Cấu tạo vỏ nguyên tử
Vỏ nguyên tử bao gồm các lớp hoặc cấu trúc electron xung quanh hạt nhân nguyên tử. Cấu tạo của vỏ nguyên tử được xác định bởi các mô hình như mô hình quỹ đạo electron và mô hình vỏ hóa học.
Theo mô hình quỹ đạo electron, electron tồn tại trong các quỹ đạo hay còn gọi là vùng xác suất cao. Các quỹ đạo này được sắp xếp theo cấp số nhân, trong đó mỗi cấp số nhân tương ứng với một lớp electron. Các cấp số nhân được đánh số từ n = 1, 2, 3, … và tương ứng với các lớp electron K, L, M, …
Mỗi lớp electron chứa một số lượng quỹ đạo electron. Lớp đầu tiên (lớp K) chỉ chứa một quỹ đạo s, lớp thứ hai (lớp L) chứa một quỹ đạo s và ba quỹ đạo p, lớp thứ ba (lớp M) chứa một quỹ đạo s, ba quỹ đạo p và năm quỹ đạo d, và tiếp tục như vậy.
Các quỹ đạo s, p, d, f là các hình dạng không gian mô tả vùng xác suất cao của electron trong mỗi lớp. Các quỹ đạo s có hình dạng cầu, quỹ đạo p có hình dạng hình thập giác, quỹ đạo d có hình dạng phức tạp hơn và quỹ đạo f có hình dạng phức tạp nhất.
Số lượng electron mà mỗi quỹ đạo có thể chứa là:
- Quỹ đạo s: tối đa 2 electron
- Quỹ đạo p: tối đa 6 electron
- Quỹ đạo d: tối đa 10 electron
- Quỹ đạo f: tối đa 14 electron
Tổng số electron trong mỗi lớp có thể tính bằng công thức 2n^2, trong đó n là số cấp số nhân tương ứng với lớp.
Ví dụ, lớp K (n = 1) chỉ chứa 2 electron (1 quỹ đạo s). Lớp L (n = 2) chứa 8 electron (1 quỹ đạo s + 3 quỹ đạo p). Lớp M (n = 3) chứa 18 electron (1 quỹ đạo s + 3 quỹ đạo p + 5 quỹ đạo d), và tiếp tục như vậy.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mô hình quỹ đạo electron chỉ là một mô hình đơn giản để giải thích cấu trúc electron trong nguyên tử. Cấu trúc chính xác của một nguyên tử phức tạp hơn và có thể được mô tả bằng các phương pháp khác như lý thuyết môi trường mật độ điện tử (DFT) và thực nghiệm.
Quan niệm cũ (theo E. Rutherford, N. Bohr, A. Sommerfeld)
- Electron chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử theo những quỹ đạo hình bầu dục hay hình tròn giống như quỹ đạo của các hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời (Mẫu nguyên tử hành tinh).
Quan niệm hiện đại
- Các electron chuyển động rất nhanh quanh hạt nhân nguyên tử trên những quỹ đạo không xác định tạo nên vỏ nguyên tử.
Lớp electron và phân lớp electron
Để hiểu rõ hơn về cấu tạo vỏ nguyên tử, ta cần tìm hiểu về lớp electron và phân lớp electron:
Lớp electron
- Gồm những electron có mức năng lượng gần bằng nhau.
- Các electron phân bố vào vỏ nguyên tử từ mức năng lượng thấp đến mức năng lượng cao (từ trong ra ngoài) trên 7 mức năng lượng ứng với 7 lớp electron: Mức năng lượng n1, n2, n3, n4, n5, n6, n7.
Phân lớp electron
- Mỗi lớp chia thành các phân lớp.
- Các electron trên cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.
- Có 4 loại phân lớp: s, p, d, f.
- Lớp thứ n có n phân lớp (với n ≤ 4).
Số electron tối đa trong một phân lớp, một lớp
Để xác định số electron tối đa trong một phân lớp và một lớp, hãy xem các thông tin sau:
Số electron tối đa trong mỗi phân lớp
- Phân lớp s: Số electron tối đa trên 1 phân lớp = 2.
- Phân lớp p: Số electron tối đa trên 1 phân lớp = 6.
- Phân lớp d: Số electron tối đa trên 1 phân lớp = 10.
- Phân lớp f: Số electron tối đa trên 1 phân lớp = 14.
Phân lớp electron bão hòa
Phân lớp có đủ số electron tối đa gọi là phân lớp electron bão hòa.
Cấu trúc vỏ nguyên tử
Mỗi lớp electron trong một nguyên tử có một số lượng electron tối đa mà nó có thể chứa. Số electron tối đa trong một lớp được xác định bởi công thức 2n^2, với n là chỉ số của lớp (với n không vượt quá 4).
Phân bố electron trên các lớp
Dưới đây là sự phân bố electron trên các lớp trong nguyên tử:
Lớp K (n = 1)
- Lớp K chứa tối đa 2 electron.
Lớp L (n = 2)
- Lớp L chứa tối đa 8 electron.
- Đó là 2 electron ở phân lớp s và 6 electron ở phân lớp p.
Lớp M (n = 3)
- Lớp M chứa tối đa 18 electron.
- Đó là 2 electron ở phân lớp s, 6 electron ở phân lớp p và 10 electron ở phân lớp d.
Lớp N (n = 4)
- Lớp N chứa tối đa 32 electron.
- Đó là 2 electron ở phân lớp s, 6 electron ở phân lớp p, 10 electron ở phân lớp d và 14 electron ở phân lớp f.
Lớp O (n = 5)
- Lớp O chứa tối đa 32 electron.
- Đó là 2 electron ở phân lớp s, 6 electron ở phân lớp p, 10 electron ở phân lớp d và 14 electron ở phân lớp f.
Lớp P (n = 6)
- Lớp P chứa tối đa 32 electron.
- Đó là 2 electron ở phân lớp s, 6 electron ở phân lớp p, 10 electron ở phân lớp d và 14 electron ở phân lớp f.
Lớp Q (n = 7)
- Lớp Q chứa tối đa 32 electron.
- Đó là 2 electron ở phân lớp s, 6 electron ở phân lớp p, 10 electron ở phân lớp d và 14 electron ở phân lớp f.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp thông tin hữu ích về cấu tạo vỏ nguyên tử cho bạn.
Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD