Công thức tính cấu hình electron này sẽ ngay lập tức cho bạn thấy phân bố của các electron trong các orbital của bất kỳ nguyên tố tuần hoàn nào bạn chọn. Thông thường, bạn cần ít nhất 8 bước để xác định cấu hình electron, bắt đầu với việc tìm số nguyên tử bằng cách nhìn vào danh sách các orbital và hiểu ký hiệu. Nhưng khoan đà – bạn có thể tránh tất cả điều này nếu bạn sử dụng công cụ của chúng tôi! Tiết kiệm thời gian và công sức bằng cách đơn giản chọn tên của nguyên tố, và bạn sẽ nhận được cấu hình electron đầy đủ, cùng với số nguyên tử và khối lượng của tất cả 118 nguyên tố đã biết.
Hơn nữa, công cụ này cũng hoạt động như một máy tính electron hóa trị và cung cấp các electron hóa trị của tất cả các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Bạn đã sẵn sàng để xuất sắc trong khóa học khoa học của mình chưa? Đọc tiếp để tìm hiểu cấu hình electron trạng thái cơ bản là gì, electron hóa trị là gì và làm thế nào để tìm electron hóa trị của bất kỳ nguyên tố nào.
Cấu hình electron trạng thái cơ bản
Ký hiệu cấu hình electron cung cấp cho chúng ta thông tin về các mức năng lượng cơ bản và các mức phụ mà electron chiếm giữ. Trạng thái cơ bản có nghĩa là nguyên tử có năng lượng thấp nhất được cho phép. Cấu hình electron chịu trách nhiệm cho nhiều tính chất vật lý và hóa học của một nguyên tố. Hãy xem cấu hình electron của heli, là 1s². Bây giờ chúng ta có thể thấy rằng mỗi electron có một “địa chỉ” duy nhất trong nguyên tử.
Biểu đồ cấu hình electron và quy tắc Hund
Để viết cấu hình electron của một nguyên tử nhất định, chúng tôi sử dụng các quy tắc chung:
- Số nguyên thứ nhất, 1, cho biết mức năng lượng chính. Nói chung, giá trị của nó có thể từ 1 đến n, trong đó n là giá trị của vỏ ngoài cùng chứa một electron.
- Chữ cái s cho biết loại orbital (tức là vỏ phụ). Các vỏ phụ khác nhau có thể chứa số lượng electron khác nhau:
- Vỏ phụ s có tối đa 2 electron
- Vỏ phụ p có tối đa 6 electron
- Vỏ phụ d có tối đa 10 electron
- Vỏ phụ f có tối đa 14 electron
- Chỉ số trên (²) cho biết số electron chiếm giữ trên vỏ phụ tương ứng.
- Nguyên lý aufbau (từ tiếng Đức “aufbau” có nghĩa là “xây dựng”) nói rằng các electron luôn chiếm các orbital có năng lượng tăng dần, do đó thứ tự mà các orbital được lấp đầy tuân theo biểu đồ cấu hình electron dưới đây:
1s ← 2s ← 2p ← 3s ← 3p ← 4s ← 3d ← 4p ← 5s ← 4d ← 5p ← 6s ← 4f ← 5d ← 6p ← 7s ← 5f ← 6d ← 7p
- Quy tắc Hund nói rằng một nguyên tử ở trạng thái cơ bản luôn có càng nhiều electron không ghép cặp càng tốt. Điều này có nghĩa là các cặp electron chỉ được hình thành sau khi tất cả các mức orbital đã được lấp đầy bởi các electron không ghép cặp.
- Nguyên lý loại trừ Pauli có nghĩa là nếu hai electron chiếm cùng một orbital thì spin của chúng phải ghép cặp, như được chỉ ra bởi hướng của mũi tên (↑) và (↓).
Hãy kết hợp các quy tắc này để viết cấu hình electron của carbon với số nguyên tử là 6 (nghĩa là nó chứa 6 electron ở trạng thái cơ bản).
Theo biểu đồ cấu hình electron, chúng ta sẽ đặt 6 electron vào các orbital sau:
C = 1s² 2s² 2p²
Các orbital 1s và 2s lần lượt được lấp đầy hoàn toàn bằng hai electron. Bây giờ hai electron tiếp theo sẽ vào orbital 2p theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, như có thể thấy trong sơ đồ các orbital carbon.
https://www.omnicalculator.com/chemistry/electron-configuration
Làm thế nào để viết cấu hình electron sử dụng phương pháp viết tắt?
Các nhà hóa học đã tìm ra một phương pháp viết cấu hình electron đơn giản hơn bằng cách sử dụng phương pháp viết tắt. Hãy quay lại cấu hình electron của nitrogen và viết lại nó:
- Tìm số nguyên tử của nitrogen (7) và sử dụng máy tính cấu hình electron này để có được cấu hình electron đầy đủ. Nếu không, hãy viết thứ tự của các mức năng lượng theo biểu đồ cấu hình electron: 1s² 2s² 2p³.
- Đặt dấu ngoặc vuông xung quanh cấu hình electron của khí hiếm cuối cùng, nguyên tố nhóm 18, trước nitrogen. Lưu ý rằng heli (He) là khí hiếm đứng trước nitrogen.
- Tiếp tục với cấu hình electron sau heli. Vì vậy, đối với nitrogen, nó sẽ trông như thế này: [He]2s² 2p³
Tương tự, chúng ta có thể sử dụng phương pháp viết tắt để viết cấu hình electron của carbon, lưu ý rằng nó sẽ có ít hơn 1 electron trên vỏ 2p so với nitrogen, do đó [He]2s² 2p². Phương pháp này hoạt động tốt để viết cấu hình electron của bất kỳ nguyên tố nào.
Electron hóa trị là gì?
Các electron hóa trị (tức là các electron ở vỏ ngoài cùng) có năng lượng cao nhất. Chúng đặc biệt quan trọng vì chúng tham gia vào sự hình thành liên kết và xác định các tính chất hóa học của một nguyên tố.
Làm thế nào để tìm electron hóa trị của một nguyên tố đã chọn? Bạn có thể kiểm tra ngay trong máy tính electron hóa trị của chúng tôi ở bên trái hoặc nhìn vào vị trí của một nguyên tử cụ thể trên bảng tuần hoàn, điều này sẽ giúp bạn xác định một nguyên tử trung hòa của nguyên tố đó có bao nhiêu electron hóa trị. Số nhóm mà một nguyên tố thuộc về xác định số electron hóa trị của nó.
Ví dụ, clo nằm trong nhóm 7, vì vậy nó có bảy electron hóa trị. Thật vậy, chúng ta có thể viết cấu hình electron của nó là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵. Như chúng ta có thể thấy, clo có bảy electron trong các orbital 3s và 3p, đó là các electron hóa trị.
Đối với các nhóm từ 13 đến 18, hãy trừ 10 từ số nhóm để có được số electron hóa trị, ví dụ: các nguyên tố từ nhóm 13 sẽ có ba electron hóa trị, từ nhóm 14 có bốn electron hóa trị, v.v. Một trường hợp đáng chú ý là nhóm 18, trong đó các nguyên tố (được gọi là khí hiếm) có 8 electron hóa trị. Đây là một sắp xếp vỏ electron ổn định đến mức chúng cơ bản không có electron hóa trị nào có sẵn để liên kết hoặc phản ứng.
Ví dụ sử dụng máy tính cấu hình electron của chúng tôi Hãy sử dụng máy tính cấu hình electron thông minh này để xác định cấu hình electron của đồng:
- Chọn đồng (Cu) từ danh sách thả xuống của các nguyên tố.
- Kiểm tra số nguyên tử (29) và khối lượng nguyên tử (63,546) của đồng.
- Đọc cấu hình electron đầy đủ: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹ Bây giờ bạn có thể nói: “Khoan đã! Theo biểu đồ cấu hình electron và nguyên lý aufbau, máy tính cấu hình electron không nên báo cáo nó là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹ 4s² sao? Sau tất cả, chúng ta lấp đầy vỏ 4s trước và sau đó là 3d.”
Chà, trong nguyên tử đồng, có sự gián đoạn về thứ tự lấp đầy các vỏ phụ electron, tức là nhảy một electron sang 4s về mặt năng lượng là thuận lợi hơn. Một hiện tượng tương tự xảy ra trong các nguyên tử crom và vàng.
- Bây giờ hãy sử dụng công cụ của chúng tôi làm máy tính electron hóa trị và kiểm tra các electron hóa trị của đồng: 3d¹⁰ 4s¹. Chúng ta biết từ bảng tuần hoàn rằng đồng nằm trong nhóm 11, vì vậy điều này phù hợp với kết quả của máy tính cấu hình electron này.
FAQ
Cấu hình electron là gì?
Cấu hình electron trạng thái cơ bản của một nguyên tử mô tả cách các electron phân bố giữa các vỏ orbital và vỏ phụ. Theo biểu đồ cấu hình electron, các electron trong nguyên tử chiếm các orbital theo thứ tự năng lượng tăng dần, với mỗi orbital có tối đa hai electron ghép cặp với các spin ngược nhau.
Làm thế nào để viết cấu hình electron của oxy?
Để tìm cấu hình electron của oxy:
- Nhìn vào bảng tuần hoàn và tìm số nguyên tử của oxy, là 8.
- Lấp đầy 8 electron này theo thứ tự: 1s, 2s và sau đó là 2p.
- Viết cấu hình electron đầy đủ của oxy: 1s²2s²2p⁴.
- Xác định khí hiếm trước oxy, heli, và viết bằng cách sử dụng ký hiệu viết tắt: [He]2s²2p⁴.
Làm thế nào để tìm cấu hình electron cho các ion?
Nếu một nguyên tử đã mất hoặc nhận thêm electron bằng cách chuyển thành cation hoặc anion, hãy làm theo các bước sau:
- Thêm một electron vào cấu hình electron của anion. Ví dụ: cấu hình electron trạng thái cơ bản của clo là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵. Đối với Cl⁻, nó sẽ là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.
- Loại bỏ các electron ngoài cùng trong cation, ví dụ: cấu hình electron cho Mg²⁺ sẽ là 1s²2s²2p⁶.
Nguyên tố nào có cấu hình electron 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴?
Lưu huỳnh (S). Bạn có thể cộng số electron trên tất cả các vỏ phụ và sẽ nhận được số 16. Ở trạng thái cơ bản, nó tương ứng với một số nguyên tử duy nhất với lưu huỳnh trong bảng tuần hoàn.
Carbon có bao nhiêu electron hóa trị?
4. Số nguyên tử của carbon là 6 và cấu hình electron đầy đủ cho nguyên tử này là 1s²2s²2p². Bạn có thể thấy trong bảng tuần hoàn, carbon thuộc nhóm 4, vì vậy nó có 4 electron hóa trị.
Oxy có bao nhiêu electron hóa trị?
6. Oxy thuộc nhóm 16 của bảng tuần hoàn, vì vậy như với các nguyên tố khác trong các nhóm 13-18, bạn có thể trừ 10 từ số nhóm để tìm ra số electron hóa trị. Do đó, oxy có 6 electron hóa trị, hai trong vỏ phụ 2s và bốn trong vỏ phụ 2p.
