Dạng 3: CẤU HÌNH NGUYÊN TỬ

• Số thứ tự lớp electron được biểu thị bằng các chữ số: 1, 2, 3

• Phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái thường: s, p, d, f

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

• Xác định được số electron của nguyên tử: Các electron được phân bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng dần của năng lượng trong nguyên tử và tuân theo quy tắc:

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.

• Nguyên lý và quy tắc cần nhớ: Các electron được phân bố theo thứ tự tăng dần các mức năng lượng AO (mức năng lượng obitan nguyên tử), tuân theo quy tắc các nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền và quy tắc Hun.

Nguyên lý Pauli: Trên mỗi obital nguyên tử chỉ có thể chứa tối đa 2 electron. 2 electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.

Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obital sao cho số electron độc thân là tối đa. Các electron này phải có chiều tự quay giống nhau.

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

-Cấu hình e được viết theo thứ tự các phân lớp trong 1 lớp và theo thứ tự của các lớp electron.

-Bên cạnh đó, bạn cần chú ý: 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 e, các phân mức năng lượng cần được sắp xếp lại theo từng lớp.

VD

Nguyên tử Fe có Z= 26. Như vậy, trong nguyên tử Fe có: 

• 26 electron

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

• Sắp xếp lại các phân lớp theo từng lớp, ta được 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 - khí hiếm gần nhất đứng trước Fe)

Sau khi nắm được đầy đủ lý thuyết của cấu hình electron nguyên tử, sau đây là 3 bước viết cấu hình e đơn giản và dễ nhớ nhất. 

• 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 e của nguyên tử hay ion (Số electron(e) = số proton(n) = Z).

• Nắm vững các nguyên lý và quy tắc, kí hiệu của lớp và phân lớp. 

• Quy tắc bão hòa và bán bão hòa trên d và cấu hình e bền khi các e điền vào phân lớp 4 đạt bão hòa (d, f) hoặc bán bão hòa (d, f). 

VD: 

Viết cấu hình e 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