BÀI 4: CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
HÓA HỌC 10
BÀI 4: CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ
Ảnh
Mục tiêu bài học
Học xong bài này, em sẽ:
Học xong bài này, em sẽ:
Trình bày và so sánh được mô hình của Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử. Nêu được khái niệm về orbital nguyên tử (AO), mô tả được hình dạng của AO (s, p), số lượng electron trong 1 AO. Trình bày được khái niệm lớp, phân lớp electron và mối quan hệ về số lượng phân lớp trong một lớp. Liên hệ được về số lượng AO trong một phân lớp. Viết được cấu hình electron nguyên tử theo lớp, phân lớp và theo ô orbital khi biết số hiệu nguyên tử Z của 20 nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Dựa vào đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử dự đoán được tính chất hoá học cơ bản của nguyên tố tương ứng.
Khởi động
Câu hỏi
Ảnh
Ảnh
Trong nguyên tử, các electron chuyển động như thế nào và chiếm những mức năng lượng nào? Trình tự sắp xếp các mức năng lượng này ra sao? Việc phân bố các electron trong nguyên tử tuân theo những nguyên lí và quy tắc nào?
- Khởi động:
1. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử
- Hoạt động 1
Ảnh
1. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử
Hoạt động 1: Tìm hiểu sự chuyển động của electron trong nguyên tử
Ảnh
1. Quan sát Hình 4.1 và 4.2, so sánh điểm giống và khác nhau giữa mô hình Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại mô tả sự chuyển động của electron trong nguyên tử.
Ảnh
- Kết luận 1
Hình vẽ
- Kết luận 1:
Theo mô hình nguyên tử của Rutherford - Bohr, các electron chuyển động trên những quỹ đạo hình tròn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân. Theo mô hình hiện đại, trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định, tạo thành đám mây electron.
Ảnh
- Hoạt động 2
Hoạt động 2: Tìm hiểu về orbital nguyên tử
Ảnh
Ảnh
Hình 4.3. Đám mây electron của nguyên tử hydrogen
- Thảo luận
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
Thảo luận:
2. Quan sát Hình 4.3 phân biệt khái niệm đám mây electron và khái niệm orbital nguyên tử. 3. Cho biết khái niệm orbital nguyên tử xuất phát từ mô hình nguyên tử của Rutherford - Bohr hay mô hình nguyên tử hiện đại.
Ảnh
- Hoạt động 3
Hoạt động 3: Tìm hiểu về orbital nguyên tử
Ảnh
4. Quan sát hình 4.4, hãy cho biết điểm giống và khác nhau giữa các orbital p(latex(p_x, p_y, p_z)).
Ảnh
Ảnh
'
'
- Kết luận 2
Hình vẽ
- Kết luận 2:
Orbital nguyên tử (Atomic Orbital, viết tắt AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà tại đó xác suất tìm thấy electron là lớn nhất khoảng 90%. Một số AO thường gặp: s, p, d, f. Các AO có hình dạng khác nhau: AO s có dạng hình cầu, AO p có dạng hình số tám nổi, AO d và f có hình dạng phức tạp.
Ảnh
- Vận dụng
- Vận dụng:
Hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể quay quanh theo những quỹ đạo xác định. Hãy cho biết mô hình nguyên tử của nhà khoa học nào được gọi là mô hình hành tinh nguyên tử, tương tự như hệ Mặt Trời?
Ảnh
Hệ Mặt Trời
2. Lớp và phân lớp electron
- Hoạt động 1
2. Lớp và phân lớp electron
Hoạt động 1: Tìm hiểu về lớp electron
Ảnh
Ảnh
- Thảo luận
Hình vẽ
Ảnh
Thảo luận:
5. Quan sát Hình 4.5, nhận xét cách gọi tên các lớp electron bằng các chữ cái tương ứng với các lớp từ 1 đến 7. 6. Từ Hình 4.5: lực hút của hạt nhân với elctron ở lớp nào là lớn nhất và lớp nào là nhỏ nhất?
Ảnh
Ảnh
- Kết luận 1
Hình vẽ
- Kết luận 1:
Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp (kí hiệu K, L, M, N, O, P, Q) từ gần đến xa hạt nhân, theo thứ tự từ lớp n = 1 đến n = 7. Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.
Ảnh
- Hoạt động 2
Hoạt động 2: Tìm hiểu về phân lớp electron
Ảnh
Ảnh
7. Quan sát hình 4.6, nhận xét về số lượng phân lớp trong các lớp từ 1 đến 4.
Ảnh
- Kết luận 2
Hình vẽ
- Kết luận 2:
Mỗi lớp electron phân chia thành các phân lớp, được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường: s, p, d, f. Các electron thuộc các phân lớp s, p, d và f được gọi tương ứng là các electron s, p, d và f. Các phân lớp s, p, d và f lần lượt có các số AO tương ứng 1, 3, 5, và 7. Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau. Với 4 lớp đầu (1, 2, 3, 4) số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó.
3. Cấu hình electron nguyên tử
- Hoạt động 1
Ảnh
3. Sự khám phá hạt nhân nguyên tử
Hoạt động 1: Tìm hiểu về Nguyên lí vững bền
Ảnh
Hình 4.7. Mối quan hệ về mức năng lượng của các orbital trong những phân lớp khác nhau
- Thảo luận
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
Thảo luận:
Quan sát Hình 4.7, nhận xét chiều tăng năng lượng của các electron trên các A0 ở trạng thái cơ bản (trạng thái có năng lượng thấp nhất).
Ảnh
- Kết luận 1
Hình vẽ
- Kết luận 1:
Ảnh
Nguyên lí vững bền: Ở trạng thái cơ bản, các electron trong nguyên tử chiếm lần lượt những orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1ss 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p ...
- Hoạt động 2
Hoạt động 2: Tìm hiểu nguyên lí Pauli (Pau-li)
Ảnh
Hình 4.8. (a) Chiếu chuyển động tự quay của electron quanh trục của nó; (b) Cách biểu diễn hai electron trong một orbital
Ảnh
9. Quan sát Hình 4.8, cho biết cách biểu diễn 2 electron trong một orbital dựa trên cơ sở nào?
Ảnh
+ tiếp
Hoạt động 2: Tìm hiểu nguyên lí Pauli (Pau-li)
Ảnh
Hình 4.9. (a) Electron ghép đôi và electron độc thân; (b) Sự sắp xếp electrong trên các orbital của nguyên tử oxygen
10. Quan sát Hình 4.9, hãy cho biết nguyên tử oxygen có bao nhiêu electron ghép ôi và bao nhiêu electron độc thân?
Ảnh
Ảnh
- Kết luận 2
Hình vẽ
- Kết luận 2:
Ảnh
Nguyên lí Pauli: Mỗi orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau.
- Hoạt động 3
Ảnh
Hoạt động 3: Xác định số A0 và số electron tối đa trong một phân lớp và trong mỗi lớp
Ảnh
Bảng 4.1. Số AO và số electron tối đa của các lớp n = 1 đến n = 4
- Kết luận 3
Hình vẽ
- Kết luận 3:
Ảnh
Số electron tối đa trong lớp n là latex(2n^2 (n <= 4)).
- Luyện tập
- Luyện tập
Ảnh
Nguyên tử nitrogen có 2 lớp electron trong đó có 2 phân lớp s và 1 phân lớp p. Các phân lớp s đều chứa số electron tối đa, còn phân lớp p chỉ chứa một nửa số electron tối đa. Nguyên tử nitrogen có bao nhiêu electron?
- Hoạt động 4
Hoạt động 4: Tìm hiểu quy tắc Hund (Hun)
Ảnh
Hình 4.10. Sự phân bố electron vào các AO trong phân lớp p
12. Quan sát Hình 4.10, hãy nhận xét số lượng electron độc thân ở mỗi trường hợp. 13. Hãy đề nghị cách phân bố electron vào các orbital để số electron độc thân là tối đa.
Ảnh
Ảnh
- Kết luận 4
Hình vẽ
- Kết luận 4:
Ảnh
Trong cùng một phân lớp chưa bão hoà, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa.
- Luyện tập
- Luyện tập
Ảnh
Trong các trường hợp (a) và (b) dưới đây, trường hợp nào có sự phân bố electron vào các orbital tuân theo và không tuân theo quy tắc Hund.
Ảnh
- Hoạt động 5
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
Thảo luận:
14. Cấu hình electron của một nguyên tử cho biết những thông tin gì?
Ảnh
Hoạt động 5: Tìm hiểu cách viết cấu hình electron
Ảnh
- Kết luận 5
Hình vẽ
- Kết luận 4:
Cấu hình electron nguyên tử phải được viết theo thứ tự các lớp electron và phân lớp trong mỗi lớp. Trong đó:
Số thứ tự lớp electron được viết bằng các số tự nhiên (n = 1, 2, 3, ...). Phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái thường s, p, d, f. Số electron của từng phân lớp được ghi bằng chỉ số phía trên, bên phải kí hiệu của phân lớp.
- Luyện tập
- Luyện tập
Ảnh
Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố aluminium (Z = 13) và biểu diễn cấu hình electron của alminium theo ô orbital. Từ đó, xác định số electron độc thân của nguyên tử này.
- Hoạt động 6
Hoạt động 6: Tìm hiểu đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử
Ảnh
Bảng 4.2. Cấu hình electron nguyên tử của một nguyên tố
Ảnh
- Thảo luận
Ảnh
Hình vẽ
Ảnh
Thảo luận:
15. Quan sát Bảng 4.2, hãy cho biết dựa trên cơ sở nào để dự đoán phosphorus là nguyên tố phi kim.
Ảnh
- Kết luận 6
Hình vẽ
- Kết luận 6:
Ảnh
Dựa vào số lượng electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố, có thể dự đoán một nguyên tố là kim loại, phi kim hay khí hiếm.
- Vận dụng
- Vận dụng:
Ảnh
Lithium là một nguyên tố có nhiều công dụng, được sử dụng trong chế tạo máy bay và trong một số loại pin nhất định. Pin Lithium-lon (pin Li-on) đang ngày càng phổ biến, nó cung cấp năng lương cho cuộc sống của hàng triệu người mỗi ngày thông qua các thiết bị như mát tính xách tay,... nhờ trọng lượng cao và khả năng sạc lại. Dựa vào cấu hình electron nguyên tử (Bảng 4.2), hãy dự đoán lithium là kim loại, phi kim hay khí hiếm?
- Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
DẶN DÒ
Ôn lại bài vừa học. Làm bài tập trong SBT. Chuẩn bị bài sau:" Bài 5: Cấu tạo bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học".
- Cảm ơn
Ảnh