Trả lời nhanh
Cấu hình viết sai là 1s22s62p5. Lý do: phân lớp s chỉ có 1 orbital nên chứa tối đa 2 electron, không thể có 6 electron ở phân lớp 2s. Cấu hình đúng của nguyên tử có 13 electron này (Al, Z = 13) là 1s22s22p63s23p1.
Đề bài và đáp án
Đề hỏi: “Cấu hình electron nào sau đây viết sai?”. Phương án chắc chắn sai trong đề này là 1s22s62p5. Các phương án còn lại thường là cấu hình quen thuộc, viết đúng quy tắc, nên ta chỉ cần tìm phương án vi phạm sức chứa của phân lớp.
Vì sao 1s22s62p5 sai?
- Phân lớp s có 1 orbital, mỗi orbital chứa tối đa 2 electron (nguyên lí Pauli) → s chứa tối đa 2 electron. Viết 2s6 là vô lí.
- Có vẻ như người ra đề “chuyển” 6 electron từ 2p sang 2s. Tổng electron là 2 + 6 + 5 = 13, nhưng cách phân bố sai.
- Cách sửa: 13 electron xếp theo thứ tự mức năng lượng 1s → 2s → 2p → 3s → 3p, được 1s22s22p63s23p1.
Sức chứa tối đa của các phân lớp
| Phân lớp | Số orbital | Số electron tối đa |
|---|---|---|
| s | 1 | 2 |
| p | 3 | 6 |
| d | 5 | 10 |
| f | 7 | 14 |
Mẹo nhớ: số electron tối đa = 2 × số orbital, và số orbital lần lượt là 1, 3, 5, 7.
3 bước kiểm tra một cấu hình electron
- Kiểm tra sức chứa: s ≤ 2, p ≤ 6, d ≤ 10, f ≤ 14. Vi phạm là sai ngay.
- Cộng tổng electron: phải bằng số hiệu nguyên tử Z (với nguyên tử trung hoà).
- Kiểm tra thứ tự điền: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s… và chú ý hai ngoại lệ hay gặp là Cr và Cu.
Những cấu hình hay bị nhầm là sai (hoặc đúng)
- Cr (Z = 24): đúng là [Ar]3d54s1; viết [Ar]3d44s2 là sai vì phân lớp d nửa bão hoà bền hơn.
- Cu (Z = 29): đúng là [Ar]3d104s1; viết 3d94s2 là sai.
- K (Z = 19): 1s22s22p63s23p64s1 là đúng, dù 3d còn trống, vì 4s có mức năng lượng thấp hơn 3d.
- Fe (Z = 26): [Ar]3d64s2 là đúng. Khi thành ion Fe3+ mất electron ở 4s trước rồi đến 3d, được [Ar]3d5.
Lỗi sai thường gặp
- Chỉ cộng tổng electron mà quên xét sức chứa từng phân lớp, nên bỏ sót cấu hình như 2s6.
- Viết 3d trước 4s với nguyên tử (đúng thứ tự mức năng lượng là 4s trước 3d, dù khi viết có thể sắp xếp theo lớp).
- Quên áp dụng ngoại lệ Cr, Cu khi đề cho Z = 24 hoặc 29.
Bài luyện tập
Bài 1. Cấu hình 1s22s22p7 có đúng không? Vì sao?
Đáp án: Sai, vì phân lớp 2p chỉ chứa tối đa 6 electron.
Bài 2. Viết cấu hình electron của nguyên tử Cl (Z = 17) và cho biết có bao nhiêu electron lớp ngoài cùng.
Đáp án: 1s22s22p63s23p5; lớp ngoài cùng (lớp 3) có 2 + 5 = 7 electron.
Bài 3. Cấu hình [Ar]3d44s2 là của nguyên tố nào, có thực tế đúng không?
Đáp án: Tổng electron = 18 + 4 + 2 = 24, ứng với Cr. Thực tế không đúng, cấu hình đúng là [Ar]3d54s1.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao phân lớp s chỉ chứa tối đa 2 electron?
Phân lớp s chỉ có 1 orbital, mà mỗi orbital chứa tối đa 2 electron có chiều spin ngược nhau (nguyên lí Pauli), nên s chứa tối đa 2 electron.
Cấu hình đúng của nguyên tử có 13 electron là gì?
Nguyên tử có 13 electron là Al (Z = 13), cấu hình 1s²2s²2p⁶3s²3p¹, hay viết gọn là [Ne]3s²3p¹.
Làm sao nhận ra nhanh một cấu hình electron viết sai?
Kiểm tra sức chứa từng phân lớp (s ≤ 2, p ≤ 6, d ≤ 10, f ≤ 14), sau đó cộng tổng electron so với Z và xét thứ tự điền, đặc biệt ngoại lệ Cr và Cu.
Cấu hình của Cr và Cu có gì đặc biệt?
Cr là [Ar]3d⁵4s¹ và Cu là [Ar]3d¹⁰4s¹ vì phân lớp d nửa bão hoà hoặc bão hoà bền hơn, nên 1 electron từ 4s chuyển sang 3d.