Bảng cấu hình electron, Cách viết cấu hình electron – Hóa 10

Cấu hình electron được tổ chức theo một thứ tự cụ thể. Việc hiểu rõ cấu hình này sẽ giúp ta nhận diện được đặc điểm và tính chất của các hợp chất hóa học. Trong phần tiếp theo, Kiến thức THPT sẽ cung cấp thông tin chi tiết về vấn đề này, mời các bạn cùng tìm hiểu.

Định nghĩa về cấu hình electron

Cấu hình electron là cách phân bố các electron trong các lớp và phân lớp quanh hạt nhân của một nguyên tử. Cấu hình electron cho biết vị trí và mức năng lượng của các electron trong một nguyên tử, giúp xác định tính chất hóa học của nguyên tử đó.

Đặc điểm của cấu hình electron:

• Các electron được sắp xếp vào các lớp vỏ (K, L, M, N,…) và phân lớp (s, p, d, f) theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao.
• Nguyên tắc sắp xếp electron tuân theo ba nguyên tắc chính:
  1. Nguyên tắc Aufbau: Electron sẽ chiếm các phân lớp có mức năng lượng thấp trước.
  2. Nguyên tắc Pauli: Mỗi obitan chỉ chứa tối đa 2 electron với spin ngược nhau.
  3. Quy tắc Hund: Electron sẽ điền vào các obitan riêng lẻ trước khi ghép cặp.

Ví dụ về cấu hình e trong nguyên tử:

• Cấu hình electron của sắt (Fe) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s² 
• Cấu hình electron của Kali (K) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ 
• Cấu hình electron của Canxi (Ca) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Thứ tự các mức năng lượng của nguyên tử

Thứ tự các mức năng lượng của các phân lớp electron trong nguyên tử được sắp xếp theo nguyên tắc Aufbau, trong đó electron lấp đầy các phân lớp có mức năng lượng thấp trước rồi mới đến các phân lớp có mức năng lượng cao hơn.

• Trong trạng thái cơ bản, năng lượng của các electron trong nguyên tử được sắp xếp từ thấp đến cao.
• Khi điện tích hạt nhân tăng lên và có sự chèn ép năng lượng, mức năng lượng của 3d sẽ cao hơn mức năng lượng của 4s.
• Các electron từ trong ra ngoài của nguyên tử sẽ có mức năng lượng tăng dần từ 1 đến 7 và được phân thành các lớp theo thứ tự s, p, d, f.

Tìm hiểu đặc điểm lớp electron ngoài cùng

Lớp electron ngoài cùng là lớp vỏ xa hạt nhân nhất, quyết định tính chất hóa học của nguyên tử vì các electron này tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học.

>> xem thêm: Tìm hiểu nguyên tố hóa học và bảng nguyên tố hóa học Hoá 10

Cách viết cấu hình electron chính xác nhất

Có một số quy tắc để viết cấu hình e. Áp dụng các bước sau để hiểu rõ hơn về vấn đề này.

Cấu hình electron nguyên tử có quy ước và cách viết như thế nào?

• Các phân lớp thường được ký hiệu bằng chữ cái: s, p, d, f. 
• Số thứ tự của các lớp electron được biểu thị bằng số: 1, 2, 3. 
• Trong mỗi phân lớp, số electron được biểu thị bên phải trên cùng bằng số. Ví dụ: s2, d10…

Viết cấu hình electron theo nguyên tắc nào?

Trước khi viết cấu hình e, điều cần làm đầu tiên là xác định số lượng electron của nguyên tử. Electron được phân bố theo thứ tự tăng dần về mức năng lượng. Tuy nhiên, mỗi phân lớp s chỉ chứa tối đa 2 electron, trong khi phân lớp p, d, f lần lượt chứa tối đa 6, 10 và 14 electron.

Thêm vào đó, việc viết cấu hình E còn dựa vào những nguyên lý và quy tắc sau:

• Nguyên lý vững bền: Các electron được sắp xếp từ mức năng lượng thấp đến cao trong trạng thái cơ bản.
• Nguyên lý Pauli: Mỗi obitan chỉ có thể chứa tối đa 2 electron, và hai electron này có chiều quay xung quanh trục ngược nhau.
• Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron độc thân được phân bố sao cho số lượng tối đa, và chúng phải có chiều quay giống nhau.

Bảng cấu hình electron chi tiết

Cấu hình E của nguyên tử được thể hiện theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo các lớp electron, với các mức năng lượng được phân bố theo chiều tăng dần. Có thể có sự xen kẽ giữa các mức năng lượng.

Chẳng hạn, nguyên tử sắt có số hiệu nguyên tử Z = 26, nghĩa là có 26 electron.

Cách phân bố electron của sắt ban đầu là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Tuy nhiên, do 4s có mức năng lượng thấp hơn 3d, nên xảy ra hiện tượng chèn mức năng lượng.

Do đó, electron của sắt cuối cùng là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. Nếu dùng ký hiệu của Argon (Ar) là nguyên tố đứng trước sắt, ta có thể viết ngắn gọn là: [Ar] 3d6 4s2.

Cách viết cấu hình electron nguyên tử đơn giản, nhanh chóng

Từ những kiến thức lý thuyết đã nêu, có thể thực hiện việc viết cấu hình Ê của nguyên tử theo các bước sau đây:

Bước 1: Xác định số lượng electron trong nguyên tử. 

Bước 2: Sắp xếp các electron theo quy tắc, với mức năng lượng tăng dần như: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s… 

Bước 3: Viết cấu hình e cho từng phân lớp. Ví dụ: Viết cấu hình e cho nguyên tố Natri (Na) có Z = 11

Với tổng số 11 electron, chúng được sắp xếp theo thứ tự tăng dần như sau: 1s2, 2s2, 2p6, 3s1.

→ Cấu hình ecủa Natri (Na) là: 1s2, 2s2, 2p6, 3s1.

Viết cấu hình electron cần phải lưu ý những gì?

Khi viết cấu hình, cần lưu ý một số điểm sau:

• Hiểu rõ và áp dụng đúng các quy tắc và nguyên lý trong việc viết cấu hình E.
• Nhận biết chính xác ký hiệu của từng lớp và phân lớp electron.
• Xác định chính xác số electron của nguyên tử.

Kiến thức THPT đã phân tích chi tiết về cấu hình electron và cách viết chính xác. Hy vọng những kiến thức này sẽ hữu ích cho các bạn trong việc áp dụng vào các bài tập liên quan.