Bài giảng Hóa học - Chương II: Cấu tạo nguyên tử

Nội dung text: Bài giảng Hóa học - Chương II: Cấu tạo nguyên tử

1. Chương II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ I. NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ : 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 cĩ đầy đủ tính chất của một chất . Chúng cĩ khối lượng, kích thước rất nhỏ bé nhưng cĩ 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 khơng đáng kể, chỉ chứa hạt electron. * Nguyên tử trung hịa về điện Hình 2.1. Mơ hình cấu tạo nguyên tử - Các hạt cơ bản cấu tạo nguyên tử: Ký Khối lượng Điện tích Tên hiệu kg đvC(amu) Coulomb(C) đve Electron e 9,1095.10-31 0,000549 –1,60219.10-19 – 1 Proton p 1,6726.10-27 1,007276 +1,60219.10-19 + 1 Neutron n 1,6745.10-27 1,008665 0 0  Ký hiệu nguyên tử: A Z X .X : ký hiệu nguyên tử . .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 sĩng xác định, đặc trưng cho nguyên tử đĩ. 1
2. Ví dụ: Khí Hydrogen lỗng khi bị phĩng điện sẽ phát ra ánh sáng gồm những tia cĩ bước sĩng 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 Sĩng tương ứng với các tia bức xạ được đặc trưng bởi biên độ sĩng A (Amplitude), bước sĩng λ (Wavelength), tần số  (frequence). 2
3. Hình 2.4. Các thơng số sĩng * 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 chĩng chuyển về mức năng lượng thấp hơn, khi đĩ nĩ phát ra một phần năng lượng đã hấp thụ dưới dạng các bức xạ: hc ΔE E E h kt cb λ Khi e chuyển từ mức n > 1 trở về mức n = 1 ta cĩ 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  R Cơng thức Rydberg : 2 2  n1 n2 Với:   : số sĩng ứng với một đơn vị chiều dài (1cm). 3
4.  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. Mơ hình hành tinh nguyên tử của Bohr Ba định đề của Bohr: Định đề 1: Electron quay quanh nhân trên những quỹ đạo trịn đồng tâm xác định, gọi là quỹ đạo bền. Định đề 2: Khi electron quay trên quỹ đạo bền khơng 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 | = h Hình 2.7. Sự thay đổi trạng thái của e III. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ THEO THUYẾT CƠ HỌC LƯỢNG TỬ 1. Luận điểm 1:Bản chất sĩng và hạt của các hạt vi mơ (bản chất nhị nguyên) : - Cơ học lượng tử quan niệm rằng các hạt vi mơ cĩ cả tính chất hạt và tính chất sĩng. Bản chất hạt: các hạt vi mơ đều cĩ khối lượng m, kích thước r và chuyển động với một tốc độ v xác định. 4
5. Bản chất sĩng: khi hạt vi mơ chuyển động sẽ tạo ra một sĩng, đặc trưng bởi bước sĩng . Tính chất sĩng được thể hiện qua hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ. - Quan hệ giữa tính sĩng và hạt của các hạt vi mơ 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 mơ. o v - tốc độ hạt vi mơ. - Ví dụ: Đối với electron: m = 9,1.10-31kg, chuyển động với tốc độ v = 106cm/s sẽ tạo nên sĩng với bước sĩng  = 7,3.10 -10m. Cĩ thể dùng mạng tinh thể chất rắn làm mạng nhiễu xạ để phát hiện sĩng này: Hình 2.8. Thí nghiệm nhiễu xạ Đối với hạt vĩ mơ: m = 1g, chuyển động với tốc độ v = 1cm/s sẽ tạo nên sĩng 6,6.10-29m. bước sĩng quá bé, khơng phát hiện được. 2. Luận điểm 2: Nguyên lý bất định Heisenberg : Bản chất sĩng - hạt đưa tới hệ quả quan trọng về sự chuyển động của hạt vi mơ, thể hiện trong nguyên tắc do Heisenberg đưa ra năm 1927:”Ta khơng thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí và tốc độ(hay động lượng) của hạt vi mơ.”  h Δx.Δv m 2 m * x - độ bất định về vị trí. * v - độ bất định về tốc độ. => Đối với hạt vi mơ xác định  là hằng số nên khi tọa độ của nĩ 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 khơng thể nĩi đến đường đi chính xác của nĩ, mà chỉ cĩ thể nĩi đến xác 5
6. suất cĩ mặt của nĩ ở chỗ nào đĩ trong khơng gian. Đối với cơ học lượng tử, trạng thái của electron trong nguyên tử được khảo sát thơng 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 khơng gian bao quanh hạt nhân mà nĩ cĩ thể cĩ mặt ở bất kỳ thời điểm nào với xác suất cĩ mặt khác nhau.Vùng khơng gian đĩ 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 cĩ mặt của electron và được xác định bằng đại lượng 2. Theo tính tốn của cơ học lượng tử thì đám mây electron là vơ cùng, khơng cĩ ranh giới xác định, vì electron cĩ thể tiến lại rất gần hạt nhân, cũng cĩ thể ra xa vơ cùng.Vì thế để tiện khảo sát : Quy ước:orbital nguyên tử(AO)(:atomic orbital) là vùng khơng gian chứa khoảng 90% xác suất cĩ mặt của electron. Hình dạng của AO được biểu diễn bằng bề mặt giới hạn bởi những điểm cĩ mật độ xác suất bằng nhau của vùng khơng gian đĩ, cũng là ranh giới với vùng khơng gian cịn lại . 3. Luận điểm 3 : Phương trình sĩng Schrưdinger : Phương trình sĩng Schrưdinger cơ bản mơ tả sự chuyển động của hạt vi mơ trong trường thế năng đối với trường hợp trạng thái của hệ khơng thay đổi theo thời gian (trạng thái dừng). *Phương trình sĩng Schrưdinger được xem là phương trình cơ học lượng tử nền tảng dùng khảo sát sự chuyển động của các hạt vi mơ .Phương trình được xây dựng theo các bước: >Chọn phương trình sĩng dừng để mơ 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 :  2Ψ  2Ψ  2Ψ 8π2m E U Ψ 0 x 2 y2 z2 h 2 Trong đĩ: o (teta)- vi phân riêng phần o m - khối lượng hạt vi mơ o h – hằng số Planck o E – năng lượng tồn phần của hạt vi mơ (tổng động năng và thế năng) o U - thế năng của hạt vi, phụ thuộc vào toạ độ x, y, z o(psi) - hàm sĩng với các biến x, y, z mơ tả sự chuyển động của hạt vi mơ ở điểm cĩ tọa độ x, y, z trong hệ tọa độ trục Oxyz. 6
7. *Nghiệm của phương trình : E và . *Điều kiện của  : xác định, liên tục, đơn trị và chuẩn hĩa . 2 – mật độ xác suất hiện diện của e tại điểm cĩ tọa độ x, y, z. 2dV – xác suất hiện diện của e trong vùng khơng gian vi cấp dV. “Chuẩn hĩa” cĩ nghĩa là: nếu cĩ sự tồn tại electron thì xác suất tìm thấy electron đĩ trong tồn khơng gian là 100%, về phương diện tốn học người ta biểu diễn :  2dV = 1 0 Khi giải phương trình sĩng Schrưdinger cho các hệ nguyên tử khác nhau người ta thấy xuất hiện 4 đại lượng khơng thứ nguyên nhưng lại xác định trạng thái của electron trong nguyên tử. Đĩ là 4 số lượng tử. Chú ý: Phương trình sĩng Schrưdinger chỉ giải được chính xác cho trường hợp hệ nguyên tử H( một hạt nhân và một e). Đối với các hệ vi mơ 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 thơng dụng là: một hạt electron trong nguyên tử hiđrơ trạng thái quay của một phân tử Bảng dưới đây liệt kê một số loại số lượng tử thơng dụng: Ký hiệu Hệ cơ lượng tử Tên gọi Phổ giá trị electron trong nguyên N số lượng tử chính 1, 2, 3, tử electron trong nguyên l số lượng tử xung lượng 0, 1, , n-1 tử electron trong nguyên m số lượng tử từ -l, -l+1, , l-1, l l tử -1/2, 1/2 với m hạt cơ bản số lượng tử spin s electron J phân tử số lượng tử quay electron trong nguyên 1/2 nếu l=0 và j số lượng tử tổng xung lượng tử l+1/2, l-1/2 nếu l>0 electron trong nguyên số lượng tử tổng xung lượng m -j, -(j-1), , j-1, j j tử từ electron trong nguyên I mức siêu tinh vi tử 7
8. 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. Mơ hình vỏ nguyên tử + Kích thước trung bình của AO. Ví dụ: đối với H: 4 2 2 me 2 18 Z Z E 2 2 2 Z 2,18.10 2 J 13.6 2 eV 8ε0n h n n a n2 1 l l 1  r 0 1 1 2  Z 2 n  *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 cĩ n giá trị của ℓ , gồm : ℓ = 0, 1, 2, , (n-1). Ý nghĩa : ℓ xác định: o Năng lượng của AO trong nguyên tử nhiều electron.Trong nguyên tử nhiều electron: các mức năng lượng bị tách ra thành nhiều 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. o Hình dạng các AO . Cụ thể như sau : . ℓ = 0 : AO cĩ dạng khối cầu , ký hiệu là s (sphere). 8
9. . ℓ = 1 : AO cĩ dạng 2 khối cầu biến dạng tiếp xúc , ký hiệu là p (principle) . . ℓ = 2 : AO cĩ dạng 4 khối cầu biến dạng tiếp xúc , ký hiệu là d (differential). . ℓ = 3 : AO cĩ dạng phức tạp , ký hiệu là f (fundamental). . ℓ = 4 , 5 : AO cĩ 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 cĩ 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 cĩ (2ℓ + 1) giá trị của m ℓ: mℓ= 0, ±1, ±2 , ±ℓ. Ý nghĩa : mℓ đặc trưng cho sự định hướng trong khơng gian khác nhau của các AO đồng năng trong cùng một phân lớp. Mỗi giá trị của m ℓ ứng với một cách định hướng của một AO. Như vậy một tổ hợp 3 giá trị của ba số lượng tử (n, l, m ℓ ) xác định một AO.Một phân lớp (n,ℓ) cĩ (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
10. Hình 2.10. Hình dạng và định hướng khơng gian của các AO s, p, d. d. Số lượng tử spin ms Số lượng tử spin tham số hĩa bản chất nội tại của mơ men xung lượng của mọi hạt cơ bản. Trong cơ học lượng tử mơmen xung lượng của hạt cơ bản được mơ tả chính xác hơn bằng khái niệm spin, cĩ nhiều tính chất hơi khác với mơmen xung lượng trong cơ học cổ điển. 1. Định nghĩa Số lượng tử spin định nghĩa bởi cơng thức: |S| = ở đĩ S là vectơ spin |S| là độ lớn của vectơ spin là hằng số Planck s là số lượng tử spin, ứng với spin mơ men xung lượng. Cho một hướng bất kỳ z (thường được xác định bởi từ trường mở rộng) ảnh của spin- z là ở đĩ ms là số lượng tử spin thứ 2, cĩ biên độ từ −s đến +s. Cĩ tổng cộng 2s+1 giá trị ms khác nhau. Hình 2.11. Trạng thái tự xoay của electron 10
11. 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: m s = ± ½ ứng với hai chiều quay thuận và nghịch với chiều kim đồng hồ.( vì chỉ cĩ hai chiều tự xoay nên ms chỉ cĩ hai giá trị ) Bộ 4 số lượng tử n, l, mℓ, ms xác định một electron trong nguyên tử. IV. NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON 1. Trạng thái của electron trong nguyên tử nhiều electron- Hiệu ứng 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 sĩng Schrưdinger, nhưng chỉ giải bằng phương pháp gần đúng là: xem hàm số sĩng nguyên tử đa e là tổng của các hàm sĩng 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) cịn nguyên tử 1e chỉ phụ thuộc vào n (lớp e). ' 2 E Z .13,6(eV ) . Với : Z’= Z – S (S là hiệu ứng chắn Slater phụ thuộc n2 vào phân lớp tức là phụ thuộc vào n và ℓ ) - Lực tương tác cĩ 2 loại: + lực hút hạt nhân – electron. + lực đẩy e – e. 11
12. 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 ngồi hình thành một màn chắn tưởng tượng làm suy yếu lực hút của hạt nhân lên các electron bên ngồi. *Đặc điểm của hiệu ứng chắn: o Các electron bên trong chắn mạnh đối với các electron bên ngồi, ngược lại các electron bên ngồi gây hiệu ứng chắn khơng 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 hịa hoặc bán bão hịa cĩ tác dụng chắn rất lớn. *Tĩm 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 ngồi 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 cĩ 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 2. Các quy luật phân bố electron vào nguyên tử nhiều e a. Nguyên lý vững bền 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 cĩ 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 cĩ cùng giá trị (n+ℓ) thì electron được xếp vào phân lớp cĩ 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 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8 8 12
13. c. Nguyên lý ngoại trừ Pauli Trong một nguyên tử khơng thể cĩ hai electron cĩ cùng giá trị 4 số lượng tử. Hệ quả: giúp tính được số e tối đa cĩ ở một AO, một phân lớp và một lớp e: Nếu cĩ 2 electron đã cĩ cùng giá trị 3 số lượng tử (n, ℓ,m ℓ) tức là cùng một AO thì số lượng tử thứ tư là ms phải khác nhau , mà ms chỉ cĩ 2 giá trị ms= ±½ nên một AO chứa tối đa 2e với spin ms ngược dấu nhau . Phân lớp s p d f Số AO 1 3 5 7 Số e tối đa 2 6 10 14 d. Quy tắc Hünd: 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 đĩ mới ghép đơi e thứ hai vào). + Ví dụ: O 1s22s22p4 3. Cơng thức electron nguyên tử.(cấu hình electron nguyên tử). Cơng thức e nguyên tử cho biết sự phân bố e vào các phân lớp theo thứ tự mức năng lượng tăng dần từ trái sang phải (theo đúng qui tắc Klechkowski), số mũ trên mỗi phân lớp là số electron . Giá trị l 0 1 2 3 1 n 2 3 1 1s 4 5 2 2s 2p 6 7 3 3s 3p 3d 8 4 4s 4p 4d 4f 5 5s 5p 5d 5f 6 6s 6p 6d 6f 7 7s 7p 7d 7f Thí dụ : . Al (Z = 13) : 1s22s22p63s23p1. . K (Z = 19) : 1s22s22p63s23p64s1. 13
14. . Co (Z = 27) : 1s22s22p63s23p64s23d7. *Chú ý: Cấu hình e ngtử khơng bền → Cấu hình e bền hơn ns2 (n-1)d4 → ns1 (n-1)d5 (bán bão hịa, bền).PN(VIB). ns2 (n-1)d9 → ns1 (n-1)d10 (bão hịa, bền nhất).PN(IB). 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 ngồi cùng: là phân lớp cĩ số lượng tử chính n lớn nhất trong cấu hình e nguyên tử . - Phân lớp cuối cùng: là phân lớp chứa e cuối cùng cĩ năng lượng cao nhất ( viết theo qui tắc Klechkowski). °Cấu hình e cation Mn+: tách n e ra khỏi phân lớp ngồi 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 ngồi cùng) Fe2+(Z = 26): 1s22s22p63s23p63d6. Fe3+(Z = 26) : 1s22s22p63s23p63d5. S (Z = 16) : 1s22s22p63s23p4. → S2- (Z = 16) : 1s22s22p63s23p6. 5.Phần bài tập Bài 1: Nguyên tử A cĩ tổng các hạt p, e, n là 36. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khơng mang điện 2 lần. Số hạt p, n, e của A lần lượt là: ĐÁP ÁN: A. 12, 12, 12 14
15. A. 12, 12, 12 B. 11, 13, 12 C. 8, 8, 8 D. 3, 6, 6 Bài 2: Nguyên tử Y cĩ tổng số hạt p, n, e là 28. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khơng 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 cĩ 2 đồng vị bền là 79Br chiếm 50,69% số 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 cĩ 2 đồng vị là 63Cu và 65Cu, trong đĩ đồng vị 65Cu chiếm khoảng 63 27% về khối lượng. Phần trăm khối lượng của Cu 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 cĩ trong HClO4 (với hidro là đồng vị 1H,oxi là đồng vị 16O) là: ĐÁP ÁN: A. 8,92%. A. 8,92%. B. 8,56%. C.9,82%. D. 8,65%. Bài 6. Nguyên tử X cĩ 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 cĩ số electron độc thân là: ĐÁP ÁN: C. 3 A. 2 B. 4 C. 3 D. 5 Bài 8. Nguyên tử 26Y cĩ số electron độc thân là: ĐÁP ÁN: D. 4 15
16. A. 2 B. 3 C. 3 D. 4 Bài 9. Nguyên tử 24X cĩ số electron độc thân là: A. 6 B. 5 C. 4 D. 1 2 2 6 2 4 Bài 10. Cấu hình electron của nguyên tử 16X là: ĐÁP ÁN: B.1s 2s 2p 3s 3p A. 1s22s22p63s23p5. B.1s22s22p63s23p4. C. 1s22s22p63s13p5. . D.1s22s22p53s23p4. Bài 11. Xác định vị trí của nguyên tố cĩ cấu hình sau trong bảng hệ thống tuần hồn: 3d84s2: ĐÁP ÁN: b. Nhĩm 8B a. Nhĩm 2B b. Nhĩm 8B c. Nhĩm 2A d. Nhĩm 8A Bài 12. Tổng số hạt mang điện trong hợp chất AB 2 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. 2 Câu 13: Tổng số hạt mang điện trong ion AB3 bằng 82. Số hạt mang điện 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. Câu 14: Nguyên tố X cĩ hai đồng vị X 1 và X2. Tổng số hạt khơng 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 CaX 2. Biết tỉ lệ số nguyên tử X 1 : X2 = 9 : 11. Số khối của X1, X2 lần lượt là: ĐÁP ÁN: A. 81 và 79. 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 cĩ 8 electron ở lớp ngồi cùng ? A. Ar, Xe, Br. B. He, Ne, Ar. C. Xe, Fe, Kr. D. Kr, Ne, Ar. 16
17. Câu 16: Câu hình electron 1s2 2s2 2p6 KHƠNG thể cĩ 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 cĩ thể chứa số electron cực đại là bao nhiêu: ĐÁP ÁN: c.32 a. 28 b. 30 c. 32 d. 34 Câu 19: Cĩ bao nhiêu orbital 3d cịn 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 khơng thể cĩ: ĐÁP ÁN: a. 1p3 a. 1p3 b. 3p6 c. 3s2 d. 2s2 Câu 22: Cấu hình electron cĩ 4 số lượng tử sau: n = 2, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 là: : ĐÁP ÁN: a. 2s1 a. 2s1 b. 2s2 c. 2p1 d. 2p2 Câu 23: Trong một nguyên tử cĩ tối đa bao nhiêu electron ứng với n = 2 là: ĐÁP ÁN: a. 8 a. 8 b. 10 c. 12 d. 14 Câu 24: Trong một nguyên tử cĩ 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 cĩ 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 17
18. c. 3s 0 : electron phĩng thích bức xạ: ĐÁP ÁN:c. E > 0 : electron hấp thu bức xạ c. E > 0 : electron hấp thu bức xạ d.a và b đều đúng. 18
19. Câu 32 A và B là 2 nguyên tố thuộc 2 chu kỳ kế tiếp trong HTTH và cùng phân nhĩm. Tổng số proton trong hạt nhân 2 nguyên tố bằng 24. A và B lần lượt là: : ĐÁP ÁN:c. Oxi và Lưu huỳnh a. Carbon và Silic b. Nitơ và Phốt pho c. Oxi và Lưu huỳnh d. Flo và Clo Câu 33: Cấu hình electron lớp ngồi cùng của nguyên tố R là: 3s2 3p4 : ĐÁP ÁN:c.R thuộc chu kỳ 3, nhĩm VIA, là phi kim a.R thuộc chu kỳ 3, nhĩm IVA, là phi b.R thuộc chu kỳ 3, nhĩm IVB, là kim loại. c.R thuộc chu kỳ 3, nhĩm VIA, là phi kim d.R thuộc chu kỳ 3, nhĩm 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 đĩ 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 cĩ tổng số hạt các loại bằng 18. Số thứ tự Z của R trong hệ thống tuần hồn là: ĐÁP ÁN: b. 6 a. 5 b. 6 c. 7 d. 8 Câu 36: Xác định vị trí của nguyên tố cĩ cấu hình sau trong bảng hệ thống tuần hồn: 3s23p3 ĐÁP ÁN: d. Nhĩm 5A a. Nhĩm 3B b. Nhĩm 5B c. Nhĩm 3A d. Nhĩm 5A Câu 37: Áp dụng giả thuyết de Broglie, hãy tính bước sĩng  cho trường hợp sau :Electron trong nguyên tử hiđrơ chuyển động với vận tốc v = 106m/s; m = 9,1.10-31kg: ĐÁP ÁN: b. 7,27A0 a.0,27 b. 7,27A0 c. 72,7A0 d. 727A0 Câu 38: Từ phương trình Schroding er áp dụng cho hệ một e một hạt nhân. Cho nguyên tử cĩ Z = 1, hãy tính năng lượng electron : E1, E2 2 2 và E3 theo đơn vị nguyên tử. E = - Z : 2n ĐÁP ÁN: b. – 0,5; - 0,125; - 0,05. a. 0,5; 0,125; 0,05. b. – 0,5; - 0,125; - 0,05. 19
20. 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
21. MỤC LỤC Chương II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 1 I.NGUYÊN TỬ VÀ QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ : 1 1. Nguyên tử và các hạt cơ bản : 1 2. Quang phổ nguyên tử : 1 II. THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA BOHR : 4 III. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ THEO THUYẾT CƠ HỌC LƯỢNG TỬ 4 1.Luận điểm 1:Bản chất sĩng và hạt của các hạt vi mơ (bản chất nhị nguyên) : 4 IV. NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON 11 1.Trạng thái của electron trong nguyên tử nhiều electron- Hiệu ứng chắn và hiệu ứng xâm nhập 11 2.Các quy luật phân bố electron vào nguyên tử nhiều e 12 3.Cơng thức electron nguyên tử.(cấu hình electron nguyên tử). 13 NHĨM 2