Cấu hình electron của nguyên tử: nguyên lí vững bền, Pauli, Hund, cách viết và bài tập có đáp án Hóa 10

Cấu hình electron cho biết sự phân bố electron vào các lớp, phân lớp. Bài viết nêu nguyên lí vững bền, nguyên lí Pauli, quy tắc Hund, cách viết cấu hình nguyên tử và ion, trường hợp Cr, Cu và bài tập có đáp án.

Cấu hình electron là gì?

Cấu hình electron của nguyên tử là cách biểu diễn sự phân bố electron vào các lớp và phân lớp theo mức năng lượng tăng dần. Viết đúng cấu hình electron là kĩ năng then chốt để suy ra vị trí nguyên tố trong bảng tuần hoàn và tính chất hóa học.

Các nguyên lí và quy tắc

Nguyên lí vững bền: electron chiếm các mức năng lượng từ thấp lên cao.
Nguyên lí Pauli: mỗi obitan chứa tối đa $2$ electron có spin ngược nhau.
Quy tắc Hund: trong cùng một phân lớp, electron phân bố vào các obitan sao cho số electron độc thân là tối đa và cùng chiều spin.

Các bước viết cấu hình electron

Xác định số electron (bằng $Z$ với nguyên tử trung hòa).
Điền lần lượt vào các phân lớp theo thứ tự $1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, \dots$ cho đến hết electron.
Sắp xếp lại theo lớp tăng dần (đưa $3d$ về trước $4s$).

Ví dụ 1

Viết cấu hình electron của Na ($Z=11$), Cl ($Z=17$), Fe ($Z=26$).

$\ce{Na}$: $1s^22s^22p^63s^1$ hay $[\text{Ne}]3s^1$.
$\ce{Cl}$: $1s^22s^22p^63s^23p^5$.
$\ce{Fe}$: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$ hay $[\text{Ar}]3d^64s^2$.

Cấu hình electron của ion

Ion dương mất electron ở lớp ngoài cùng trước; ion âm nhận thêm electron vào phân lớp chưa đầy.

Ví dụ 2

Viết cấu hình của $\ce{Na+}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{Fe^{3+}}$.

$\ce{Na+}$: $1s^22s^22p^6$. $\ce{Cl-}$: $1s^22s^22p^63s^23p^6$. $\ce{Fe^{3+}}$: $[\text{Ar}]3d^5$ (mất $2$ electron $4s$ rồi $1$ electron $3d$).

Xem bài: Lớp và phân lớp electron

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Viết cấu hình electron của O ($Z=8$).
Viết cấu hình electron của Ca ($Z=20$).
Viết cấu hình electron của Cu ($Z=29$).
Viết cấu hình của $\ce{Mg^{2+}}$ ($Z=12$).
Viết cấu hình của $\ce{Fe^{2+}}$ ($Z=26$).

Đáp án

$1s^22s^22p^4$.
$1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$.
$[\text{Ar}]3d^{10}4s^1$.
$1s^22s^22p^6$.
$[\text{Ar}]3d^6$.

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Lớp và phân lớp electron

Bài tiếp theo: Đặc điểm lớp electron ngoài cùng

Xem tất cả bài học chủ điểm Cấu tạo nguyên tử

Câu hỏi thường gặp

Cấu hình electron là gì?

Là cách biểu diễn sự phân bố electron vào các lớp và phân lớp.

Quy tắc viết cấu hình electron?

Điền theo mức năng lượng tăng dần, mỗi obitan tối đa $2$ electron, theo quy tắc Hund.

Tại sao Cr có cấu hình $3d^54s^1$?

Vì phân lớp $d$ bán bão hòa bền hơn.

Viết cấu hình ion như thế nào?

Viết cấu hình nguyên tử rồi bớt hoặc thêm electron ở lớp ngoài cùng.