CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

NỘI DUNG
1. Cấu tạo ngun tử
2. Hệ thống tuần hồn
các ngun tố hóa học

Chương 1

TÀI LIỆU
[1] – Chương 2: trang 34 – 78
Chương 3: trang 79 – 123
[2] – Chapter 2: page 31 – 69
Chapter 7: page 215 – 238
Chapter 8: page 239 – 268



1


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

1. Cấu tạo ngun tử
1.1. Cấu tạo chung
Nguyên tử

Hạt nhân

Proton

Chương 1

Hạt vật chất

Các chất

Electron

Neutron



2


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

*

Hạt

Khối lượng
(amu hoặc đvC)*

Đơn vị
điện tích


Electron

0,000549  0

1

Proton

1,007277  1

+1

Neutron

1,008665  1

0

amu (atomic mass unit); 1 amu = 1 đvC = 1,6605410-27 kg

• Ng/tử trung hịa về điện  số hạt proton = số hạt electron
• mng/tử = melectron + mproton + mneutron  (Z + N) amu

• Số khối (A) = số hạt proton (Z) + số hạt neutron (N)
Chương 1



3



CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Ký hiệu ngun tử:

A
Z

X: ký hiệu nguyên tử

X

A: số khối = số proton + số neutron
A=Z+N

Ví dụ:

35
17
Chương 1

Z: số hiệu nguyên tử của nguyên tố

Cl

Cl: nguyên tử chlorine
Z = e = 17
A = 35  N = 35 – 17 = 18



4


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Đồng vị của ngun tố: có Z giống nhau, A khác nhau.
Ví dụ về các đồng vị của hydrogen:

1
1

Chương 1

H

2
1

H



3
1

H

5



CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Ví dụ:
Câu 1: Xác định ion chứa 16 proton, 17 neutron, 18 electron?
a. 33Cl-

b. 34Cl-

c. 33S2-

d. 34S2-

Câu 2: Tính số electron của ion X2+? Biết ion X2+ có số khối là 20 và số neutron
bằng số proton.
a. 8
b. 10
c. 12
d. 20
Câu 3: Xác định khối lượng nguyên tử trung bình của magie? Biết
79 %, 25Mg chiếm 10 % và 26Mg chiếm 11 %.
a. 24,30 g/mol
Chương 1

b. 24,31 g/mol

c. 24,32 g/mol



24Mg

chiếm

d. 24,33 g/mol
6


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

1.2. Cấu tạo vỏ electron ngun tử
1.2.1. Thuyết cấu tạo nguyên tử Bohr
 Electron quay quanh hạt nhân
trên những quỹ đạo trịn, đồng
tâm, có bán kính xác định gọi
là quỹ đạo bền.
 Khi quay trên những quỹ đạo
bền, các electron không phát ra
năng lượng.
Chương 1



7


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC


 Khi hấp thụ năng lượng,
electron chuyển từ quỹ đạo có
năng lượng thấp  quỹ đạo có
năng lượng cao hơn. Ngược
lại, khi chuyển từ quỹ đạo có
năng lượng cao  quỹ đạo có
năng lượng thấp, electron sẽ
phát ra năng lượng dưới dạng
bức xạ.
Chương 1



E  h   

hC


8


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Ưu điểm:
• Giải thích bản chất vật lý của quang phổ vạch nguyên tử.

Chương 1




9


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

• Tính tốn được vị trí các vạch quang phổ hydrogen trong vùng ánh
sáng thấy được.
Xác định  của các
vạch quang phổ
phù hợp với thực
nghiệm (với Z = 1).
 1 1 
 RH  2  2 
n


n
f
i


ni > nf
RH = 1,09678107 m-1
1

Chương 1




10


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Nhược điểm:
•

Khó trả lời được câu hỏi: electron ở đâu
trong quá trình chuyển từ quỹ đạo này
sang quỹ đạo khác?

•

Khơng giải thích được đặc trưng quan trọng của quang phổ như
cường độ và độ bội của vạch quang phổ.

•

Khơng cho kết quả phù hợp với thực nghiệm khi tính tốn năng
lượng của electron trong ngun tử nhiều electron.
Chương 1



11



CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Ví dụ:
Câu 1: Xác định phát biểu đúng liên quan đến các mức năng lượng của hydrogen
(I) Khi giá trị của n càng tăng thì electron càng xa hạt nhân, do đó electron có
mặt ở trạng thái năng lượng cao hơn.
(II) Khi giá trị của n tăng lên, sự chênh lệch giữa các mức năng lượng liền kề sẽ
nhỏ hơn.
(III) Khi điện tích hạt nhân tăng lên sẽ không làm ảnh hưởng đến năng lượng ở
mỗi mức.
a. Chỉ I
b. Chỉ II
c. I và II
d. II và III
Câu 2: Xác định số vạch quang phổ phát ra khi electron của nguyên tử hydrogen
chuyển từ trạng thái n = 4 xuống n = 1?
a. 3
b. 4
c. 5
d. 6
Chương 1



12


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN

CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

1.2.2. Thuyết cấu tạo ngun tử hiện đại theo cơ học lượng tử
Các luận điểm cơ bản

Tính sóng – hạt của các hạt vi mơ
Hạt vi mơ có khối lượng m khi chuyển động với vận tốc v sẽ tạo nên
sóng truyền đi với bước sóng .

h
λ=
mv
Chương 1



Hệ thức De Broglie
13


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Ngun lý bất định của Heisenberg
Khơng thể xác định chính xác đồng
thời vị trí và tốc độ của hạt vi mô.

h
Δx.Δv 
4πm


Δx: độ bất định (sai số) về vị trí
Δv: độ bất định (sai số) về tốc độ

Đối với hạt vi mô (hạt electron), khi biết chính xác tốc độ chuyển động
sẽ khơng xác định chính xác đường đi của nó mà chỉ có thể xác định
xác suất có mặt của nó trong khơng gian.
Chương 1



14


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Phương trình sóng Schrưdinger

• Một electron được đặc trưng bằng 1 hàm sóng .

• 2: xác định xác suất tìm thấy electron trong một vùng khơng gian.
• Vùng khơng gian xung quanh hạt nhân với xác suất tìm thấy
electron cao (90% hoặc 99%) được gọi là orbital nguyên tử – AO.
Chương 1



15



CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

a. Trạng thái electron trong ngun tử 1 electron
Khi giải phương trình sóng Schrưdinger cho ngun tử hydrogen sẽ
thu được 3 số lượng tử:
• Số lượng tử chính: n
• Số lượng tử momen động lượng: l
• Số lượng tử từ: ml
3 số lượng tử này được dùng để mô tả sự phân bố của electron trong
nguyên tử.
Chương 1



16


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Số lượng tử chính n và mức năng lượng (En)
• n có các giá trị ngun dương: n = 1, 2, 3, …
• n xác định mức E của electron và 𝑟ҧ của AO: n   E , 𝑟ҧ 
Z
E n = -13,6 × 2 , eV
n
2


ao n 2
r=
Z

 1  l (l  1)  
1  1 

2

2
n




• Các electron có cùng giá trị n sẽ có cùng mức En nên được xếp vào
cùng 1 lớp electron.
n
1
2
3
4
5
6
7
Ký hiệu lớp e K
L
M
N
O

P
Q
Chương 1



17


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Số lượng tử momen động lượng l và hình dạng orbital ngun tử
• l có các giá trị nguyên từ 0 đến (n-1)
Mỗi một giá trị
Ví dụ: n = 1  l = 0
n = 2  l = 0, 1 ⇒ của n sẽ có n giá
n = 3  l = 0, 1, 2 trị khác nhau của l.
• Trong nguyên tử nhiều electron, những electron
trong mỗi lớp có cùng phân mức năng lượng
(cùng giá trị l) sẽ họp thành một phân lớp
electron.
l
0 1 2 3 4 5
Phân lớp e
Chương 1

s

p


d

f



g

h
18


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC
l
Phân lớp e

0
s

1
p

2
d

3
f


4
g

5
h

• l xác định hình dạng orbital nguyên tử:

orbital s

Chương 1

orbital pz

orbital dxz



orbital fxyz

19


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Số lượng tử từ ml và các orbital ngun tử

• ml có các giá trị ngun từ -l đến +l
Ví dụ: l = 0  có 1 giá trị ml = 0

l = 1  có 3 giá trị ml = -1, 0, +1
l = 2  có 5 giá trị ml = -2, -1, 0, +1, +2
⇒ Mỗi một giá trị của l sẽ có (2l + 1) giá trị khác nhau của ml

Chương 1



20


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

• ml đặc trưng cho sự định hướng các AO.
Một giá trị ml tương ứng với 1 sự định
hướng trong khơng gian của orbital.

l=0

l=1

• ml xác định số lượng AO có trong một
phân lớp và một lớp.

ml = 0

ml = -1 ml = 0 ml = +1

n=2


1 giá trị ml  1AO
1 giá trị l  có (2l+1) AO
1 giá trị n  n2 AO
Chương 1



21


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Tóm lại: Một AO được mơ tả bởi 3 số lượng tử n, l, ml

1s
Chương 1

2s

3s


22


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC


Chương 1



23


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

Chương 1



24


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ & HỆ THỐNG TUẦN HỒN
CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC

orbital 4f
Chương 1



25