Cấu hình electron nguyên tử: Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ

Trường Tiểu Học Đằng Lâm

Updated on:

Cấu hình electron nguyên tử: Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ
Bạn đang xem: Cấu hình electron nguyên tử: Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ tại Kênh Văn Hay

Nguyên tử được hình dung như một quả cầu siêu nhỏ, đường kính chỉ khoảng 0,00000001 cm, được cấu tạo bởi các hạt proton, neutron và electron (e). Trong đó, các electron trong nguyên tử của các nguyên tố được sắp xếp và phân lớp theo chiều năng lượng tăng dần theo thứ tự s,p,d,f. Vì vậy, một cách đơn giản và dễ dàng để viết cấu hình điện tử là gì? Tìm hiểu toàn bộ lý thuyết về cấu hình electron nguyên tử với Kênh Văn Hay.

Cấu hình electron của nguyên tử biểu thị điều gì?

Cấu hình electron (còn gọi là cấu hình electron của nguyên tử) biểu thị sự phân bố của các electron trong vỏ nguyên tử ở các trạng thái năng lượng khác nhau hoặc trong các vùng có mặt của chúng (theo Wikipedia).

Nói cách khác, cấu hình electron của một nguyên tử thể hiện sự phân bố của các electron trên các lớp con của các lớp khác nhau.

Ví dụ: Cấu hình electron của một số nguyên tố thường gặp:

Yếu tố

z

Cấu hình e

KYC

19

1s22s22p63s23p64s1

Thay đổi

20

1s22s22p63s23p64s2

Al

13

1s22s22p63s23p1

Fe

26

1s22s22p63s23p63d64s2

cu

29

1s22s22p63s23p63d104s1

Cr

24

1s22s22p63s23p63d54s1

Cụ thể, cấu hình electron của nguyên tử là dãy số biểu thị quỹ đạo của electron. Đây là những vùng không gian có hình dạng khác nhau bao quanh hạt nhân nguyên tử, trong đó các electron được sắp xếp một cách có trật tự. Thông qua cấu hình electron, bạn có thể nhanh chóng xác định số obitan electron trong nguyên tử và số electron trong mỗi obitan.

Thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử

Trong một nguyên tử, các electron ở các quỹ đạo khác nhau có cùng năng lượng nếu chúng ở trong cùng một lớp con. Các mức năng lượng nguyên tử được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.

  • Từ trong ra ngoài, mức năng lượng của các lớp tăng dần theo thứ tự từ 1 đến 7 và năng lượng của các lớp theo thứ tự s, p, d, f. (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p)

  • Khi điện tích hạt nhân tăng, có sự chèn mức năng lượng nên mức năng lượng 4s thấp hơn 3d.

Cách viết cấu hình electron nguyên tử: Quy tắc và các bước cần nhớ

Để viết thành thạo cấu hình electron của nguyên tử, các em cần nắm chắc các quy tắc và các bước ghi nhớ sau.

Tìm hiểu cách viết cấu hình electron của nguyên tử.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Quy tắc viết cấu hình electron của nguyên tử

Theo quy ước viết cấu hình electron của nguyên tử:

  • Số lớp vỏ electron được biểu diễn bằng các chữ số: 1, 2, 3

  • Các phân lớp được ký hiệu bằng các chữ thường: s, p, d, f

  • Số lượng electron trong phân lớp được biểu thị bằng số ở phía trên bên phải của ký hiệu phân lớp: Ví dụ: s2, p6, d10…

Cấu hình electron của nguyên tử được viết như thế nào?

  • Xác định số electron trong nguyên tử: Các electron phân bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng dần của năng lượng trong nguyên tử và tuân theo quy luật: Phân lớp s chứa tối đa 2 electron; phân lớp p chứa tối đa 6 electron, phân lớp d chứa tối đa 10 electron; Phân lớp f chứa tối đa 14 electron.

  • Các nguyên tắc và quy tắc cần nhớ: Các electron được phân bố theo thứ tự tăng dần của mức năng lượng AO (mức năng lượng quỹ đạo nguyên tử), tuân theo quy tắc của nguyên lý Pauli, nguyên lý ổn định và quy tắc Hun.

Nguyên tắc Pauli: Mỗi obitan nguyên tử có thể chứa tối đa 2 electron. Hai electron này quay theo các hướng khác nhau quanh trục riêng của mỗi electron.

Quy tắc Hund: Trong cùng một lớp con, các electron sẽ được phân bố theo các quỹ đạo sao cho số lượng electron chưa ghép cặp là tối đa. Các electron này phải có cùng chiều quay.

Nguyên tắc bền vững: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, các electron chiếm các obitan có mức năng lượng tăng dần từ thấp đến cao.

Viết cấu hình electron

Cấu hình e được viết theo thứ tự của các phân lớp trong một lớp vỏ và theo thứ tự của các lớp electron.

Ngoài ra các bạn cần chú ý: Electron phân bố vào các AO theo các mức năng lượng tăng dần và theo sự xen các mức năng lượng. Tuy nhiên, khi viết cấu hình điện tử, các mức năng lượng cần được sắp xếp lại từng lớp một.

Ví dụ:

Nguyên tử Fe có Z= 26. Vậy trong nguyên tử Fe có:

  • 26 điện tử

  • Các electron được phân bố: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 và có năng lượng chèn 4s < 3d

  • Sắp xếp lại các phân lớp theo từng lớp ta có cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Hoặc viết tắt là: [Ar] 3d6 4s2 (Trong đó, [Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố argon – khí hiếm gần nhất đứng trước Fe)

3 bước viết cấu hình electron nguyên tử dễ nhớ

Sau khi nắm được hết lý thuyết về cấu hình electron nguyên tử, dưới đây là 3 bước viết cấu hình e đơn giản và dễ nhớ nhất.

Các bước viết cấu hình electron của nguyên tử.  (Ảnh: Shutterstock.com)

  • Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử (Z).

  • Bước 2: Sắp xếp các electron theo thứ tự tăng dần mức năng lượng theo quy tắc đã học: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s…

  • Bước 3: Viết cấu hình e: Sắp xếp theo thứ tự từng lớp (1→7), trong mỗi lớp sắp xếp theo thứ tự từng phân lớp (s→p→d→f). Ví dụ: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s…

Một số lưu ý khi viết cấu hình electron:

  • Cần xác định đúng số electron của nguyên tử hoặc ion (Số electron(e) = số proton(n) = Z).

  • Nắm vững các nguyên tắc và quy tắc, ký hiệu lớp và lớp con.

  • Độ bão hòa và bán bão hòa trên d và cấu hình e ổn định khi các electron ở phân lớp 4 bão hòa (d, f) hoặc bán bão hòa (d, f).

Ví dụ:

Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố sau: Na (Z=11):

  • Bước 1: Xác định E=Z=11
  • Bước 2: Sắp xếp các e theo thứ tự tăng dần: 1s2 2s2 2p6 3s1
  • Bước 3: Viết cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s1

Tương tự:

  • Nguyên tử hiđro có Z = 1, có 1e. Cấu hình electron của nguyên tử H là: 1s1 Nguyên tử hêli có Z = 2, có 2e. Cấu hình electron của nguyên tử H là 1s2, bão hòa.
  • Nguyên tử liti có Z = 3, có 3e. Cấu hình electron của nguyên tử H là: 1s22s1. E cuối cùng của nguyên tử liti lấp đầy phân lớp s. Liti là nguyên tố s.
  • Nguyên tử neon có Z = 10, có 10e. Cấu hình electron của nguyên tử Ne là 1s22s22p6.
  • Nguyên tử clo có Z = 17, có 17e = Cấu hình electron của nguyên tử Cl là 1s22s22p63s23p5. Cấu hình e được viết tắt là [Ne]3s23p.
  • Electron cuối cùng của clo lấp đầy phân lớp p. Clo là nguyên tố p.
  • Trong đó, [Ne] là ký hiệu cấu hình electron của nguyên tử Neon, là khí hiếm gần nhất với clo.
  • Nguyên tử sắt Fe có Z=26, có 26=Cấu hình electron của nguyên tử Fe là 1s22s22p63s23p64s23d6. Cấu hình e được viết tắt là [Ar]3d64s2.
  • Electron cuối cùng của Fe lấp đầy phân lớp d. Sắt (Fe) là nguyên tố d.

Như vậy, các phần tử s, p, d, f được xác định như sau:

  • phần tử s: Một nguyên tố có các electron cuối cùng đã lấp đầy lớp con s.
  • Yếu tố P: Một nguyên tố có một electron cuối cùng trong phân lớp p.
  • yếu tố d: Là nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng điền vào phân lớp d.
  • yếu tố f : Nguyên tố có electron cuối cùng trong phân lớp f.

* Lưu ý đối với các nguyên tố có cấu hình nguyên tử bán bão hòa:

  • Cr(Z = 24) 1s22s22p63s23p63do4s2 chuyển thành 1s22s22p63s23p63d54s1.
  • Cu(Z = 29) 1s22s22p63s23p63d4s2 chuyển thành 1s22s22p63s23p63d104s.

Xem thêm:

Bảng cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu

Sau đây là bảng cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên các em cần nhớ để có thể giải bài tập cấu hình electron nguyên tử lớp 10 thành công.

Bảng cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Đặc điểm lớp electron ngoài cùng

Các electron ở lớp vỏ ngoài cùng xác định tính chất hóa học của một nguyên tố. Đối với nguyên tử của mọi nguyên tố, lớp electron ngoài cùng có những đặc điểm chung sau:

  • Có nhiều nhất là 8 electron.

  • Các nguyên tử có lớp vỏ 8e ngoài cùng (ns2np6) và nguyên tử heli (1s2) đều rất bền vững và hầu như không tham gia phản ứng hóa học.

  • Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng không tham gia phản ứng hóa học (trừ một số điều kiện đặc biệt) vì cấu hình electron của các nguyên tử này rất bền vững. Đây là những nguyên tố khí cao quý chỉ có một nguyên tử.

  • Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhường electron là nguyên tử của các nguyên tố kim loại, trừ H, He và B.

  • Những nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng nhận electron thường là nguyên tử của một nguyên tố phi kim.

  • Nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim.

Vì vậy, biết cấu hình electron của nguyên tử có thể giúp chúng ta dự đoán loại nguyên tố.

Bài tập cấu hình electron SGK Hóa học lớp 10 có lời giải

Sau khi nắm rõ toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản nhất, hãy cùng áp dụng chúng vào thực hành một số bài tập cấu hình electron nguyên tử dưới đây nhé.

Giải bài tập về cấu hình electron nguyên tử SGK Hóa học 10.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Bài tập 1.(Trang 27 SGK Hóa học 10)

Phần tử có z = 11 thuộc loại phần tử:

Giống như Bp Cd Df

Chọn câu trả lời đúng.

câu trả lời gợi ý: A là câu trả lời đúng.

Nguyên tố Z=11, ta có cấu hình electron của nguyên tố đó như sau: 1s22s22p63s1. Vậy phần tử đã cho là s. Câu trả lời đúng là a.

Bài tập 2.(Trang 27 SGK Hóa học 10)

Cấu hình electron nguyên tử nào sau đây là của lưu huỳnh (Z = 16):

A. 1s2 2s2 2p5 3s2 3p5 ; B. 1 s2 2s1 2p6 3s2 3p6 ;

C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 ; D. 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p3.

Chọn câu trả lời đúng.

câu trả lời gợi ý: Câu trả lời đúng là c

Một nguyên tử lưu huỳnh có Z=16 có cấu hình: 1s22s22p63s23p4

Bài tập 3.(Trang 28 SGK Hóa học 10)

Cấu hình electron của nguyên tử nhôm (Z=13) là 1s22s22p63s23p1. Vì thế :

A. Lớp thứ nhất (lớp vỏ K) có 2 electron;

B. Lớp thứ hai (lớp L) có 8 electron;

C. Lớp thứ ba (Lớp M) có 3 electron;

D. Lớp ngoài cùng có 1 electron.

Tìm câu sai.

câu trả lời gợi ý😀 là câu trả lời sai.

Bài tập 4.(Trang 28 SGK Hóa học 10)

Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của một nguyên tố là 13.

a) Xác định khối lượng nguyên tử.

b) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó.

(Cho biết: nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 2 đến 82 trong bảng tuần hoàn N, 1 ≤ N/Z ≤ 1,5)

câu trả lời gợi ý:

a) Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của một nguyên tố đã cho là 13. Số proton bằng số electron nên ta có phương trình: 2Z + N = 13

Mặt khác, từ nguyên tố thứ 2 đến thứ 82 trong bảng tuần hoàn ta có:

Z ≤ N; trong đó N = 13 – 2Z ⇒ Z 13 – 2Z Z ≤ 4,333 (1)

N 1.5Z 13-2Z 1.5Z 3.5Z 13 Z 3.7 (2)

Từ (1) và (2) và do Z là số nguyên dương nên 3,7 ≤ Z ≤ 4,333 . nên Z = 4

Tính số nơtron: N = 13–2Z = 13 -2,4 = 5

Vậy khối lượng nguyên tử cần tìm của bài toán là 4+5=9.

b) Viết cấu hình electron: Z=4 có cấu hình 1s22s2. Đây là phần tử s

Bài tập 5.(Trang 28 SGK Hóa 10)

Có bao nhiêu electron ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố có số hiệu nguyên tử lần lượt là 3, 6, 9, 18?

câu trả lời gợi ý:

Số electron lớp ngoài cùng trong nguyên tử của các nguyên tố có số hiệu nguyên tử 3, 6, 9, 18 lần lượt là 1, 4, 7, 8. Vì nguyên tử có cấu hình electron như sau:

z = 3: 1s2 2s1 ; z = 6: 1s2 2s2 2p2 ;

z = 9: 1s2 2s2 2p5 ; z = 18: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.

Như vậy, bài viết này của Kênh Văn Hay đã cung cấp cho các bạn toàn bộ lý thuyết về cấu hình electron nguyên tử và 3 bước viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ nhất. Hi vọng qua những thông tin trên các bạn có thể áp dụng để giải các bài toán về cấu hình electron nguyên tử và đạt điểm cao trong các kì thi. Hãy chia sẻ bài viết và đừng quên ghé thăm chuyên mục Kiến thức cơ bản trên website của Kênh Văn Hay mỗi ngày để cập nhật thêm nhiều kiến ​​thức Hóa học bổ ích nhé!

Bạn thấy bài viết Cấu hình electron nguyên tử: Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Cấu hình electron nguyên tử: Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ bên dưới để Kênh Văn Hay có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: kenhvanhay.edu.vn của Kênh Văn Hay
Nhớ để nguồn bài viết này: Cấu hình electron nguyên tử: Toàn bộ lý thuyết và cách viết cấu hình e đơn giản, dễ nhớ của website kenhvanhay.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục

Xem thêm bài viết hay:  Phụ âm trong bảng chữ cái tiếng Việt là gì? Có bao nhiêu phụ âm?

Viết một bình luận