Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.

Bài học

Từ cấu hình electron suy ra vị trí trong bảng tuần hoàn

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em suy ra được đầy đủ vị trí của một nguyên tố (số thứ tự ô, chu kì, nhóm A) chỉ từ cấu hình electron của nó, theo một quy trình ba bước cố định — không cần tra bảng.

Kiến thức nền cần nhớ

Chương 1 đã tách riêng ba khái niệm: ô (bằng Z), chu kì (bằng số lớp electron) và nhóm A (bằng số electron lớp ngoài cùng). Bài này không học thêm khái niệm mới — nó ghép ba quy tắc đó thành một quy trình liền mạch, áp dụng cho bất kì cấu hình electron nào có Z ≤ 20 mà em đã biết viết từ Course 2.

Khởi động
Cho cấu hình electron của nguyên tử X là $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$. Không cần mở bảng tuần hoàn ra tra, em có xác định được ngay X nằm ở ô nào, chu kì nào, nhóm nào không?

Kiến thức trọng tâm

Từ một cấu hình electron cho trước, vị trí đầy đủ của nguyên tố được xác định qua **ba bước**, mỗi bước dùng đúng một quy tắc đã học ở Chương 1. **Bước 1 — Xác định số thứ tự ô**: đếm tổng số electron trong cấu hình (bằng Z), số đó chính là số thứ tự ô. **Bước 2 — Xác định số thứ tự chu kì**: tìm lớp electron có chỉ số n lớn nhất còn chứa electron, chỉ số n đó chính là số thứ tự chu kì. **Bước 3 — Xác định số thứ tự nhóm A**: cộng số electron ở lớp ngoài cùng (lớp n lớn nhất), tổng đó chính là số thứ tự nhóm A — áp dụng cho nguyên tố s hoặc p trong phạm vi Z ≤ 20 đang học. Áp dụng cho ví dụ khởi động: cấu hình $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ có tổng 2+2+6+2+4 = 16 electron ⇒ Z = 16 ⇒ ô số 16. Lớp lớn nhất có electron là n = 3 ⇒ chu kì 3. Lớp ngoài cùng $3s^2 3p^4$ có 2+4 = 6 electron ⇒ nhóm VIA. Ba con số 16 – 3 – VIA xác định chính xác một nguyên tố duy nhất: sulfur (S), không cần mở bảng tra cứu. Quy trình này quan trọng không chỉ vì nó nhanh, mà vì nó cho thấy vị trí trong bảng tuần hoàn không phải một con số ghi nhớ máy móc — nó được suy ra trực tiếp và duy nhất từ cấu trúc electron của nguyên tử. Quy trình ba bước chỉ áp dụng đúng cho nguyên tố nhóm A (electron cuối cùng điền vào phân lớp s hoặc p) trong phạm vi Z ≤ 20 — đúng phạm vi cấu hình electron mà Course 2 đã dạy cách viết. Từ Z = 21 trở đi, electron bắt đầu điền vào phân lớp d (nhóm B), khi đó Bước 3 không còn đơn giản là "cộng electron lớp ngoài cùng" nữa mà cần thêm quy tắc riêng cho nhóm B — nội dung này nằm ngoài phạm vi lớp 10 cơ bản, chương trình chỉ yêu cầu thành thạo quy trình ba bước cho các nguyên tố Z ≤ 20.
Quy trình ba bước suy ra vị trí nguyên tố (ô, chu kì, nhóm A) từ cấu hình electron1Bước 1 — Đếm tổngelectronTổng electron = Z =số thứ tự ô2Bước 2 — Tìm lớplớn nhấtChỉ số n lớn nhất cóelectron = số thứ tựchu kì3Bước 3 — Đếmelectron lớpngoài cùngTổng electron ở lớp nlớn nhất = số thứ tựnhóm A
Ví dụ
Áp dụng quy trình ba bước cho aluminium
  1. 1
    Cấu hình electron của nguyên tử aluminium là $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$. Xác định ô, chu kì, nhóm A của aluminium.
  2. 2

    Tổng electron = 2+2+6+2+1 = 13 ⇒ Z = 13 ⇒ ô số 13.

  3. 3

    Lớp lớn nhất có electron là n = 3 ⇒ chu kì 3.

  4. 4
    Lớp ngoài cùng $3s^2 3p^1$ có 2+1 = 3 electron ⇒ nhóm IIIA.
  5. 5

    Vậy aluminium ở ô số 13, chu kì 3, nhóm IIIA.

Ví dụ
Xác định nguyên tố từ dữ liệu electron hai lớp ngoài cùng
  1. 1

    Nguyên tử của nguyên tố Y có tổng số electron trên hai lớp electron ngoài cùng là 14, trong đó riêng lớp ngoài cùng có 6 electron. Viết cấu hình electron đầy đủ của Y và xác định vị trí của Y trong bảng tuần hoàn.

  2. 2
    Lớp ngoài cùng có 6 electron. Với các nguyên tố Z ≤ 20, lớp ngoài cùng có 6 electron ứng với dạng $ns^2 np^4$ (2+4=6).
  3. 3
    Tổng hai lớp ngoài cùng là 14, mà lớp ngoài cùng đã có 6, nên lớp kế trong có 14 − 6 = 8 electron — đúng bằng dung lượng bão hoà $s^2 p^6$ của một lớp đã lấp đầy.
  4. 4
    Lớp trong cùng là $1s^2$ (2 electron), lớp kế tiếp bão hoà $2s^2 2p^6$ (8 electron), lớp ngoài cùng $3s^2 3p^4$ (6 electron). Cấu hình đầy đủ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$.
  5. 5

    Tổng electron = 2+2+6+2+4 = 16 ⇒ ô số 16. Lớp lớn nhất là n = 3 ⇒ chu kì 3. Lớp ngoài cùng có 6 electron ⇒ nhóm VIA.

  6. 6

    Vậy Y là sulfur (S), ở ô số 16, chu kì 3, nhóm VIA.

Ví dụ
Xác định vị trí từ điều kiện tổng và hiệu electron hai lớp
  1. 1

    Nguyên tử của nguyên tố Z có 3 lớp electron; tổng số electron ở lớp thứ hai và lớp thứ ba là 15, trong đó lớp thứ hai (đã bão hoà) hơn lớp thứ ba đúng 1 electron. Xác định cấu hình electron và vị trí của Z.

  2. 2
    Gọi số electron lớp 2 là $a$, lớp 3 là $b$. Theo đề: $a + b = 15$ và $a = b + 1$.
  3. 3
    Thay $a = b+1$ vào phương trình đầu: $(b+1) + b = 15 \Rightarrow 2b = 14 \Rightarrow b = 7$, suy ra $a = 8$.
  4. 4
    Lớp thứ hai với $a = 8$ electron đúng bằng dung lượng bão hoà $2s^2 2p^6$, phù hợp với giả thiết "đã bão hoà".
  5. 5
    Lớp 1: $1s^2$; lớp 2: $2s^2 2p^6$ (8 electron); lớp 3: $3s^2 3p^5$ (7 electron, vì $s$ chứa tối đa 2 nên phần còn lại $7-2=5$ electron vào phân lớp $p$). Cấu hình đầy đủ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$.
  6. 6

    Tổng electron = 2+8+7 = 17 ⇒ Z ở ô số 17, chu kì 3 (3 lớp), lớp ngoài cùng có 7 electron ⇒ nhóm VIIA. Đây là chlorine (Cl).

Sai lầm thường gặp

Sai lầm thường gặp nhất: ở Bước 3, học sinh cộng nhầm electron của TẤT CẢ các lớp (giống Bước 1) thay vì chỉ cộng electron của riêng LỚP NGOÀI CÙNG. Luôn kiểm tra lại: số nhóm A phải là một số từ I đến VIII — nếu ra một con số lớn hơn 8, chắc chắn đã cộng nhầm cả lớp trong.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Từ cấu hình electron, suy vị trí theo ba bước: (1) tổng electron = Z = số thứ tự ô; (2) lớp lớn nhất có electron = số thứ tự chu kì; (3) electron riêng lớp ngoài cùng = số thứ tự nhóm A. Luôn kiểm tra Bước 3 cho ra số từ I đến VIII.

Bài tiếp theo đi theo chiều ngược lại: từ vị trí (ô, chu kì, nhóm) đã cho, suy ra cấu hình electron và dự đoán tính chất cơ bản của nguyên tố.