Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

2.6 K

Tailieumoi.vn xin giới thiệu bài viết hướng dẫn cách viết Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp theo chương trình sách mới của ba bộ sách Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo gồm cấu hình nguyên tử và cấu hình nguyên tử theo ô orbital, kèm theo đó là một số bài tập ví dụ giúp học sinh dễ dàng nắm vững cách viết Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp.

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1. Cấu hình electron nguyên tử và cách viết cấu hình electron nguyên tử

- Khái niệm: Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.

Quy ước cách viết cấu hình electron nguyên tử: 

+ Số thứ tự lớp electron được viết bằng các chữ số (1, 2, 3 …)

+ Phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường (s, p, d, f)

+ Số electron được ghi bằng chỉ số ở phía trên, bên phải kí hiệu của phân lớp (s2; p6 …)

- Cách viết cấu hình electron nguyên tử:

+ Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử (chú ý trong nguyên tử số electron = số proton = số hiệu nguyên tử = số thứ thự ô nguyên tố).

+ Bước 2: Điền electron theo thứ tự các mức năng lượng từ thấp đến cao (dãy Klechkovski) theo các nguyên lý và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử:

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

Điền electron bão hòa phân lớp trước rồi mới điền tiếp vào phân lớp sau.

+ Bước 3: Đổi lại vị trí các phân lớp sao cho số thứ tự lớp (n) tăng dần từ trái qua phải, các phân lớp trong cùng một lớp theo thứ tự s, p, d, f.

Ví dụ: Viết cấu hình electron nguyên tử Fe (Z = 26):

Bước 1: Fe có Z = 26 nên có 26 electron trong nguyên tử.

Bước 2: Điền electron vào phân mức năng lượng: 1s22s22p63s23p64s23d6

Bước 3: Sắp xếp lại vị trí theo đúng thứ tự lớp và phân lớp.

⇒ Cấu hình electron nguyên tử Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2

Viết gọn: [Ar]3d64s2.

Chú ý: 

Cách ghi nhớ trật tự phân mức năng lượng bằng cách sử dụng một số câu nói vui:

1s 2s

2p 3s

3p 4s

3d 4p 5s

4d 5p 6s

4f 5d 6p 7s

5f 6d 7p 8s

son son

phấn son

phấn son

đánh phấn son

đánh phấn son

fải đánh phấn son

fải đánh phấn son

sáng sớm

phơi sắn

phơi sắn

đphơi sắn

đphơi sắn

fải đphơi sắn

fải đphơi sắn

Quy tắc đường chéo xác định thứ tự mức năng lượng theo dãy Klechkovski như sau:

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

- Dưới đây là bảng cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố hay gặp:

2. Cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn

Z

Tên nguyên tử

Kí hiệu

Cấu hình electron đầy đủ

Cấu hình electron thu gọn

Tính chất

1

Hydrogen

H

1s1

 

Phi kim

2

Helium

He

1s2

[He]

Khí hiếm

3

Lithium

Li

1s22s1

[He]2s1

Kim loại

4

Beryllium

Be

1s22s2

[He]2s2

Kim loại

5

Boron

B

1s22s22p1

[He]2s22p1

Phi kim

6

Carbon

C

1s22s22p2

[He]2s22p2

Phi kim

7

Nitrogen

N

1s22s22p3

[He]2s22p3

Phi kim

8

Oxygen

O

1s22s22p4

[He]2s22p4

Phi kim

9

Fluorine 

F

1s22s22p5

[He]2s22p5

Phi kim

10

Neon

Ne

1s22s22p6

[Ne]

Khí hiếm

11

Sodium (natri)

Na

1s22s22p63s1

[Ne]3s1

Kim loại

12

Magnessium

Mg

1s22s22p63s2

[Ne]3s2

Kim loại

13

Aluminium (Nhôm)

Al

1s22s22p63s23p1

[Ne]3s23p1

Kim loại

14

Silicon

Si

1s22s22p63s23p2

[Ne]3s23p2

Phi kim

15

Phosphorus

P

1s22s22p63s23p3

[Ne]3s23p3

Phi kim

16

Sulfur 

(Lưu huỳnh)

S

1s22s22p63s23p4

[Ne]3s23p4

Phi kim

17

Chlorine

Cl

1s22s22p63s23p5

[Ne]3s23p5

Phi kim

18

Argon

Ar

1s22s22p63s23p6

[Ar]

Khí hiếm

19

Potassium (kali)

K

1s22s22p63s23p64s1

[Ar]4s1

Kim loại

20

Calcium (canxi)

Ca

1s22s22p63s23p64s2

[Ar]4s2

Kim loại

Một số cấu hình electron đặc biệt

Theo quy tắc thì cấu hình electron của Cr và Cu là:

Cr (Z = 24): 1s22s22p63s23p63d44s2 hay [Ar]3d44s2

Cu (Z = 29): 1s22s22p63s23p63d94shay [Ar] 3d94s2

Tuy nhiên, cấu hình electron này không bền vững nên một electron của phân lớp 4s chuyển sang phân lớp 3d để đạt cấu hình electron bền vững hơn (trạng thái bão bán bão hòa ở Cr và bão hòa ở Cu).

⇒ Cấu hình electron của Cr và Cu thực tế là:

Cr (Z = 24): 1s22s22p63s23p63d54s1 hay [Ar]3d54s1

Cu (Z = 29): 1s22s22p63s23p63d104s1 hay [Ar] 3d104s1.

3. Cấu hình electron một số nguyên tố nhóm B thường gặp (Z = 21 đến Z = 30)

Z

Tên nguyên tử

Kí hiệu

Cấu hình electron đầy đủ

Cấu hình electron thu gọn

21

Scandium

Sc

1s22s22p63s23p63d14s2

[Ar]3d14s2

22

Titanium

Ti

1s22s22p63s23p63d24s2

[Ar]3d24s2

23

Vanadium

V

1s22s22p63s23p63d34s2

[Ar]3d34s2

24

Chromium

Cr

1s22s22p63s23p63d54s1

[Ar]3d54s1

25

Manganese

Mn

1s22s22p63s23p63d54s2

[Ar]3d54s2

26

Iron (sắt)

Fe

1s22s22p63s23p63d64s2

[Ar]3d64s2

27

Cobalt

Co

1s22s22p63s23p63d74s2

[Ar]3d74s2

28

Nickel

Ni

1s22s22p63s23p63d84s2

[Ar]3d84s2

29

Copper (đồng)

Cu

1s22s22p63s23p63d104s1

[Ar] 3d104s1

30

Zinc (kẽm)

Zn

1s22s22p63s23p63d104s2

[Ar] 3d¹⁰4s²

4. Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Z

Tên nguyên tử

Kí hiệu

Cấu hình electron thu gọn

Tính chất

1

Hydrogen

H

 

Phi kim

2

Helium

He

[He]

Khí hiếm

3

Lithium

Li

[He]2s1

Kim loại

4

Beryllium

Be

[He]2s2

Kim loại

5

Boron

B

[He]2s22p1

Phi kim

6

Carbon

C

[He]2s22p2

Phi kim

7

Nitrogen 

(nitơ)

N

[He]2s22p3

Phi kim

8

Oxygen

(oxi)

O

[He]2s22p4

Phi kim

9

Fluorine 

(flo)

F

[He]2s22p5

Phi kim

10

Neon

Ne

[Ne]

Khí hiếm

11

Sodium

(natri)

Na

[Ne]3s1

Kim loại

12

Magnesium 

(magie)

Mg

[Ne]3s2

Kim loại

13

Aluminium (nhôm)

Al

[Ne]3s23p1

Kim loại

14

Silicon

(silic)

Si

[Ne]3s23p2

Phi kim

15

Phosphorus

(photpho)

P

[Ne]3s23p3

Phi kim

16

Sulfur 

(Lưu huỳnh)

S

[Ne]3s23p4

Phi kim

17

Chlorine

(clo)

Cl

[Ne]3s23p5

Phi kim

18

Argon

Ar

[Ar]

Khí hiếm

19

Potassium 

(kali)

K

[Ar]4s1

Kim loại

20

Calcium

(canxi)

Ca

[Ar]4s2

Kim loại

21

Scandium

Sc

[Ar]3d14s2

Kim loại

22

Titanium

Ti

[Ar]3d24s2

Kim loại

23

Vanadium

V

[Ar]3d34s2

Kim loại

24

Chromium

(crom)

Cr

[Ar]3d54s1

Kim loại

25

Manganese 

(mangan)

Mn

[Ar]3d54s2

Kim loại

26

Iron 

(sắt)

Fe

[Ar]3d64s2

Kim loại

27

Cobaly

Co

[Ar]3d74s2

Kim loại

28

Nickel

Ni

[Ar]3d84s2

Kim loại

29

Copper

(đồng)

Cu

[Ar] 3d104s1

Kim loại

30

Zinc

(kẽm)

Zn

[Ar] 3d¹⁰4s²

Kim loại

31

Gallium

Ga

[Ar] 3d¹⁰4s²4p1

Kim loại

32

Germanium

Ge

[Ar] 3d¹⁰4s²4p2

Kim loại

33

Arsenic

As

[Ar] 3d¹⁰4s²4p3

Phi kim

34

Selenium

Se

[Ar] 3d¹⁰4s²4p4

Phi kim

35

Bromine

(brom)

Br

[Ar] 3d¹⁰4s²4p5

Phi kim

36

Krypton

Kr

[Ar] 3d¹⁰4s²4p6

Khí hiếm

37

Rubidium

Rb

[Kr] 5s1

Kim loại

38

Strontium

Sr

[Kr] 5s2

Kim loại

39

Yttrium

Y

[Kr] 4d15s2

Kim loại

40

Zirconium

Zr

[Kr] 4d25s2

Kim loại

41

Niobium

Nb

[Kr] 4d45s1

Kim loại

42

Molybdenum

Mo

[Kr] 4d55s1

Kim loại

43

Technetium

Tc

[Kr] 4d55s2

Kim loại

44

Ruthenium

Ru

[Kr] 4d75s2

Kim loại

45

Rhodium

Rh

[Kr] 4d85s1

Kim loại

46

Palladium

Pd

[Kr] 4d10

Kim loại

47

Silver

(bạc)

Ag

[Kr] 4d105s1

Kim loại

48

Cadmium

Cd

[Kr] 4d105s2

Kim loại

49

Indium

In

[Kr]4d105s25p1

Kim loại

50

Tin (thiếc)

Sn

[Kr]4d105s25p2

Kim loại

51

Antimony

Sb

[Kr]4d105s25p3

Kim loại

52

Tellurium 

Te

[Kr]4d105s25p4

Phi kim

53

Iodine

(iot)

I

[Kr]4d105s25p5

Phi kim

54

Xenon

Xe

[Kr]4d105s25p6

Khí hiếm

55

Caesium

Cs

[Xe]6s1

Kim loại

56

Barium

(bari)

Ba

[Xe]6s2

Kim loại

57

Lanthanum

La

[Xe]5d16s2

Kim loại

58

Cerium 

Ce

[Xe]4f15d16s2

Kim loại

59

Praseodymium

Pr

[Xe]4f36s2

Kim loại

60

Neodymium

Nd

[Xe]4f46s2

Kim loại

61

Promethium

Pm

[Xe]4f56s2

Kim loại

62

Samarium

Sm

[Xe]4f66s2

Kim loại

63

Europium

Eu

[Xe]4f76s2

Kim loại

64

Gadolinium

Gd

[Xe]4f75d16s2

Kim loại

65

Terbium 

Tb

[Xe]4f96s2

Kim loại

66

Dysprosium 

Dy

[Xe]4f106s2

Kim loại

67

Holmium

Ho

[Xe]4f116s2

Kim loại

68

Erbium

Er

[Xe]4f126s2

Kim loại

69

Thulium 

Tm

[Xe]4f136s2

Kim loại

70

Ytterbium

Yb

[Xe]4f146s2

Kim loại

71

Lutetium

Lu

[Xe]4f145d16s2

Kim loại

72

Hafnium

Hf

[Xe]4f145d26s2

Kim loại

73

Tantalum

Ta

[Xe]4f145d36s2

Kim loại

74

Tungsten 

W

[Xe]4f145d46s2

Kim loại

75

Rhenium

Re

[Xe]4f145d56s2

Kim loại

76

Osmium

Os

[Xe]4f145d66s2

Kim loại

77

Iridium

Ir

[Xe]4f145d76s2

Kim loại

78

Platinum

Pt

[Xe]4f145d96s1

Kim loại

79

Gold 

(vàng)

Au

[Xe]4f145d106s1

Kim loại

80

Mercury 

(Thủy ngân)

Hg

[Xe]4f145d106s2

Kim loại

81

Thallium

Tl

[Xe]4f145d106s26p1

Kim loại

82

Lead 

(chì)

Pb

[Xe]4f145d106s26p2

Kim loại

83

Bismuth

Bi

[Xe]4f145d106s26p3

Kim loại

84

Polonium

Po

[Xe]4f145d106s26p4

Kim loại

85

Astatine

At

[Xe]4f145d106s26p5

Kim loại

86

Radon

Rn

[Xe]4f145d106s26p6

Khí hiếm

87

Francium

Fr

[Rn]7s1

Kim loại

88

Radium

Ra

[Rn]7s2

Kim loại

89

Actinium

Ac

[Rn]6d17s2

Kim loại

90

Thorium

Th

[Rn]6d27s2

Kim loại

91

Protactinium

Pa

[Rn]5f26d17s2

Kim loại

92

Uranium

U

[Rn]5f36d17s2

Kim loại

93

Neptunium

Np

[Rn]5f46d17s2

Kim loại

94

Plutonium

Pu

[Rn]5f67s2

Kim loại

95

Americium

Am

[Rn]5f77s2

Kim loại

96

Curium

Cm

[Rn]5f76d17s2

Kim loại

97

Berkelium

Bk

[Rn]5f97s2

Kim loại

98

Californium

Cf

[Rn]5f107s2

Kim loại

99

Einsteinium

Es

[Rn]5f117s2

Kim loại

100

Fermium

Fm

[Rn]5f127s2

Kim loại

101

Mendelevium

Md

[Rn]5f137s2

Kim loại

102

Nobelium

No

[Rn]5f147s2

Kim loại

103

Lawrencium 

Lr

[Rn]5f147s27p1

Kim loại

104

Rutherfordium

Rf

[Rn]5f146d27s2

Kim loại

105

Dubnium

Db

*[Rn]5f146d37s2

Kim loại

106

Seaborgium

Sg

*[Rn]5f146d47s2

Kim loại

107

Bohrium

Bh

*[Rn]5f146d57s2

Kim loại

108

Hassium

Hs

*[Rn]5f146d67s2

Kim loại

109

Meitnerium

Mt

*[Rn]5f146d77s2

Kim loại

110

Darmstadtium

Ds

*[Rn]5f146d97s1

Kim loại

111

Roentgenium

Rg

*[Rn]5f146d107s1

Kim loại

112

Copernicium

Cn

*[Rn]5f146d107s2

Kim loại

113

Nihonium

Nh

*[Rn]5f146d107s27p1

Kim loại

114

Flerovium

Fl

*[Rn]5f146d107s27p2

Kim loại

115

Moscovium

Mc

*[Rn]5f146d107s27p3

Kim loại

116

Livermorium

Lv

*[Rn]5f146d107s27p4

Kim loại

117

Tennessine

Ts

*[Rn]5f146d107s27p5

Kim loại

118

Oganesson

Og

*[Rn]5f146d107s27p6

Khí hiếm

* Cấu hình electron được dự đoán.

5. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

- Biểu diễn cấu hình electron theo orbital (còn gọi là cách biểu diễn cấu hình theo ô lượng tử) là một cách biểu diễn sự phân bố electron theo orbital, ta có thể biết được nguyên tử có bao nhiêu electron độc thân, electron độc thân đó nằm ở orbital nào, từ đó thuận lợi cho việc dự đoán trạng thái lai hóa, giải thích sự hình thành liên kết hóa học, ...

- Để biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital ta cần nhớ 2 nguyên lý và 1 quy tắc:

+ Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, các electron trong nguyên tử chiếm lần lượt những orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p …

+ Nguyên lí Pauli: Mỗi orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau.

+ Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp chưa bão hòa, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa.

- Các bước biểu diễn cấu hình electron theo orbital:

+ Bước 1: Viết cấu hình electron của nguyên tử

+ Bước 2: Biểu diễn mỗi AO bằng một ô vuông (orbital hay ô lượng tử), các AO trong cùng phân lớp thì viết liền nhau, các AO khác phân lớp thì viết tách nhau. Thứ tự các ô orbital từ trái sang phải theo thứ tự như ở cấu hình electron.

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

+ Bước 3: Điền electron vào từng ô orbital theo thứ tự lớp và phân lớp, mỗi electron biểu diễn bằng một mũi tên. 

Lưu ý:

- Trong mỗi phân lớp, electron được phân bố sao cho số electron độc thân là lớn nhất, electron được điền vào các orbital theo thứ tự từ trái sang phải. 

- Trong một ô orbital, electron đầu tiên được biểu diễn bằng mũi tên quay lên, electron thứ hai được biểu diễn bằng mũi tên quay xuống.

Ví dụ: Biểu diễn cấu hình electron nguyên tử O (Z = 8) theo ô orbital

Bước 1: Nguyên tử O (Z = 8) có cấu hình electron nguyên tử là 1s22s22p4.

Bước 2: Thứ tự các ô orbital của nguyên tử O:

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

Bước 3: Cấu hình theo orbital của O như sau:

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

Như vậy, nguyên tử oxygen có 2 elctron độc thân, thuộc AO 2p.

Mở rộng: Electron mang điện tích âm nên hai electron trong cùng một AO sẽ đẩy nhau, vì vậy chúng có xu hướng tách nhau ra và chiếm hai AO khác nhau. Đây là lí do vì sao trong một phân lớp, các electron cần được sắp xếp sao cho số electron độc thân là lớn nhất.

- Dưới đây là bảng cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố theo ô orbital hay gặp:

Z

Kí hiệu nguyên tử

Cấu hình electron đầy đủ

Orbital

Số electron độc thân

1

H

1s1

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

2

He

1s2

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

0

3

Li

1s22s1

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

4

Be

1s22s2

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

0

5

B

1s22s22p1

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

6

C

1s22s22p2

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

2

7

N

1s22s22p3

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

3

8

O

1s22s22p4

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

2

9

F

1s22s22p5

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

10

Ne

1s22s22p6

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

0

11

Na

1s22s22p63s1

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

12

Mg

1s22s22p63s2

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

0

13

Al

1s22s22p63s23p1

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

14

Si

1s22s22p63s23p2

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

2

15

P

1s22s22p63s23p3

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

3

16

S

1s22s22p63s23p4

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

2

17

Cl

1s22s22p63s23p5

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

18

Ar

1s22s22p63s23p6

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

0

19

K

1s22s22p63s23p64s1

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

1

20

Ca

1s22s22p63s23p64s2

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố thường gặp chương trình mới

0

 

Xem thêm cấu hình electron của các nguyên tố thường gặp hay, chi tiết khác:

Cấu hình electron của H, hydrogen (hiđro) chương trình mới

Cấu hình electron của He, helium (heli) chương trình mới

Cấu hình electron của Li, lithium (liti) chương trình mới

Cấu hình electron của Be, beryllium (beri) chương trình mới

Cấu hình electron của B, boron (bo) chương trình mới

Đánh giá

0

0 đánh giá