Lý thuyết về cấu hình electron

Cấu hình electron nguyên tử là cách biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. Có quy ước cách viết cấu hình electron nguyên tử bao gồm số thứ tự lớp electron (1, 2, 3), kí hiệu phân lớp bằng chữ cái (s, p, d, f) và số electron trong phân lớp. Ví dụ: s2, p6, d10.

Cấu hình electron nguyên tử

Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng là quan trọng để xác định tính chất hoá học của nguyên tử.

Cách viết cấu hình electron

Để viết cấu hình electron, ta cần xác định số electron của nguyên tử, sau đó phân bố các electron theo thứ tự tăng dần các mức năng lượng AO, tuân theo các nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền và quy tắc Hun. Các electron được phân bố vào các AO theo phân mức năng lượng tăng dần và có sự chèn mức năng lượng, tuy nhiên, khi viết cấu hình electron, các phân mức năng lượng cần được sắp xếp lại theo từng lớp.

Ví dụ, nguyên tử Fe có Z=26 và có 26 electron được phân bố như sau: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6.

Viết cấu hình electron đúng cách rất quan trọng trong hóa học, giúp ta hiểu rõ hơn về tính chất hoá học của các nguyên tố và phân tử.

Xem Thêm: FeCl2 + NaOH Cách thực hiện và ứng dụng trong sản xuất

Cấu Hình Electron và Đặc Điểm Lớp Electron Ngoài Cùng

Có sự chèn mức năng lượng 4s < 3d

Khi sắp xếp lại các phân lớp theo từng lớp, ta có cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 hoặc viết gọn là [Ar] 3d6 4s2 (trong đó [Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố argon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Fe).

Đặc điểm lớp electron ngoài cùng

Các electron ở lớp ngoài cùng là yếu tố quyết định tính chất hóa học của một nguyên tố. Số electron tối đa ở lớp ngoài cùng của nguyên tử mỗi nguyên tố là 8. Các nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng đều rất bền vững và hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học. Các nguyên tử kim loại (trừ H, He, và B) có 1, 2, hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng. Các nguyên tử phi kim thường có 5, 6, hoặc 7 electron ở lớp ngoài cùng. Các nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử kim loại hoặc phi kim.

Cách viết cấu hình electron

Để viết cấu hình electron, ta cần nắm vững các nguyên lí và quy tắc sau đây: Nguyên lý Pauli chỉ ra rằng mỗi obital của nguyên tử chỉ có thể chứa tối đa hai electron và hai electron này phải có chiều tự quay khác nhau. Quy tắc Hund chỉ ra rằng trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau. Nguyên lý vững bền chỉ ra rằng ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron sẽ lần lượt chiếm các obital có mức năng lượng từ thấp đến cao.

Để viết cấu hình electron, ta cần thực hiện ba bước sau: Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử (Z). Bước 2: Sắp xếp các electron theo thứ tự tăng dần mức n

Lý thuyết về cấu hình electron

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 bao gồm số thứ tự lớp electron, phân lớp kí hiệu bằng chữ cái thường và số electron trong phân lớp được ghi bằng chỉ số ở phía trên bên phải kí hiệu của phân lớp.

Xem Thêm: Tả người thân trong gia đình em hay nhất | Văn mẫu lớp 5

Đặc điểm lớp electron ngoài cùng

Các electron ở lớp ngoài cùng quyết định tính chất hóa học của một nguyên tố. Số electron tối đa ở lớp ngoài cùng của mỗi nguyên tử là 8 electron, ngoại trừ He có 2 electron lớp ngoài cùng. Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng đều rất bền vững và hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học. Các nguyên tử có số electron lớp ngoài cùng khác 8 có thể là kim loại hoặc phi kim.

Cách viết cấu hình electron

Nắm chắc các nguyên lý và quy tắc

Để viết cấu hình electron, trước tiên cần phải nắm chắc các nguyên lý và quy tắc như Nguyên lý Pauli, Quy tắc Hund và Nguyên lý vững bền. Đây là những nguyên tắc cơ bản và rất quan trọng trong việc xác định cấu hình electron của một nguyên tử.

Xác định số electron của nguyên tử

Việc viết cấu hình electron bắt đầu bằng việc xác định số electron của nguyên tử đó. Số electron của một nguyên tử bằng với số proton trong hạt nhân của nó.

Sắp xếp các electron theo thứ tự tăng dần mức năng lượng

Sau khi xác định được số electron của nguyên tử, ta tiếp tục sắp xếp các electron theo thứ tự tăng dần mức năng lượng. Các electron có mức năng lượng thấp nhất sẽ được xếp vào vùng năng lượng thấp nhất, trong khi các electron có mức năng lượng cao hơn sẽ được xếp vào vùng năng lượng cao hơn.

Sắp xếp cấu hình electron theo thứ tự từng lớp và từng phân lớp

Cuối cùng, ta sắp xếp cấu hình electron theo thứ tự từng lớp và từng phân lớp. Đối với một nguyên tử có nhiều hơn một lớp electron, ta bắt đầu bằng việc xác định các electron trong lớp năng lượng thấp nhất, sau đó mới chuyển sang lớp năng lượng cao hơn.

Xem Thêm: R là tập hợp số gì? R là gì trong toán học? Định nghĩa và ứng dụng

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1

Viết cấu hình electron của các nguyên tố Cl (Z=17), Ne (Z=10), O (Z=8) và Ar (Z=18).

Cấu hình electron của Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

Cấu hình electron của Ne: 1s² 2s² 2p⁶

Cấu hình electron của O: 1s² 2s² 2p⁴

Cấu hình electron của Ar: 1s^2</sup

Hãy xem ví dụ tiếp theo để hiểu rõ hơn về cách viết cấu hình electron:

Ví dụ 2

Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử chromium (Cr) (Z=24)

Theo quy tắc Aufbau, ta bắt đầu bằng việc điền electron vào các mức năng lượng thấp nhất trước, sau đó mới điền vào các mức năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, trong trường hợp của chromium, ta sẽ cần phải làm khác một chút.

Cấu hình electron của Cr: [Ar] 3d5 4s1

Trong trường hợp này, ta thấy rằng thay vì điền electron vào orbital 4s trước, như quy tắc Aufbau, ta điền electron vào orbital 3d trước. Lý do cho việc này là vì việc điền electron vào orbital 3d sẽ tạo ra một cấu hình electron bền hơn.

Trên đây là một số ví dụ và quy tắc cơ bản để viết cấu hình electron. Việc nắm chắc các quy tắc này sẽ giúp cho việc viết cấu hình electron trở nên dễ dàng và chính xác hơn.