Lý thuyết cấu tạo vỏ nguyên tử, bài tập vận dụng l Hóa lớp 10

Cấu tạo vỏ nguyên tử là gì và những lý thuyết xoay quanh loại vỏ nguyên tử này. Để giúp các bạn có thể giải được những bài tập liên quan đến cấu tạo vỏ nguyên tử, hãy cùng Dinhnghia.com.vn tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

Tìm hiểu về cấu tạo vỏ nguyên tử

Nguyên tử là gì?

Nguyên tử không chỉ là những hạt có kích thước vô cùng nhỏ, mà còn là một loại hạt trung hòa về điện. Bên cạnh đó, chúng cũng có khả năng tạo nên các chất và các nguyên tố hóa học.

Thành phần cấu tạo vỏ nguyên tử

Thành phần cấu tạo chính bao gồm những hạt Electron mang điện tích âm. Bên cạnh đó, hạt nhân cũng bao gồm những hạt proton và notron, hạt nhân cũng thường nằm giữa những nguyên tử và các hạt mang điện tích dương. Số electron có trong vỏ nguyên tử sẽ bằng với số proton có trong hạt nhân = Z.

Obitan nguyên tử

Obitan nguyên tử – ký hiệu AO là một khái niệm chỉ khu vực đám mây electron nằm xung quanh hạt nhân, xác suất có mặt electron ở đây là lớn nhất (lên đến 90%).

Chúng có 2 hình dạng phổ biến là:

• Obitan s: Có dạng hình cầu
• Obitan p: Có dạng số 8 nổi. Cụ thể: 3 obitan px, py và pz định hướng lần lượt theo các trục Ox, Oy, Oz.

Sự chuyển động của các electron trong nguyên tử

Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh (tốc độ hàng nghìn km/s) rồi tạo thành một đám mây electron không theo quỹ đạo xác định xung quanh hạt nhân, gọi là vỏ nguyên tử.

Bởi thế, số electron ở vỏ nguyên tử của một nguyên tố đúng bằng số proton trong hạt nhân nguyên tử và bằng cả số hiệu nguyên tử (Z) hay số thứ tự của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn. Ví dụ: Vỏ của Clo có 17 electron, Z(Cl) cũng là 17.

Lớp electron và phân lớp electron

Lớp electron

Các electron có mức năng lượng gần bằng với nhau tụ họp lại, lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao và sắp xếp thành từng lớp, gọi là các lớp electron. Lớp electron trên cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau, lớp bên trong sẽ có mức năng lượng thấp hơn các lớp ở ngoài và các electron ở gần nhân hơn liên kết bền chặt hơn với hạt nhân.

Phân lớp electron

Các phân lớp electron là các phân tầng được chia trong mỗi lớp electron và sẽ có những tính chất như sau:

• Mỗi phân lớp electron bao gồm các electron có mức năng lượng bằng nhau.
• Sẽ có 4 các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái s, p, d, f.
• Số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó:
  • Lớp thứ nhất (n = 1) có 1 phân lớp: 1s.
  • Lớp thứ hai (n = 2) có 2 phân lớp: 2s, 2p.
  • Lớp thứ ba (n = 3) có 3 phân lớp: 3s, 3p, 3d.

Số electron tối đa trong một phân lớp, một lớp

Số electron tối đa trong một phân lớp như sau :

• Phân lớp s: Tối đa 2 electron
• Phân lớp p: Tối đa 6 electron
• Phân lớp d: Tối đa 10 electron
• Phân lớp f: Tối đa 14 electron

Phân lớp electron đã có đủ số electron tối đa gọi là phân lớp electron bão hoà. Từ đó quy ước được số electron tối đa trong một lớp:

• Lớp thứ nhất (lớp K, n = 1) có 1 phân lớp 1s, chứa tối đa 2 electron.
• Lớp thứ hai (lớp L, n = 2) có 2 phân lớp 2s và 2p :
  • Phân lớp 2s chứa tối đa 2 electron
  • Phân lớp 2p chứa tối đa 6 electron

Vậy, lớp thứ hai chứa tối đa 8 electron.

Một số bài tập về cấu tạo vỏ nguyên tử lớp 10

Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Nguyên tử nào sau đây có 8 electron ở lớp ngoài cùng?

A. ₈¹⁸Z

B. ₁₈⁴⁰Y

C.  ₁₆³²X

D. ₂₄⁵²T

=> Đáp án: B

Lời giải: Nguyên tử Y có 18 electron ở vỏ nguyên tử, vậy số electron ở mỗi lớp là: 2/8/8.

Câu 2: Nguyên tử của nguyên tố X có 13 electron. Khi mất đi toàn bộ electron ở lớp ngoài cùng, điện tích của ion tạo thành là

A. 1+

B. 2+

C. 3+

D. 4+

=> Đáp án: C

Lời giải:

• Số electron phân bố trên các lớp là: 2/8/3.
• Khi mất đi toàn bộ electron ở lớp ngoài cùng, điện tích của ion tạo thành là 3+

Câu 3: Ứng với lớp M (n = 3) có bao nhiêu phân lớp:

A. 3

B. 4

C.6

D.9

=> Đáp án: A

Lời giải: Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp 3s, 3p, 3d.

Câu 4: Về mức năng lượng của các electron trong nguyên tử, điều khẳng định nào sau đây là sai ?

A. Các electron ở lớp K có mức năng lượng thấp nhất.

B. Các electron ở lớp K có mức năng lượng cao nhất.

C. Các electron ở lớp K có mức năng lượng gần bằng nhau.

D. Các electron ở lớp ngoài cùng có mức năng lượng trung bình cao nhất.

=> Đáp án: C

Câu 5: Trong các khẳng định sau, khăng định nào đúng

A. Các electron có mức năng lượng bằng nhau được xếp vào cùng một lớp

B. Các electron có mức năng lượng khác nhau được xếp vào cùng một lớp

C. Các electron có mức năng lượng gần bằng nhau được xếp vào cùng một phân lớp

D.  Các electron có mức năng lượng bằng nhau được xếp vào cùng một phân lớp

=> Đáp án: D

Câu 6: Phân bố electron trên các lớp K/L/M/N của nguyên tố asen lần lượt là 2/8/18/5. Phát biểu nào sau đây là sai?

A. Tổng số electron p của nguyên tử asen là 12.

B. Điện tích hạt nhân asen là 33+.

C. Lớp ngoài cùng của asen có 2 electron s.

D. Tổng số electron d của nguyên tử asen là 10.

=> Đáp án: A

Lời giải: A sai vì tổng số electron p là 15

Câu 7: Cho các nguyên tử: ₁₁²³X, ₁₉³⁹Y, ₁₃²⁷Z.

Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. X, Y, Z có cùng số electron ở lớp ngoài cùng.

B. Tổng số electron p của Y là lớn nhất.

C. Tổng số electron trên phân lớp s của X và Z bằng nhau.

D. Số electron trên phân lớp s của Z lớn hơn số electron trên phân lớp s của Y.

=> Đáp án: B

Lời giải:

• D sai vì Z có 6 electron s còn Y có 7 electron s.
• A sai vì X và Y có 1 electron lớp ngoài cùng còn Z có 3 electron ở lớp ngoài cùng.
• C sai vì X có 5 electron s còn Z có 6 electron s.

Câu 8: Một nguyên tử có 19 electron. Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử này là

A. 3

B. 2

C. 1

D. 4.

=> Đáp án: C

Lời giải: Sự phân bố electron trên các lớp là 2/8/8/1.

Trong lớp thứ 3, electron điền vào phân lớp 3s và 3p (chưa điền vào phân lớp 3d). Sau đó electron điền tiếp vào phân lớp 4s.

Câu 9: Một nguyên tử có 17 electron. Số phân lớp electron của nguyên tử này là

A. 4

B. 5

C. 6

D. 7

=> Đáp án: B

Lời giải: 17 electron sẽ phân bố trên các lớp là 2/8/7. Vậy số phân lớp là 5.

Câu 10: Nguyên tố X thuộc chu kì 4, nhóm VIIA. Vậy tổng số electron trên lớp M của X là:

A. 8

B. 18

C. 7

D. 10

=> Đáp án: B

Lời giải:

Cấu hình electron của nguyên tử thuộc nguyên tố X là:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 => Phân lớp M có 18 electron

Câu 11: Một nguyên tử có 14 electron. Số electron p của nguyên tử này là

A. 2

B. 4

C. 6

D. 8

=> Đáp án: D

Lời giải: 14 electron sẽ phân bố trên các lớp là 2/ 8/ 4 → Số electron p là 8.

Câu 12: Một nguyên tử có 3 lớp electron, trong đó số electron p bằng số electron s. Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử này là

A. 8

B. 6

C. 4

D. 2

=> Đán án: D

Lời giải:

• Nguyên tử có 3 lớp electron ⇒ Số electron s tối đa là 6.
• Vì nguyên tử có 3 lớp electron, số electron p nhỏ nhất là 6 (6 electron trên phân lớp 2p, phân lớp 3p không có electron).
• Vậy số electron s = số electron p = 6.
• Do đó tại lớp ngoài cùng có 2 electron s và không có electron p.

Câu 13: Một nguyên tử có 4 lớp electron, số electron ở lớp ngoài cùng là 7, các lớp trong đều đã bão hòa electron. Số hiệu nguyên tử của nguyên tố này là

A. 7

B. 17

C. 25

D. 35

=> Đáp án: D

Lời giải:

• Sự phân bố electron trên các lớp là 2/8/18/7.
• Vậy số hiệu nguyên tử của nguyên tố này là 35.

Câu 14: Cho các phát biểu sau:

a. Các electron thuộc các obitan 2px, 2py, 2pz có năng lượng như nhau.

b. Các electron thuộc các obitan 2px, 2py, 2pz chỉ khác nhau về định hướng trong không gian.

c. Năng lượng của các electron thuộc các obitan 2s và 2px là như nhau.

d. Năng lượng của các electron thuộc các phân lớp 3s, 3p, 3d là khác nhau.

e. Phân lớp 3d đã bão hoà khi đã xếp đầy 10 electron.

Các khẳng định đúng là:

A. a, b, d

B. b và c

C. a, b, e

D. a, b, d, e

=> Đáp án: D

Câu 15: Các obitan trong cùng một phân lớp electron

A. Có hình dạng không phụ thuộc vào đặc điểm của mỗi phân lớp

B.  Khác nhau về mức năng lượng

C.  Có cùng định hướng trong không gian

D.  Có cùng mức năng lượng

=> Đáp án: D

Bài tập tự luận

Bài 1: Nguyên tố X có các electron được phân bố trên 3 lớp, lớp thứ ba có 6 electron. Tìm số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử X.

Cách giải:

• Vì lớp thứ 3 của X có 6 electron. Ta có phân bố:
• 1s^22s^22p^63s^23p^4.

=> Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử X là 16+.

Bài 2: Nguyên tử Flo có số đơn vị điện tích hạt nhân là 9, hỏi số electron ở mức năng lượng cao nhất của nguyên tử này là bao nhiêu?

Cách giải:

• Ta có số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử Flo là 9

=> Flo có 9 electron phân bố vào các phân lớp như sau: 1s2 2s2 2p5

=> Flo có 5 electron ở mức năng lượng cao nhất.

Bài 3:

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Thế nào là lớp và phân lớp electron? Sự khác nhau giữa lớp và phân lớp electron?

2. Tại sao lớp N chứa tối đa 32 electron.

Cách giải:

• Lớp: Cho biết số nguyên tố trong cùng chu kì.
• Phân lớp: Cho biết số obitan và số electron tối đa trong một phân lớp.
• Lớp và phân lớp khác nhau ở điểm: Lớp cho biết số nguyên tố trong chu kì, còn phân lớp cho biết số obitan và số electron tối đa.

2. Lớp N là lớp thứ 4 có các phân lớp s, p, d, f có số electron tối đa tương ứng các phân lớp là 2, 6, 10, 14 ([…]4s2 4p6 4d10 4f14) nên số electron tối đa là 32.

Xem thêm:

• Nguyên tử là gì? Hạt nhân nguyên tử là gì?
• Electron hóa trị là gì? Cách xác định số electron hóa trị
• Nguyên tố hóa học là gì? Nguyên tử khối là gì? Khái niệm đơn vị cacbon

Bài viết vừa rồi, Dinhnghia.com.vn đã cung cấp cho các bạn những kiến thức bổ ích về cấu tạo vỏ nguyên tử, cũng như những nội dung liên quan. Mong rằng, bài viết đã cung cấp những thông tin hữu ích và thú vị dành cho các bạn. Nếu các bạn có bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến bài viết, hãy bình luận xuống bên dưới để được giải đáp nhé!