Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 4: Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử sách Cánh diều hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 10 Bài 4 từ đó học tốt môn Hóa 10.

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 4: Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử

Giải hóa học 10 trang 21 Cánh diều

Mở đầu trang 21 Hóa học 10: Trong lịch sử các thuyết về mô hình nguyên tử, có mô hình hành tinh nguyên tử và mô hình hiện đại nguyên tử. Theo em, trong hai hình bên, hình nào thể hiện mô hình hành tinh nguyên tử, hình nào thể hiện mô hình hiện đại của nguyên tử?

Phương pháp giải:

- Hình a không mô tả sự chuyển động của electron

- Hình b mô tả sự chuyển động của electron

Lời giải:

- Mô hình hành tinh nguyên tử mô tả về sự chuyển động của electron.

- Hình a không mô tả sự chuyển động của electron

- Hình b mô tả sự chuyển động của electron

=> Hình b thể hiện mô hình hành tinh nguyên tử và Hình a thể hiện mô hình hiện đại của nguyên tử

I. Mô hình nguyên tử

Câu hỏi 1 trang 21 Hóa học 10: Electron chuyển từ lớp gần hạt nhân ra lớp xa hạt nhân thì phải thu hay giải phóng năng lượng? Giải thích.

Phương pháp giải:

Năng lượng của electron phụ thuộc vào khoảng cách từ electron đó tới hạt nhân nguyên tử. Electron ở càng xa hạt nhân thì năng lượng càng cao.

Lời giải:

- Electron ở càng xa hạt nhân thì năng lượng càng cao

=> Electron ở gần hạt nhân có mức năng lượng thấp hơn electron ở xa hạt nhân

=> Electron cần phải thu năng lượng để có thể chuyển từ lớp gần ra lớp xa hạt nhân

Giải hóa học 10 trang 22 Cánh diều

Luyện tập trang 22 Hóa học 10: Dựa theo mô hình nguyên tử của Rutherford – Bohr, hãy vẽ mô hình nguyên tử các nguyên tố có Z từ 1 đến 11.

Phương pháp giải:

- Các electron được phân bố vào lớp gần hạt nhân trước.

- Số electron tối đa trong mỗi lớp là 2n²(n là số thứ tự lớp n $⩽$ 4)

Lời giải:

Giải hóa học 10 trang 23 Cánh diều

Câu hỏi 2 trang 23 Hóa học 10: Theo em, xác suất tìm thấy electron trong toàn phần không gian bên ngoài đám mây là khoảng bao nhiêu phần trăm.

Phương pháp giải:

Xác suất tìm thấy electron trong đám mây là khoảng 90%, nghĩa là electron chuyển động khắp nơi trong không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử, nhưng tập trung phần lớn ở khu vực này.

Lời giải:

Xác suất tìm thấy electron trong toàn phần không gian bên ngoài đám mây là khoảng 10%

II. Orbital nguyên tử

Câu hỏi 3 trang 23 Hóa học 10:Khái niệm AO xuất phát từ mô hình Rutherford – Bohr hay mô hình hiện đại về nguyên tử?

Phương pháp giải:

- Orbital nguyên tử (AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà xác suất tìm thấy electron trong khu vực đó là lớn nhất (khoảng 90%).

- Các electron chuyển động rất nhanh và sự chuyển động này tạo nên hình ảnh giống một đám mây electron.

Lời giải:

Khái niệm AO xuất phát từ mô hình hiện đại nguyên tử.

Câu hỏi 4 trang 23 Hóa học 10: Chọn phát biểu đúng về electron s.

A. Là electron chuyển động chủ yếu trong khu vực không gian hình cầu.

B. Là electron chỉ chuyển động trên một mặt cầu.

C. Là electron chỉ chuyển động trên một đường tròn.

Phương pháp giải:

Electron s hay gọi là AO s là AO hình cầu.

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Giải hóa học 10 trang 25 Cánh diều

Bài tập (trang 25).

Bài 1 trang 25 Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về mô hình Rutherford – Bohr?

A. Electron quay xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo giống như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời.

B. Electron không chuyển động theo quỹ đạo cố định mà trong cả khu vực không gian xung quanh hạt nhân.

C. Electron không bị hút vào hạt nhân do còn chịu tác dụng của lực quán tính li tâm.

Phương pháp giải:

- Mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr có nội dung:

+ Quỹ đạo quay của electron.

+ Lực quán tính li tâm.

Lời giải:

A. Đúng vì theo mô hình Rutherford – Bohr thì electron quay xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo giống như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời.

B. Sai vì theo mô hình hiện đại thì electron chuyển động xung quanh hạt nhân không theo những quỹ đạo cố định.

C. Đúng vì theo mô hình Rutherford – Bohr, các electron mang điện tích âm nhưng không bị hút vào hạt nhân bởi lực hút này cân bằng với lực quán tính li tâm.

Bài 2 trang 25 Hóa học 10: Nguyên tử Li (Z = 3) có 2 electron ở lớp K và 1 electron ở lớp L. So sánh năng lượng của electron giữa hai lớp theo mô hình Rutherford – Bohr.

Phương pháp giải:

Theo mô hình Rutherford – Bohr electron ở càng xa hạt nhân thì có năng lượng càng cao.

Lời giải:

Năng lượng của electron của lớp K thấp hơn năng lượng của electron ở lớp L.

Bài 3 trang 25 Hóa học 10: Sử dụng mô hình Rutherford – Bohr, hãy cho biết khi electron của nguyên tử H hấp thụ một năng lượng phù hợp, electron đó sẽ chuyển ra xa hay tiến gần vào hạt nhân hơn. Giải thích.

Phương pháp giải:

Theo mô hình Rutherford – Bohr electron ở càng xa hạt nhân thì có năng lượng càng cao.

Lời giải:

Electron của nguyên tử H hấp thụ một năng lượng phù hợp, electron đó sẽ chuyển ra xa hạt nhân hơn do năng lượng càng cao thì electron ở càng xa hạt nhân.

Bài 4 trang 25 Hóa học 10: Từ khái niệm: Orbital nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà xác suất tìm thấy electron trong khu vực đó là lớn nhất (khoảng 90%). Phát biểu sau đây có đúng không: Xác suất tìm thấy electron tại mỗi điểm trong không gian của AO là 90%.

Phương pháp giải:

Khái niệm orbital nguyên tử (AO).

Lời giải:        

Đúng vì xác suất tìm thấy electron trong khu vực không gian của AO là lớn nhất (khoảng 90%).

Bài 5 trang 25 Hóa học 10: Trả lời những câu hỏi sau đây liên quan đến mô hình Rutherford – Bohr và mô hình hiện đại về nguyên tử.

a) Vì sao còn gọi mô hình Rutherford – Bohr là mô hình hành tinh nguyên tử?

b) Theo mô hình hiện đại, orbital p có hình số tám nổi với hai phần (còn gọi là hai thùy) giống hệt nhau. Xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy là khoảng bao nhiêu phần trăm?

c) So sánh sự giống và khác nhau giữa mô hình Rutherford – Bohr và mô hình hiện đại về nguyên tử.

Phương pháp giải:

- Mô hình Rutherford – Bohr.

- Mô hình hiện đại về nguyên tử.

Lời giải:

a) Vì mô hình biểu diễn electron quay xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo giống như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời nên được gọi là mô hình hành tinh nguyên tử.

b) Xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy của orbital p là khoảng 90%.

c)

Lý thuyết Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử

I. Mô hình nguyên tử

1. Mô hình Rutherford – Bohr

- Mô hình nguyên tử của Rutherford – Bohr có các nội dung chính sau:

+ Khối lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân.

+ Electron quay xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo giống như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời.

+ Năng lượng của electron phụ thuộc vào khoảng cách từ electron đó tới hạt nhân nguyên tử. Electron ở càng xa hạt nhân thì có năng lượng càng cao.

Hình 4.1. Cấu trúc nguyên tử sodium theo mô hình Rutherford – Bohr

- Theo chiều từ hạt nhân ra ngoài lớp vỏ, các electron được sắp xếp vào các lớp electron. Kí hiệu của mỗi lớp như sau:

+ Lớp thứ nhất gọi là lớp K.

+ Lớp thứ hai gọi là lớp L.

+ Lớp thứ ba gọi là lớp M.

+ Lớp thứ tư gọi là lớp N.

Hình 4.2. Mô hình nguyên tử theo Rutherford – Bohr

Lưu ý:

- Các electron được phân bố lần lượt vào lớp gần hạt nhân trước.

Ví dụ: Các electron được phân bố vào các lớp theo thứ tự: K, L, M, N, ...

- Số electron tối đa trong mỗi lớp là 2n², với n là số thứ tự lớp electron (n £ 4).

Ví dụ: Dựa vào công thức này tính được lớp thứ tư (lớp N, n = 4) chứa tối đa 2.4² = 32 electron.

2. Mô hình hiện đại về nguyên tử

- Theo mô hình hiện đại về nguyên tử:

+ Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân không theo những quỹ đạo xác định.

+ Electron chuyển động rất nhanh trong cả khu vực không gian xung quanh hạt nhân với xác suất tìm thấy khác nhau, sự chuyển động này tạo nên một hình ảnh giống như một đám mây electron.

Ví dụ: Xác suất tìm thấy electron trong đám mây electron của nguyên tử hydrogen là khoảng 90%, nghĩa là electron dù chuyển động khắp nơi trong không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử, nhưng tập trung phần lớn ở khu vực này.

Hình 4.3. Minh họa đám mây electron của nguyên tử hydrogen

II. Orbital nguyên tử

1. Khái niệm

- Orbital nguyên tử (kí hiệu là AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà xác suất tìm thấy electron trong khu vực đó là lớn nhất (khoảng 90%).

Ví dụ: Khu vực không gian trong khối cầu xung quanh hạt nhân hydrogen mà xác suất tìm thấy electron tại đó là khoảng 90% chính là orbital của nguyên tử hydrogen.

- Orbial nguyên tử có một số hình dạng khác nhau.

+ AO hình cầu, còn gọi là AO s;

+ AO hình số tám nổi, còn gọi là AO p (tùy theo vị trí của AO p trên hệ trục tọa độ Đề - các, sẽ gọi là AO p_x, p_y và p_z).

Hình 4.4. Hình dạng của AO s và AO p

Lưu ý:

- Orbital nguyên tử kí hiệu là AO (viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Atomic Orbital).

- Các AO p trong cùng một lớp electron có hình dạng và kích thước tương tự nhau nhưng khác nhau về định hướng trong không gian.

- Ngoài các AO hay gặp là s và p, còn có các AO khác như d, f có hình dạng phức tạp hơn.

2. Số lượng electron trong một AO

- Electron chuyển động trong AO s gọi là electron s, electron chuyển động trong AO p gọi là electron p, ...

- Một AO chỉ chứa tối đa 2 electron, 2 electron này được gọi là cặp electron ghép đôi. - Nếu AO chỉ có 1 electron, electron đó được gọi là electron độc thân.

- Nếu AO không chứa electron nào thì được gọi là AO trống.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 4: Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử - Cánh diều

Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 3: Nguyên tố hóa học

Bài 5: Lớp, phân lớp và cấu hình electron

Bài 6: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài 7: Xu hướng biến đổi một số tính chất của đơn chất, biến đổi thành phần và tính chất của hợp chất trong một chu kì và trong một nhóm