Số electron tối đa có trong lớp thứ n bằng 2n
2
. Cụ thể số electron tối đa trong các lớp như sau:
Lớp : K L M N Số electron tối đa: 2 8 18 32
b Các phân lớp electron. Các electron trong cùng một lớp lại được chia thành các phân lớp.
Lớp thứ n có n phân lớp, các phân lớp được ký hiệu bằng chữ : s, p, d, f, kể từ hạt nhân trở ra. Các electron trong cùng phân lớp có năng lượng bằng nhau.
Lớp K n = 1 có 1 phân lớp : 1s. Lớp L n = 2 có 2 phân lớp : 2s, 2p.
Lớp M n = 3 có 3 phân lớp :3s, 3p, 3d. Lớp N n = 4 có 4 phân lớp : 4s, 4p, 4d, 4f.
Thứ tự mức năng lượng của các phân lớp xếp theo chiều tăng dần như sau : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s
Số electron tối đa của các phân lớp như sau: Phân lớp : s p d f.
Số electron tối đa: 2 6 10 14. c Obitan nguyên tử: là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà ở đó khả năng có mặt
electron là lớn nhất khu vực có mật độ đám mây electron lớn nhất. Số và dạng obitan phụ thuộc đặc điểm mỗi phân lớp electron.
Phân lớp s có 1 obitan dạng hình cầu. Phân lớp p có 3 obitan dạng hình số 8 nổi.
Phân lớp d có 5 obitan, phân lớp f có 7 obitan. Obitan d và f có dạng phức tạp hơn. Mỗi obitan chỉ chứa tối đa 2 electron có spin ngược nhau. Mỗi obitan được ký hiệu bằng 1
ơ vng
còn gọi là ơ lượng tử, trong đó nếu chỉ có 1 electron
ta gọi đó là
electron độc thân, nếu đủ 2 electron
ta gọi các electron đã ghép đôi. Obitan khơng có electron gọi là obitan trống.
4. Cấu hình electron và sự phân bố electron theo obitan.
a Nguyên lý vững bền: trong nguyên tử, các electron lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao.
Ví dụ: Viết cấu hình electron của Fe Z = 26. 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
Nếu viết theo thứ tự các mức năng lượng thì cấu hình trên có dạng. 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
Trên cơ sở cấu hình electron của nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron của cation hoặc anion tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố đó.
Ví dụ: Cấu hình electron của Fe
2+
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
Fe
3+
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
. Đối với anion thì thêm vào lớp ngồi cùng số electron mà nguyên tố đã nhận.
Ví dụ:
4
SZ = 16 : 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
. S
2-
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
Cần hiểu rằng : electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ khơng theo mức năng
lượng. 5. Năng lượng ion hoá, ái lực với electron, độ âm điện.
a Năng lượng ion hoá I. Năng lượng ion hoá là năng lượng cần tiêu thụ để tách 1e ra khỏi nguyên tử và biến nguyên tử thành ion dương. Nguyên tử càng dễ nhường e tính kim loại càng
mạnh thì I có trị số càng nhỏ.
b Ái lực với electron E. Ái lực với electron là năng lượng giải phóng khi kết hợp 1e vào nguyên tử, biến nguyên tử thành ion âm. Nguyên tử có khả năng thu e càng mạnh tính phi
kim càng mạnh thì E có trị số càng lớn. c Độ âm điện
χ .Độ âm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút cặp electron liên
kết của một nguyên tử trong phân tử.
Độ âm điện được tính từ I và E theo cơng thức:
Ngun tố có
χ càng lớn thì ngun tử của nó có khả năng hút cặp e liên kết càng mạnh.
Độ âm điện
χ thường dùng để tiên đoán mức độ phân cực của liên kết và xét các hiệu ứng dịch
chuyển electron trong phân tử.
Hệ thống tuần hồn các ngun tố hố học.
1. Định luật tuần hồn.
Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần, tính chất của các đơn chất và hợp chất của chúng biến thiên tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân.
2. Bảng hệ thống tuần hoàn. Người ta sắp xếp 109 ngun tố hố học đã tìm được theo chiều tăng dần của điệnt ích
hạt nhân Z thành một bảng gọi là bảng hệ thống tuần hồn. Có 2 dạng bảng thường gặp.
a.
Dạng bảng dài: Có 7 chu kỳ mỗi chu kỳ là 1 hàng, 16 nhóm. Các nhóm được chia thành 2 loại: Nhóm A gồm các nguyên tố s và p và nhóm B gồm những nguyên tố d và
f. Những nguyên tố ở nhóm B đều là kim loại. b. Dạng bảng ngắn: Có 7 chu kỳ chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, chu kỳ 4, 5, 6 có 2 hàng, chu kỳ
7 đang xây dựng mới có 1 hàng; 8 nhóm. Mỗi nhóm có 2 phân nhóm: Phân nhóm chính gồm các ngun tố s và p - ứng với nhóm A trong bảng dài và phân nhóm phụ gồm các
nguyên tố d và f - ứng với nhóm B trong bảng dài. Hai họ nguyên tố f họ lantan và họ actini được xếp thành 2 hàng riêng.
Trong chương trình PTTH và trong cuốn sách này sử dụng dạng bảng ngắn. 3.
Chu kỳ. Chu kỳ gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron.
Mỗi chu kỳ đều mở đầu bằng kim loại kiềm, kết thúc bằng khí hiếm. Trong một chu kỳ, đi từ trái sang phải theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần.
- Số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần. - Lực hút giữa hạt nhân và electron hố trị ở lớp ngồi cùng tăng dần, làm bán kính ngun
tử giảm dần. Do đó:
5
+ Độ âm điện χ
của các nguyên tố tăng dần. + Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần.
+ Tính bazơ của các oxit, hiđroxit giảm dần, tính axit của chúng tăng dần. - Hoá trị cao nhất đối với oxi tăng từ I đến VII. Hoá trị đối với hiđro giảm từ IV nhóm IV
đến I nhóm VII. 4.
Nhóm và phân nhóm. Trong một phân nhóm chính nhóm A khi đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng điện tích
hạt nhân. - Bán kính nguyên tử tăng do số lớp e tăng nên lực hút giữa hạt nhân và các electron ở
lớp ngoài cùng yếu dần, tức là khả năng nhường electron của nguyên tử tăng dần. Do đó. + Tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần.
+ Tính bazơ của các oxit, hiđroxit tăng dần, tính axit của chúng giảm dần. - Hoá trị cao nhất với oxi hoá trị dương của các nguyên tố bằng số thứ tự của nhóm chứa
ngun tố đó. 5.
Xét đốn tính chất của các nguyên tố theo vị trí trong bảng HTTH. Khi biết số thứ tự của một nguyên tố trong bảng HTTH hay điện tích hạt nhân Z, ta có thể
suy ra vị trí và những tính chất cơ bản của nó. Có 2 cách xét đốn.: Cách 1: Dựa vào số nguyên tố có trong các chu kỳ.
Chu kỳ 1 có 2 nguyên tố và Z có số trị từ 1 đến 2. Chu kỳ 2 có 8 nguyên tố và Z có số trị từ 3
10.
Chu kỳ 3 có 8 nguyên tố và Z có số trị từ 11
18. Chu kỳ 4 có 18 nguyên tố và Z có số trị từ 19
36.
Chu kỳ 5 có 18 nguyên tố và Z có số trị từ 37
54. Chu kỳ 6 có 32 nguyên tố và Z có số trị từ 55
86.
Chú ý: - Các chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, các ngun tố đều thuộc phân nhóm chính nhóm A.
- Chu kỳ lớn 4 và 5 có 18 nguyên tố, ở dạng bảng ngắn được xếp thành 2 hàng. Hàng trên có 10 nguyên tố, trong đó 2 ngun tố đầu thuộc phân nhóm chính nhóm A, 8
ngun tố còn lại ở phân nhóm phụ phân nhóm phụ nhóm VIII có 3 nguyên tố. Hàng dưới có 8 nguyên tố, trong đó 2 nguyên tố đầu ở phân nhóm phụ, 6 nguyên tố sau thuộc
phân nhóm chính. Điều đó thể hiện ở sơ đồ sau:
Dấu : ngun tố phân nhóm chính. Dấu
: ngun tố phân nhóm phụ.
Ví dụ: Xét đốn vị trí của ngun tố có Z = 26. Vì chu kỳ 4 chứa các nguyên tố Z = 19
36, nên nguyên tố Z = 26 thuộc chu kỳ 4, hàng
trên, phân nhóm phụ nhóm VIII. Đó là Fe. Cách 2: Dựa vào cấu hình electrong của các nguyên tố theo những quy tắc sau:
- Số lớp e của nguyên tử bằng số thứ tự của chu kỳ. - Các nguyên tố đang xây dựng e, ở lớp ngoài cùng phân lớp s hoặc p còn các lớp trong
đã bão hồ thì thuộc phân nhóm chính. Số thứ tự của nhóm bằng số e ở lớp ngoài cùng. - Các nguyên tố đang xây dựng e ở lớp sát lớp ngoài cùng ở phân lớp d thì thuộc phân
nhóm phụ. Ví dụ: Xét đốn vị trí của ngun tố có Z = 25.
6
Cấu hình e: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
4s
2
. -
Có 4 lớp e
ở chu kỳ 4. Đang xây dựng e ở phân lớp 3d
thuộc phân nhóm phụ. Nguyên tố này là kim loại, khi
tham gia phản ứng nó có thể cho đi 2e ở 4s và 5e ở 3d, có hố trị cao nhất 7
+
. Do đó, nó ở phân nhóm phụ nhóm VII. Đó là Mn.
Định luật Avơgađrơ.
1. Nội dung: ở cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất những thể tích bằng nhau của mọi chất khí đều chứa số phân tử khí bằng nhau.
2. Hệ quả: a Thể tích mol phân tử. ở cùng điều kiện T, P, 1 mol của mọi chất khí đều chiếm thể
tích bằng nhau. Đặc biệt, ở điều kiện tiêu chuẩn T = 273K, P = 1atm = 760 mmHg 1 mol khí bất kỳ
chiếm thể tích 22,4 l. Thể tích này được gọi là thể tích mol ở đktc. Cơng thức liên hệ giữa số mol khí n và thể tích V
o
ở đktc là.
V
o
= 22,4n Khối lượng mol: M = 22,4.D
D là khối lượng riêng của chất khí đo ở đktc, tính bằng gl. b Tỷ khối của khí này so với khí khác:
Tỷ khối của khí này hay hơi A so với khí B ký hiệu là d
AB
là tỷ số khối lượng của 1 thể tích khí A so với khối lượng của một thể tích tương đương khí B, khi đo ở cùng T và P.
m
A
, m
B
là khối lượng của cùng thể tích khí Avà khí B. Với n mol khí thì:
c Tỷ lệ thể tích các chất khí trong phản ứng hố học. Các chất khí tham gia phản ứng và tạo thành sau phản ứng theo tỷ lệ thể tích đúng bằng tỷ lệ giữa các hệ số phân tử của
chúng trong phương trình phản ứng và cũng chính bằng tỷ lệ mol của chúng. Ví dụ: N
2
+ 3H
2
= 2NH
3
. Tỷ lệ mol: 1 : 3 : 2.
Tỷ lệ thể tích : 1V : 3V : 2V ở cùng T, P Phương trình trạng thái khí lý tng
7
iibài tập 1. Phát biểu định luật Avogađro về chất khí.
Chọn phơng án đúng trong các phơng án sau : A. ở cùng điều kiện tiêu chuẩn, mỗi chất khí ®Ịu cã thĨ tÝch như nhau.
B. ë cïng ®iỊu kiƯn tiêu chuẩn 0oC, 1 atm một mol mỗi chất khí ®Ịu chiÕm mét thĨ tÝch lµ 22,4 lÝt.
C. ë cïng ®iỊu kiƯn to, ¸p st, mäi thĨ tÝch khÝ b»ng nhau ®Ịu cã cïng sè mol. D. ë cïng ®iỊu kiƯn to, ¸p st, mäi thĨ tÝch khÝ b»ng nhau đều có cùng một số phân
tử khí
2. Một hỗn hợp khÝ gåm 0,8 mol O2 ; 1 mol H2, 0,2 mol CO2 vµ 2 mol CH4. TÝnh vỊ thĨ tích và về khối lợng của mỗi khí trong hỗn hợp. Tính khối lợng
phân tử trung bình của hỗn hợp. Lời giải 1. Tổng số mol của hỗn hợp
mol. 4
2 0,2
1 0,8
n n
n n
n
4 2
2 2
CH CO
O H
= +
+ +
= +
+ +
=
và tổng khối lợng của hỗn hỵp
g. 68,4
16 2.
44 0,2.
32 0,8.
2 1.
m m
m m
m
4 2
2 2
CH CO
O H
= +
+ +
= +
+ +
=
KhÝ V
m
25 4
100 .
1 :
H
2
= ,
, .
. 92
2 4
68 100
2 1
= 20
4 100
. 8
, :
O
2
= 43
, 37
4 ,
68 100
. 32
. 8
, =
8
5 4
100 .
2 ,
: CO
2
= 86
, 12
4 ,
68 100
. 44
. 2
, =
50 4
100 .
2 :
CH
4
= 78
, 46
4 ,
68 100
. 16
. 2
=
2. Định luật Avogađro : ở điều kiện nhiệt độ, áp suất, mọi thể tích bằng nhau đều
chứa cùng một số phân tử khÝ. 3H·y cho biÕt thÕ nµo lµ thĨ tÝch mol phân tử và hãy cho biết thể tích mol phân tử
của một chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn nhiệt độ t = 0oC và áp suất p = 1atm Hỏi ở điều kiện tiêu chuẩn một lít khí hiđro có bao nhiêu phân tử H2 và có khối lợng
bằng bao nhiêu ? Thể tích mol phân tử của 1 chất là :
A. Là thể tích của một mol nguyên tử của chất đó. B. Là thể tích của nhiều mol nguyên tử của chất đó.
C. Là thể tích của một mol phân tử của chất đó.
Thể tích của 1 mol phân tử chất khí là ở nhiệt độ t = 0oC và áp suất p = 1atm: A. 1 lítmol
B. 2,24 lítmol C. 22,4 lítmol
Khối lợng hiđro của 1 lít khí H
2
ở đktc là : A. 2 gam
4Tỉ khối của khí A đối với khí B là tỉ số giữa khối lợng của một thể tích khí A và khèi lưỵng cđa cïng thĨ tÝch khÝ B ë cïng một nhiệt độ và áp suất d = mAmB.
Hãy tính tØ khèi cđa khÝ amoniac ®èi víi khÝ hi®ro. 5Gäi d là tỉ khối của khí X đối với không khÝ. H·y lËp biĨu thøc tÝnh ph©n tư khèi M
cđa X biết rằng ở đktc 22,4 lít khô
ng
:
khí có khối lợng là 29 gam. 6 Khi đốt một lợng hiđrocacbon phân tử chỉ có C và H ngời ta thu đợc 6,6g
H2O. Biết rằng tỉ khối hơi của chất đó đối với không khí là 1,52. Hãy tìm công thức phân tử của chất đó.
7 Khi đốt một lợng chất khí mà phân tử chỉ có C và H ngời ta thu đợc 22g khí CO
2
và 9g nớc. Biết rằng 1 lít khí đó ở điều kiện tiêu chuẩn có khối lợng là 1,25g. Hãy tìm công thức phân tử của chất đó.
8 Khi đốt 1,15 gam một hợp chất ngời ta thu đợc 2,2 gam CO2 và 1,35 gam H2O. Hãy tìm công thức phân tử của hợp chất đó, biết rằng tỉ khối hơi của hợp chất đó đối
với không khí là 1,585
hớng dẩn
;
quan hệ giữa số mol, thể tích, áp suất, nhiệt độ :
áp dụng phơng trình trạng thái đối với các chất khí: PV = nRT
Trong ®ã : P ¸p st cđa khÝ atm V thĨ tích khí lít
n số mol khí
9
T là nhiệt độ Ken Vin TOK = toC + 273 R lµ h»ng sè khí R= 22,4273 = 0,082 lit.atmmol.độ.
Hoặc :
o o
o
T V
P T
PV =
Trong đó P, V, T là áp suất, thể tích, nhiệt độ ở các trạng thái khác nhau của cùng mét sè mol.
Hỗn hợp khí.
1. Áp suất riêng của chất khí trong hỗn hợp. Giả sử trong hỗn hợp có 3 khí A, B, C. Các phân tử khí gây ra áp suất tương
ứng là P
A
, P
B
, P
C
. Người ta gọi P
A
, P
B
và P
C
là áp suất riêng của các chất khí A, B và C.
Vậy áp suất riêng của một chất khí trong hỗn hợp là áp suất có được nếu một mình khí đó chiếm tồn bộ thể tích hỗn hợp ở nhiệt độ đã cho.
áp suất chung: P = P
A
+ P
B
+P
C
P
A
, P
B
và P
C
tỉ lệ với số mol của các khí A, B, C trong hỗn hợp.
Bµi tËp cÊu tạo nguyên tử;
1, Nếu thừa nhận rằng nguyên tử Ca, Cu đều có dạng hình cầu, sắp xếp đặc khít bên cạnh nhau, thì thể tích chiếm bởi các nguyên tử kim loại chỉ bằng 74 so với toàn
khối tinh thể. Hãy tính bán kính nguyên tử Ca, Cu theo đơn vị , biết khối lợng riêng ở đktc của chúng ở thể rắn tơng ứng là 1,55 gcm3 và 8,90 gcm3.
Cho : Ca = 40,08, Cu = 63,546, 1Å = 10
8 cm. Bán kính nguyên tử của Ca và Cu là bao nhiêu :
10
2,
Tổng số hạt proton, nơtron và electron trong nguyên tử của một nguyên tố là 13.
Xác định khối lợng nguyên tử của nguyên tố đó và viết cấu hình electron của nguyên tố đó.
3, Tổng số proton, nơtron, electron trong nguyên tử của một nguyªn tè thuéc nhãm