SƠ LƯỢC VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

  -  

I. Nguyên tử

Nguyên tử là đơn vị cấu trúc bé dại nhất của một nguyên tố hóa học, quan trọng chia bé dại hơn nữa về mặt chất hóa học và trong số phản ứng hóa học thông thường, nguyên tử không thay đổi.

Bạn đang xem: Sơ lược về cấu tạo nguyên tử

Cấu sản xuất nguyên tử có 2 phần: hạt nhân nguyên tử (gồm proton với neutron) và lớp vỏ điện tử (electron).

Các hạt sơ cấp cho trong nguyên tử:


II. Quang quẻ phổ nguyên tử

Quang phổ nguyên tử thoải mái ở tinh thần khí xuất xắc hơi không liên tục mà gồm một số trong những vạch xác định. Mỗi vạch ứng với một cách sóng xác định.

Số vạch và cách bố trí vạch chỉ nhờ vào vào bản chất khí giỏi hơi nguyên tử.

Ví dụ: Phổ khí hidro vào vùng thấy được gồm 4 vạch.

Phổ hơi sắt kẽm kim loại kali gồm 2 vén đỏ, 1 vén tím.

Phổ hơi sắt kẽm kim loại canxi bao gồm 1 vạch đỏ, 1 vạch vàng, 1 vun lục.


Phần 2. Qua loa về những thuyết kết cấu nguyên tử


I. Thuyết kết cấu nguyên tử của Thompson (1898)

Nguyên tử là 1 trong quả mong đặc bao gồm các năng lượng điện dương phân bổ đồng phần lớn trong tổng thể thể tích nguyên tử, còn những điện tích âm giao động phân tán vào đó.

Tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm.

II. Chủng loại hành tinh nguyên tử của Rutherford (1911)

Nguyên tử gồm hai thành phần:

Hạt nhân: có điện tích dương, triệu tập gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử.

Các electron: cù tròn quanh hạt nhân.

Tổng năng lượng điện electron bởi điện tích phân tử nhân.

III. Chủng loại nguyên tử theo Bohr (1913)

Là sự kết hợp của mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford với thuyết lượng tử tia nắng của Planck.

Ba tiên đề của Bohr:

Định đề 1: Electron xoay quanh nhân trên gần như quỹ đạo bền hình tròn đồng trọng tâm có buôn bán kính xác định gọi là tiến trình lượng tử giỏi quỹ đạo Bohr.

Định đề 2: khi electron tảo trên hành trình bền ko phát ra tuyệt thu vào tích điện điện từ.

Định đề 3: tích điện sẽ được phát xạ hay kêt nạp khi electron chuyển từ quy trình bền này sang quỹ đạo bền khác.


ΔE=∣Eđ−Ec∣=hvDelta E = |E_đ - E_c| = hvΔE=∣Eđ​−Ec​∣=hv

IV. Chủng loại nguyên tử Sommerfield

Bổ sung mang lại mẫu nguyên tử Bohr: electron vận động theo hành trình elip, chỉ dẫn các con số tử nnn, l,mll, m_ll,ml​.


Phần 3. Kết cấu lớp vỏ electron nguyên tử theo cơ học tập lượng tử


I. Năng lượng electron của nguyên tử một electron


En=−13.6Z2n2(eV)E_n = -13.6fracZ^2n^2 (eV)En​=−13.6n2Z2​(eV)

Trong đó: EnE_nEn​ là tích điện electron ứng với con số tử nnn.

ZZZ là điện tích hạt nhân.

II. Orbital nguyên tử

Orbital nguyên tử là vùng không gian gần nhân trong đó xác suất có mặt electron lớn hơn 90%.

III. Cỗ bốn con số tử

Electron được xếp vào những lớp, trong những lớp có những phân lớp, trong mỗi phân lớp có các orbital. Như vậy, cần có những thông số kỹ thuật để xác định vị trí electron.

1. Số lượng tử thiết yếu nnn:

Miền giá chỉ trị: n=1,2,3,…n = 1, 2, 3, ldotsn=1,2,3,… xác định số thứ tự lớp.


n1234567Teˆn lớpKLMNOPQeginarraychline n & 1 & 2 & 3 & 4 và 5 và 6 & 7 \hline extTên lớp và K và L và M & N & O và P và Q \hline endarraynTeˆn lớp​1K​2L​3M​4N​5O​6P​7Q​​

Trong lớp lượng tử nn n có:

nnn phân lớp (tức nnn quý giá của lll).

n2n^2n2 orbital.

2n22n^22n2 electron (tối đa).

2. Con số tử orbital (số lượng tử phụ) lll:

Miền giá chỉ trị: l=0,1,2,...,n−1l=0,1,2,..., n-1l=0,1,2,...,n−1, khẳng định tên phân lớp.


l0123Teˆn phaˆn lớpspdfeginarraycccchline l & 0 và 1 và 2 và 3 \hline extTên phân lớp và s và p & d & f \hlineendarraylTeˆn phaˆn lớp​0s​1p​2d​3f​​

Lớp nnn tất cả lll phân lớp (tức lll tất cả nnn giá trị)

Ví dụ: n=3n=3n=3 thì lll bao gồm 3 giá bán trị: l=0,1,2.l=0,1,2.l=0,1,2.

Phân lớp lll có (2l+1)(2l+1)(2l+1) orbital

Ví dụ: phân lớp phường (l=1)(l=1)(l=1) gồm 3 orbital.

Hình dạng các orbital:

3. Số lượng tử từ mlm_lml​:

Miền giá trị: ml=0,±1,±2,...,±lm_l =0, pm1,pm2,...,pm lml​=0,±1,±2,...,±l.

Ứng dụng với một cực hiếm lll thì bao gồm (2l+1)(2l+1)(2l+1) cực hiếm mlm_lml​.

Khi ml=−l,...,+l:m_l=-l,...,+l:ml​=−l,...,+l:


2p   ml−1   0   +1eginarraycc& 2p \& eginarray hline , & , và , \ hline endarray\m_l & small -1 ,,, 0 ,,, +1endarrayml​​2p​​​​−10+1​

Khi ml=+l,...,−l:m_l=+l,...,-l:ml​=+l,...,−l:


2p   ml+1   0   −1eginarraycc& 2p \& eginarrayc hline , và , và , \ hline endarray\m_l & small +1 ,,, 0 ,,, -1endarrayml​​2p​​​​+10−1​

4. Con số tử trường đoản cú spin msm_sms​:

Các giá trị: ms=±12⟹m_s = pm frac12 Longrightarrowms​=±21​⟹ từng orbital chứa tối đa 2 electron.

Electron ứng cùng với mũi tên con quay lên: ms=+12m_s=+frac12ms​=+21​, ứng với mũi tên xoay xuống: ms=−12m_s=-frac12ms​=−21​.

Xem thêm: Tổ Chức Hoạt Động Ngoài Trời Cho Trẻ Mẫu Giáo, GiáO ÁNhoạT ĐộNg Vui Chơi NgoàI TrờI

Cần nhớ:

Muốn xác định một orbital cần phải có 3 số lượng tử: n,l,ml.n,l,m_l.n,l,ml​.

Muốn xác minh một electron nên 4 con số tử: n,l,ml,ms.n,l,m_l,m_s.n,l,ml​,ms​.


Ví dụ 1

Electron ở đầu cuối của nguyên tử X gồm 4 số lượng tử là n=3,l=2,ml=+1,ms=−12n=3,l=2,m_l=+1,m_s=-frac12n=3,l=2,ml​=+1,ms​=−21​ (qui cầu electron phân bổ vào các orbital trong phân lớp theo máy tự từ +l+l+l mang đến −l-l−l). Hãy xác minh điện tích phân tử nhân của X.


Lời giải.

Dựa vào cỗ 4 số lượng tử ta xác định được cấu hình electron của X vẫn là: 3d74s2⟹3d^74s^2 Longrightarrow3d74s2⟹ Điện tích hạt nhân là 27.

n=3⟹n=3 Longrightarrown=3⟹ lớp thiết bị 3.

l=2⟹l=2 Longrightarrow l=2⟹ phân lớp d.

ml=+1⟹m_l=+1 Longrightarrow ml​=+1⟹ orbital thứ hai trong phân lớp d.

ms=−12⟹m_s=-frac12 Longrightarrowms​=−21​⟹ electron tảo xuống.


2p↑↓↑↓↑↑↑ml+2+10−1−2eginarraycc& 2p \& eginarray hline uparrowdownarrow và uparrowmskip-3ptcolorreddownarrow và uparrow và uparrow và uparrow \ hline endarray\m_l & small mskip4pt +2 mskip9pt +1 mskip9pt 0 mskip6pt -1 mskip6pt -2endarrayml​​2p↑↓​↑↓​↑​↑​↑​​+2+10−1−2​

Phần 4. Nguyên tử các electron


I. Trạng thái tích điện của electron trong nguyên tử các electron

Khác với nguyên tử một electron, nguyên tử nhiều electron có:

Năng lượng: phụ thuộc vào vào cả nnn và lll

Lực tương tác:

Lực hút phân tử nhân - electron

Lực đẩy electron - electron

⇒Rightarrow⇒ mở ra hiệu ứng chắn với hiệu ứng xâm nhập.

1. Cảm giác chắn

Các electron bên phía trong biến thành màn chắc hẳn lực hút của phân tử nhân so với các electron bên phía ngoài → ightarrow→ electron phía bên ngoài có xu thế bị đẩy ra xa nhân và năng lượng của chúng tăng lên.

Đặc điểm:

Các electron càng bên phía trong chắn càng mạnh, bị khuất càng yếu.

Các electron càng bên phía ngoài bị chắn càng mạnh, chắn càng yếu đuối (nhưng vẫn có chắn).

Cùng lớp chắn yếu rộng khác lớp, thuộc phân lớp chắn yếu ớt hơn thuộc lớp, cùng ô lượng tử chắn yếu hơn cùng phân lớp cơ mà đẩy nhau mạnh. (khác lớp > thuộc lớp > thuộc phân lớp > thuộc ô lượng tử)

Theo chiều nsnsns, npnpnp, ndndnd, nfnfnf tác dụng chắn yếu đuối dần, bị chắn tăng lên.

Một phân lớp bão hòa hoặc chào bán bão hòa electron có tác dụng chắn khôn xiết lớn đối với lớp bên ngoài.


Ví dụ 2

Hiệu ứng chắn 3s↔4s>3s↔3p>3s↔3s3s leftrightarrow 4s > 3s leftrightarrow 3p > 3s leftrightarrow 3s3s↔4s>3s↔3p>3s↔3s.


2. Cảm giác xâm nhập

Một electron bên phía trong hay bên ngoài vẫn có thời hạn tồn tại gần khu vực hạt nhân → ightarrow→ xâm nhập.

Hiệu ứng đột nhập làm tăng cường độ bền link giữa electron với hạt nhân và có tác dụng giảm tích điện của electron.

Do tác động của cảm giác chắn và hiệu ứng đột nhập mà những phân mức năng lượng trong nguyên tử các electron được sắp xếp theo chiều tăng cao mức năng lượng như sau:


*

Chú ý 4f≈5d4f approx 5d4f≈5d với 5f≈6d5f approx 6d5f≈6d

II. Những qui luật phân bố electron vào các orbital

1. Nguyên lí vững bền

Electron buộc phải được phân bổ vào các orbital làm sao để cho tổng năng lượng electron của nguyên tử là phải chăng nhất.

2. Qui tắc Klechcowski

Electron được điền vào những phân lớp làm sao để cho tổng (n+ln+ ln+l) tăng dần.

Electron khác phân lớp gồm cùng (n+ln+ ln+l) thì ưu tiên điền vào nnn nhỏ tuổi hơn.

Lưu ý: qui tắc Klechcowski là qui tắc ngay gần đúng, bao gồm ngoại lệ.

3. Nguyên lí loại trừ Pauli

Trong một nguyên tử ko thể bao gồm 2 electron mà trạng thái của bọn chúng được đặc trưng bằng cùng một bộ 4 số lượng tử.


Phaˆn lớpSoˆˊ orbitalSoˆˊ electron toˆˊi đas12p36d510f714eginarrayc extPhân lớp & extSố orbital và extSố electron tối đa \hline exts & 1 & 2 \ extp và 3 và 6 \ extd và 5 và 10 \ extf và 7 & 14endarrayPhaˆn lớpspdf​Soˆˊ orbital1357​Soˆˊ electron toˆˊi đa261014​​

4. Qui tắc Hund

Electron được phân bố làm sao cho tổng spin của chúng là cực đại (số electron lẻ loi tối đa).

5. Một vài ngoại lệ

Khi electron sinh sống phân lớp ddd đang thành lập gần đạt tới thông số kỹ thuật e chào bán bão hòa hoặc bão hòa, để đạt cấu hình bền bỉ electron từ phân lớp sss sẽ chuyển sang ddd.Ví dụ:

Cr (Z=24)ceCr (Z =24)Cr (Z=24):  3d5 4s1ce , 3d^5 , 4s^13d54s1

Cu (Z=29)ceCu (Z =29)Cu (Z=29):  3d10 4s1ce , 3d^10 , 4s^13d104s1

Electron điền vào 5d5d5d trước 4f4f4f, 6d6d6d trước 5f5f5f.Ví dụ:

La (Z=57)ceLa , (Z = 57)La(Z=57):  5d1 6s2 , 5d^1 , 6s^25d16s2 (thay vày 4f1 6s24f^1 , 6s^24f16s2)

Ac(Z=89)ceAc (Z=89)Ac(Z=89):  6d1 7s2 , 6d^1 , 7s^26d17s2

Một số trường vừa lòng khác (không đề nghị quan tâm).

6. Thông số kỹ thuật electron của anion

Khi viết cấu hình electron của anion, viết cấu hình electron của nhân tố trước rồi thêm số electron bởi điện tích âm của anion.


Ví dụ 3

Viết cấu hình electron của ClX−ceCl^-ClX−


Lời giải.

Ta viết thông số kỹ thuật electron của ClceClCl trước:  3s2 3p5 , 3s^2 , 3p^53s23p5, năng lượng điện là 1−1^-1− nên thêm 111 electron, được ClX−ceCl-ClX−:  3s2 3p6 , 3s^2 , 3p^63s23p6.


7. Thông số kỹ thuật electron của cation

Khi viết thông số kỹ thuật electron của cation, viết cấu hình e thành phần trước rồi giảm e sống orbital gồm nnn lớn số 1 trước, trường hợp nnn đều nhau thì giảm e có mức giá trị (n+ln+ln+l) phệ nhất.


Ví dụ 4

Viết cấu hình electron của FeX2+ceFe^2+FeX2+ cùng FeX3+ceFe^3+FeX3+


Lời giải.

Viết thông số kỹ thuật electron của Fe (Z=26)ceFe , (Z =26)Fe(Z=26):  3d6 4s2 , 3d^6 , 4s^23d64s2

FeX2+ceFe^2+FeX2+ bao gồm điện tích là 2+2^+2+ yêu cầu bớt 222e, được cấu hình:  3d6ce , 3d^63d6FeX3+ceFe^3+FeX3+ có điện tích là 3+3^+3+ bắt buộc bớt 333e, được cấu hình:  3d5ce , 3d^53d5


Lưu ý.

Lớp xung quanh cùng là lớp ứng với n cao nhất.⇒Rightarrow⇒ "electron ngoại trừ cùng" là electron ở lớp ngoài cùng. Nếu tất cả 222e thì tất cả 222 bộ 444 số lượng tử.

Phân lớp ở đầu cuối là phân lớp bao gồm mức tích điện cao nhất.⇒Rightarrow⇒ "electron cuối cùng" là electron được điền vào sau cùng khi viết thông số kỹ thuật electron.


Ví dụ 5

Xác định cỗ 444 số lượng tử của electron lớp ngoài cùng của Zn (Z=30)ceZn , (Z =30)Zn(Z=30). (Qui ước: ml=−l,…,+lcem_l = -l, ldots ,+lml​=−l,…,+l).

Xem thêm: Đọc Truyện Harry Potter Và Đứa Trẻ Bị Nguyền Rủa Pdf Ebook, Harry Potter Và Đứa Trẻ Bị Nguyền Rủa Pdf Ebook


Lời giải.

Cấu hình electron của ZnceZnZn:  3d10 4s2 , 3d^10 , 4s^23d104s2

Electron xung quanh cùng là electron ở phân lớp 4s4s4s.

Vậy bao gồm 222 cỗ 444 số lượng tử thỏa mãn: n=4n = 4n=4, l=0l=0l=0, ml=0cem_l=0ml​=0, ms=±12cem_s=pmfrac12ms​=±21​