Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN
2.1. Mở đầu cấu tạo nguyên tử
- Nguyên tử là một hệ trung hòa gồm: +
+
ELEC TR O N

1 0 -8 c m = 1 A

0

- Khối lượng nguyên tử tập trung ở nhân.
- Vì nguyên tử trung hòa về điện nên điện tích
dương hạt nhân nguyên tử

N H A ÂN
VO Û
•
•

VD: STT của Clo= 17
⇒

Khối lượng electron = 9,109.10-28gam
Điện tích electron =1,6.10-19coulumb (Điện
tích nhỏ nhất, được chọn làm đơn vị điện tích
= 1-)



2.3. Lớp vỏ electron
Năm 1913, nhà vật lý Đan Mạch là Niels Bohr đã giải thích được mô hình cấu tạo của các
nguyên tử có lớp vỏ electron tương tự Hyđro (tức là có 1 electron ở lớp vỏ như H, He +, Li2+
…) . Còn các nguyên tử khác thì thuyết Bohr tỏ ra chưa đúng đắn, và cuối cùng mô hình
nguyên tử ( đặc biệt là lớp vỏ electron) đã được giải thích khá đầy đủ dựa trên quan điểm
thuyết cơ học lượng tử.

2.3.1. Tính chất sóng của hạt vi mô
Năm 1924, Nhà vật lý Pháp Louis De Broglie (Đơ Brơi) đưa ra giả thuyết là:
Chuyển động của các hạt vi mô có thể xem là chuyển động sóng, bước sóng của hệ thức đó
tuân theo hệ thức Đơbrơi:
v: tốc độ chuyển động của hạt
h: Hằng số Plank ( h = 6,626.10-27erg.s
= 6,626.10-34J.s)

2.3.2. Hệ thức bất định Heisenberg
- Năm 1927, nhà vật lý người Đức Werner Heisenberg rút ra nguyên lý:
Hệ thức: Một hạt vi mô khối lượng m, tốc độ v đang ở tọa độ x, trên trục Ox
Gọi ∆ x: Sai số về vị trí ( theo hướng x)
∆ vx: Sai số vận tốc theo trục x
h
2π
h
Hay ∆ x ⋅ ∆v x ≥
2πm
+ ∆ x = 0 ⇒ ∆ vx → ∞ :

Ta có: ∆ x ⋅ ∆p x ≥


⇒ liên quan đến 2 số lượng tử l và ml
Z

Một hàm sóng ψ tương ứng với một bộ 3 số
lượng tử (ψ n, l , ml ) miêu tả trạng thái của
một electron như thế được gọi là :

M
r

X

Y

Quan hệ giữa tọa độ cầu và tọa độ Đêcac:
x = rsin θ cos ϕ
y = rsin θ sin ϕ
z = rcos θ

2.3.3.1. Phần bán kính của hàm sóng R(r)
y

- Khi ta giữ θ và ϕ không đổi thì ta khảo sát được phần xuyên tâm R(r) là xác suất hiện diện
của electron tính theo khoảng cách r từ nhân đến điện tử ( xác suất hiện diện điện tử của 2 vị trí
đối xứng qua nhân là giống nhau trường đối xứng cầu hay trường xuyên tâm)
* Mật độ xác xuất có mặt electron (ψ 2 ) theo khoảng cách r đến hạt nhân đối với các
orbitan nguyên tử :

Orbitan s
Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

orbitan pz nằm dọc theo trục z.

Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

Trang: 4


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

+ Trong 5 orbitan d ba orbitan dxy, dxz và dyz giống với nhau hơn còn hai rrbitan dz 2 và dx2-y2
thì hơi khác. Ba orbitan dxy, dxz và dyz đều gồm 4 quả cầu tiếp giáp với nhau ở gốc tọa độ
trong đó cứ hai quả cầu một có tâm nằm trên đường phân giác của các góc tạo nên bởi hai trục
tọa độ.
VD: Tâm của bốn quả cầu của orbitan dxy nằm trên hai đường phân giác của các góc tạo
nên bởi trục x và trục y. Orbitan dx 2-y2 cũng gồm có bốn quả cầu tiếp giáp với nhau ở gốc
tọa độ, nhưng tâm của chúng nằm ngay trên trục x và trục y. Còn orbitan z 2 gồm có hai quả
cầu tiếp giáp với nhau ở gốc tọa độ, tâm nằm trên trục z và một vành tròn nằm trong mặt
phẳng xy.



Ba orbitan dxy, dxz và dyz :



Orbitan dx2-y2 :

Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG


2
L

3
M

4
N

5
O

6
P

7
Q

* Số lượng tử orbitan l ( Số lượng tử phụ)
+
+
+
n
1
2
3

4



GV. Lê Thị Xuân Hương

* Số lượng tử từ ml
+ Có thể nhận các giá trị từ
ml =
⇒Ứng với một trị số của l, ta có (2l +1) trị số của ml
+ Số lượng tử từ đặc trưng cho sự định hướng các orbitan nguyên tử trong từ trường, do đó
quyết định số orbitan có trong một phân lớp và số hướng vân đạo
n
1
2
3

4

l
0 (s)
0 (s)
1 (p)
0 (s)
1 (p)
2 (d)
0 (s)
1 (p)
2 (d)
3 (f)

ml
có 1 đơn vị orbitan

1s2
Electron thứ nhất: n= , l= , ml= , ms=
Electron thứ hai: n= , l= , ml= , ms=
Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

Trang: 7


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

+ Orbitan nguyên tử không có electron nào chiếm: được gọi là orbitan trống
+ Electron duy nhất chứa trong một orbitan nào đó: được gọi là electron độc thân
+ Cặp electron spin trái dấu của một orbitan nào đó: được gọi là cặp electron ghép đôi
- Mỗi lớp (ứng với một giá trị của ) có orbitan nên

- Mỗi phân lớp (ứng với một giá trị của ) có tối đa
tử. Vì thế số electron tối đa có trong mỗi phân lớp là
Phân lớp
Số electron tối đa

s
2

p
6

trị số m tức là
electron.


Các mức ns, (n-1)d và (n-2)f gần nhau và bao giờ cũng có năng lượng thấp hơn np
- Thứ tự năng lượng dựa vào quy tắc Kleckowski (Kleshkowski)gồm những điểm sau:
+ Khi điện tích hạt nhân tăng các electron sẽ chiếm các mức năng lượng có tổng (n+l) lớn
dần. Vd:
+ Đối với các phân lớp có tổng n+l bằng nhau thì electron được điền vào phân lớp có trị số
n nhỏ trước rồi tới phân lớp có n lớn hơn. Vd:
* Quy tắc Hund
“ Trong một phân lớp các electron được sắp xếp sao cho tổng số spin là cực đại” (số electron
độc thân là tối đa)
VD: C (Z=6) 1s22s22p2
Không xếp theo kiểu:

Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

Trang: 8


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

Chú ý:
+ Khi điền electron vào các orbital ta chấp nhận qui ước như sau: Trình tự điền electron
từ trái sang phải và giá trị
+Khi viết cấu hình electron thì việc phân bố các electron theo thứ tự năng lượng hay sắp
xếp theo thứ tự n tăng dần là
+Cấu hình electron bền thể hiện ở các:
⇒ Có một số cấu hình đặc biệt của: Cr, Cu, Mo, Ru, Rh, Pd
VD: + Cr (Z=24)

Do tính chất độc đáo của chu kỳ 1 nên ở nguyên tố H bao gồm tính chất của nguyên tố mở đầu
chu kỳ là một kim loại và cả tính chất nguyên tố cuối chu kỳ là một phi kim
+ Chu kỳ 2 (n=2)
Có cấu hình tim là: [He]
l =0: Phân lớp 2s có 3Li(2s1) và 4Be(2s2)
l=1: Phân lớp 2p từ 5B(2s22p1) đến 10Ne(2s22p6)
Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

Trang: 9


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

+ Chu kỳ 3 (n=3)
Có cấu hình tim là: [Ne]
Hoàn toàn giống chu kỳ 2
11Na
12Mg
13Al…………..…..18Ar
1
2
3s
3s 3s23p1…………….3s23p6
* Chu kỳ lớn (4,5,6,7)
Mỗi chu kỳ lớn được chia làm hàng trong dạng bảng ngắn.
Có thêm các nguyên tố thuộc phân lớp
và phân lớp
Các nguyên tố thuộc phân lớp d và f đều là

In…………….54Xe
4d 5s2 5p1 ……..4d105s25p6
49

10

Dãy nguyên tố chuyển tiếp thứ hai
Có 6 ngoại lệ vì mức năng lượng của AO 5s và 4d rất gần nhau làm cho electron dễ nhảy
+ Chu kỳ 6 (n=6) gồm 32 nguyên tố
- Tương tự chu kỳ 5 nhưng có thêm 14 nguyên tố họ f bắt đầu từ nguyên tố Ce, các nguyên tố
này có tính chất rất giống Lantan nên được xếp ở chung vào một ô với nguyên tố Lantan. Gọi
là các Lantanoit (hay các nguyên tố họ Lantan) xếp phía dưới bảng.
55Cs
56Ba
57La*
72Hf……………80Hg
81Tl………………….86Rn
1
2
1
2
14
2
2
14
10
2
14
6s
6s


GV. Lê Thị Xuân Hương

2.4.2.2. Nhóm
- Là tập hợp các nguyên tố có
bằng nhau (nên có tính chất
giống
nhau). Mỗi nhóm chia thành phân nhóm chính và phụ, trừ nhóm VIIIB có 3 phân nhóm phụ.
+ Phân nhóm chính: Được đánh số từ IA đến VIIIA
Gồm các nguyên tố mà electron ứng với mức năng lượng cao nhất trong nguyên tử
thuộc phân lớp
(có 8 phân nhóm chính)
+ Phân nhóm phụ: Được đánh số từ IB đến VIIIB
Gồm các nguyên tố mà electron ứng với mức năng lượng cao nhất trong nguyên tử
thuộc phân lớp
⇒ Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố là do sự lặp lại tuần hoàn cấu hình
electron giống nhau trong nguyên tử các nguyên tố đó.

2.4.2.3. Điện tích hạt nhân nguyên tử và vị trí của nguyên tố trong hệ thống tuần
hoàn
- Điện tích hạt nhân nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào về trị số bằng số thứ tự của nguyên tố
trong hệ thống tuần hoàn.
- Các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân
nguyên tử (đồng thời là số thứ tự của nguyên tố). Nó xác định số electron trong lớp vỏ nguyên
tử và chính lớp vỏ này lại quyết định tính chất hóa học của các nguyên tố.
⇒ Tính chất của các nguyên tố phụ thuộc tuần hoàn vào điện tích hạt nhân nguyên tử của
nguyên tố đó.

2.5. Sự biến đổi tuần hoàn của một số tính chất của nguyên tử
2.5.1. Bán kính cộng hóa trị của nguyên tử


0,7

0,66

0,64

Trong các chu kỳ lớn, sự giảm bán kính nguyên tử xảy ra từ từ và thể hiện không rõ ràng như
đối với chu kỳ nhỏ. Đặc biệt đối với các nguyên tố d và f thì bán kính của chúng giảm rất
chậm. Vì ở các nguyên tố d và f, electron được điền thêm vào lớp thứ hai và thứ ba kể từ ngoài
vào nên ít ảnh hưởng đến kích thước nguyên tử. Sự giảm ít và từ từ bán kính nguyên tử của các
nguyên tố d và f gọi là hiện tượng co d hay co f ( sự co Lantanoid hay Actinôit)
VD: Các nguyên tố d ở chu kỳ IV
Nguyên tử
o

Bán kính, A

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe



Trang: 11


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

- Phân nhóm chính: Từ trên xuống dưới, bán kính nguyên tử tăng lên do
VD: Đối với phân nhóm chính IA
Nguyên tử
o

Bán kính, A

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

1,52

1,86

* Đối với những nguyên tử nhiều electron
X – 1e- →X+: I1 Năng lượng ion hóa thứ nhất
X+ -1e- →X2+: I2 Năng lượng ion hóa thứ hai
X2+ -1e- →X3+: I3 Năng lượng ion hóa thứ ba
Với I1

Trang: 13


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

Độ
âm
điện

* Phân nhóm chính
Trong một phân nhóm chính, đi từ trên xuống dưới, độ âm điện giảm dần vì

2.5.5. Số oxi hóa
* Số oxi hóa của nguyên tố bằng số electron mà nguyên tử nhường đi hay thu vào để tạo ion có
cấu hình bền (ns2np6 hay ns2np6nd10)
+ Nếu nguyên tử nhường electron ta có số oxi hóa dương
+ Nếu nguyên tử nhận electron ta có số oxi hóa âm.
⇒Số oxi hóa dương cao nhất của một nguyên tố bằng số electron hóa trị của nó (tức là bằng số
nhóm), còn số oxi hóa âm bằng số nhóm trừ đi 8.
 Biến đổi
Theo chu kỳ: Khi đi từ trái sang phải bậc oxi hóa dương cao nhất tăng dần từ +1 (nhóm I) đến
+7 (nhóm VII) và bằng số thứ tự của nhóm. Trong khi bậc oxi hóa âm cao nhất lại giảm dần từ
-4 đối với các nguyên tố nhóm IV và -1 đối với các nguyên tố nhóm VII.

2.5.6. Tính kim loại và tính phi kim
 Định nghĩa



BÀI TẬP
Dạng 1 : Cấu tạo nguyên tử
1. Xác định số điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron, số electron, số khối của các nguyên tố có
18
23
238
239
ký hiệu: 73 Li,
9 F,
11 Na ,
92 U,
94 Pu
2. Bổ sung cho đủ những chỗ còn trống trong bảng sau:
Kí hiệu
90

Số thứ tự
nguyên tử

Số khối

Số proton

Số electron

Số nơtron

Điện tích


một nguyên tử nào đó?
a/ n = 3, l = +3, ml = +1, ms = +1/2
b/ n = 2, l = +1, ml = +2, ms = +1/2
c/ n = 2, l = +1, ml = -1, ms = 0
d/ n = 4, l = +3, ml = -4, ms = -1/2

Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

Trang: 15


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

7. Hãy lập bảng các giá trị 4 số lượng tử cho từng electron ở trạng thái bình thường của nguyên
tử có cấu hình: 1s22s22p2
8. Có tối đa bao nhiêu electron ứng với:
a/ n = 2
b/ n = 2; l = 1
c/ n = 3, l = 1, ml = 0
d/ n = 3, l = 2, ml = 0, ms = +1/2
9. Xác định tên nguyên tử có electron chót cùng điền vào cấu hình electron có bộ 4 số lượng tử
như sau:
a/ n = 2, l = 0, ml = 0, ms = +1/2
b/ n = 2, l = 1, ml = 1, ms = -1/2
c/ n = 4, l = 0, ml = 0, ms = +1/2
d/ n = 3, l = 2, ml = -2, ms = -1/2
Biết Li(Z =3); Fe(Z = 26); Ne(Z = 10); K(Z = 19); O(Z =8); Zn(Z = 30)
10. Cho biết electron có 4 số lượng tử dưới đây là electron thứ mấy trong nguyên tử ?


Khoa: XÂY DỰNG

GV. Lê Thị Xuân Hương

Xác định vị trí của chúng (chu kỳ, nhóm, phân nhóm) trong hệ thống tuần hoàn. Nguyên tố nào
là kim loại, là phi kim, là khí hiếm?
16. Trong số các nguyên tử, ion cho dưới đây, tiểu phân nào có bán kính lớn nhất? Vì sao?
Mg, Na, Mg2+, Al
17. Trong số 5 ion cho sau đây, ion nào có bán kính nhỏ nhất?
Li+, Na+, K+, Be2+, Mg2+
18. Cho các tiểu phân có cùng electron sau đây:
O2-, F-, Na+, Mg2+
Xếp chúng theo thứ tự:
a/ Bán kính ion tăng dần
b/ Năng lượng ion hóa tăng dần
19. Xếp các tiểu phân trong từng nhóm theo thứ tự tăng dần của năng lương ion hóa:
a/ K+, Ar, Clb/ Na, Mg, Al
c/ C , N, O

Bộ môn Hóa – ĐH VĂN LANG

Trang: 17