Hoá học 10 Bài 4: Cấu tạo vỏ nguyên tử

A. Lý thuyết

I. Sự chuyển động của các electron trong nguyên tử

1. Mô hình hành tinh nguyên tử

Trong nguyên tử, các e chuyển động xung quanh hạt nhân theo một quỹ đạo xác định như tròn hay bầu dục giống như quỹ đạo của các hành tinh chuyển động xung quanh mặt trời.

Hình 1: Mô hình mẫu hành tinh nguyên tử

2. Mô hình hiện đại về sự chuyển động của electron trong nguyên tử, obitan nguyên tử

- Trong nguyên tử các e chuyển động xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo xác định nào.

- Các electron chuyển động trong một khoảng không gian quanh hạt nhân tạo thành vỏ nguyên tử.

Video 1: Sự chuyển động của electron trong nguyên tử

II. Lớp electron và phân lớp electron

1. Lớp electron

- Các electron trên cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.

- Lớp electron được ghi bằng các số nguyên 1, 2, 3, 4... với tên gọi tương ứng K, L, M, N...

Hình 2: Lớp electron theo thứ tự mức năng lượng tăng dần

2. Phân lớp electron

- Các electron trên trùng một phân lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.

- Các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái s, p, d, f.

- Ví dụ:

+ Lớp K(n=1) có 1 phân lớp: 1s.

+ Lớp L(n=2) có 2 phân lớp: 2s, 2p.

+ Lớp M(n=3) có 3  phân lớp: 3s, 3p, 3d.

+ Lớp N(n=4) có 4  phân lớp: 4s, 4p, 4d, 4f.

III. Số electron tối đa trong một phân lớp và trong một lớp

1. Số electron tối đa trong một phân lớp

- Phân lớp s:

+ Số e tối đa: 2

+ Kí hiệu: s2

- Phân lớp p:

+ Số e tối đa: 6

+ Kí hiệu: p6

- Phân lớp d:

+ Số e tối đa: 10

+ Kí hiệu: d10

- Phân lớp f:

+ Số e tối đa: 14

+ Kí hiệu: f14

2. Số electron tối đa trong một lớp

- Lớp K (n = 1)

+ Số e tối đa (2n2): 2

+ Sự phân bố e vào các phân lớp: 1s2

- Lớp L (n = 2)

+ Số e tối đa (2n2): 8

+ Sự phân bố e vào các phân lớp: 2s22p6

- Lớp M (n = 3)

+ Số e tối đa (2n2): 18

+ Sự phân bố e vào các phân lớp: 3s23p63d10

- Lớp N (n = 4)

+ Số e tối đa (2n2): 32

+ Sự phân bố e vào các phân lớp: 4s24p64d104f14

Hình 3: Số electron tối đa trên lớp và phân lớp

IV. Mô phỏng cách tạo dựng một nguyên tử

Video 2: Mô phỏng cách tạo dựng một nguyên tử

B. Trả Lời Câu Hỏi SGK

1. Giải bài 1 trang 22 SGK Hóa 10

Một nguyên tử M có 75 electron và 110 nơtron. Kí hiệu của nguyên tử M là:

A. ${}_{75}^{185}M$         

B. ${}_{185}^{75}M$              

C. ${}_{75}^{110}M$ 

D. ${}_{110}^{75}M$   

Chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Kí hiệu của nguyên tử bao gồm 2 đại lượng là số khối và số đơn vị điện tích hạt nhân

Số khối A = 75 + 110 = 185

Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = P = E = 75

Chọn đáp án A.

2. Giải bài 2 trang 22 SGK Hóa 10

Nguyên tử nào trong các nguyên tử sau đây chứa đồng thời 20 nơtron, 19 proton và 19 electron?

A. ${}_{17}^{35}Cl$                  

B. ${}_{19}^{39}K$ 

C. ${}_{18}^{40}Ar$             

D. ${}_{19}^{40}K$

Hướng dẫn giải

Hạt chứa 20 nơtron và 19 proton và 19 electron.

Suy ra:

• Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = 19
• Số khối A = 19 + 20 = 39

Vậy nguyên tử đó là kali.

Chọn đáp án B.

3. Giải bài 3 trang 22 SGK Hóa 10

Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử flo là 9. Trong nguyên tử flo, số electron ở mức năng lượng cao nhất là:

A. 2.

B. 5.

C. 9.

D. 11

Hướng dẫn giải

Cấu hình e của flo là:

9F: 1s22s22p5

Vậy số electron ở phân mức năng lượng cao nhất 2p là 5.

4. Giải bài 4 trang 22 SGK Hóa 10

Các electron của nguyên tử nguyên tố X được phân bố trên 3 lớp, lớp thứ ba có 6 electron. Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử X là:

A. 6

B. 8

C. 14

D. 16

Hãy chọn đáp số đúng.

Hướng dẫn giải

Các electron của nguyên tử nguyên tố X được phân bố trên 3 mức năng lượng, lớp thứ 3 có 6 electron.

X có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p4.

Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử X là 16.

5. Giải bài 5 trang 22 SGK Hóa 10

a) Thế nào là lớp và phân lớp electron? Sự khác nhau giữa lớp và phân lớp electron?

b) Tại sao lớp N chứa tối đa 32 electron.

Hướng dẫn giải

Câu a

• Lớp electron: Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp, các lớp được sắp xếp từ gần hạt nhân ra ngoài. Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.

Thứ tự các lớp được kí hiệu bằng các số nguyên n = 1, 2, 3, ..., 7.

• Phân lớp electron: Mỗi lớp electron được chia thành các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường: s, p, d, f.
• Sự khác nhau giữa lớp và phân lớp: electron trên một lớp có năng lượng gần bằng nhau còn trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.

Câu b

Lớp N chứa tối đa 32 electron là do:

Lớp N là lớp 4 có chứa các phân lớp là : 4s, 4p, 4d, 4f

Như vậy có: s2 + p6 + d10 + f14 = 32 electron.

6. Giải bài 6 trang 22 SGK Hóa 10

Nguyên tử agon có kí hiệu là ${}_{18}^{40}\text{Ar}$.

a) Hãy xác định số proton, số nơtron trong hạt nhân và số electron ở vỏ electron của nguyên tử.

b) Hãy xác định sự phân bố electron trên các lớp.

Hướng dẫn giải

Câu a: Số proton, số nơtron trong hạt nhân và số electron ở vỏ electron của nguyên tử

• Ta có số đơn vị điện tích hạt nhân z = p = 18 suy ra trong hạt nhân Ar có 18p
• Số khối A = p + n ⇒ n = A - p = 40 - 18 = 22

Câu b: Sự phân bố electron trên các lớp

Lớp vỏ electron của nguyên tử có 18e được phân bố như sau: 1s22s22p63s23p6.