Bài 4. Cấu tạo vỏ nguyên tử

I. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ

Những năm đầu của thế kỉ XX. Người ta cho rằng các electron chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử theo những quỹ đạo tròn hay bầu dục, như quỹ đạo của các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời. Đó là mô hình mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho, Bo (N.Bohr) và Zom-mơ-phen (A.Sommerfeld).

Mô hình này có tác dụng rất lớn đến sự phát triển lí thuyết cấu tạo nguyên tử, nhưng không đầy đủ để giải thích mọi tính chất của nguyên tử.

Ngày nay, người ta đã biết các electron chuyển động rất nhanh (tốc độ hàng nghìn km/s) trong khu vực xung quanh hạt nhân nguyên tử và không theo những quỹ đạo xác định tạo nên vỏ nguyên tử.

II. LỚP ELECTRON VÀ PHÂN LỚP ELECTRON

Số electron ở vỏ nguyên tử của một nguyên tố đúng bằng số proton trong hạt nhân nguyên tử và cũng bằng số hiệu nuyên tử (Z) hay số thứ tự của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn. Chẳng hạn, vỏ của nguyên tử hiđro (Z = 1) có 1 electron, vỏ của nguyên tử Cl (Z = 17) có 17 electron, vỏ của nguyên tử vàng (Z = 79) có tới 79 electron,... Vậy các electron được phân bố như thế nào?

Các kết quả nghiên cứu cho thấy chúng phải phân bố theo những quy luật nhất định.

1. Lớp electron

• Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao và sắp xếp thành từng lớp. Các electron ở gần nhân hơn liên kết bền chặt hơn với hạt nhân. Vì vậy, electron ở lớp trong có mức năng lượng thấp hơn so với ở các lớp ngoài.
• Các electron trên cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.
• Xếp theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao, các lớp electron này được ghi bằng các số nguyên theo thứ tự n = 1, 2, 3,4... với tên gọi: K, L, M, N,...

2. Phân lớp electron

Mỗi lớp electron lại chia thành các phân lớp.

• Các electron trên cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.
• Các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái thường s, p, d, f.

Số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó.

• Lớp thứ nhất (lớp K, n = 1) có một phân lớp, đó là phân  lớp 1s;
• Lớp thứ hai (lớp L, n = 2) có hai phân lớp, đó là các phân lớp 2s  và 2p;
• Lớp thứ ba (lớp M, n = 3) có ba phân lớp, đó là các phân lớp 3s, 3p và 3d; v.v...

Các electron ở phân lớp s được gọi là các electron s, ở phân lớp p được gọi là các electron p...

III. SỐ ELECTRON TỐI ĐA TRONG MỘT PHÂN LỚP, MỘT LỚP

Số electron tối đa trong một phân lớp như sau:

Phân lớp electron đã có đủ số electron tối đa gọi là phân lớp electron bão hoà. Từ đó suy ra số electron tối đa trong một lớp:

• Lớp thứ nhất (lớp K, n = 1) có 1 phân lớp 1s, chứa tối đa 2 electron.
• Lớp thứ hai (lớp L, n = 2) có 2 phân lớp 2s và 2p:
  • Phân lớp 2s chứa tối đa 2 electron;
  • Phân lớp 2p chứa tối đa 6 electron;
  • Vậy, lớp thứ hai chứa tối đa 8 electron.
• Lớp thứ 3 (lớp M, n = 3) có 3 phân lớp 3s, 3p và 3d:
  • Phân lớp 3s chứa tối đa 2 electron;
  • Phân lớp 3p chứa tối đa 6 electron;
  • Phân lớp 3d chứa tối đa 10 electron;
  • Vậy, lớp thứ hai chứa tối đa 18 electron.

Từ các ví dụ trên ta rút ra công thức: Số electron tối đa của lớp thứ n là 2n².

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!