[H10A.C1B04] Mô hình nguyên tử và orbital nguyên tử

I. CÂU HỎI THẢO LUẬN TRONG BÀI HỌC:

(Xem giải) 1. 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?

(Xem giải) 2. Electron chuyển từ lớp gần hạt nhân ra lớp xa hạt nhân thì phải thu hay giải phóng năng lượng? Giải thích.

(Xem giải) 3. Dựa theo mô hình nguyên tử của Rutherford – Bohr, hãy vẽ mô hình nguyên tử các nguyên tố có Z từ 1 đến 11.

(Xem giải) 4. Theo em, xác suất tìm thấy electron trong toàn phần không gian bên ngoài đám mây là khoảng bao nhiêu phần trăm.

(Xem giải) 5. Khái niệm AO xuất phát từ mô hình Rutherford – Bohr hay mô hình hiện đại về nguyên tử?

(Xem giải) 6. 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.

II. BÀI TẬP TRONG SÁCH GIÁO KHOA:

(Xem giải) Bài 1. Những phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về mô hình Rutherford – Bohr?

(a) Electron quay xung quanh hạt nhân theo các 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.

(Xem giải) Bài 2. 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.

(Xem giải) Bài 3. 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 lại gần hạt nhân hơn. Giải thích.

(Xem giải) Bài 4. 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%)” hãy cho biết phát biểu “Xác suất tìm thấy electron tại mỗi điểm trong không gian của AO là 90%” có đúng không. Giải thích.

(Xem giải) Bài 5. 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 8 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.

III. BÀI TẬP TRONG SÁCH BÀI TẬP:

(Xem giải) 4.1. Dựa vào mô hình nguyên tử Rutherford – Bohr, hãy cho biết phát biểu nào sau đây là đúng.

A. Số lượng electron tối đa trên các lớp là như nhau.

B. Năng lượng của các electron trên các lớp khác nhau có thể bằng nhau.

C. Khi quay quanh hạt nhân theo một quỹ đạo xác định, năng lượng của electron là không đổi.

D. Electron ở gần hạt nhân nhất có năng lượng cao nhất.

(Xem giải) 4.2. Theo mô hình Rutherford – Bohr, khi một nguyên tử H hấp thụ một năng lượng đủ lớn, electron sẽ

A. chuyển từ lớp electron gần hạt nhân sang lớp xa hạt nhân hơn.

B. chuyển từ lớp electron xa hạt nhân về lớp gần hạt nhân hơn.

C. không thay đổi trạng thái.

D. có thể chuyển sang lớp khác bất kì.

(Xem giải) 4.3. Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về mô hình Rutherford – Bohr?

A. Electron trên lớp K có năng lượng cao hơn trên lớp L.

B. Electron trên lớp M có năng lượng cao hơn trên lớp K.

C. Electron ở lớp K gần hạt nhân hơn so với electron ở lớp L.

D. Electron ở lớp M xa hạt nhân hơn so với electron ở lớp L.

(Xem giải) 4.4. Nguyên tử F có 9 electron. Theo mô hình Rutherford – Bohr, tỉ lệ số lượng electron trên lớp thứ hai so với số lượng electron trên lớp thứ nhất là

A. 2 : 12.       B. 7 : 2.       C. 5 : 2.         D. 2 : 7.

(Xem giải) 4.5. Điền từ, cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong mô tả sau đây về mô hình hành tinh nguyên tử theo Rutherford – Bohr.

Khối lượng nguyên tử tập trung ở …(1)… Electron quay xung quanh hạt nhân theo những …(2)… xác định. Electron ở càng xa hạt nhân thì có năng lượng càng …(3)… Khi nguyên tử hấp thụ năng lượng phù hợp, electron sẽ chuyển …(4)… hạt nhân hơn.

(Xem giải) 4.6. Nguyên tử O có 8 electron. Theo mô hình Rutherford – Bohr, nguyên tử O có số electron có cùng năng lượng ở lớp thứ nhất là

A. 2.       B. 4.       C. 6.       D. 8.

(Xem giải) 4.7. Theo mô hình nguyên tử hiện đại, xác suất tìm thấy electron lớn nhất là ở

A. bên ngoài các orbital nguyên tử.       B. trong các orbital nguyên tử.

C. bên trong hạt nhân nguyên tử.       D. bất kì vị trí nào trong không gian.

(Xem giải) 4.8. Vùng nào sau đây ứng với xác suất tìm thấy electron trong nguyên tử bằng 100%?

A. Bên ngoài các orbital nguyên tử.

B. Trong các orbital nguyên tử.

C. Trong toàn bộ khoảng không gian xung quanh hạt nhân.

D. Ở bên trong hạt nhân.

(Xem giải) 4.9. Mỗi phát biểu sau đây về mô hình nguyên tử hiện đại là đúng hay sai?

(1) Theo mô hình nguyên tử hiện đại, electron chuyển động không theo những quỹ đạo xác định trong cả khu vực không gian xung quanh hạt nhân.

(2) Tất cả các AO nguyên tử đều có hình dạng giống nhau.

(3) Mỗi AO nguyên tử chỉ có thể chứa được 1 electron.

(4) Các electron s chuyển động trong các AO có hình số tám nổi.

(Xem giải) 4.10. Hình ảnh bên mô tả AO p với hai thùy.

Những phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy là khoảng 45%.

B. Xác suất tìm thấy electron ở mỗi thùy là khoảng 90%.

C. Xác suất tìm thấy electron trong AO p là khoảng 90%.

D. Xác suất tìm thấy electron trong AO p là khoảng 45%.

(Xem giải) 4.11. Nếu 5 electron được điền vào 3 AO thì số lượng electron độc thân là

A. 0.       B. 1.       C. 2.       D. 5.

(Xem giải) 4.12. Fluorine là nguyên tố hóa học có mặt trong nhiều hợp chất được ứng dụng trong nha khoa, y tế. Nguyên tố F có 9 electron. Hãy đề xuất phương án sắp xếp những electron này vào 5 orbital nguyên tử. Cho biết số cặp electron ghép đôi và số lượng electron độc thân trong trường hợp đó.

(Xem giải) 4.13. Cần ít nhất bao nhiêu orbital nguyên tử để chứa được: 2, 8, 18 electron?

(Xem giải) 4.14. Theo mô hình Rutherford – Bohr, electron trong nguyên tử hydrogen chuyển động trên các quỹ đạo xác định xung quanh tâm là hạt nhân nguyên tử. Mỗi quỹ đạo được đặc trưng bởi một giá trị n (n = 1, 2, 3 …). Giá trị của n cũng chính là số thứ tự của lớp electron. Bán kính của quỹ đạo thứ n (kí hiệu là r_n) của nguyên tử hydrogen có thể tính theo công thức: r_n = n² × 0,529 Å. Hãy tính bán kính quỹ đạo thứ nhất và thứ hai (tương ứng với n = 1 và n = 2) của nguyên tử hydrogen.

(Xem giải) 4.15. Bán kính của quỹ đạo thứ n (r_n) của các ion chỉ chứa 1 electron như He⁺, Li²⁺, Be³⁺ có thể tính theo công thức: rn = 0,529n²/Z² Å, trong đó Z là điện tích hạt nhân. Hãy so sánh (có giải thích) bán kính quỹ đạo thứ nhất của các ion He⁺, Li²⁺, Be³⁺.

(Xem giải) 4.16. Năng lượng của electron trong hệ gồm 1 electron và 1 hạt nhân (như H, He+, …) theo mô hình Rutherford – Bohr cũng như mô hình hiện đại đều phụ thuộc vào số thứ tự của lớp (n) và điện tích hạt nhân (Z) như sau:

trong đó Z là điện tích hạt nhân; n = 1, 2, 3, … là số thứ tự của lớp electron. Hãy tính và so sánh (có giải thích) năng lượng của electron lớp thứ nhất của H, He+, Li2+.