Khi tìm hiểu về hóa học, ít nhiều chúng ta đã biết về electron. Ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng? Cấu hình electron là gì và nó được viết như thế nào? Trong bài viết dưới đây Hoàng Giang Solar sẽ cung cấp cho các bạn những thông tin cơ bản nhất về electron và cấu hình electron.
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất, đường kính của chúng chỉ bằng chừng vài phần mười của 1nm. Nguyên tử giúp xác định cấu trúc của nguyên tố. Mỗi một nguyên tử sẽ có một hạt nhân nằm ở vị trí trung tâm và xung quanh là những hạt electron điện tích âm.
Nguyên tử tham gia cấu thành nên nhiều trạng thái vật chất khác nhau. Tuy nhiên còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như là áp suất, mật độ, nhiệt đọ. Một khi các yếu tố này thay đổi, đạt đến điều kiện giới hạn thì sẽ diễn ra sự chuyển pha vật chất giữa các pha rắn, lỏng, khí và Plasma xảy ra.
Trạng thái cơ bản là gì?
Trạng thái cơ bản là trạng thái mà năng lượng thấp nhất. Năng lượng của trạng thái cơ bản gọi là năng lượng điểm không của một hệ thống.
Khái niệm electron và proton
Electron là gì?
Nguyên tử có cấu tạo gồm 1 hạt nhân điện dương ở trung tâm và nhiều hạt electron chuyển động xung quanh mang điện âm. Hoặc nối theo cách khác thì electron là hạt manng điện tích âm, có trong nguyên tử và chúng bao quanh hạt nhân. Điện tích trên mõoi hạt electron là -1.6.10^-19 Coulomb. Khối lượng là 9.1.10^-31 kg và kí hiệu là e.\
Proton là gì?
Còn proton là hạt mang điện tích +1, khối lượng là 1.67262158 × 10^27 kg (938.278 MeV/c²). Hạt proton tự do có thời gian sinh sống là rất lớn, có thể nói là gần nhơ bền một cách vĩnh cửu. Thế nhưng quan điểm này trong vật lý hiện đại vẫn còn nhiều hoài nghi, chưa thực sự chắc chắn.
Các tính chất của electron
Electron có các tính chất sau:
- Nếu một nguyên tử có cùng số proton (số p) và cùng số electron (số e) thì nguyên tử đó trung hòa về điện, vì điện tích âm của nguyên tử electron bị trung hòa bởi điện tích của nguyên tử proton dương.
- Electron luôn quay quanh hạt nhân trong vỏ theo một quỹ đạo nhất định.
- Lực hút do hạt nhân mang điện tích dương (+) tác dụng lên các electron mang điện tích âm (-). Lực hút này đóng vai trò là lực hướng tâm cần thiết để quay các electron xung quanh hạt nhân.
- Các electron gần hạt nhân liên kết mạnh với hạt nhân và khó kéo (loại bỏ) khỏi nguyên tử hơn các electron ở xa hạt nhân hơn.
Ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng là gì?
Electron là hạt mang điện tích âm nằm trong nguyên tử và bao quanh hạt nhân. Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương ở trung tâm và ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, electron chiếm các mức năng lượng mang điện tích âm chuyển động xung quanh. Điện tích của mỗi electron là -1,6.10-19 Coulomb (kí hiệu C), khối lượng 9,1.10-31 kg. Electron được kí hiệu là e.
Ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng từ thấp tới cao. Tính theo chiều từ trong ra ngoài thì mức năng lượng ở các lớp tăng dần từ 1 – 7 và năng lượng của phân lớp tăng theo thứ tự là s, p, d, f.
Bản chất của hạt electron là gì?
Cần một lượng năng lượng nhất định để đánh bật một electron ra khỏi quỹ đạo của nó. Năng lượng cần thiết để đẩy electron ra khỏi quỹ đạo đầu tiên lớn hơn nhiều so với năng lượng cần thiết để đẩy electron ra khỏi quỹ đạo bên ngoài.
Điều này là ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng do lực hút do hạt nhân tác dụng lên các electron trong quỹ đạo thứ nhất lớn hơn lực hút do hạt nhân tác dụng lên các electron ở quỹ đạo ngoài.
Tương tự, năng lượng cần thiết để đẩy một electron ra khỏi quỹ đạo thứ hai sẽ nhỏ hơn năng lượng của quỹ đạo thứ nhất và lớn hơn quỹ đạo thứ ba. Do đó, chúng ta có thể nói rằng các electron trong quỹ đạo liên kết với một lượng năng lượng xác định. Do đó quỹ đạo hoặc vỏ còn được gọi là mức năng lượng.
Các mức năng lượng được kí hiệu bằng chữ K, L, M, N,… Trong đó, K là obitan gần hạt nhân nhất và có năng lượng thấp nhất. Ngược lại, ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng quỹ đạo ngoài cùng có mức năng lượng cao nhất.
Số lượng electron tối đa trong bất kỳ mức năng lượng nào được cho bởi, ‘2n2 ‘, trong đó n là một số nguyên và đại diện cho “số lượng tử chính”.
Thành phần ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng?
Ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron lần lượt chiếm các mức năng lượng nào? Cấu tạo của nguyên tử gồm 2 lớp: vỏ nguyên tử và hạt nhân
- Vỏ nguyên tử là các êlectron mang điện tích âm
- Hạt nguyên tử là hạt mang điện tích dương gọi là proton và không mang điện tích là nơtron.
Như vậy, cấu tạo nguyên tử gồm 3 loại hạt: electron, proton và nơtron. Trong đó, ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng số electron bằng số proton, khối lượng của 1 proto = 1800 electron.
- Mức năng lượng điện tử.
- Cần một năng lượng xác định để một êlectron bứt ra khỏi quỹ đạo của nó. Năng lượng cần thiết để đẩy electron ra khỏi quỹ đạo đầu tiên sẽ lớn hơn nhiều so với năng lượng cần thiết để đẩy electron ra khỏi quỹ đạo bên ngoài. Lý do là lực hút do hạt nhân tác dụng ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng lên các electron ở quỹ đạo thứ nhất lớn hơn lực hút do hạt nhân tác dụng lên các electron ở quỹ đạo ngoài.
- Tương tự, năng lượng cần thiết để đẩy một electron ra khỏi quỹ đạo thứ hai lớn hơn năng lượng của quỹ đạo thứ ba. Do đó, chúng ta có thể nói rằng các electron chạy trong quỹ đạo liên kết với một lượng năng lượng xác định. Do đó quỹ đạo hoặc vỏ của một nguyên tử còn được gọi là mức năng lượng.
- Các mức năng lượng của electron được kí hiệu bằng các chữ cái K, L, M, N,… Trong đó, thứ tự các mức năng lượng được sắp xếp như sau: K< L<M<N
- K là obitan gần hạt nhân nhất và cũng có năng lượng thấp nhất. Quỹ đạo N ngoài cùng có mức năng lượng cao nhất.
Ở trạng thái cơ bản nguyên tử trung hòa điện không?
Trong trạng thái cơ bản thì một nguyên tử trung hòa điện tử có số điện tử bằng số proton trong hạt nhân. Điều đó có nghĩa là: Số điện tử xung quanh hạt nhân sẽ bằng số proton trong hạt nhân. Từ đó tạo thành một trạng thái trung hòa điện tử.
Ví dụ, nguyên tử hidro (H) có một proton và một electron, trong khi nguyên tử của oxi (O) có tám proton và tám electron.
Tổng hợp một số câu hỏi liên quan
- Mỗi obitan nguyên tử chứa tối đa mấy electron?
Trả lời: Mỗi obitan nguyên tử chứa tối đa là 2 electron.
- Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử kim loại kiềm thổ có số electron hóa trị là?
Trả lời: Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử kim loại kiềm thổ có số electron hóa trị là 2e.
- Ở trạng thái cơ bản, số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là?
Trả lời: Ở trạng thái cơ bản, số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là 1. Kim loại kiềm là nguyên tố s, có 1 electron ở lớp ngoài cùng, phân lớp ns1.
- Các electron được điền theo thứ tự nào sau đây?
Trả lời: Các electron điền theo thứ tự vào các lớp có năng luộng thấp đến cao, bắt đầu là 1s.
- Các lớp electron được đánh số từ trong ra ngoài?
Trả lời: Các lớp electron được đánh số từ trong ra ngoài bằng dãy số nguyên dương n=1,2,3,4,…
- Cách biểu diễn electron trong AO?
Nếu như Orbital có 1 electron: biểu diễn 1 mũi tên đi lên. Nếu Orbital có 2 electron thì biểu diễn 2 mũi tên đi lên ngược chiều nhau, mũi nào đi lên thì viết trước.
Kết luận
Như vậy bài viết đã giải đáp các thắc mắc của các bạn về electron là gì, ở trạng thái cơ bản trong nguyên tử electron chiếm các mức năng lượng electron mang điện tích gì, đặc điểm, tính chất,… Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy đặt câu hỏi cho chúng tôi ở phần bình luận để nhanh chóng được giải đáp nhé!
