngày càng lớn, và năng lượng tăng dần theo thứ tự 1s < 2s < 3s.
Cũng cần nhớ: hình cầu hay số tám nổi chỉ là vùng không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất tìm thấy electron là lớn nhất (khoảng 90%). Electron không chuyển động dọc theo “mặt cầu” hay “hình số tám” như một quỹ đạo.
Mẹo nhớ
- s = sphere (hình cầu).
- p trông như quả tạ đôi/số 8 nằm ngang, có 3 hướng x, y, z.
- Số đứng trước chỉ lớp, không làm thay đổi hình dạng của s hay p.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng 2s “phức tạp hơn” 1s nên có hình khác. Thực tế chỉ khác kích thước.
- Nhầm “số tám nổi” là của orbital s vì cả hai đều thấy ở lớp thứ hai (2s và 2p).
- Quên rằng phân lớp s chỉ có 1 orbital, còn p có 3 orbital và mỗi orbital chứa tối đa 2 electron.
Bài tập luyện tập
- Phân lớp 3p có bao nhiêu orbital? Hình dạng của chúng ra sao?
Đáp án: 3 orbital (3px, 3py, 3pz), mỗi orbital có dạng hình số tám nổi. - Đúng hay sai: “Orbital 3s có dạng hình cầu và lớn hơn orbital 2s”.
Đáp án: Đúng, vì cùng là orbital s (hình cầu), lớp electron càng cao thì kích thước càng lớn. - Đúng hay sai: “Orbital 2px và 2py có hình dạng khác nhau”.
Đáp án: Sai. Hai orbital có cùng hình dạng, chỉ khác hướng trong không gian (dọc trục x và trục y).
Câu hỏi thường gặp
Orbital nào có dạng hình cầu?
Orbital s, gồm 1s, 2s, 3s… Tất cả đều có dạng hình cầu có tâm là hạt nhân nguyên tử, chỉ khác nhau về kích thước.
Orbital 2s có dạng hình số tám nổi đúng không?
Không đúng. Orbital 2s vẫn hình cầu nhưng lớn hơn 1s. Hình số tám nổi là dạng của orbital p.
Phân lớp p có bao nhiêu orbital và hình dạng thế nào?
Phân lớp p có 3 orbital là p_x, p_y, p_z. Mỗi orbital có dạng hình số tám nổi, hướng dọc theo một trục toạ độ và vuông góc với nhau.
Vì sao orbital 1s và 2s cùng hình dạng nhưng năng lượng khác nhau?
Hình dạng do loại phân lớp (s, p, d) quyết định, còn năng lượng và kích thước phụ thuộc lớp electron. Lớp 2 ở xa hạt nhân hơn lớp 1 nên 2s lớn hơn và có năng lượng cao hơn 1s.