Silicon được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp: gốm, men sứ, thủy tinh

Nguyễn Uyên Ngày: 17-09-2024 Lớp 10

5.1 K

Với giải Câu 8 trang 25 Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống chi tiết trong Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Hóa học 10. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

Câu 8 trang 25 Hóa học 10: Silicon được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp: gốm, men sứ, thủy tinh, luyện thép, vật liệu bán dẫn,… Hãy biểu diễn cấu hình electron của nguyên tử silicon (Z = 14) theo ô orbital, chỉ rõ việc áp dụng các nguyên lí vững bền, nguyên lí Pauli và quy tắc Hund

Phương pháp giải:

- Nguyên lí vững bền: các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao

- Nguyên lí Pauli: trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau

- Quy tắc Hund: trong cùng 1 phân lớp, các electron độc thân là tối đa và các electron này có chiều tự quay giống nhau

Lời giải:

- Nguyên tử có Z = 14 => Có 14 electron

- Điền các electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

(ảnh 1)

- Nguyên lí vững bền: các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm orbital mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d…

- Nguyên lí Pauli: trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau, nếu orbital có 1 electron thì biểu diễn bằng 1 mũi tên đi lên

- Quy tắc Hund: trong cùng 1 phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa, các electron này có chiều tự quay giống nhau

Lý thuyết Cấu hình electron của nguyên tử

Cấu hình electron của nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.

Nguyên lí vững bền: Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s …

Quy tắc Hund (Hun): Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này có chiều tự quay giống nhau.

Cấu hình electron của nguyên tử cho biết số lớp electron, thứ tự phân lớp electron và số electron trong mỗi lớp và mỗi phân lớp.

1. Viết cấu hình electron của nguyên tử

Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử.

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s …

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí vững bền cho đến electron cuối cùng.

Ví dụ 1: Viết cấu hình electron của nguyên tử nitrogen (Z = 7).

- Tổng số electron của nguyên tử N là 7.

- Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron: 1s²2s²2p³.

- Có thể thay 1s² bằng kí hiệu [He]. Cấu hình electron của nguyên tử N là 1s²2s²2p³ hoặc [He]2s²2p³ hoặc (2, 5).

Electron cuối cùng điền vào phân lớp p nên nitrogen là nguyên tố p.

Ví dụ 2: Viết cấu hình electron của nguyên tử potassium (Z = 19).

- Tổng số electron của nguyên tử K là 19.

- Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

- Có thể thay 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ bằng kí hiệu [Ar]. Cấu hình electron của nguyên tử K là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ hoặc [Ar]4s¹ hoặc (2, 8, 8, 1).

Electron cuối cùng điền vào phân lớp s nên potassium là nguyên tố s.

2. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

Ví dụ: Cấu hình electron của nguyên tử nitrogen có Z = 7: 1s²2s²2p⁵ có thể được biểu diễn theo ô orbital như sau:

Hai ô orbital 1s và 2s có đủ 2 electron được biểu diễn bằng hai mũi tên ngược chiều nhau (nguyên lí Pauli). 3 electron còn lại được sắp xếp vào 3 orbital 2p bằng 3 mũi tên đi lên để số electron độc thân là tối đa (quy tắc Hund).

3. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

Dựa vào đặc điểm về cấu hình electron lớp ngoài cùng để dự đoán tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố:

- Nguyên tố mà nguyên tử đủ 8 electron lớp ngoài cùng là khí hiếm (trừ He).

- Nguyên tố mà nguyên tử có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng thường là nguyên tố kim loại.

- Các nguyên tố mà nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.

- Nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng thường là nguyên tố phi kim.

Ví dụ: Nguyên tử nguyên tố X có Z = 17.

Cấu hình electron của nguyên tử X là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ hoặc [Ne]3s²3p⁵.

Nguyên tử nguyên tố X có 7 electron lớp ngoài cùng $\to$ X là nguyên tố phi kim.

Xem thêm các bài giải Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Mở đầu trang 21 Hóa học 10:Trong nguyên tử các electron chuyển động như thế nào? Sự sắp xếp các electron ở các lớp, các phân lớp tuân theo nguyên lí và quy tắc nào?...

Câu 1 trang 22 Hóa học 10: Mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử như thế nào?...