Trả lời nhanh
Phát biểu “Những electron ở lớp K có mức năng lượng thấp nhất” là ĐÚNG. Lớp K (n = 1) nằm gần hạt nhân nhất nên electron bị hạt nhân hút mạnh nhất, liên kết bền nhất và có năng lượng thấp nhất. Càng xa hạt nhân (lớp L, M, N…), năng lượng của electron càng cao.
Lớp electron và mức năng lượng
Trong nguyên tử, các electron chuyển động xung quanh hạt nhân và được xếp thành từng lớp. Các electron trên cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau. Lớp được đánh số n = 1, 2, 3, 4… tính từ gần hạt nhân ra xa, tương ứng với tên K, L, M, N…
| Số thứ tự lớp (n) | Tên lớp | Số electron tối đa (2n2) | Năng lượng |
|---|---|---|---|
| 1 | K | 2 | Thấp nhất |
| 2 | L | 8 | Cao hơn K |
| 3 | M | 18 | Cao hơn L |
| 4 | N | 32 | Cao hơn M |
Quy luật cần nhớ: n tăng thì năng lượng của electron tăng, khoảng cách trung bình đến hạt nhân tăng, và electron càng dễ bị tách ra khỏi nguyên tử.
Vì sao lớp K có năng lượng thấp nhất?
- Lực hút tĩnh điện: hạt nhân mang điện dương hút electron mang điện âm. Electron càng gần hạt nhân, lực hút càng mạnh, nên càng khó bị tách ra.
- Trạng thái bền: hệ vật lí luôn có xu hướng ở trạng thái năng lượng thấp. Vì vậy các electron được điền vào lớp K trước, rồi mới sang lớp L, M…
- Muốn bứt electron lớp K ra ngoài cần nhiều năng lượng hơn so với electron lớp ngoài cùng.
Mẹo nhớ: hãy nghĩ đến “tầng trệt” của một toà nhà. Lớp K là tầng 1, sát nền móng (hạt nhân), thế năng thấp nhất; càng lên tầng cao, năng lượng càng lớn.
Những nhầm lẫn thường gặp
Khi gặp dạng “phát biểu nào sau đây đúng”, các ý dưới đây thường là bẫy vì chúng sai về mặt kiến thức:
- “Electron ở gần hạt nhân có năng lượng cao nhất” – sai. Gần hạt nhân thì năng lượng thấp nhất.
- “Electron ở mức năng lượng cao thì liên kết chặt với hạt nhân” – sai. Năng lượng cao nghĩa là ở xa hạt nhân, liên kết lỏng lẻo, dễ bị tách ra.
- “Mọi electron trong nguyên tử có cùng năng lượng” – sai. Các electron ở các lớp khác nhau có năng lượng khác nhau.
- “Lớp K chứa tối đa 8 electron” – sai. Lớp K chứa tối đa 2 electron (2·12 = 2); 8 là số tối đa của lớp L.
- Lưu ý về “cùng một lớp”: trong chương trình phổ thông, electron cùng lớp được coi là có năng lượng gần bằng nhau, chứ không phải bằng nhau tuyệt đối. Cùng một lớp còn chia các phân lớp s, p, d, f có năng lượng hơi khác nhau (s < p < d < f).
Luyện tập
Bài 1. Nguyên tử Na (Z = 11) có bao nhiêu electron ở lớp K, lớp L và lớp M?
Đáp án: Cấu hình 1s22s22p63s1, nên lớp K có 2, lớp L có 8, lớp M có 1 electron. Electron lớp M có năng lượng cao nhất nên dễ bị mất nhất, vì thế Na dễ tạo ion Na+.
Bài 2. Tính số electron tối đa ở lớp thứ 3 (lớp M).
Đáp án: 2n2 = 2·32 = 18 electron.
Bài 3. Viết sự phân bố electron theo lớp của nguyên tử Cl (Z = 17) và cho biết lớp nào có năng lượng thấp nhất.
Đáp án: Cl có 2 electron ở lớp K, 8 ở lớp L, 7 ở lớp M (viết gọn 2, 8, 7). Lớp K có năng lượng thấp nhất.
Bài 4 (đúng/sai). “Electron ở lớp N bị hạt nhân hút mạnh hơn electron ở lớp L.” Đúng hay sai?
Đáp án: Sai. Lớp N xa hạt nhân hơn lớp L nên bị hút yếu hơn.
Tóm tắt
- Lớp K (n = 1) gần hạt nhân nhất, có mức năng lượng thấp nhất, chứa tối đa 2 electron.
- n càng lớn thì electron càng xa hạt nhân, năng lượng càng cao, liên kết càng yếu.
- Số electron tối đa trên lớp thứ n là 2n2.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao electron ở lớp K có mức năng lượng thấp nhất?
Lớp K gần hạt nhân nhất nên chịu lực hút tĩnh điện mạnh nhất từ hạt nhân. Electron liên kết bền, cần nhiều năng lượng mới tách ra được, nên năng lượng của nó thấp nhất.
Lớp K chứa tối đa bao nhiêu electron?
Lớp K (n = 1) chứa tối đa 2 electron theo công thức 2n², với n = 1 cho 2·1² = 2.
Electron ở lớp ngoài cùng có năng lượng cao hay thấp?
Electron ở lớp ngoài cùng xa hạt nhân nhất nên có năng lượng cao nhất trong nguyên tử, liên kết yếu nhất và quyết định tính chất hoá học của nguyên tố.
Các electron trên cùng một lớp có năng lượng bằng nhau không?
Theo cách nói ở chương trình phổ thông, chúng có năng lượng gần bằng nhau. Thực tế, trong một lớp còn có các phân lớp s, p, d, f với năng lượng hơi khác nhau.