Hóa học 10 bài 6: Lớp và phân lớp electron

[sonca009]

BÀI GIẢNG HÓA HỌC 10: LỚP VÀ PHÂN LỚP ELECTRON

​

A. Nội dung kiến thức

I-Lớp electron :

- Lớp electron gồm các nguyên tử có mức năng lượng gần bằng nhau

- Vỏ nguyên tử chia thành 7 lớp:
Lớp 1 2 3 4 5 6 7

(+) View attachment 2287

....K L M N O P Q

​

II- Phân lớp electron :

- Phân lớp electron gồm các electron mang mức năng lượng bằng nhau
- Số phân lớp bằng số thứ tự của lớp
- Kí hiệu: s , p , d , f

- Các phân lớp: 1s........ 2s, 2p........ 3s, 3p, 3d ....... 4s, 4p, 4d, 4f
- Thuộc lớp: .... K............ L............... M................. N

III- Số Obitan trong một phân lớp:

- Trong một phân lớp các obitan có cùng mức năng lượng nhưng khác nhau về sự địng hướng trong không gian
- Phân lớp s: có 1 obitan có dạng hình cầu
- Phân lớp p: có 3 obitan px , py, pz định hướng theo
các trục x, y, z.
- Phân lớp d: có 5 obitan định hướng khác nhau trong không gian
- Phân lớp f có 7 obitan định hướng khác nhau
+Thuyết trường phối nguyên tử:
Thuyết trường phối tử
Cơ sở:
+ Coi phối tử là những điện tích điểm hay lưỡng cực, chúng được sắp xếp trong không gian như thế nào để năng lượng đẩy giữa các điện tích điểm đó là cực tiểu.
+ Cho rằng những obitan của nguyên tử trung tâm bị những điện tích điểm của những phối tử đẩy sẽ sắp xếp như thế nào để tương tác giữa chúng là cực tiểu.
Xét phức chất bát diện:
Trong phức chất bát diện, các AO dx2-y2 và dz2 chịu lực đẩy mạnh nhất của các phối tử nên sẽ có năng lượng cao hơn dxy , dxz, dyz .

Nhìn vào sơ đồ ta thấy dưới tác dụng của trường phối tử tất cả các năng lượng AO d đều tăng ( so với ion tự do) . Trong trường bát diện, dgm (gồm dz2 và dx2-y2 ) so với mức năng lượng trung bình của AO d trong trường phối tử, mỗi e ở dz2 và dx2-y2 có năng lượng cao hơn 3/5 dto (dto là thông số tách năng lượng trong trường bát diện, o kí hiệu của octaedre là bát diện) và mỗi e ở dep ( gồm dxy , dyz , dxz ) có năng lượng thấp hơn 2/5dto .
Xét phức chất tứ diện:
Trong phức chất tứ diện, các AO ở gần các phối tử hơn nên bị đẩy mạnh hơn và tăng năng lượng nhiều hơn. Ta cũng có sơ đồ như sau:

GiảI thích tương tự như trong trường bát diện, thông số tách năng lượng dtt (T là kí hiệu của tetraedre là tứ diện)
Ta có: dtt =4/9dto
Trong trường hình vuông của phối tử, hiện tượng phân chia các mức năng lượng AO d phức tạp hơn nhiều, dx2-y2 ở gần phối tử nhất nên tăng năng lượng mạnh nhất, AO dz2 không chịu ảnh hưởng trực tiếp của phối tử nên hơi giảm năng lượng. Trong ba AO dep thì dxy bị chịu ảnh hưởng trực tiếp hơn hai AO còn lại.

Trong phức chất hình vuông, dtc = dto + 2/3dto + 1/12dto > dto
Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tách năng lượng dt :
+ Cấu hình của phức chất: dtc > dto > dtt
+ Điện tích của ion trung tâm ( điện tích đạI số): Điện tích ion trung tâm càng lớn, khả năng hút các phốI tử tối gần tăng, e của phốI tử đẩy mạnh các e d , nên gây tách ở mức độ lớn => dt tăng
+Kích thứơc của ion trung tâm càng lớn, phối tử càng tới gần và do đó e của phối tử gây trách ở mức độ lớn => dt lớn
+PhốI tử có ảnh hưởng mạnh đến thông số tách năng lượng dt

Giải thích từ tính của phức chất theo thuyết trường phốI tử:
Theo thuyết trường phối tử, khả năng ghép đôi của e trong phức chất có liên quan với thông số tách năng lượng. Nếu năng lượng P cần thiết để ghép đôi hai e lớn hơn dt thì các e sẽ có khuynh hướng điền sao cho spin cao nhất. Nguợc lại P < dt, phức chất có khuynh hướng spin thấp.
VD Co3+ P = 251 KJ/mol
[CoF6]3- dto = 156 KJ/mol
những phức chất có spin cao đều thuận từ, những chất có spin thấp có thể là chất thuận từ nếu có e độc thân, hoặc nghịch từ nếu ko có e độc thân.

*Năng lượng làm bền bởi trường phốI tử:
Theo thuyết trường phối tử, khi tạo phức, AO d của ion trung tâm tách thành các mức năng lượng khác nhau. Nếu e điền vào AO d có mức năng lượng thấp hơn năng lượng trung bình của obitan trong trường phối tử thì năng lượng giảm. Năng lượng đó được gọi là năng lượng làm bền bởi trường phối tử. (LB)
Năng lượng làm bền cao giải thích tính trơ động học của phức chất có spin thấp của Co3+ [dep(6)dgm(0)] và tính không bền động học của phức Fe3+ [dep(5)dgm(0)] so với phức chất của Fe2+ [dep(6)dgm(0)] .
Việc chọn cấu trúc bát diện, tứ diện, hay vuông đều dựa vào năng lượng làm bền. Thông thường cấu trúc bát diện phổ biến hơn tứ diện do dto > dtt
+ Đối với những nguyên tố trung tâm ở 4d và 5d, thông số ∆ lớn nên phức thường có cấu hình vuông ( khi dt (thông số tách năng lượng) càng lớn, dx2-y2 có năng lượng càng cao, năng lượng của các AO còn lại càng thấp)

VI- Số Obitan trong 1 lớp: n[SUB]2[/SUB]

​

- Lớp 1 ( K ) có 1 obitan
- Lớp 2 ( L ) có 4 obitan
- Lớp 3 ( M ) có 9 obitan
- Lớp 4 ( N ) có 16 obitan .

B / Vận Dụng :

Câu 1/ Cấu hình nào sao đây là cấu hình của nguyên tố kim loại ?
a. 1s[SUP]2[/SUP]
b.1s[SUP]2[/SUP]2s[SUP]2[/SUP]2p[SUP]6[/SUP]3s[SUP]2[/SUP]3p[SUP]2[/SUP]
c. 1s[SUP]2[/SUP]2s[SUP]2[/SUP]2p[SUP]4[/SUP]
d.1s[SUP]2[/SUP]2s[SUP]2[/SUP]2p[SUP]6[/SUP]3s[SUP]2[/SUP]3p[SUP]1[/SUP]
Câu 2/ R[SUP]2+[/SUP] có cấu hình lớp ngoài cùng là 1s[SUP]2[/SUP]2s[SUP]2[/SUP]2p[SUP]6[/SUP] , R[SUP]2[/SUP]+ là ?
a. Na
b. Mg
C. Ca
d. Ba
Câu 3/ Nguyên tử nguyên tố X có cấu hình 1s[SUP]2[/SUP]2s[SUP]2[/SUP]2p[SUP]4[/SUP] , nguyên tử X có xu hướng nào trong pư hóa học ?
a. nhường electron
b. nhận electron
c. vừa có thể nhường vừa có thể nhận
d. X bão hòa nên không không có cho và nhận điện tử.
Câu 4/ electron ở lớp nào có năng lượng ion hóa lớn nhất ?
a. K
b. L
C. Q
d. N
Câu 5/ Fe là kim loại nhưng vì sao Fe lại có mức oxihoa là +6 ?
a. do Fe có phân lớp 3d6 ngoài cùng.
b. do Fe là kim loaij nhóm B nên khác nhóm A.
c. lớp ngoài cũng của Fe chưa bão hòa lại có nhiều điện tử nên mất 6electron là có thể.
b. Fe có obitan 3d chứa 6 điện tử , ở trạng thái kích thích có thể mất 6 điện tử này .
Đáp án :

Spoiler

1/d , 2/b , 3/c , 4/a , 5/d

 

[ong noi loc]

Kiến thức trọng tâm trong bài 6 là :
- Nắm được cách phân chia các lớp và phân lớp
- Sô điện tử ở mỗi lớp .
- Cách viết cách phân bố điện tử vào các lớp và phân lớp.
- Obitan nguyên tử.
- Thuyết trường phối giúp mở rộng kiến thức trong bài .