Giáo án và PPT Hoá học 10 cánh diều Bài 5: Lớp, phân lớp và cấu hình electron

BÀI 5. LỚP, PHÂN LỚP VÀ CẤU HÌNH ELECTRON

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV sử dụng hình 5.1 sgk trang 26, yêu cầu HS quan sát và trả lời câu hỏi:

• Số electron tối đa ở lớp K của các nguyên tử có số hiệu nguyên tử Z ≥ 2 là bao nhiêu

• Số thứ tự phân bố electron vào lớp vỏ electron như thế nào?

• Số electron tối đa trong mỗi lớp là bao nhiêu?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. LỚP VÀ PHÂN LỚP ELECTRON

Hoạt động 1. Lớp electron

GV yêu cầu HS hoạt động nhóm 4 trả lời câu hỏi:

• Các electron trong lớp vỏ nguyên tử được phân bố dựa vào các lớp và phân lớp theo yếu tố nào?

• Nhận xét về mức năng lượng của các electron trên mỗi lớp.

• Dựa vào bảng 5.1 sgk, nhận xét về mối quan hệ giữa số lượng AO và số electron tối đa trên mỗi lớp. Rút ra quy tắc xác định số electron và số AO trong lớp electron thứ n (n ≤ 4).

• Câu hỏi 1 sgk trang 26: Vì sao số AO trong một lớp luôn bằng một nửa số electron tối đa thuộc lớp đó.

Sản phẩm dự kiến:

 (1) Các electron trong lớp vỏ nguyên tử được phân bố vào các lớp và phân lớp dựa theo yêu tố năng lượng của chúng.

(2) Các electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.

(3) 

• Lớp K n=1 có 1 AO với số electron tối đa là 2

• Lớp L n=2 có 4 AO với số electron tối đa là 8

• Lớp M n=3 có 9 AO với số electron tối đa là 9

• Lớp N có n=4 có 32 AO với số electron tối đa là 32

=> Nhận xét: Lớp AO thứ n có n² AO

Lớp thứ n có tối đa 2n²AO

(4) Trả lời câu hỏi 1 sgk trang 26: Vì mỗi AO có tối đa 2 electron nên số AO luôn bằng 1 nửa số electron tối đa thuộc lớp đó.

(5) Trả lời câu luyện tập 1 sgk trang 27: 

Số hiệu nguyên tử (Z) = số electron ⇒ Nitrogen có 7 electron được phân bố vào 2 lớp:

+ Lớp thứ nhất chứa 2 electron, phân bố vào 1 AO.

+ Lớp thứ hai chứa 5 electron, phân bố vào 4 AO.

Như vậy lớp ngoài cùng của nitrogen chứa 5 electron, phân bố vào 4 AO.

Hoạt động 2. Phân lớp electron

GV yêu cầu học sinh chia nhóm hoạt động trả lời câu hỏi:

• Mỗi lớp electron được chia thành các phân lớp theo nguyên tắc nào?

• Hãy nêu số lượng và kí hiệu các phân lớp trong một phân lớp.

• Hãy nêu số lượng AO trong mỗi phân lớp s, p, d, f.

• Cho ví dụ: Kí hiệu 1s² cho biết phân lớp 1s có 2 electron. Do phân lớp 1s chỉ có 1 Ao nên phân lớp này chứa tối đa 2 electron, 1s² được gọi là phân lớp bão hòa. Từ ví dụ này em hãy rút ra cách biểu diễn số electron tối đa trong mỗi phân lớp.

• Hãy biểu diễn số electron tối đa cho các phân lớp sau: 3p, 4s, 5d, 6f.

Sản phẩm dự kiến:

(6) Mỗi lớp electron (trừ lớp thứ nhất) được chia thành các phân lớp theo nguyên tắc: Các electron thuộc cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.

- Trả lời câu hỏi 2 sgk trang 27: Các ô (1), (2), (3), (4) trong hình liên hệ với số phân lớp electron trong một lớp electron.

Lớp K, n =1 có 1 phân lớp,

Lớp L, n = 2 có 2 phân lớp,

Lớp M, n = 3 có 3 phân lớp,

Lớp N, n = 4 có 4 phân lớp.

(7) Lớp electron thứ n có n phân lớp và được kí hiệu lần lượt là ns, np, nd, nf,... Cụ thể:

• Lớp K, n= 1: có 1 phân lớp, được kí hiệu là 1s.

• Lớp L, n=2: có 2 phân lớp được kí hiệu là 2s và 2p.

• Lớp M, n=3: có 3 phân lớp, được kí hiệu là 3s, 3p, 3d.

- Trả lời câu hỏi 3 sgk trang 27:

Lớp electron thứ tư (n = 4) có 4 phân lớp. Kí hiệu là 4s, 4p, 4d và 4f.

(8) Số lượng AO trong mỗi phân lớp:

• Phân lớp ns chỉ có 1 AO

• Phân lớp np có 3 AO

• Phân lớp nd có 5 AO

• Phân lớp nf có 7 AO.

- Trả lời câu hỏi 4 sgk trang 27: Vì mỗi AO chứa 2 electron nên ta có:

(9) Số electron trong mỗi phân lớp được biểu diễn bằng chỉ số phía trên, bên trái kí hiệu phân lớp. Phân lớp nào đã có tối đa electron thì được gọi là phân lớp bão hòa.

(10) 3p⁶, 4s², 5d¹⁰, 6f¹⁴.

II. CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ.

Hoạt động 1. Cách viết cấu hình electron nguyên tử

GV đưa ra câu hỏi: Nêu cách viết và thứ tự viết cấu hình electron nguyên tử.

Sản phẩm dự kiến:

(1) Trả lời luyện tập 2 sgk trang 28:

Cấu hình electron của các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 1 đến 20: 

(2) Cấu hình electron cho biết thứ tự mức năng lượng các electron giữa các phân lớp. Năng lượng của electron trong mỗi phân lớp tăng theo chiều từ trái qua phải.

Ví dụ: Trong nguyên tử Li, năng lượng của electron thuộc phân lớp 2s cao hơn electron thuộc phân lớp 1s.

Hoạt động 2. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital.

GV đặt câu hỏi yêu cầu học sinh suy nghĩ trả lời: Vì sao hai electron trong cùng một AO sẽ đẩy nhau?

Sản phẩm dự kiến:

(3) Electron mang điện tích âm nên hai electron trong cùng một AO sẽ đẩy nhau, vì vật chúng có xu hướng tách nhau ra chiếm hai AO khác nhau. 

(4) Trả lời câu luyện tập 3 sgk trang 29:

Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital ( chỉ lớp ngoài cùng) các nguyên tử có Z từ 1 đến 20. Xác định số electron độc thân của mỗi nguyên tử.

…..

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Các electron của nguyên tử nguyên tố X được phân bố trên 3 lớp, lớp thứ 3 có 7 electron. Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử nguyên tố X là?

A. 7.

B. 9

C. 15

D. 17. 

Câu 2: Cấu hình electron nguyên tử ở trạng thái cơ bản nào là đúng cho nguyên tử có số hiệu nguyên tử là 16?

A. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ 4s¹

B. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.

C. 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

D. 1s² 2s² 2p² 3p² 4p² 5p¹.

Câu 3: Cấu hình nào sau đây vi phạm nguyên lí Pauli?

A. 1s²2s²2p³.

B. 1s²2s²2p⁴.

C. 1s²2s²2p⁶3s³.

D. 1s².

Câu 4: Nguyên tử của nguyên tố X có sự sắp xếp electron trên các orbital của nguyên tử như hình dưới đây. X là nguyên tố nào?

A. Carbon (Z = 6).

B. Nitrogen (Z = 7).

C. Oxygen (Z = 8).

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: D

Câu 2: B

Câu 3: C

Câu 4: C

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Các electron của nguyên tố X được phân bố trên 2 lớp, lớp thứ 2 có 7 electron. Số hiệu nguyên tử của nguyên tố X là bao nhiêu?

Câu 2: Nguyên tử của nguyên tố hoá học A (Z = 20). Viết cấu hình electron ở lớp ngoài cùng.