Menu Học Tập

Bài tập Hoá 10 Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử (23 bài tập)

Lớp 10 · Hoá Học Bài 3

Cấu Trúc Lớp Vỏ Electron Nguyên Tử

Orbital nguyên tử (AO) · lớp & phân lớp electron · cấu hình electron · dự đoán tính chất

1
Sự chuyển động của electron & Orbital nguyên tử (AO)
▼

▸ Hai mô hình về chuyển động của electron

Đặc điểmMô hình Rutherford – BohrMô hình hiện đại (cơ học lượng tử)
Chuyển độngTheo quỹ đạo cố định (như hành tinh quanh Mặt Trời)Không theo quỹ đạo xác định, electron chuyển động rất nhanh
Khái niệmQuỹ đạo electronOrbital nguyên tử (AO)
Vị trí electronXác định chính xácXác suất tìm thấy ($\sim 90\%$)
ORBITAL NGUYÊN TỬ (AO)
Là vùng không gian quanh hạt nhân mà xác suất tìm thấy electron là lớn nhất (khoảng $90\%$).

▸ Hình dạng các loại AO

AO s
Hình cầu (1 AO)
AO p
Hình số 8 nổi (3 AO: $p_x, p_y, p_z$)
  • AO s: dạng hình cầu, tâm là hạt nhân — mỗi lớp có 1 AO s.
  • AO p: dạng hình số 8 nổi (2 thuỳ đối xứng), gồm 3 AO định hướng theo 3 trục $p_x, p_y, p_z$ (vuông góc với nhau).
  • AO d: có 5 AO; AO f: có 7 AO (hình dạng phức tạp).

▸ Ô orbital và nguyên lí Pauli

Mỗi AO được biểu diễn bằng một ô vuông gọi là ô orbital.

NGUYÊN LÍ PAULI
Mỗi orbital chứa tối đa 2 electron và 2 electron này phải có chiều tự quay ngược nhau.
AO trống
↑
1 electron
↑↓
2 electron (đầy)
2
Lớp và phân lớp electron
▼

▸ Lớp electron

Electron trong nguyên tử sắp xếp thành từng lớp theo mức năng lượng từ thấp đến cao, lớp gần hạt nhân hơn có năng lượng thấp hơn. Các electron cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.

$n$1234567
Tên lớpKLMNOPQ

▸ Phân lớp electron

Mỗi lớp chia thành các phân lớp kí hiệu bằng chữ thường: $s, p, d, f$. Các electron cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau. Số phân lớp trong lớp thứ $n$ bằng $n$ (với $n \leq 4$).

Lớp$n$Các phân lớp
K1$1s$
L2$2s, 2p$
M3$3s, 3p, 3d$
N4$4s, 4p, 4d, 4f$

▸ Số AO và số electron tối đa

Phân lớp$s$$p$$d$$f$
Số AO1357
Số $e$ tối đa261014
CÔNG THỨC TỔNG
Số AO trong lớp $n$ = $n^2$   |   Số $e$ tối đa trong lớp $n$ = $2n^2$
Lớp$n$Số AO ($n^2$)$e$ tối đa ($2n^2$)
K112
L248
M3918
N41632
📝 Ví dụ áp dụng

• Phân lớp $p$ có 3 AO ⇒ chứa tối đa $2 \times 3 = 6$ electron.

• Phân lớp $d$ có 5 AO ⇒ chứa tối đa $2 \times 5 = 10$ electron.

• Lớp L ($n = 2$): tối đa $2 \times 2^2 = 8$ electron.

• Lớp M ($n = 3$): tối đa $2 \times 3^2 = 18$ electron.

3
Cấu hình electron nguyên tử
▼

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

▸ Ba nguyên tắc điền electron

① NGUYÊN LÍ VỮNG BỀN
Electron ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các AO có mức năng lượng từ thấp đến cao.
THỨ TỰ NĂNG LƯỢNG TĂNG DẦN
$1s \to 2s \to 2p \to 3s \to 3p \to 4s \to 3d \to 4p \to \ldots$
⚠ Lưu ý đặc biệt: Phân lớp $4s$ có mức năng lượng thấp hơn $3d$, do đó electron điền vào $4s$ trước $3d$.
② NGUYÊN LÍ PAULI
Mỗi AO chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau.
③ QUY TẮC HUND
Trong cùng một phân lớp, electron phân bố sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron độc thân có chiều tự quay giống nhau.

▸ Cách viết cấu hình electron

  1. Bước 1: Xác định tổng số electron $= Z$.
  2. Bước 2: Viết thứ tự các phân lớp theo chiều tăng năng lượng.
  3. Bước 3: Điền electron lần lượt theo nguyên lí vững bền cho đến hết.
📝 Ví dụ 1 — Oxygen ($Z = 8$)
Bước 1: $Z = 8 \Rightarrow$ có 8 electron.
Bước 2: Điền $1s^2 \to 2s^2 \to 2p^?$.
Bước 3: $1s^2$ (2e), $2s^2$ (4e), còn $8 - 4 = 4$e điền vào $2p$ ⇒ $2p^4$.
$1s^2\,2s^2\,2p^4$  hay  $[\text{He}]\,2s^2\,2p^4$  hay  $(2, 6)$
📝 Ví dụ 2 — Potassium ($Z = 19$)
Điền theo thứ tự năng lượng: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^?$
Đã điền $2+2+6+2+6 = 18$ ⇒ còn $19 - 18 = 1$ electron vào $4s$.
$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1$  hay  $[\text{Ar}]\,4s^1$  hay  $(2, 8, 8, 1)$

▸ Phân loại nguyên tố theo phân lớp cuối

  • Electron cuối điền vào phân lớp $s$ ⇒ nguyên tố $s$ (ví dụ Na, K…).
  • Electron cuối điền vào phân lớp $p$ ⇒ nguyên tố $p$ (ví dụ O, Cl…).
  • Electron cuối điền vào phân lớp $d$ ⇒ nguyên tố $d$ (ví dụ Fe, Cu…).
4
Biểu diễn ô orbital & electron độc thân
▼

Sau khi viết cấu hình, ta có thể biểu diễn dưới dạng ô orbital để xác định số electron độc thân — yếu tố quan trọng để dự đoán tính chất.

▸ Quy tắc biểu diễn

  • Phân lớp $s$: 1 ô; phân lớp $p$: 3 ô; phân lớp $d$: 5 ô.
  • Theo quy tắc Hund: trong cùng một phân lớp, điền mỗi ô 1 electron ($\uparrow$) trước; chỉ ghép đôi ($\uparrow\downarrow$) khi tất cả ô đều có 1 electron.
  • Mũi tên lên ($\uparrow$) viết trước, mũi tên xuống ($\downarrow$) viết sau.
📝 Ví dụ — Nitrogen ($Z = 7$)

Cấu hình: $1s^2\,2s^2\,2p^3$.

↑↓
$1s^2$
↑↓
$2s^2$
↑
↑
↑
$2p^3$

3 ô của $2p$: mỗi ô 1 electron, mũi tên lên (cùng chiều) ⇒ 3 electron độc thân.

Nitrogen có 3 electron độc thân
📝 Ví dụ — Sulfur ($Z = 16$)

Cấu hình: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$.

Phân lớp $3p^4$: 3 ô, 4 electron — điền 3 ô đầu mỗi ô 1 electron (Hund) rồi ghép đôi 1 ô:

↑↓
↑
↑
$3p^4$

⇒ 1 ô đôi + 2 ô đơn ⇒ 2 electron độc thân.

Sulfur có 2 electron độc thân
5
Lớp ngoài cùng & dự đoán tính chất
▼
QUY TẮC QUAN TRỌNG
Số electron lớp ngoài cùng quyết định tính chất hoá học cơ bản của nguyên tố.

Lớp ngoài cùng là lớp có giá trị $n$ lớn nhất trong cấu hình electron, gồm tổng tất cả electron ở các phân lớp thuộc lớp đó.

1, 2, 3 electron Thường là kim loại (trừ H, He, B)
4 electron Có thể là kim loại hoặc phi kim
5, 6, 7 electron Thường là phi kim
8 electron (He: 2) Khí hiếm – rất bền, hầu như không phản ứng
⚠ Các trường hợp ngoại lệ:
• H (1e ngoài cùng) — là phi kim.
• He (2e ngoài cùng) — là khí hiếm.
• B (3e ngoài cùng) — là phi kim.
📝 Ví dụ — Chlorine ($Z = 17$)
Bước 1: Cấu hình: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$.
Bước 2: Lớp ngoài cùng: $n = 3$, gồm $3s^2$ và $3p^5$.
Bước 3: Số electron lớp ngoài cùng $= 2 + 5 = 7$.
7 electron ngoài cùng ⇒ Cl là phi kim
6
Xem đầy đủ lý thuyết & các dạng bài tập
▼

Để xem lý thuyết đầy đủ với hình ảnh minh hoạ orbital, bảng cấu hình 20 nguyên tố đầu, sơ đồ tư duy, các dạng bài tập mở rộng và bảng sai lầm thường gặp, hãy đọc bài viết bên dưới:

📚
Bài 3 — Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử (Lý thuyết & phương pháp giải đầy đủ)
Định nghĩa, hình ảnh AO, các dạng bài tập đầy đủ kèm phương pháp giải, sơ đồ tư duy và sai lầm thường gặp.
Xem ngay →

Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát chương trình SGK Hóa Học 10!

1
—
Điểm: 0/23
⚛️

Cùng luyện Bài 3 – Cấu trúc lớp vỏ electron!

23 câu: 18 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận

💡 Gợi ý
ThS. Lê Thị Mai Nhi

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ

Lý thuyết, Bài tập Hoá 10 Bài mở đầu (18 bài tập) ( 11/05 )

Bài tập Hoá 10 Bài 22: Hydrogen halide. Muối halide (25 bài tập) ( 10/05 )

Bài tập Hoá 10 Bài 21: Nhóm halogen (24 bài tập) ( 10/05 )

Bài tập Hoá 10 Bài 19: Tốc độ phản ứng (24 bài tập) ( 10/05 )

Bài tập Hoá 10 Bài 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học (24 bài tập) ( 10/05 )