TÀI LIỆU THAM KHẢO: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

Chia sẻ: HOA HUONG | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

112
lượt xem 130
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguyên tử là hạt cơ bản cấu tạo nên vật chất, cũng là đơn vị nhỏ nhất có đầy đủ tính chất của một chất . Chúng có khối lượng, kích thước rất nhỏ bé nhưng có cấu tạo rất phức tạp. Hạt nhân: tích điện dương (+), chiếm gần trọn khối lượng nguyên tử, chứa các hạt chủ yếu là proton và neutron. Lớp vỏ điện tử: tích điện âm (–),khối lượng không đáng kể, chỉ chứa hạt electron....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: TÀI LIỆU THAM KHẢO: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

Chương II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ : I. 1. Nguyên tử và các hạt cơ bản : Nguyên tử là hạt cơ bản cấu tạo nên vật chất, cũng là đơn vị  nhỏ nhất có đầy đủ tính chất của một chất . Chúng có khối lượng, kích thước rất nhỏ bé nhưng có cấu tạo rất phức tạp.  Cấu tạo nguyên tử: Hạt nhân: tích điện dương (+), • chiếm gần trọn khối lượng nguyên tử, chứa các hạt chủ yếu là proton và neutron. Lớp vỏ điện tử: tích điện âm • (–),khối lượng không đáng kể, chỉ chứa hạt electron. * Nguyên tử trung hòa về điện Hình 2.1. Mô hình cấu tạo nguyên tử - Các hạt cơ bản cấu tạo nguyên tử: Khối lượng Điện tích Ký Tên h i ệu kg đvC(amu) Coulomb(C) đve 9,1095.10-31 –1,60219.10-19 Electron e 0,000549 –1 1,6726.10-27 +1,60219.10-19 Proton p 1,007276 +1 1,6745.10-27 Neutron n 1,008665 0 0  Ký hiệu nguyên tử: A X .X : ký hiệu nguyên tử . Z .Z : nguyên tử số = điện tích hạt nhân = số p = số e . .A : số khối = số p + số n . 2. Quang phổ nguyên tử : • Quang phổ của ánh sáng là quang phổ liên tục. Quang phổ nguyên tử là quang phổ vạch. Mỗi vạch ứng với • một bước sóng xác định, đặc trưng cho nguyên tử đó. 1
• Ví dụ: Khí Hydrogen loãng khi bị phóng điện sẽ phát ra ánh sáng gồm những tia có bước sóng khác nhau (phổ). Phổ hydro trong vùng khả kiến gồm 4 vạch Hình 2.2. Phổ bức xạ điện từ của ánh sáng trắng Hình 2.3. Quang phổ vạch của nguyên tử hydro • Sóng tương ứng với các tia bức xạ được đặc trưng bởi biên độ sóng A (Amplitude), bước sóng λ (Wavelength), tần số ν (frequence). 2
Hình 2.4. Các thông số sóng * Giải thích quang phổ vạch của nguyên tử H : Hình 2.5. Các mức năng lượng và dãy quang phổ nguyên tử hydro Ở điều kiện bình thường electron ở mức năng lượng thấp nhất • (mức bền nhất): mức cơ bản. Khi hấp thu năng lượng, electron sẽ chuyển lên mức cao hơn (mức • kích thích), kém bền hơn (chỉ tồn tại khoảng 10-10 – 10-8 sec), electron sẽ nhanh chóng chuyển về mức năng lượng thấp hơn, khi đó nó phát ra một phần năng lượng đã hấp thụ dưới dạng các bức xạ: hc = hν ΔE = E kt − E cb = λ Khi e chuyển từ mức n > 1 trở về mức n = 1 ta có dãy Lyman (vùng • tử ngoại-UV ), từ mức n > 2 về mức n = 2 tương ứng dãy Balmer (ánh sáng thấy được-VIS ), từ mức n > 3 về mức n = 3 là dãy Paschen ( hồng ngoại IR ) … 1 1 1 Công thức Rydberg : = R 2 − 2  ν= • n  λ  1 n2  Với: ♦ ν : số sóng ứng với một đơn vị chiều dài (1cm). 3
♦ R:(hằng số Rydberg) = 109678 cm-1. ♦ Dãy:(Lyman:n1=1;n2 ≥ 2); (Balmer:n1=2;n2 ≥ 3); (Paschen: n1=3;n2 ≥4)… II. THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR : Hình 2.6. Mô hình hành tinh nguyên tử của Bohr Ba định đề của Bohr: Định đề 1: Electron quay quanh nhân trên những quỹ đạo tròn đồng tâm • xác định, gọi là quỹ đạo bền. Định đề 2: Khi electron quay trên quỹ đạo bền không phát ra năng lượng • điện từ. Định đề 3: Năng lượng sẽ được phát xạ hay hấp thu khi electron chuyển • từ quỹ đạo bền này sang quỹ đạo bền khác. ∆ E = | Ec – Eđ | = hν Hình 2.7. Sự thay đổi trạng thái của e III. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ THEO THUYẾT CƠ HỌC LƯỢNG TỬ Luận điểm 1:Bản chất sóng và hạt của các hạt vi mô (bản chất nhị 1. nguyên) : - Cơ học lượng tử quan niệm rằng các hạt vi mô có cả tính chất hạt và tính chất sóng. • Bản chất hạt: các hạt vi mô đều có khối lượng m, kích thước r và chuyển động với một tốc độ v xác định. 4
• Bản chất sóng: khi hạt vi mô chuyển động sẽ tạo ra một sóng, đặc trưng bởi bước sóng λ . Tính chất sóng được thể hiện qua hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ. - Quan hệ giữa tính sóng và hạt của các hạt vi mô được thể hiện qua hệ thức De Broglie: h λ= mv o h - hằng số Planck = 6,625.10-27erg.s o m - khối lượng tĩnh của hạt vi mô. o v - tốc độ hạt vi mô. - Ví dụ: • Đối với electron: m = 9,1.10-31kg, chuyển động với tốc độ v = 106cm/s sẽ tạo nên sóng với bước sóng λ = 7,3.10-10m. Có thể dùng mạng tinh thể chất rắn làm mạng nhiễu xạ để phát hiện sóng này: Hình 2.8. Thí nghiệm nhiễu xạ • Đối với hạt vĩ mô: m = 1g, chuyển động với tốc độ v = 1cm/s sẽ tạo nên sóng 6,6.10-29m. bước sóng quá bé, không phát hiện được. Luận điểm 2: Nguyên lý bất định Heisenberg : 2. • Bản chất sóng - hạt đưa tới hệ quả quan trọng về sự chuyển động của hạt vi mô, thể hiện trong nguyên tắc do Heisenberg đưa ra năm 1927:”Ta không thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí và tốc độ(hay động lượng) của hạt vi mô.” ≥ h Δx.Δv ≥ = m 2πm *∆ x - độ bất định về vị trí. *∆ v - độ bất định về tốc độ. m => Đối với hạt vi mô xác định là hằng số nên khi tọa độ của nó được xác m định càng chính xác (∆ x càng nhỏ) thì tốc độ của hạt càng được xác định kém chính xác (∆ v càng lớn) và ngược lại.( ∆ x→0 , ∆ v→∞ ) ; ( ∆ v→0 , ∆ x→∞ ). Hệ quả : Khi xác định tương đối chính xác tốc độ chuyển động của electron chúng ta không thể nói đến đường đi chính xác của nó, mà chỉ có thể nói đến xác suất có mặt của nó ở chỗ nào đó trong không gian. Đối với cơ học lượng 5
tử, trạng thái của electron trong nguyên tử được khảo sát thông qua hai khái niệm sau : *Khái niệm đám mây electron và orbital nguyên tử(AO). Khi chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử, electron đã • tạo ra một vùng không gian bao quanh hạt nhân mà nó có thể có mặt ở bất kỳ thời điểm nào với xác suất có mặt khác nhau.Vùng không gian đó được gọi là đám mây electron . Nơi nào electron thường xuất hiện thì mật độ electron dày đặc hơn, như vậy mật độ của đám mây tỷ lệ thuận với xác suất có mặt của electron và được xác định bằng đại lượng Ψ2. Theo tính toán của cơ học lượng tử thì đám mây electron là vô • cùng, không có ranh giới xác định, vì electron có thể tiến lại rất gần hạt nhân, cũng có thể ra xa vô cùng.Vì thế để tiện khảo sát : Quy ước:orbital nguyên tử(AO)(:atomic orbital) là vùng không gian chứa khoảng 90% xác suất có mặt của electron. Hình dạng của AO được biểu diễn bằng bề mặt giới hạn bởi những điểm có mật độ xác suất bằng nhau của vùng không gian đó, cũng là ranh giới với vùng không gian còn lại . 3. Luận điểm 3 : Phương trình sóng Schrödinger : Phương trình sóng Schr ödinger cơ bản mô tả sự chuyển động của hạt vi mô trong trường thế năng đối với trường hợp trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian (trạng thái dừng). *Phương trình sóng Schrödinger được xem là phương trình cơ học lượng tử nền tảng dùng khảo sát sự chuyển động của các hạt vi mô .Phương trình được xây dựng theo các bước: >Chọn phương trình sóng dừng để mô tả trạng thái chuyển động của electron trong nguyên tử . >Cân bằng lực hút hạt nhân-electron và lực ly tâm . Kết quả là thu được phương trình vi phân riêng phần bậc hai phức tạp : ∂2 Ψ ∂2 Ψ ∂2 Ψ 8π 2 m ( E −U )Ψ = 0 + + + ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2 h2 Trong đó: o ∂ (teta)- vi phân riêng phần o m - khối lượng hạt vi mô o h – hằng số Planck o E – năng lượng toàn phần của hạt vi mô (tổng động năng và thế năng) o U - thế năng của hạt vi, phụ thuộc vào toạ độ x, y, z o Ψ(psi) - hàm sóng với các biến x, y, z mô tả sự chuyển động của hạt vi mô ở điểm có tọa độ x, y, z trong hệ tọa độ trục Oxyz. 6
*Nghiệm của phương trình : E và Ψ. *Điều kiện của Ψ : xác định, liên tục, đơn trị và chuẩn hóa . Ψ2 – mật độ xác suất hiện diện của e tại điểm có tọa độ x, y, z. Ψ2dV – xác suất hiện diện của e trong vùng không gian vi cấp dV. “Chuẩn hóa” có nghĩa là: nếu có sự tồn tại electron thì xác suất tìm thấy electron đó trong toàn không gian là 100%, về phương diện toán học người ta biểu diễn : ∞ ∫ Ψ2dV = 1 0 Khi giải phương trình sóng Schrödinger cho các hệ nguyên tử • khác nhau người ta thấy xuất hiện 4 đại lượng không thứ nguyên nhưng lại xác định trạng thái của electron trong nguyên tử. Đó là 4 số lượng tử. Chú ý: Phương trình sóng Schrödinger chỉ giải được chính xác cho trường hợp hệ nguyên tử H( một hạt nhân và một e). Đối với các hệ vi mô phức tạp hơn phải giải gần đúng. 4. Bốn số lượng tử : Số lượng tử thể hiện các trạng thái lượng tử rời rạc của một hệ trong cơ học lượng tử. Ví dụ về hệ cơ học lượng tử thông dụng là: một hạt electron trong nguyên tử hiđrô • trạng thái quay của một phân tử... • Bảng dưới đây liệt kê một số loại số lượng tử thông dụng: Ký Hệ cơ lượng tử Tên gọi Phổ giá trị h i ệu electron trong nguyên số lượng tử chính N 1, 2, 3, ... tử electron trong nguyên số lượng tử xung lượng l 0, 1, ..., n-1 tử electron trong nguyên số lượng tử từ ml -l, -l+1, ..., l-1, l tử hạt cơ bản số lượng tử spin -1/2, 1/2 với electron ms phân tử số lượng tử quay J số lượng tử tổng xung 1/2 nếu l=0 và electron trong nguyên j tử lượng l+1/2, l-1/2 nếu l>0 số lượng tử tổng xung electron trong nguyên mj -j, -(j-1), ..., j-1, j tử lượng từ 7
electron trong nguyên mức siêu tinh vi I tử a. Số lượng tử chính n và các mức năng lượng của electron: Giá trị: n = 1, 2, 3, …, ∞ . • Ý nghĩa : n xác định: • + Mức năng lượng của electron (chỉ đúng đối với nguyên tử H và ion hydrogenoid). Hình 2.9. Mô hình vỏ nguyên tử + Kích thước trung bình của AO. Ví dụ: đối với H: me4 Z2 Z2 Z2 = −2,18.10−18 2 J = −13.6 2 eV E =− 8ε 0 n 2 h 2 2 n n  1  l( l +1)  a 0n 2 r= 1 + 1 −  n 2  Z  2  *n càng tăng thì E và r càng lớn,electron càng xa nhân • Trạng thái năng lượng của electron tương ứng với mỗi giá trị của n được gọi là một mức năng lượng En (trong nguyên tử H , En chỉ phụ thuộc vào n ) ∞ n 1 2 3 … Mức năng lượng En E1 E2 E3 … E∞ Các electron nằm trên cùng một mức năng lượng n hợp thành một lớp • e. n 1 2 3 4 5 6 7 Lớp e K L M N O P Q b. Số lượng tử orbital (phụ) ℓ và hình dạng AO: Giá trị: ứng với 1 giá trị của n có n giá trị của ℓ , gồm : ℓ = 0, 1, 2, …, • (n-1). Ý nghĩa : ℓ xác định: • Năng lượng của AO trong nguyên tử nhiều electron.Trong o nguyên tử nhiều electron: các mức năng lượng bị tách ra thành nhiều 8
phân mức năng lượng. Mỗi phân mức năng lượng được đặc trưng bởi một số lượng tử orbital ℓ,ℓ càng tăng, năng lượng của các phân mức càng lớn. Hình dạng các AO . Cụ thể như sau : o . ℓ = 0 : AO có dạng khối cầu , ký hiệu là s (sphere). . ℓ = 1 : AO có dạng 2 khối cầu biến dạng tiếp xúc , ký hiệu là p (principle) . . ℓ = 2 : AO có dạng 4 khối cầu biến dạng tiếp xúc , ký hiệu là d (differential). . ℓ = 3 : AO có dạng phức tạp , ký hiệu là f (fundamental). . ℓ = 4 , 5 …: AO có dạng càng phức tạp , ký hiệu lần lượt là g, h ,… (trong thực tế người ta thấy dù ở nguyên tử lớn nhất electron cũng chỉ phân bố đến f ) Các electron có cùng cặp giá trị (n,ℓ) hợp thành một phân lớp e. • . n = 1 , ℓ = 0 : phân lớp 1s. . n = 2 , ℓ = 0 : phân lớp 2s ; ℓ = 1 : phân lớp 2p . . n = 3 , ℓ = 0 : phân lớp 3s ; ℓ= 1 : phân lớp 3p ; ℓ = 2 :phân lớp 3d … c. Số lượng tử từ mℓ và các orbital nguyên tử(AO): Giá trị:ứng với mỗi giá trị của ℓ có (2ℓ + 1) giá trị của mℓ: mℓ= 0, ±1, ±2 • …, ±ℓ. Ý nghĩa : mℓ đặc trưng cho sự định hướng trong không gian khác nhau • của các AO đồng năng trong cùng một phân lớp. Mỗi giá trị của mℓ ứng với một cách định hướng của một AO. Như vậy một tổ hợp 3 giá trị của ba số lượng tử (n, l, mℓ ) xác định một • AO.Một phân lớp (n,ℓ) có (2ℓ +1) AO. Phân lớp s p d f ℓ 0 1 2 3 mℓ 0 -1,0,+1 -2,-1,0,+1,+2 -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 Số AO 1 3 5 7 9
Hình 2.10. Hình dạng và định hướng không gian của các AO s, p, d. d. Số lượng tử spin ms Số lượng tử spin tham số hóa bản chất nội tại của mô men xung lượng của mọi hạt cơ bản. Trong cơ học lượng tử mômen xung lượng của hạt cơ bản được mô tả chính xác hơn bằng khái niệm spin, có nhiều tính chất hơi khác với mômen xung lượng trong cơ học cổ điển. 1. Định nghĩa Số lượng tử spin định nghĩa bởi công thức: |S| = ở đó S là vectơ spin |S| là độ lớn của vectơ spin là hằng số Planck s là số lượng tử spin, ứng với spin mô men xung lượng. Cho một hướng bất kỳ z (thường được xác định bởi từ trường mở rộng) ảnh của spin- z là ở đó ms là số lượng tử spin thứ 2, có biên độ từ −s đến +s. Có tổng cộng 2s+1 giá trị ms khác nhau. 10
Hình 2.11. Trạng thái tự xoay của electron • Ý nghĩa: đặc trưng chuyển động riêng của electron, tức là sự tự quay quanh trục của electron. Electron tích điện nên khi tự xoay sẽ phát sinh từ trường ,chiều của vectơ moment từ μ theo qui tắc vặn nút chai. • Giá trị: ms = ± ½ ứng với hai chiều quay thuận và nghịch với chiều kim đồng hồ.( vì chỉ có hai chiều tự xoay nên ms chỉ có hai giá trị ) • Bộ 4 số lượng tử n, l, mℓ, ms xác định một electron trong nguyên tử. IV. NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON Trạng thái của electron trong nguyên tử nhiều electron- Hiệu ứng 1. chắn và hiệu ứng xâm nhập. • Đối với hệ nguyên tử đa e, cơ học lượng tử cũng khảo sát bắt đầu bằng việc giải phương trình sóng Schrödinger, nhưng chỉ giải bằng phương pháp gần đúng là: xem hàm số sóng nguyên tử đa e là tổng của các hàm sóng mỗi e. • Kết quả là trạng thái của e trong nguyên tử đa e : * Giống e trong nguyên tử 1e: -Cũng được xác định bằng 4 số lượng tử n, l, mℓ, ms. -Hình dạng, độ lớn, phân bố định hướng của các AO . *Khác nhau giữa nguyên tử 1e và đa e: Hình 2-12: Giản đồ mức năng lượng của nguyên tử H và nguyên tử đa e. - Năng lượng e trong nguyên tử đa e phụ thuộc vào cả n và ℓ ( tức là phụ thuộc vào phân lớp e) còn nguyên tử 1e chỉ phụ thuộc vào n (lớp e). 11
'2 Z . Với : Z’= Z – S (S là hiệu ứng chắn Slater phụ E =− .13,6(eV ) n2 thuộc vào phân lớp tức là phụ thuộc vào n và ℓ ) - Lực tương tác có 2 loại: + lực hút hạt nhân – electron. + lực đẩy e – e. Tương tác đẩy giữa các electron làm xuất hiện hiệu ứng chắn và hiệu ứng xâm nhập Hiệu ứng chắn: là hiệu ứng gây nên bởi các electron bên trong đẩy lên • các electron bên ngoài hình thành một màn chắn tưởng tượng làm suy yếu lực hút của hạt nhân lên các electron bên ngoài. *Đặc điểm của hiệu ứng chắn: o Các electron bên trong chắn mạnh đối với các electron bên ngoài, ngược lại các electron bên ngoài gây hiệu ứng chắn không đáng kể đối với các electron bên trong. o Các electron trên cùng một lớp chắn nhau yếu hơn so với khác lớp. Trong cùng một phân lớp chắn nhau càng yếu. o Trên cùng một lớp n, nếu ℓ tăng thì hiệu ứng chắn giảm. Hiệu ứng chắn giảm dần theo dãy s > p > d > f. o Với cùng một loại AO (cùng ℓ ), n tăng hiệu ứng chắn giảm. o Cấu hình bão hòa hoặc bán bão hòa có tác dụng chắn rất lớn. *Tóm lại, hiệu ứng chắn phụ thuộc vào kích thước (n) và hình dạng AO (ℓ) Hiệu ứng xâm nhập: đặc trưng cho khả năng đâm xuyên của các • electron bên ngoài vào các lớp electron bên trong để xâm nhập vào gần hạt nhân hơn ,chịu lực hút của hạt nhân nhiều hơn. o Theo chiều tăng ℓ , hiệu ứng xâm nhập giảm dần: s > p > d > f o n càng lớn, khả năng xâm nhập càng giảm. Do sự xuất hiện hiệu ứng chắn và hiệu ứng xâm nhập nên trật tự năng lượng của các phân lớp trong nguyên tử nhiều e có sự thay đổi so với hệ 1 electron: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f ≈ 6d Các quy luật phân bố electron vào nguyên tử nhiều e 2. a. Nguyên lý vững bền 12
Trạng thái bền vững nhất của electron trong nguyên tử là trạng thái tương ứng với giá trị năng lượng nhỏ nhất. Các electron sẽ sắp xếp vào các phân lớp có mức năng lượng từ thấp đến cao. b. Quy tắc Klechkowski: • Trong một nguyên tử nhiều electron, trật tự điền các electron vào các phân lớp (đặc trưng bởi n và ℓ ) sao cho tổng (n+ℓ) tăng dần. • Khi hai phân lớp khác nhau có cùng giá trị (n+ ℓ) thì electron được xếp vào phân lớp có n tăng dần. Phân mức: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d (n + ℓ) 1 2 3 3 44 5 5 5 6 6 6 77 7 7 88 c. Nguyên lý ngoại trừ Pauli Trong một nguyên tử không thể có hai electron có cùng giá trị 4 số lượng tử. Hệ quả: giúp tính được số e tối đa có ở một AO, một phân lớp và một lớp e: Nếu có 2 electron đã có cùng giá trị 3 số lượng tử (n, ℓ,mℓ) tức là cùng một AO thì số lượng tử thứ tư là ms phải khác nhau , mà ms chỉ có 2 giá trị ms= ±½ nên một AO chứa tối đa 2e với spin ms ngược dấu nhau . Phân lớp sp d f Số AO 13 5 7 Số e tối 26 1 14 d. Quy tắc Hünd: đa 0 Khi phân bố electron vào các AO đồng năng trong cùng một phân lớp để đạt trạng thái bền vững nhất phải phân bố sao cho tổng spin trong phân lớp phải cực đại.(nghĩa là mỗi AO một e trước, sau đó mới ghép đôi e thứ hai vào). + Ví dụ: O 1s22s22p4 3. Công thức electron nguyên tử.(cấu hình electron nguyên tử). Giaù trò l Công thức e nguyên tử cho2 ết s3 phân bố e vào các phân lớp theo ự bi 0 1 thứ tự mức năng lượng tăng 1dần từ trái sang phải (theo đúng qui tắc n Klechkowski), số mũ trên mỗi phân2lớp là số electron . 7p 3 7d 1 7f 6f 4 5 nhoû tröôùc caùc OA coù trò (n+l)öø thaáp ñeán cao 6 7 8 át roài leân cao dt r oài l eân cao n caoù t r ò C dt r oài l eân cao n 1s 2 2s 2p 13 3 3s 3p 3d
Thí dụ : . Al (Z = 13) : 1s22s22p63s23p1. : 1s22s22p63s23p64s1. . K (Z = 19) . Co (Z = 27) : 1s22s22p63s23p64s23d7. *Chú ý: Cấu hình e ngtử không bền Cấu hình e bền hơn → ns (n-1)d5 (bán bão hòa, bền).PN(VIB). 2 4 1 ns (n-1)d → ns1 (n-1)d10 (bão hòa, bền nhất).PN(IB). ns2 (n-1)d9 → Thí dụ : . Cr (Z = 24) : 1s22s22p63s23p64s13d5. . Cu (Z = 29) : 1s22s22p63s23p64s13d10. . Ag (Z = 47) : 1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d10. *Cấu hình electron của ion: Trước hết cần phân biệt hai loại phân lớp : - Phân lớp ngoài cùng: là phân lớp có số lượng tử chính n lớn nhất trong cấu hình e nguyên tử . - Phân lớp cuối cùng: là phân lớp chứa e cuối cùng có năng lượng cao nhất ( viết theo qui tắc Klechkowski). °Cấu hình e cation Mn+: tách n e ra khỏi phân lớp ngoài cùng của nguyên tử . °Cấu hình e anion Xm-: nhận m e vào phân lớp cuối cùng của nguyên tử . Thí dụ: Fe(Z = 26):1s22s22p63s23p64s23d6.(3d6:ph.lớp cuối cùng;4s2:ph.lớp ngoài cùng) Fe2+(Z = 26): 1s22s22p63s23p63d6. Fe3+(Z = 26) : 1s22s22p63s23p63d5. S (Z = 16) : 1s22s22p63s23p4. → S2- (Z = 16) : 1s22s22p63s23p6. 14
5.Phần bài tập Bài 1: Nguyên tử A có tổng các hạt p, e, n là 36. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện 2 lần. Số hạt p, n, e của A lần lượt là: ĐÁP ÁN: A. 12, 12, 12 A. 12, 12, 12 B. 11, 13, 12 C. 8, 8, 8 D. 3, 6, 6 Bài 2: Nguyên tử Y có tổng số hạt p, n, e là 28. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 8. Cấu hình electron của Y là: A. 1s22s22p5. B. 1s23s23p3. ĐÁP ÁN: A. 1s22s22p5 C. 1s22s22p3. D. 1s22s22p2 Bài 3: Trong tự nhiên brom có 2 đồng vị bền là Br chiếm 50,69% số 79 nguyên tử và 81Br chiếm 49,31% Số nguyên tử. Nguyên tử khối trung bình cùa Br là A. 79,990 B. 80,000 ĐÁP ÁN: C. 79,986 C. 79,986 D.79,689 Bài 4: Trong tự nhiên đồng có 2 đồng vị là 63Cu và 65Cu, trong đó đồng vị Cu chiếm khoảng 65 27% về khối lượng. Phần trăm khối lượng của 63Cu trong Cu2O là: ĐÁP ÁN: D. 64,29%. A. 73%. B. 32,15%. C. 63%. D. 64,29%. Bài 5. Trong tự nhiên đồng vị 37Cl chiếm 24,23% số nguyên tử clo. Nguyên tử khối trung bình của clo bằng 35,5. Thành phần phần trăm về khối lượng của 37Cl có trong HClO4 (với hidro là đồng vị 1H,oxi là đồng vị 16O) là: 15
ĐÁP ÁN: A. 8,92%. A. 8,92%. B. 8,56%. C.9,82%. D. 8,65%. Bài 6. Nguyên tử X có electron cuối cùng được điền vào phân lớp 4s1. Số proton của X là: ĐÁP ÁN: B.19 A. 29 B.19 C. 20 D. 18 Bài 7. Nguyên tử 15A có số electron độc thân là: ĐÁP ÁN: C. 3 A. 2 B. 4 C. 3 D. 5 Bài 8. Nguyên tử 26Y có số electron độc thân là: ĐÁP ÁN: D. 4 A. 2 B. 3 C. 3 D. 4 Bài 9. Nguyên tử 24X có số electron độc thân là: A. 6 B. 5 C. 4 D. 1 Bài 10. Cấu hình electron của nguyên tử 16X là: ĐÁP ÁN: B.1s22s22p63s23p4 A. 1s22s22p63s23p5. B.1s22s22p63s23p4. C. 1s22s22p63s13p5. . D.1s22s22p53s23p4. Bài 11. Xác định vị trí của nguyên tố có cấu hình sau trong bảng hệ thống tuần hoàn: 3d84s2: ĐÁP ÁN: b. Nhóm 8B a. Nhóm 2B b. Nhóm 8B c. Nhóm 2A d. Nhóm 8A Bài 12. Tổng số hạt mang điện trong hợp chất AB2 bằng 44. Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn số hạt mang điện của nguyên tử A là 4. Số hiệu nguyên tử của A và B lần lượt là: : ĐÁP ÁN: D. 6 ; 8. A. 5 ; 9. B. 7 ; 9. C. 16 ; 8. D. 6 ; 8. Câu 13: Tổng số hạt mang điện trong ion AB3 − bằng 82. Số hạt mang điện 2 trong hạt nhân của nguyên tử A nhiều hơn số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử B là 8. Số hiệu nguyên tử của A và B là: ĐÁP ÁN: C. 16 ; 8. A. 6 ; 14. B. 13 ; 9. C. 16 ; 8. D. 9 ; 16. 16
Câu 14: Nguyên tố X có hai đồng vị X1 và X2. Tổng số hạt không mang điện trong X1 và X2 là 90. Nếu cho 1,2 gam Ca tác dụng với một lượng X vừa đủ thì thu được 5,994 gam hợp chất CaX2. Biết tỉ lệ số nguyên tử X1 : X2 = 9 : Số khối của X1, X2 lần lượt là: ĐÁP ÁN: A. 81 và 79. 11. A. 81 và 79. B. 75 và 85. C. 79 và 81. D. 85 và 75. Câu 15: Nguyên tử của ba nguyên tố nào sau đây đều có 8 electron ở lớp ngoài cùng ? A. Ar, Xe, Br. B. He, Ne, Ar. C. Xe, Fe, Kr. D. Kr, Ne, Ar. Câu 16: Câu hình electron 1s2 2s2 2p6 KHÔNG thể có là: A. F– (Z = 9). B. Ne (Z = 10) C. Na (Z = 11). D. Mg2+ (Z = 12). : ĐÁP ÁN: D. Mg2+ (Z = 12). Câu 17: Một orbital nguyên tử 3d tương ứng với bộ hai số lượng tử nào dưới đây: ĐÁP ÁN: b. n = 3, l = 2 a. n = 3, l = 3 b. n = 3, l = 2 c. n = 2, l = 2 d. n = 3, l = 1 Câu 18: Lớp electron với số lượng tử chính n = 4 của nguyên tử có thể chứa số electron cực đại là bao nhiêu: ĐÁP ÁN: c.32 a. 28 b. 30 c. 32 d. 34 Câu 19: Có bao nhiêu orbital 3d còn trống trong nguyên tử Clo bị kích thích? ĐÁP ÁN: c.2 a. 4 b. 3 c. 2 d. 1 Câu 20: Số electron độc thân của nguyên tố Fe (Z = 26) là: ĐÁP ÁN: c. 4 a. 0 b. 2 c. 4 d. 6 Câu 21: Cho biết những cấu hình electron dưới đây những cấu hình nào không thể có: ĐÁP ÁN: a. 1p3 a. 1p3 b. 3p6 c. 3s2 d. 2s2 Câu 22: Cấu hình electron có 4 số lượng tử sau: n = 2, l = 0, ml = 0, ms ĐÁP ÁN: a. 2s1 = +1/2 là: : a. 2s1 b. 2s2 c. 2p1 d. 2p2 Câu 23: Trong một nguyên tử có tối đa bao nhiêu electron ứng với n = 2 là: 17
ĐÁP ÁN: a. 8 a. 8 b. 10 c. 12 d. 14 Câu 24: Trong một nguyên tử có tối đa bao nhiêu electron ứng với n = 2, l = 1: ĐÁP ÁN: b. 6 a. 9 b. 6 c. 11 d. 12 Câu 25: Người ta sắp xếp một số orbital nguyên tử có năng lượng tăng dần. Cách sắp xếp nào dưới dây là đúng: ĐÁP ÁN: c.3s < 3p < 4s < 3d a. 3s < 3p < 3d < 4s b. s < 2p < 3p < 3s c. 3s < 3p < 4s < 3d d. 4s < 4p < 4d < 5s Câu 26: Nguyên tố R (Z = 24) có cấu hình electron tương ứng với: ĐÁP ÁN: b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2 d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 4p5 Câu 27: Nguyên tố R (Z = 29) có cấu hình electron tương ứng với: ĐÁP ÁN: a.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 4p1 c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2 d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 4p Câu 28: Nguyên tố R thuộc chu kỳ 3, nhóm VA, có cấu hình electron tương tứng với: ĐÁP ÁN: d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 a. 1s2 2s2 2p3 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3d3 c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Câu 29: Cấu trúc lớp electron hóa trị nguyên tử của nguyên tố được biểu diễn bằng công thức: 5s2 5p4. Nguyên tố đó ở số thứ tự là: ĐÁP ÁN: b. 52 a. 50 b. 52 c. 54 d. 60 Câu 30: Nguyên tố R có số thứ tự Z = 28 được xếp loại là: ĐÁP ÁN: c. Nguyên tố d a. Nguyên tố s b. Nguyên tố p 18
c. Nguyên tố d d. Nguyên tố f Câu 31: Chọn câu phát biểu đúng: a. ∆ E < 0 : electron hấp thu bức xạ b. ∆ E > 0 : electron ĐÁP ÁN:c.∆ E > 0 : electron hấp thu bức xạ phóng thích bức xạ: c.∆ E > 0 : electron hấp thu bức xạ d.a và b đều đúng. Câu 32 A và B là 2 nguyên tố thuộc 2 chu kỳ kế tiếp trong HTTH và cùng phân nhóm. Tổng số proton trong hạt nhân 2 nguyên tố bằng 24. A và B lần lượt là: : ĐÁP ÁN:c. Oxi và Lưu huỳnh b. Nitơ và Phốt pho a. Carbon và Silic c. Oxi và Lưu huỳnh d. Flo và Clo Câu 33: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tố R là: 3s2 3p4 : ĐÁP ÁN:c.R thuộc chu kỳ 3, nhóm VIA, là phi kim a.R thuộc chu kỳ 3, nhóm IVA, là phi b.R thuộc chu kỳ 3, nhóm IVB, là kim loại. c.R thuộc chu kỳ 3, nhóm VIA, là phi kim d.R thuộc chu kỳ 3, nhóm VIB, là kim loại. Câu 34: Khối lượng nguyên tử của clo là 35,453. Trong thiên nhiên 35 37 người ta gặp hai đồng vị bền của nguyên tố đó 17 Cl và 17 Cl . Xác định 35 hàm lượng phần trăm của đồng vị 17 Cl : ĐÁP ÁN: d. 77,35% a. 22,6% b. 44,6% c. 64,6% d. 77,35% Câu 35: Nguyên tử R có tổng số hạt các loại bằng 18. Số thứ tự Z của R trong hệ thống tuần hoàn là: ĐÁP ÁN: b. 6 a. 5 b. 6 c. 7 d. 8 Câu 36: Xác định vị trí của nguyên tố có cấu hình sau trong bảng hệ thống tuần hoàn: 3s23p3 ĐÁP ÁN: d. Nhóm 5A a. Nhóm 3B b. Nhóm 5B c. Nhóm 3A d. Nhóm 5A Câu 37: Áp dụng giả thuyết de Broglie, hãy tính bước sóng λ cho trường hợp sau :Electron trong nguyên tử hiđrô chuyển động với vận tốc v = 106m/s; m = 9,1.10-31kg: ĐÁP ÁN: b. 7,27A0 b. 7,27A0 c. 72,7A0 d. 727A0 a.0,27 19
Câu 38: Từ phương trình Schroding er áp dụng cho hệ một e một hạt nhân. Cho nguyên tử có Z = 1, hãy tính năng lượng electron : E1, E2 và E3 theo đơn vị nguyên tử. E = - Z2: 2n2 ĐÁP ÁN: b. – 0,5; - 0,125; - 0,05. a. 0,5; 0,125; 0,05. b. – 0,5; - 0,125; - 0,05. c. – 0,125 ; - 0,05; - 0,5. d. – 0,5; - 0,05; - 0,125. Câu 39: Tính bazơ của các hydroxyt tăng dần theo dãy: ĐÁP ÁN: b. Al(OH)3, Mg(OH)2, NaOH, KOH a. NaOH, KOH, Mg(OH)2, Al(OH)3 b. Al(OH)3, Mg(OH)2, NaOH, KOH c. Mg(OH)2, NaOH, KOH, Al(OH)3 d. Al(OH)3, Mg(OH)2, KOH, NaOH Câu 40: Độ mạnh của các axit dưới đây được xếp giảm dần: ĐÁP ÁN: c. HClO4, H2SO4, H2CO3, H2SiO3 a. H2SiO3, H2CO3, H2SO4, HClO4 b. H2SO4, H2SiO3, H2CO3, HClO4 c. HClO4, H2SO4, H2CO3, H2SiO3 d. HClO4, H2SiO3, H2CO3, H2SO4 20