Hóa học Lớp 10. Suy ra vị trí nguyên tố từ cấu hình electron và thực hiện chiều ngược lại.
Kiến thức cần nhớ
**1. Chuỗi liên hệ trung tâm của dạng bài**
Đối với nguyên tử trung hòa:
$Z=\text{tổng số electron}=\text{số thứ tự ô}$
Sau khi viết đúng cấu hình electron, ta dùng:
- Giá trị $n$ lớn nhất để xác định **chu kì**.
- Phân lớp nhận electron cuối cùng để xác định **khối $s,p,d$ hoặc $f$**.
- Tổng electron hóa trị để xác định **nhóm A** đối với nguyên tố khối $s,p$.
Không nên chỉ nhìn “phân lớp được viết cuối” rồi kết luận; trước hết phải kiểm tra tổng số mũ có đúng bằng số electron hay không.
**2. Từ cấu hình electron suy ra ô, chu kì và nhóm A**
Quy trình:
1. Cộng tất cả số mũ trong cấu hình để tìm tổng electron. Với nguyên tử trung hòa, tổng này bằng $Z$ và số thứ tự ô.
2. Tìm lớp có $n$ lớn nhất để xác định chu kì.
3. Xét cấu hình electron hóa trị:
- $ns^1$ thuộc nhóm IA.
- $ns^2$ thuộc nhóm IIA, trừ He.
- $ns^2np^1$, $ns^2np^2$, $ns^2np^3$ lần lượt thuộc nhóm IIIA, IVA, VA.
- $ns^2np^4$, $ns^2np^5$, $ns^2np^6$ lần lượt thuộc nhóm VIA, VIIA, VIIIA.
Ví dụ: $1s^22s^22p^63s^23p^3$ có 15 electron nên ở ô 15; $n_{\max}=3$ nên thuộc chu kì 3; có 5 electron lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm VA.
**3. Từ vị trí suy ngược cấu hình electron**
Với nguyên tố nhóm A:
- Chu kì $n$ cho biết lớp ngoài cùng là lớp $n$.
- Nhóm A cho biết dạng cấu hình electron hóa trị theo bảng ở trên.
- Nếu đề yêu cầu cấu hình đầy đủ, cần điền toàn bộ electron từ mức năng lượng thấp đến cao và kiểm tra tổng electron bằng $Z$.
Ví dụ: chu kì 2, nhóm VIA có cấu hình lớp ngoài cùng $2s^22p^4$; cấu hình đầy đủ là $1s^22s^22p^4$. Chu kì 4, nhóm IA và $Z\leq20$ tương ứng với cấu hình kết thúc bằng $4s^1$.
Phải dùng cùng một số $n$ cho cả $ns$ và $np$. Viết $2s^22p^5$ cho nguyên tố chu kì 3 là sai.
**4. Liên hệ nhóm A với ion đơn nguyên tử bền thường gặp**
Các nguyên tử có xu hướng nhường hoặc nhận một số electron nhỏ để đạt cấu hình electron bền gần với khí hiếm:
- **Nhóm IA:** thường nhường 1 electron, tạo $X^+$.
- **Nhóm IIA:** thường nhường 2 electron, tạo $X^{2+}$.
- **Nhóm IIIA:** một số kim loại thường nhường 3 electron, tạo $X^{3+}$.
- **Nhóm VIA:** thường nhận 2 electron, tạo $X^{2-}$.
- **Nhóm VIIA:** thường nhận 1 electron, tạo $X^-$.
Đây là xu hướng phổ biến, không phải quy tắc tuyệt đối cho mọi hợp chất. **Số thứ tự nhóm không phải điện tích ion.** Chẳng hạn nguyên tố nhóm VIIA có 7 electron hóa trị nên thường nhận thêm 1 electron tạo $X^-$, không tạo $X^{7+}$ chỉ vì thuộc nhóm VIIA.
**5. Tìm nguyên tố từ số electron của ion**
Nếu ion có điện tích $m+$ thì nguyên tử đã mất $m$ electron:
$e_{\text{ion}}=Z-m \quad\Rightarrow\quad Z=e_{\text{ion}}+m$
Nếu ion có điện tích $m-$ thì nguyên tử đã nhận $m$ electron:
$e_{\text{ion}}=Z+m \quad\Rightarrow\quad Z=e_{\text{ion}}-m$
Ví dụ: $M^{2+}$ có 10 electron thì $Z=10+2=12$. Nguyên tố là Mg, thuộc ô 12, chu kì 3, nhóm IIA. Với $X^-$ có 18 electron thì nguyên tử trung hòa có $Z=18-1=17$, tức là Cl.
Lỗi hay gặp nhất là dùng luôn số electron của ion làm $Z$ mà không đưa ion về nguyên tử trung hòa.
**6. Tiểu phân đẳng electron và cấu hình khí hiếm**
Hai tiểu phân **đẳng electron** khi có cùng tổng số electron. Ví dụ $O^{2-}$, $F^-$, $Na^+$ và $Mg^{2+}$ đều có 10 electron, cùng cấu hình với Ne.
Khi đề nói ion “có cấu hình giống khí hiếm”, cần:
1. Xác định số electron của khí hiếm đó.
2. Dựa vào điện tích ion để tìm lại $Z$ của nguyên tử.
3. Viết cấu hình nguyên tử trung hòa rồi mới xác định vị trí.
Không được lấy vị trí của khí hiếm làm vị trí của nguyên tố tạo ion.
**7. Nhận diện nguyên tố từ chuỗi dữ kiện**
Các dữ kiện thường được nối theo một trong các chuỗi:
- $e$ hoặc $Z \rightarrow$ cấu hình electron $\rightarrow$ vị trí.
- Vị trí $\rightarrow$ cấu hình hóa trị $\rightarrow$ xu hướng tạo ion.
- Số electron của ion $\rightarrow Z$ nguyên tử $\rightarrow$ vị trí.
- Công thức oxide cao nhất $\rightarrow$ số oxi hóa cao nhất $\rightarrow$ nhóm A $\rightarrow$ cấu hình hóa trị.
Trong phạm vi nhóm A, oxide cao nhất $X_2O_7$ gợi ý số oxi hóa cao nhất $+7$, thường ứng với nhóm VIIA; nếu X ở chu kì 3 thì X là Cl và cấu hình ngoài cùng là $3s^23p^5$. Luôn kiểm tra tất cả dữ kiện, không dừng lại sau dấu hiệu đầu tiên.
**8. Ví dụ tổng hợp**
Ion $X^-$ đẳng electron với Ar và X nằm cùng chu kì với Na. Ar có 18 electron nên $X^-$ có 18 electron, suy ra nguyên tử X có $Z=17$. Cấu hình của X là $1s^22s^22p^63s^23p^5$, vì vậy X ở ô 17, chu kì 3, nhóm VIIA và là chlorine.
**Tự kiểm tra kết quả:** tổng số mũ phải bằng 17; lớp lớn nhất phải là 3; lớp ngoài cùng có 7 electron; ion $X^-$ phải có đúng 18 electron.
ezonthi