![Cấu hình electron của Cr: [Ar] 4s1 3d5, không phải 4s2 3d4](https://tailieumoi.vn/wp-content/uploads/2026/10/cau-hinh-electron-cua-cr-crom-chromium-chuong-trinh-moi-84731.webp)
Trả lời nhanh
Crom có Z = 24 nên cấu hình electron là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1, viết gọn [Ar]3d54s1. Đây là trường hợp ngoại lệ: một electron của 4s chuyển sang 3d để phân lớp 3d đạt bán bão hòa (d5), bền hơn so với 3d44s2.
Cách viết cấu hình electron của Cr từng bước
Nguyên tử crom trung hòa có 24 proton nên có 24 electron. Ta xếp electron lần lượt vào các phân lớp theo thứ tự năng lượng tăng dần: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d.
- Điền đầy 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6: được 18 electron (giống khí hiếm Ar).
- Còn lại 24 − 18 = 6 electron cho hai phân lớp 4s và 3d.
- Theo quy tắc thông thường sẽ là 4s23d4, nhưng thực tế một electron từ 4s “nhảy” sang 3d, cho 4s13d5.
- Viết theo thứ tự lớp: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1.
Số electron theo từng lớp: lớp K có 2, lớp L có 8, lớp M có 13, lớp N có 1 (cách viết 2/8/13/1).
Vì sao Cr không có cấu hình 3d44s2?
Hai phân lớp 3d và 4s có mức năng lượng rất gần nhau. Khi chuyển một electron từ 4s sang 3d, năng lượng tăng lên không đáng kể, nhưng phân lớp 3d có đủ 5 electron, mỗi obitan một electron độc thân (bán bão hòa). Cấu trúc đối xứng này làm năng lượng toàn nguyên tử thấp hơn, tức bền hơn.
Vì vậy, thực nghiệm cho thấy cấu hình bền của Cr là 3d54s1. Quy tắc ngoại lệ tương tự: phân lớp d bão hòa (d10) ở Cu cho cấu hình [Ar]3d104s1.
Vị trí và tính chất suy ra từ cấu hình
| Đặc điểm | Kết luận | Căn cứ |
|---|---|---|
| Chu kì | 4 | Có 4 lớp electron |
| Nhóm | VIB | Nguyên tố d, tổng electron 3d + 4s = 6 |
| Loại nguyên tố | Kim loại chuyển tiếp (khối d) | Electron cuối cùng điền vào phân lớp 3d |
| Electron hóa trị | 6 (3d54s1) | Cả 3d và 4s tham gia tạo liên kết |
| Số electron độc thân | 6 | 5 ở 3d và 1 ở 4s |
Crom có nhiều số oxi hóa (+2, +3, +6 là phổ biến) chính vì cả electron 4s lẫn 3d đều có thể tham gia liên kết.
Cấu hình electron của các ion crom
Khi tạo cation, nguyên tử mất electron ở lớp ngoài cùng trước (4s), sau đó mới đến 3d.
- Cr2+ (mất 1e ở 4s và 1e ở 3d): [Ar]3d4
- Cr3+ (mất 1e ở 4s và 2e ở 3d): [Ar]3d3 – ion bền nhất, hay gặp trong Cr2O3, Cr(OH)3, CrCl3
- Cr6+ (mất toàn bộ 6e hóa trị): [Ar], tức 1s22s22p63s23p6; gặp trong CrO3, K2Cr2O7 (Cr thực tế liên kết cộng hóa trị, “Cr6+” chỉ là cách nói số oxi hóa)
Lỗi sai thường gặp
- Viết 3d44s2 cho Cr. Đây là cấu hình “theo quy tắc” nhưng không đúng thực tế; đề thi luôn yêu cầu 3d54s1.
- Tách electron của ion từ 3d trước. Phải bỏ electron 4s trước. Cr3+ là 3d3, không phải 3d14s2.
- Cho rằng mọi nguyên tố d đều ngoại lệ. Mn (Z = 25) vẫn là [Ar]3d54s2, Fe là [Ar]3d64s2. Ở chương trình phổ thông, bạn chỉ cần nhớ hai ngoại lệ Cr và Cu.
Mẹo nhớ: “Crom chuộng nửa đầy, Đồng chuộng đầy hẳn” – Cr: d5 (nửa đầy), Cu: d10 (đầy).
Bài luyện tập
Bài 1. Xác định số electron độc thân của nguyên tử Cr và của ion Cr3+.
Đáp án: Cr: 3d54s1 → 6 electron độc thân. Cr3+: 3d3 (ba obitan, mỗi obitan 1 electron theo quy tắc Hund) → 3 electron độc thân.
Bài 2. Nguyên tử X có cấu hình lớp ngoài cùng 3d54s1 và hai lớp trong đã đầy đủ (bão hòa). X là nguyên tố nào?
Đáp án: Tổng electron = 2 + 8 + 8 + 5 + 1 = 24 (lớp M: 3s23p63d5 = 13). Z = 24, X là crom.
Bài 3. Viết cấu hình electron của Cr2+ và cho biết ion này có bao nhiêu electron ở lớp ngoài cùng (lớp M).
Đáp án: Cr2+: 1s22s22p63s23p63d4. Lớp M có 2 + 6 + 4 = 12 electron.
Câu hỏi thường gặp
Cấu hình electron của Cr (Z = 24) là gì?
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1, viết gọn là [Ar]3d5 4s1. Crom có 6 electron hóa trị và 6 electron độc thân.
Vì sao Cr là 3d5 4s1 mà không phải 3d4 4s2?
Do phân lớp 3d bán bão hòa (5 electron, mỗi obitan 1 electron) có năng lượng thấp và bền hơn, nên một electron từ 4s chuyển sang 3d.
Cấu hình electron của ion Cr3+ như thế nào?
Cr3+ là [Ar]3d3, tức 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3. Nguyên tử mất electron ở 4s trước (1e), sau đó mất thêm 2e ở 3d.
Crom nằm ở ô nào trong bảng tuần hoàn?
Crom ở ô số 24, chu kì 4, nhóm VIB, là kim loại chuyển tiếp thuộc khối d.