Bài 4. Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử trang 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 Hóa 10 Chân trời sáng tạo...

Câu hỏi mở đầu trang 26:

Lời giải chi tiết :

- Theo mô hình hiện đại, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định, tạo thành đám mây electron

- Các electron được sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo năng lượng từ thấp đến cao

- Trình tự sắp xếp các mức năng lượng:

   + Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau

   + Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau

Câu hỏi 1 trang 26

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.1 và 4.2 => So sánh

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi vận dụng trang 27:

Hướng dẫn giải :

- Theo 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: chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân, không theo một quỹ đạo xác định

Lời giải chi tiết :

- Các thiên thể quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo xác định

- Theo Rutherford – Bohr: các electron chuyển động trên những quỹ đạo hình tròn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân

=> Mô hình nguyên tử của Rutherford – Bohr được gọi là mô hình hành tinh nguyên tử, tương tự như hệ Mặt Trời

Câu hỏi 2 trang 27:

Hướng dẫn giải :

- Đám mây electron: khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà có electron

- Orbital nguyên tử: khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron khoảng 90%

Lời giải chi tiết :

- Đám mây electron là khu vực có sự có mặt của electron xung quanh hạt nhân

- Orbital nguyên tử là khu vực mà xác suất có mặt electron là 90% xung quanh hạt nhân

Câu hỏi 3 trang 27

Hướng dẫn giải :

Orbital nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron khoảng 90%

Lời giải chi tiết :

Orbital nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron khoảng 90%

=> Xuất phát từ mô hình nguyên tử hiện đại vì electron chuyển động không theo quỹ đạo, mật độ electron không giống nhau

Câu hỏi 4 trang 27:

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.4 và so sánh

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi 5 trang 28:

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.5 và gọi tên

Lời giải chi tiết :

- Lớp 1 – Lớp K

- Lớp 2 – Lớp L

- Lớp 3 – Lớp M

- Lớp 4 – Lớp N

- Lớp 5 – Lớp O

- Lớp 6 – Lớp P

- Lớp 7 – Lớp Q

=> Cách gọi tên theo bảng chữ cái từ K đến Q lần lượt ứng với các lớp từ 1  đến 7

Câu hỏi 6 trang 28:

Hướng dẫn giải :

Các lớp càng gần hạt nhân thì lực hút càng lớn

Lời giải chi tiết :

- Lớp K gần hạt nhân nhất => Lực hút của hạt nhân với electron ở lớp K là lớn nhất

- Lớp Q nằm xa hạt nhân nhất => Lực hút của hạt nhân với electron ở lớp Q là nhỏ nhất

Câu hỏi 7 trang 28:

Hướng dẫn giải :

Đếm số phân lớp => So sánh với số lớp

Lời giải chi tiết :

- Lớp 1 có 1 phân lớp

- Lớp 2 có 2 phân lớp

- Lớp 3 có 3 phân lớp

- Lớp 4 có 4 phân lớp

=> Từ lớp 1 đến lớp 4, số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó

Câu hỏi 8 trang 29:

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.7 và rút ra nhận xét

Lời giải chi tiết :

Ở trạng thái cơ bản, các electron trong nguyên tử chiếm lần lượt những orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p…

Câu hỏi 9 trang 30:

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.8 và rút ra nhận xét

Lời giải chi tiết :

Trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau

Câu hỏi 10 trang 30:

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.9 và rút ra nhận xét

Lời giải chi tiết :

- Nguyên tử oxygen có:

   + 6 electron ghép đôi nằm ở orbital 1s, 2s và 1 orbital 2p

   + 2 electron độc thân nằm ở 2 orbital 2p

Câu hỏi 11 trang 31 CH

Hướng dẫn giải :

Quan sát Bảng 4.1 và rút ra nhận xét

Lời giải chi tiết :

- Lớp 1 có tối đa 2 electron = 2.1²

- Lớp 2 có tối đa 8 electron = 2.2²

- Lớp 3 có tối đa 18 electron = 2.3²

- Lớp 4 có tối đa 32 electron = 2.4²

=> Số electron tối đa trong lớp n là 2n²

Câu hỏi luyện tập trang 31

Hướng dẫn giải :

Nitrogen có 2 lớp

- Lớp 1 có phân lớp 1s

- Lớp 2 có phân lớp 2s 2p

- Phân lớp s có tối đa 2 electron

- Phân lớp p có tối đa 6 electron

Lời giải chi tiết :

Nitrogen có 2 lớp

- Lớp 1 có phân lớp 1s

- Lớp 2 có phân lớp 2s 2p

- Phân lớp s có tối đa số electron => 1s có 2 electron, 2s có 2 electron

- Phân lớp p chỉ chứa 1 nửa số electron tối đa => 2p có 3 electron

=> Nguyên tử nitrogen có số electron = 2 + 2 + 3 = 7 electron

Câu hỏi 12 trang 31:

Hướng dẫn giải :

Quan sát Hình 4.10 và rút ra nhận xét

Lời giải chi tiết :

(a) Phân lớp bão hòa => Không có electron độc thân

(b) Phân lớp nửa bão hòa => Số electron độc thân = số orbital của phân lớp đó

(c) Phân lớp chưa bão hòa => số electron độc thân nhỏ hơn số orbital trong phân lớp đó

Câu hỏi 13 trang 31:

Câu hỏi luyện tập trang 31:

Hướng dẫn giải :

Trong cùng một phân lớp chưa bão hòa, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa

Lời giải chi tiết :

Cả 2 trường hợp (a) và (b) đều chưa đạt được phân lớp bão hòa

- Trường hợp (a) có 2 electron độc thân => Số electron độc thân đã tối đa

- Trường hợp (b) không có electron độc thân => Số electron độc thân chưa tối đa

=> Trường hợp (a) tuân theo quy tắc Hund, trường hợp (b) không tuân theo quy tắc Hund

Câu hỏi 14 trang 32:

Hướng dẫn giải :

Lời giải chi tiết :

Cấu hình electron cho biết: số electron trên phân lớp, số electron lớp ngoài cùng, số lớp electron của nguyên tử

Câu hỏi luyện tập trang 32:

Hướng dẫn giải :

Bước 1: Xác định số electron: 13

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng dần của năng lượng:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí vững bền cho đến electron cuối cùng

Lời giải chi tiết :

- Nguyên tử có Z = 13 => Có 13 electron

- Viết theo thứ tự: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d… (trong đó phân lớp s chứa tối ta 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)

- Điền các electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

=> Nguyên tử aluminium có 1 electron độc thân

Câu hỏi 15 trang 33:

Hướng dẫn giải :

- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là các nguyên tử của nguyên tố kim loại

- Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tử của các nguyên tố phi kim

Lời giải chi tiết :

Theo Bảng 4.2 phosphorus có 5 electron ở lớp ngoài cùng

=> Phosphorus là nguyên tố phi kim

Câu hỏi vận dụng trang 33:

Hướng dẫn giải :

- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là các nguyên tử của nguyên tố kim loại

- Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tử của các nguyên tố phi kim

- Các nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim

- Nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng là nguyên tử của nguyên tố khí hiếm

Lời giải chi tiết :

Theo Bảng 4.2 lithium có 1 electron ở lớp ngoài cùng

=> Lithium là nguyên tố kim loại

Giải Bài tập 1,2,3,4 trang 34 SGK hóa chân trời sáng tạo

Hướng dẫn giải :

- Trong cùng một phân lớp chưa bão hòa, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa

- AO chứa electron độc thân: ↑

- AO chứa electron ghép đôi: ↑↓

Lời giải chi tiết :

(1): đúng vì chứa tối đa electron và biểu diễn electron độc thân bằng mũi tên đi lên

(2): sai vì số electron độc thân chưa tối đa

(3): sai vì biểu diễn 1 electron độc thân bằng mũi tên đi xuống

(4): sai vì biểu diễn electron độc thân bằng mũi tên đi xuống

(5): sai vì số electron độc thân chưa tối đa, biểu diễn electron độc thân bằng mũi tên đi xuống

(6): sai vì biểu diễn 2 electron độc thân bằng mũi tên đi xuống

Bài tập 2

Hướng dẫn giải :

- Lớp thứ nhất: có 1 phân lớp là 1s

- Lớp thứ 2: có 2 phân lớp là 2s và 2p

Lời giải chi tiết :

- Lớp thứ nhất: có 1 phân lớp là 1s

- Lớp thứ 2: có 2 phân lớp là 2s và 2p

- Phân lớp s chứa tối đa 2 electron, phân lớp p chứa tối đa 6 electron

=> Cấu hình electron của nguyên tố X: 1s²2s²2p⁴

=> Nguyên tố X có 8 electron

=> Số hiệu nguyên tử của X: Z = 8

Bài tập 3

Hướng dẫn giải :

Bước 1: Xác định số electron

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng dần của năng lượng:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí vững bền cho đến electron cuối cùng

Bước 4: Xác định số electron độc thân

Lời giải chi tiết :

a) Boron (Z = 5): 1s²2s²2p¹ => Có 1 electron độc thân

b) Oxygen (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ => Có 2 electron độc thân

c) Phosphorus (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³ => Có 3 electron độc thân

d) Chlorine (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ => Có 1 electron độc thân

Bài tập 4

Hướng dẫn giải :

Bước 1: Xác định số electron

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng dần của năng lượng:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí vững bền cho đến electron cuối cùng

Bước 4: Xác định số electron ở lớp ngoài cùng

   + Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là các nguyên tử của nguyên tố kim loại

   + Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là nguyên tử của các nguyên tố phi kim

   + Các nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại hoặc phi kim

   + Nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng là nguyên tử của nguyên tố khí hiếm

Lời giải chi tiết :

- Nguyên tố Carbon (Z = 6): 1s²2s²2p² => Có 4 electron ở lớp ngoài cùng, là nguyên tố phi kim

- Nguyên tố Sodium (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹ => Có 1 electron ở lớp ngoài cùng, là nguyên tố kim loại

- Nguyên tố Oxygen (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ => Có 6 electron ở lớp ngoài cùng, là nguyên tố phi kim.