Một electron bằng bao nhiêu C?

a] Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương.

Êlectron có điện tích là -1,6.10-19 C và khối lượng là 9,1.10-31 kg. Prôtôn có điện tích là +1,6.10-19 C và khối lượng là 1,67.10-27 kg. Khối lượng của nơtron xấp xỉ bằng khối lượng của prôtôn.

Số prôtôn trong hạt nhân bằng số êlectron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích dương của hạt nhân bằng độ lớn của điện tích âm của các êlectron và nguyên tử ở trạng thái trung hoà về điện.

b] Điện tích của êlectron và điện tích của prôtôn là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có đượcvà được gọi là những điện tích nguyên tố [âm hoặc dương].

2. Thuyết êlectron

Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các êlectron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật gọi là thuyết êlectron.

a] Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.

b] Một nguyên tử trung hoà có thể nhận thêm êlectron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm.

c] Một vật nhiễm điện âm khi số êlectron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương [prôtôn]. Nếu số êlectron ít hơn số prôtôn thì vật nhiễm điện dương.

II. Vận dụng

1. Vật [chất] dẫn điện và vật [chất] cách điện

- Vật [chất] dẫn điện là vật [chất] có chứa nhiều điện tích tự do. Điện tích tự do là điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác trong phạm vi thể tích của vật dẫn.

Các chất dẫn điện: Kim loại; các dung dịch axit, bazơ và muối.

- Vật [chất] cách điện là vật [chất] không chứa hoặc chứa rất ít điện tích tự do.

Các chất cách điện: Không khí khô, dầu, thuỷ tinh, sứ, cao su, một số nhựa,...

2. Sự nhiễm điện do tiếp xúc

Nếu cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc.

Điện tích của electron :qe= -1,602.10-19 c.

Điện tích của proton :qp= =1.602.10-19 c.

Các điện tích nhỏ bé đó được gọi là các điện tích đơn vị

Electron mang một điện tích đơn vị âm, kí hiệu bằng 1-.

Proton mang một điện tích đơn vị dương, kí hiệu bằng 1+.

Hai, ba, ... điộn tích đơn vị dương được kí hiệu bằng 2+, 3+,...

Hai, ba, … điện tích đơn vị âm được kí hiệu bằng 2-. 3-,.. .

Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện âm chuyển động xung quanh. Hay nói cách khác, electron là một hạt mang điện tích âm có trong nguyên tử và bao quanh hạt nhân. Điện tích trên mỗi electron là -1,6.10-19 Coulomb [ký hiệu là C], khối lượng là 9,1.10-31 kg. Electron được ký hiệu là e.

Electron có những đặc điểm sau đây:

• Nếu một nguyên tử có cùng số proton [số p] và số electron [số e] thì nguyên tử đó trung hòa về điện vì điện tích âm của electron đã được trung hòa bởi điện tích dương của proton
• Các electron luôn quay xung quanh hạt nhân trong các lớp vỏ theo một quỹ đạo
• Một lực hút do hạt nhân mang điện tích dương [+] tác động lên các electron mang điện tích âm [-]. Lực hút này hoạt động như lực hướng tâm cần cho sự quay quanh hạt nhân của các electron.
• Các điện tử ở gần hạt nhân sẽ có liên kết chặt chẽ với hạt nhân và khó kéo [loại bỏ] các điện tử này ra khỏi nguyên tử hơn những điện tử ở xa hạt nhân.

 

2. Thuyết electron

Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật gọi là thuyết electron. Nội dung thuyết electron như sau:

• Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương
• Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm electron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm
• Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số proton. Nếu số electron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.

 

3. Bản chất của electron

Mức năng lượng của electron

• Cần một lượng năng lượng xác định để electron có thể bứt ra khỏi quỹ đạo của nó. Năng lượng cần thiết để bứt electron khỏi quỹ đạo thứ nhất sẽ nhiều hơn nhiều so với năng lượng cần thiết để bứt electron ra khỏi quỹ đạo ngoài. Nguyên nhân là do lực hút do hạt nhân tác động lên các điện tử ở quỹ đạo thứ nhất nhiều hơn so với lực hút do hạt nhân tác động đến các điện tử ở quỹ đạo ngoài. Tương tự, năng lượng cần thiết để bứt electron khỏi quỹ đạo thứ hai lớn hơn quỹ đạo thứ ba. Do đó, chúng ta có thể nói rằng
• Các mức năng lượng của electron được ký hiệu bằng những chữ cái K, L, M, N... Thứ tự mức năng lượng được sắp xếp như sau: K < L < M < N ... Trong đó K là quỹ đạo gần hạt nhân nhất cũng như có mức năng lượng thấp nhất, quỹ đạo N ngoài cùng là quỹ đạo có mức năng lượng cao nhất.

Thứ tự của các mức năng lượng trong một nguyên tử

Trong nguyên tử, các electron trên các obitan khác nhua có cùng mức năng lượng như nhau nếu cùng một phân lớp. Các mức năng lượng nguyên tử được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.

Ở trạng thái cơ bản, các electron [e] nguyên tử lần lượt chiếm mức năng lượng từ thấp đến cao. Đồng thời, theo chiều từ trong ra ngoài thì mức năng lượng của các lớp tăng theo thứ tự từ 1 đến 7 và năng lượng của phân lớp tăng theo thứ tự là s, p, d, f.

Thứ tự sắp xếp các phân lớp theo chiều tăng của năng lượng được xác định như sau: 1s 2s 3s 3p 4s 3d 4p 5s... Khi điện tích hạt nhân tăng xảy ra hiện tượng chèn mức năng lượng nên mức năng lượng 4s thấp hơn 3d.

 

4. Cấu hình electron

Cấu hình electron hay còn được gọi là cấu hình điện tử, là sự phân bố các lớp electron trong phần vỏ của hạt nguyên tử ở các mức trạng thái năng lượng khác nhau của chúng. Nhờ vào cấu hình của vỏ nguyên tử mà chúng ta có thể xác định được các tính chất cơ bản của một nguyên tố bất kỳ. 

Sự phân bố electron theo các mức năng lượng

Mỗi nguyên tử đều có các mức năng lượng khác nhau. Chính vì thế mà electron được chia ra và phân bố ở các mức năng lượng riêng. Như đã nói ở phần "Thứ tự của các mức năng lượng trong một nguyên tử", sự phân bố electron theo các mức năng lượng cụ thể như sau:

• Cấu hình electron nguyên tử ở trạng thái cơ bản được sắp xếp theo mức năng lượng tăng dần
• Mức năng lượng được tăng theo cấp bậc từ 1 đến 7 và xếp theo thứ tự các lớp s, p, d, f.
• Với mức điện tích hạt nhân lớn hơn thì mức năng luwongj 4s sẽ thấp hơn 3d
• Số electron tối đa có thể xếp ở mỗi phân lớp là s2, p6, d10, f14
• Số electron tối đa được xếp ở mỗi lớp thứ n là 2n2 với n = 1, 2, 3, 4

Bảng mức năng lượng cấu hình electronSố thứ tự lớp [n]1234Tên của lớpKLMNSố electron tối đa281832Số phân lớp1234Kí hiệu phân lớp1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4fSố electron tối đa ở phân lớp và ở lớp2[2,6] -> 8[2, 6, 10] -> 18[2, 6, 10, 14] -> 32

Ngoài các lớp K, L, M, N thì còn có các lớp O, P, Q,... cho tới khi các electron được sắp xếp đủ vào các lớp.

Các đặc điểm của electron lớp ngoài cùng ở vỏ nguyên tử

Dựa vào số hạt electron ở lớp ngoài cùng mà ta có thể biết được cấu hình vỏ nguyên tử, từ đó biết được tính chất của nguyên tố cấu tạo và loại nguyên tố đó.

• Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, số e tối đa có thể ở lớp ngoài cùng là 8 electron
• Nguyên tử Heli và các nguyên tử gồm 1, 2 hay 3 electron lớp ngoài cùng thường không tham gia các phản ứng hóa học vì các liên kết này rất bền vững
• Các nguyên tử mà lớp ngoài cùng có 1, 2 hay 3 electron dễ nhường electron và thường là các nguyên tử kim loại trừ các khí H, He và B
• Các nguyên tử có lớp ngoài cùng gồm 5, 6 hay 7 electron dễ nhận thêm electron để đạt trạng thái ền vững là 8 electron và chúng thường là các phi kim
• Các nguyên tử lớp ngoài cùng có 4 electron có thể là phi kim lẫn kim loại.

 

5. Cách viết cấu hình electron

Nguyên lý và quy tắc viết cấu hình electron:

• Nguyên lý Pau-li: Trên một obital nguyên tử chỉ có thể chứa tối đa là 2 electron và 2 electron này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.
• Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron lần lượt chiếm các obital có mức năng lượng từ thấp đến cao
• Quy tắc Hund: Trong cùng 1 phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau.

Các bước viết cấu hình electron:

Bước 1: Xác định số e của nguyên tử [Z]

Bước 2: Sắp xếp các e theo thứ tự tăng dần mức năng lượng và tuân theo quy tắc:

• Phân lớp s chứa tối đa 2 e
• Phân lớp p chứa tối đa 6 e
• Phân lớp d chứa tối đa 10 e
• Phân lớp f chứa tối đa 14 e

Bước 3: Sắp xếp cấu hình e theo thứ tự từng lớp [1 -> 7], trong mỗi lớp theo thứ tự từng phân lớp [s -> p -> d -> f]

Ví dụ: Fe [Z = 26]

• Trong nguyên tử Fe có 26 electron
• Các electron được phân bố như sau: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
• Sắp xếp lại các phân lớp, ta được cấu hình electron của Fe là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Hoặc ta có thể viết gọn là: [Ar]3d6 4s2 [Trong đó: [Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố Argon - khí hiếm gần nhất đứng trước Fe]

Trên đây là bài viết của Luật Minh Khuê về chủ đề Electron là gì? Cấu hình electron là gì? Cách viết cấu hình electron chính xác nhất. Hy vọng những nội dung trên đã cho bạn nhiều thông tin bổ ích.