Giáo án và PPT Hoá học 10 kết nối Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

BÀI 3. CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON NGUYÊN TỬ

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV đưa ra trò chơi ôn tập kiến thức bằng cách đặt các câu hỏi dẫn dắt:

• Số hiệu nguyên tử cho biết thông tìn gì?

• Kí hiệu nguyên tử được viết như thế nào?

• Nitrogen có hai đồng vị bền  và  . Oxygen c hai đồng vị bền  , ,  . Số hợp chất NO₂ tạo thành đồng vị trên là bao nhiêu?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Chuyển động của electron trong nguyên tử

GV đưa ra hai mô hình nguyên tử Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại và yêu cầu nhóm đôi học sinh quan sát mô hình  mô tả và so sánh hai mô hình này.

• Nhận xét quỹ đạo chuyển động

• So sánh sự giống và khác nhau về quỹ đạo và sự xuất hiện electron.

• Đưa ra khái niệm về AO.

• AO s và AO p có hình dạng như thế nào?

• Em hãy viết một số kiểu hình dạng orbital : với 1 electron, 2 electron, 3 electron.

Sản phẩm dự kiến:

- Theo Rutherford - Bohr, hạt nhân nằm ở giữa, ecltron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo đường đi xác định có hình tròn hoặc hình bầu dục.

-Theo mô hình hiện đại: electron chuyển động hỗn loạn không có quỹ đạo xác định quanh hạt nhân. 

*So sánh: 

- Giống: electron chuyển động quanh hạt nhân

- Khác: Theo mô hình Rutherford - Bohr, quỹ đạo của electron là xác định, còn theo mô hình hiện đại quỹ đạo của electron là không xác định, chỉ có vùng xác xuất cao tìm thấy electron gọi là orbital nguyên tử, viết tắt là AO.

1. Hình dạng orbital nguyên tử

- Theo mô hình hiện đại, Orbital s có hình cầu, orbital p có hình số 8 nổi

?2 ( sgk trang 22) đáp án C

?3 (sgk trang 22)  AO p gồm 3 orbital, có dạng hình số 8 nổi:

- AO px định hướng theo trục x.

- AO py định hướng theo trục y.

- AO pz định hướng theo trục z.

2. Ô orbital

- Mỗi AO được biểu diễn bằng một ô vuông ⬜ chứa tối đa 2 mũi tên chiều quay được nhau đại diện cho 2 electron. Nếu orbital có 1 electron, ta biểu diễn bằng mũi tên đi lên.

Ví dụ : 

-Thực hành viết ô orbital: 

1 electron:

2 electron: hoặc 

3 electron: 

- Các electron được điền từ trái qua phải và có xu hướng điền vào các ô orbital sao cho nhiều electron độc thân nhất.

- Cách đúng: A

- Cách viết sai: 
- chưa đúng thứ tự từ trái qua phải
- số electron độc thân chưa tối đa
- các electron độc thân mũi tên phải hướng lên trên
- chưa đúng thứ tự, chưa đúng chiều mũi tên
- chưa đúng thứ tự, số electron chưa tối đa

Hoạt động 2. Lớp và phân lớp electron

GV đưa ra câu hỏi yêu cầu học sinh thảo luận cặp đôi: 

• Trong nguyên tử, electron chuyển động như thế nào?

• Sự sắp xếp các electron ở các lớp, các phân lớp tuân theo nguyên lí và quy tắc nào?

Sản phẩm dự kiến:

- Trong nguyên tử, các electron sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo các mức năng lượng từ thấp đến cao.

1. Lớp electron 

- Lớp electron: n = 1,2,3,4,… tương ứng K,L,M,N,…

2. Phân lớp electron

- Phân lớp electron kí hiệu: s,p,d,f,… - Số lớp bằng n ( VD: n=3 có 3 phân lớp 3s,3p,3d)
- Năng lượng của electron trong cùng một lớp gần bằng nhau nhưng cùng một phân lớp là cùng mức năng lượng.

3. Số lượng orbiltal trong một phân lớp, trong một lớp 

- Các phân lớp có nhiều orbital, ta viết các ô orbital liền kề nhau.
Ví dụ :
 3AO: 

5AO:

-Phân lớp s,p,d,f có số AO lần lượt là : 1,3,5,7

-Phân lớp s có 1 AO s 

-Phân lớp p có 3AO p_x, p_y,p_z

-Phân lớp d có 5 AO 

- Phân lớp f có 7AO

-Các phân lớp s,p,d,f có số electron tối đa lần lượt là 2,6,10,14

?4 (sgk trang 23) 
a, Phân lớp p có tối đa 6 electron
b, Phân lớp d có tối đa 10 electron

?5 (sgk trang 23) đáp án C
Giải thích : 

- Lớp L (n=2) có 2 phân lớp 2s và 2p =>AO = 1+3 =  4 
=> số electron là 2.4= 8 

- Lớp M (n=3) có 3 phân lớp 3s,3p,3d => AO =1+3+5 =9 
=> số electron là 9.2=18 AO

Nhận xét:

- Lớp electron thứ n có n² AO ( n)

- Lớp electron thứ n có 2n² electron tối đa ( n)

Hoạt động 3. Cấu hình electron của nguyên tử

HS thảo luận trả lời câu hỏi:

• Vẽ sơ đồ cấu trúc cùa cấu hình electron.

• Nêu cách viết cấu hình electron của nguyên tử.

• Trình bày cách diễn cấu hình electron theo ô orbital

• Lớp electron ngoài cùng có đặc điểm như thế nào?

Sản phẩm dự kiến:

- Cấu trúc của cấu hình electron:

- Nguyên lí vững bền: Các electron ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital từ thấp đến cao (1s 2s 2p 3s 3p...)

- Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ sắp xếp sao cho số electron độc thân (không ghép đôi) là tối đa.

1. Viết cấu hình electron của nguyên tử

- Mô hình HS đề xuất: 1s²,...

- Mô hình 2s³, 3p⁷  hay 1s² 3s³2s² chưa đúng 

Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng: 1s 2s 3s 3p 4s

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí bền vững cho đến electron cuối cùng.

- Mô hình đề xuất của học sinh là đúng, mô hình của gv đề xuất là sai

- Sửa lại 2s², 3p⁶ hay 1s²2s²2p⁶

1. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

  2s² : 

1s²2s²2p⁶ :

3p⁶ :

?6 (sgk trang 24) Đáp án C

?7 (sgk trang 24) 

Z= 8:    1s²2s²2p⁴ 

 Z= 11: 1s²2s²2p⁶3s¹

1. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng 

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng sẽ quyết định tính chât chất học cơ bản của các nguyên tố. Các khí hiếm thường có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng (trừ He) nên rất bền vững. Chúng khó nhường nhận electron với các nguyên tố khác, tức là khó phản ứng với các nguyên tố khác.

- Các nguyên tố có 8 electron ở lớp ngoài cùng là khí hiếm (trừ He).

- Các nguyên tố có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là kim loại (trừ H, He, B).

- Các nguyên tố có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài thường là phi kim.
- Các nguyên tố có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.

?8 (sgk trang 25) Cấu hình electron của silicon:1s²2s²2p⁶3s²3p²

-1s²2s²2p⁶3s² được biểu diễn theo nguyên lí Pauli

- 3p² tuân theo quy tắc Hund 

?9 (sgk trang 25) Cấu hình electron của chlorine: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Chlorine là phi kim vì có 7 electron lớp ngoài cùng.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Số electron tối đa trong lớp n là

A. n².                                

B. 2n².                              

C. 0,5n².                           

D. 2n.

Câu 2: Các electron được điền theo thứ tự nào sau đây?

A. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, …                                   

B. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, …

C. 1s, 2s, 2p, 3s, 4s, 3p, 3d, …                                   

D. 1s, 2s, 3s, 4s, 2p, 3p, 3d, …

Câu 3: Cấu hình electron của nguyên tử Fluorine  (Z = 9) là

A. 1s²2s²2p².

B. 1s²2s²2p³.

C. 1s²2s²2p⁵.

D. 1s²2s²2p⁷.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: B

Câu 2: B

Câu 3: C

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

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

Câu 1: Cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của nguyên tử nguyên tố X có tổng số electron trong các phân lớp p là 8. Nguyên tố X là bao nhiêu?

Câu 2: Viết cấu hình electron của nguyên tử Iron (Z = 26).