Cấu Hình Electron – Wikipedia Tiếng Việt

Trong vật lý nguyên tử và hóa học lượng tử, cấu hình electron là sự phân bố các electron của một nguyên tử hoặc phân tử (hoặc cấu trúc vật chất khác) trong orbital nguyên tử hoặc phân tử.[1] Ví dụ, cấu hình electron của nguyên tử neon là 1s2 2s2 2p6, nghĩa là các phân lớp 1s, 2s và 2p lần lượt có 2, 2 và 6 electron.

Số lượng tử và lớp

[sửa | sửa mã nguồn]

Trạng thái của mỗi electron trong lớp vỏ có thể được biểu diễn qua 4 số lượng tử (cả mô hình nguyên tử Bohr và orbital):

Tên gọi	Ký hiệu	Giá trị	Danh hiệu	Ví dụ
Số lượng tử chính	n	1, 2, 3, 4,...	Lớp chính K, L, M, N,...	3
Số lượng tử quỹ đạo	l	0,..., n-1	Lớp hay phân lớp s, p, d, f,...	0, 1, 2
Số lượng tử từ	m	-l,... 0,..., l	-2, -1, 0, 1, 2
Số lượng tử spin	s	-1/2, +1/2	-1/2, +1/2

Theo nguyên lý Pauli, 4 số lượng tử của từng cặp electron trong nguyên tử không được trùng nhau, giải thích cho sự phân bố của chúng trong các lớp khác nhau. Điều này cũng có nghĩa là, trên cùng một phân lớp, không có 2 electron có chiều tự quay giống nhau.

Số lượng tử chính n hình thành nên các lớp chính, trong mỗi lớp chính có n phân lớp. Các electron trên cùng một lớp thì có mức năng lượng xấp xỉ nhau, và trên cùng một phân lớp thì có năng lượng bằng nhau. Tổng số electron ở mỗi lớp chính phụ thuộc vào bộ 4 số lượng tử n, l, m và s nhưng tối đa là 2n2 electron.

Lớp electron ngoài cùng (lớp hóa trị) của các nguyên tố chứa các electron hóa trị, các electron này quyết định các tính chất hóa học cũng như tính chất vật lý của chúng.

Điền electron vào các lớp

[sửa | sửa mã nguồn]

Các electron sẽ điền theo thứ tự vào các lớp có năng lượng từ thấp đến cao, bắt đầu là lớp 1s. Ngoài ra theo quy tắc Hund, các lớp electron có cùng mức năng lượng thì ban đầu được điền đơn, sao cho số electron độc thân là lớn nhất, sau đấy mới được điền đôi.

Sự điền electron vào các lớp không chỉ phụ thuộc hoàn toàn vào vị trí hay khoảng cách của chúng đến hạt nhân mà còn phụ thuộc vào mức năng lượng của các lớp.

Ví dụ: titan có Z = 22, cấu hình theo thứ tự các lớp 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s0 nhưng do năng lượng của lớp 4s thấp hơn lớp 3d nên 4 electron còn lại sẽ điền đầy vào lớp 4s (2) trước, sau đấy mới đến lớp 3d (2), cấu hình đúng của titan là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2

Ngoại lệ:

• Nguyên tố lanthan, Z = 57 lớp ngoài cùng 6s2 4f1, electron tự do cuối cùng điền vào 5d trước khi vào 4f, tương tự trong nguyên tử Ac thì 6d trước 5f.
• Trong nguyên tử Cr và Cu một electron trong lớp có năng lượng thấp 4s điền vào lớp có năng lượng cao hơn 3d, chúng có cấu hình lớp ngoài cùng là 3d5 4s1 và 3d10 4s1
• Các trường hợp ngoại lệ khác Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Gd, các actini từ Ac đến Np và Cm

Liên hệ đến bảng tuần hoàn

[sửa | sửa mã nguồn]

18 nhóm chính (nhóm mới) trong bảng tuần hoàn được phân ra dựa theo số electron trong các lớp ngoài cùng:

• lớp s: nhóm 1 (s1) - 2 (s2)
• lớp p: nhóm 13 (p1) - 18 (p6) (Trừ He, H)
• lớp d: nhóm 3 (d1) - 12 (d10)

Số chu kỳ bằng số lớp n, với ns là lớp ngoài cùng.

Cấu hình electron của một số nguyên tố

[sửa | sửa mã nguồn]

Cấu hình electron của các nguyên tố thường được viết dưới dạng kèm theo cấu hình electron của các khí hiếm có số thứ tự nhỏ hơn đứng gần nó cộng với các lớp còn lại. Ví dụ, cấu hình electron của magiê (Z = 12): [Ne] 3s2 thì được hiểu 1s2 2s2 2p6 3s2.

Khí hiếm

[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố	Z	Cấu hình electron
Heli	2	1s2
Neon	10	1s2 2s2 2p6
Argon	18	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Krypton	36	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6
Xenon	54	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d105s25p6
Radon	86	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d105s25p6 4f­14 5d106s26p6

Z từ 1 đến 17

[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố	Z	Cấu hình electron	Cấu hình viết tắt
Hydro	1	1s1
Lithi	3	1s22s1
Beryli	4	1s22s2
Bo	5	1s2 2s2 2p1	[He] 2s2 2p1
Cacbon	6	1s2 2s2 2p2	[He] 2s2 2p2
Nito	7	1s2 2s2 2p3	[He] 2s2 2p3
Oxi	8	1s2 2s2 2p4	[He] 2s2 2p4
fluor	9	1s2 2s2 2p5	[He] 2s2 2p5
Natri	11	1s2 2s2 2p6 3s1	[Ne] 3s1
Magie	12	1s2 2s2 2p6 3s2	[Ne] 3s2
Nhôm	13	1s2 2s2 2p6 3s2 3p1	[Ne] 3s2 3p1
Silic	14	1s2 2s2 2p6 3s2 3p2	[Ne] 3s2 3p2
Phosphor	15	1s2 2s2 2p6 3s2 3p3	[Ne] 3s2 3p3
Lưu huỳnh	16	1s2 2s2 2p6 3s2 3p4	[Ne] 3s2 3p4
Clo	17	1s2 2s2 2p6 3s2 3p5	[Ne] 3s2 3p5

Z từ 21 đến 38

[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố	Z	Cấu hình electron	Cấu hình viết tắt
Scandi	21	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1	[Ar] 4s2 3d1
Titanium	22	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2	[Ar] 4s2 3d2
Vanadi	23	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3	[Ar] 4s2 3d3
Crôm	24	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5	[Ar] 4s1 3d5
Mangan	25	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5	[Ar] 4s2 3d5
Sắt	26	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6	[Ar] 4s2 3d6
Coban	27	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7	[Ar] 4s2 3d7
Niken	28	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8	[Ar] 4s2 3d8
Đồng	29	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10	[Ar] 4s1 3d10
Kẽm	30	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10	[Ar] 4s2 3d10
Gali	31	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1	[Ar] 4s2 3d10 4p1

Z từ 39 đến 49

[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố	Z	Cấu hình electron	Cấu hình viết tắt
Ytri	39	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1	[Kr] 5s2 4d1
Zirconi	40	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2	[Kr] 5s2 4d2
Niobi	41	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d4	[Kr] 5s1 4d4
Molybden	42	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d5	[Kr] 5s1 4d5
Tecneti	43	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d5	[Kr] 5s2 4d5
Rutheni	44	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d7	[Kr] 5s1 4d7
Rhodi	45	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d8	[Kr] 5s1 4d8
Palladi	46	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10	[Kr] 4d10
Bạc	47	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10	[Kr] 5s1 4d10
Cadmi	48	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10	[Kr] 5s2 4d10
Indi	49	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1	[Kr] 4d10 5s2 5p1

Xem thêm

[sửa | sửa mã nguồn]

• Bảng tuần hoàn
• Số lượng tử
• Danh sách các nguyên tố hoá học

Tham khảo

[sửa | sửa mã nguồn]

1. ^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology (Giản lược thuật ngữ hoá học), bản thứ 2 ("Gold Book") (1997). Bản đã chỉnh sửa trực tuyến: (2006–) "configuration (electronic)". doi:10.1351/goldbook.C01248