CHƯƠNG 1. NGUYÊN TỬ

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

1. Thành phần, cấu tạo nguyên tử
Nguyên tử gồm hạt nhân và vỏ electron. Hạt nhân gồm các hạt proton và nơtron, phần vỏ gồm các electron. Các đặc trưng của các hạt cơ bản trong nguyên tử được tóm tắt trong bảng sau:
.................................Proton........... Nơtron.......................Electron
Kí hiệu..........................p................. ...n................................e
Khối lượng u (đvC)........1....................1.............. ............0,00055
Khối lượng (kg)......................
Điện tích nguyên tố.......1+...................0................. ............1-
Điện tích C (Culông)....0.......................-

2. Hạt nhân nguyên tử:
Năm 1911, khi bắn phá một lá vàng mỏng bằng tia phóng xạ của rađi và dùng màn huỳnh quang đặt phía sau lá vàng để theo dõi đường đi của hạt , Ro-dơ-pho và các cộng sự đã phát hiện hầu hết các hạt đều xuyên thẳng qua lá vàng. Chỉ có một số rất ít bị lệch hướng ban đầu hay bật trở lại khi gặp lá vàng. Điều này chỉ có thể được giải thích là nguyên tử có cấu tạo rỗng. Phần mang điện tích dương nằm ở tâm gọi là hạt nhân nguyên tử. Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ so với kích thước của toàn bộ nguyên tử.
Điện tích hạt nhân có giá trị bằng số proton trong hạt nhân, gọi là Z+. Do nguyên tử trung hoà về điện cho nên số electron bằng số Z.
Thí dụ: nguyên tử oxi có 8 proton trong hạt nhân và 8 electron ở lớp vỏ.
Số khối, kí hiệu A, được tính theo công thức A = Z + N, trong đó Z là tổng số hạt proton, N là tổng số hạt nơtron.
Nguyên tố hoá học bao gồm các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
Đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó, số khối A của chúng khác nhau.


II. CẤU TẠO VỎ ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ
1. Lớp electron
- Trong nguyên tử, mỗi electron có một mức năng lượng nhất định. Các electron có mức năng lượng gần bằng nhau được xếp thành một lớp electron.
- Thứ tự của lớp tăng dần 1, 2, 3, n thì mức năng lượng của electron cũng tăng dần. Electron ở lớp có trị số n nhỏ bị hạt nhân hút mạnh, khó bứt ra khỏi nguyên tử. Electron ở lớp có trị số n lớn thì có năng lượng càng cao, bị hạt nhân hút yếu hơn và dễ tách ra khỏi nguyên tử hơn.
- Lớp electron đã có đủ số electron tối đa gọi là lớp electron bão hoà.
- Tổng số electron trong một lớp là 2n^2

Số thứ tự của lớp electron (n)...................1..............2............ .3...............4
Kí hiệu tương ứng của lớp electron............K..............L.............M ..............N
Số electron tối đa ở lớp............................2...............8 ............18.............32
2. Phân lớp electron
+ Mỗi lớp electron lại được chia thành các phân lớp. Các electron thuộc cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.
+ Kí hiệu các phân lớp là các chữ cái thường: s, p, d, f.
+ Số phân lớp của một lớp electron bằng số thứ tự của lớp.
+ Thí dụ: lớp K (n =1) chỉ có một phân lớp s.
Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp là s và p.
Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp là s, p, d…
+ Số electron tối đa trong một phân lớp: 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.
Lớp electron......Số electron tối đa của lớp........Phân bố electron trên các phân lớp
K (n =1)............................2.................. ..............................
L (n = 2)............................8................... ..................................
M (n = 3)--------------------18-------------------------------------

3. Cấu hình electron của nguyên tử
Là cách biểu diễn sự phân bố electron trên các lớp và phân lớp của nguyên tử. Sự phân bố của các electron trong nguyên tử tuân theo các nguyên lí và quy tắc sau:

a. Nguyên lí vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt các obitan có mức năng lượng từ thấp lên cao.

b. Nguyên lí Pauli: Trên một obitan chỉ có thể có nhiều nhất là hai electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.

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

d. Quy tắc về trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử:
1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s< 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d <6p< 7s< 5f <6d.

Ngoài ra còn có một cách khác mà bạn có thể nhớ rễ ràng về mực năng lượng
7.....s.......p.......d.......
6.....s.......p.......d.......
5.....s.......p.......d.......f
4.....s.......p.......d.......f
3.....s.......p.......d
2.....s.......p
1.....s

các này cũng khá là dễ nhớ à

Thí dụ: Cấu hình electron của [LATEX]Fe, Fe^{2+}, Fe^{3+}[/LATEX]
Fe: [LATEX]1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2[/LATEX]
[LATEX]Fe^{2+}[/LATEX], [LATEX]1s^22s^22p^63s^23p^63d^6[/LATEX]
[LATEX]Fe^{3+}[/LATEX], :[LATEX] 1s^22s^22p^63s^23p^63d^5[/LATEX]

4. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

+ Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron.

+ Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng (ns2np6) đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học. Đó là các khí hiếm, vì vậy trong tự nhiên, phân tử khí hiếm chỉ gồm một nguyên tử.

+ Các nguyên tử có 1-3 electron lớp ngoài cùng đều là các kim loại (trừ B). Trong các phản ứng hoá học các kim loại có xu hướng chủ yếu là nhường electron trở thành ion dương.

+ Các nguyên tử có 5 -7 electron lớp ngoài cùng đều là các phi kim. Trong các phản ứng hoá học các phi kim có xu hướng chủ yếu là nhận thêm electron trở thành ion âm.

+ Các nguyên tử có 4 electron lớp ngoài cùng là các phi kim, khi chúng có số hiệu nguyên tử nhỏ như C, Si hay các kim loại như Sn, Pb khi chúng có số hiệu nguyên tử lớn.
****** He^t' Ly' Thuye^t' *****