Giáo án Học sinh giỏi Hóa học Lớp 10

1

CHUYÊN ĐỀ 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

HÓA HỌC HẠT NHÂN Tiết 1+2+3+4: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

NỘI DUNG 1.Thành phần cấu tạo, kích thước, khối lượng nguyên tử

Proton được Rơzơfo (Rutherford) khám phá vào năm 1919 bằng thí nghiệm bắn phá hạt nhân nitơ bằng hạt anpha.

4 14 17 1 2 7 8 1 He+ N O+ P  ; Khối lượng, mp=1,6725.10-24g=1,0072u; Điện tích = 1,602.10-19C = 1+ Kết quả này có ý nghĩa khoa học to lớn, vì đây là lần đầu tiên con người đã có thể biến đổi nguyên tố hóa học này thành nguyên tố hóa học khác.

Nơtron được Chatvich (Chadwick) khám phá vào năm 1932 bằng thí nghiệm bắn phá hạt nhân beri bằng hạt anpha.

4 9 12 1 2 4 6 0 He+ Be C+ n  ; Khối lượng, mn=1,6748.10-24g=1,0086u; Điện tích = 0 Số điện tích hạt nhân. Nguyên tố hóa học. Đồng vị Số điện tích hạt nhân, viết ngắn gọn là điện tích hạt nhân, kí hiệu là Z là số proton có trong hạt nhân. Trong nguyên tử, Z= điện tích hạt nhân= số proton = số electron.

Nguyên tố hóa học: Những loại nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân thuộc về cùng một nguyên tố hóa học.

Đồng vị: Những loại nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác nhau về số khối gọi là đồng vị. Thí dụ nguyên tố hidro có ba đồng vị lần lượt là 1 1 H , 2 1 D , và 3 1 T 2. Vỏ nguyên tử a. Lớp electron

• Trong nguyên tử, mỗi electron có một mức năng lượng nhất định. Các electron có mức năng lượng gần bằng nhau được xếp thành một lớp electron.

• Thứ tự của lớp tăng dần 1, 2, 3, n thì mức năng lượng của electron cũng tăng dần. Electron ở lớp có trị số n nhỏ bị hạt nhân hút mạnh, khó bứt ra khỏi nguyên tử. Electron ở lớp có trị số n lớn thì có năng lượng càng cao, bị hạt nhân hút yếu hơn và dễ tách ra khỏi nguyên tử.

• Lớp electron đã có đủ số electron tối đa gọi là lớp electron bão hoà. • Tổng số electron trong một lớp là 2n2. • Số thứ tự của lớp electron (n) 1 2 3 4 Kí hiệu tương ứng của lớp electron

K L M N

Số electron tối đa ở lớp 2 8 18 32 b.Phân lớp electron

• Mỗi lớp electron lại được chia thành các phân lớp. Các electron thuộc cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.

• Kí hiệu các phân lớp là các chữ cái thường: s, p, d, f. • Số phân lớp của một lớp electron bằng số thứ tự của lớp. Ví dụ lớp K (n =1) chỉ có một phân lớp s. Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp là s và p. Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp là s, p, d…

ThuVienDeThi.com

2

• Số electron tối đa trong một phân lớp: s chứa tối đa 2 electron, p chứa tối đa 6 electron, d chứa tối đa 10 electron, f chứa tối đa 14 electron. Lớp electron

Số electron tối đa của lớp

Phân bố electron trên các phân lớp K (n =1) 2 1s2 L (n = 2) 8 2s22p6 M (n = 3) 18 3s23p63d10 c.Cấu hình electron của nguyên tử Là cách biểu diễn sự phân bố electron trên các lớp và phân lớp. Sự phân bố của các electron trong nguyên tử tuân theo các nguyên lí và quy tắc sau: Nguyên lí vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt các obitan có mức năng lượng từ thấp lên cao. Nguyên lí Pauli: Trên một obitan chỉ có thể có nhiều nhất là hai electron và hai electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron. Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau. Quy tắc về trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d Ví dụ: Cấu hình electron của Fe, Fe2+, Fe3+

Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+: 1s22s22p63s23p63d5 d Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

• Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron.

• Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng (ns2np6) đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học. Đó là các khí hiếm, vì vậy trong tự nhiên, phân tử khí hiếm chỉ gồm một nguyên tử.

• Các nguyên tử có 1-3 electron lớp ngoài cùng đều là các kim loại (trừ B). Trong các phản ứng hoá học các kim loại có xu hướng chủ yếu là nhường electron trở thành …