Lý thuyết Cấu tạo nguyên tử

I. Cách viết cấu hình electron của nguyên tử:

Gồm 3 bước:

Bước 1: Điền electron vào các phân lớp theo mức năng lượng từ thấp đến cao:

1s  2s  2p  3s  3p  4s  3d  4p

(Với s tối đa 2 electron, p tối đa 6 electron, d tối đa 10 electron, f tối đa 14 electron. Khi phân lớp tối đa electron, ta nói phân lớp đó đã bão hòa)

Bước 2: Chuyển các phân lớp vào đúng vị trí của lớp đó.

Bước 3: Xét xem có rơi vào trường hợp đặc biệt hay không:

+ Nếu 3d⁴ 4s² → 3d⁵ 4s¹

+ Nếu 3d⁹ 4s² → 3d¹⁰ 4s¹

Ví dụ 1: ₂₆Fe

– Bước 1: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶  (Xếp 26e từ trái qua phải cho đến khi hết)

– Bước 2: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶  4s² (Chuyển 3d⁶ vào đúng lớp thứ 3 của nó)

– Bước 3: 3d⁶ 4s² không rơi vào trường hợp đặc biệt nên giữ nguyên.

Ví dụ 2: ₂₉Cu

– Bước 1: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁹  (Xếp 29e từ trái qua phải cho đến khi hết)

– Bước 2: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹  4s² (Chuyển 3d⁹ vào đúng lớp thứ 3 của nó)

– Bước 3: 3d⁹ 4s² là trường hợp đặc biệt, cần chuyển lại thành:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰  4s¹

II. Cách viết cấu hình electron của ion:

Xuất phát từ cấu hình electron của nguyên tử tương ứng, sau đó:

– Ion âm: Thêm electron vào phân lớp chưa bão hòa.

– Ion dương: Bớt electron của phân lớp ngoài cùng, nếu vẫn chưa đủ, bớt tiếp vào phía trong.

Ví dụ 1: Fe²⁺ và Fe³⁺ 

₂₆Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶  4s²

→ Fe²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ (Bớt 2e ở phân lớp ngoài cùng)

→ Fe³⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ (Bớt 2e ở phân lớp ngoài cùng và 1e ở phân lớp sát phân lớp ngoài cùng).

Ví dụ 2: Cu²⁺

₂₉Cu: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰  4s¹

→ Cu²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹ (Bớt 1e ở phân lớp ngoài cùng và 1e ở phân lớp sát lớp ngoài cùng).

Ví dụ 3: N^3-

₇N: 1s² 2s² 2p³

→ N^3-: 1s² 2s² 2p⁶ (Thêm 3e vào phân lớp ngoài cùng chưa bão hòa).

III. Cách xác định số electron hóa trị:

Số electron hóa trị = Số electron lớp ngoài cùng + Số electron ở phân lớp sát lớp ngoài cùng (nếu phân lớp này chưa bão hòa)

Ví dụ 1: ₇N: 1s² 2s² 2p³

– Lớp ngoài cùng có 5e.

– Phân lớp sát lớp ngoài cùng (1s²) đã bão hòa nên không tính.

Vậy N có 5 electron hóa trị.

Ví dụ 2: ₂₆Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶  4s²

– Lớp ngoài cùng có 2e.

– Phân lớp sát lớp ngoài cùng (3d⁶) chưa bão hòa, có 6e, tính luôn.

Vậy Fe có 8 electron hóa trị.

Ví dụ 3. ₂₉Cu: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰  4s¹

– Lớp ngoài cùng có 1e

– Phân lớp sát lớp ngoài cùng (3d¹⁰) đã bão hòa nên không tính.

Vậy Cu có 1 electron hóa trị.

IV. Cách xác định số electron độc thân:

Electron độc thân là electron nằm một mình trong 1 obital.

Ví dụ 1. ₁₆S: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

[↑↓]   [↑↓]   [↑↓ – ↑↓ – ↑↓]   [↑↓]   [↑↓ – ↑    ↑ ] → Có 2 electron độc thân.

Ví dụ 2: Fe²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶

[↑↓]   [↑↓]   [↑↓ – ↑↓ – ↑↓]   [↑↓]   [↑↓ – ↑↓ –  ↑↓]  [↑↓ – ↑    ↑    ↑    ↑ ]  → Có 4 electron độc thân.