Giáo án Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử Hóa học 10 Kết nối tri thức

Trường: …………………….

Tổ: ………………………….

Họ và tên giáo viên:

………………………………..

1

2

3

4

5

D

A

D

C

D

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV đưa ra hai mô hình nguyên tử Rutherford - Bohr với mô hình hiện đại.

- GV yêu cầu nhóm đôi học sinh quan sát mô hình mô tả và so sánh hai mô hình này.

+ Nhận xét quỹ đạo chuyển động

+ So sánh sự giống và khác nhau về quỹ đạo và sự xuất hiện electron.
+ Đưa ra khái niệm về AO.

- GV đưa ra hình ảnh về các hình dạng của orbital

- GV yêu cầu HS hoạt động cá nhân quan sát hình ảnh, đọc sgk trả lời:

+ AO s và AO p có hình dạng như thế nào?
+ Yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 2 và 3.

- GV hướng dẫn cách biểu diễn AO và điền electron vào mỗi AO, khắc sâu nguyên lí Pauli.

- GV yêu cầu HS thực hành cá nhân viết một số kiểu hình dạng orbital: với 1 electron, 2 electron, 3 electron.

-GV đưa ra vấn đề: Khi nào ta điền đầy đủ cả 2 electron vào ô orbital? Khi nào ta viết mỗi ô 1 electron đối với những nguyên tử có nhiều hơn 2 electron?

- GV đưa ra 1 vài mô hình, yêu cầu HS làm việc cá nhân nhận xét cách viết nào là đúng hay sai, giải thích.

+ Mô tả sắp xếp 2 electron vào các ô orbital p nào dưới đây là đúng?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức.

- HS thảo luận nhóm đôi, suy nghĩ trả lời câu hỏi.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- Đại diện nhóm HS hoặc HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày.

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.

Bước 4: Kết luận, nhận định:

- GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

I. Chuyển động của electron trong nguyên tử

- Theo Rutherford - Bohr, hạt nhân nằm ở giữa, electron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo tròn hay bầu dục giống như quỹ đạo của hành tinh xung quanh Mặt Trời.

-Theo mô hình hiện đại: electron chuyển động rất nhanh, không có quỹ đạo xác định quanh hạt nhân.

* So sánh:

- Giống: electron chuyển động quanh hạt nhân.

- Khác: Theo mô hình Rutherford - Bohr, quỹ đạo của electron là xác định, còn theo mô hình hiện đại quỹ đạo của electron là không xác định.

Hình dạng orbital nguyên tử

-Theo mô hình hiện đại, orbital s có hình cầu, orbital p có hình số 8 nổi

?2 ( sgk trang 22)

Đáp án đúng là: C

Orbital s có dạng hình cầu.

?3 (sgk trang 22)

Orbital p có dạng hình số 8 nổi và có 3 sự định hướng:

+ Orbital p_x định hướng theo trục x.

+ Orbital p_y định hướng theo trục y.

+ Orbital p_z định hướng theo trục z.

2. Ô orbital

-Mỗi AO được biểu diễn bằng một ô vuông ⬜, gọi là ô orbital.

Trong 1 AO chỉ chứa tối đa 2 mũi tên chiều quay được nhau đại diện cho 2 electron. Nếu orbital có 1 electron, ta biểu diễn bằng mũi tên đi lên.

Ví dụ:

-Thực hành viết ô orbital:

1 electron:

2 electron:

hoặc ….

3 electron:

…
- Các electron được điền từ trái qua phải và có xu hướng điền vào các ô orbital sao cho nhiều electron độc thân nhất.

- Cách đúng: A

- Cách viết sai:
+ Chưa đúng thứ tự từ trái qua phải;
+ Số electron độc thân chưa tối đa;
+ Các electron độc thân mũi tên phải hướng lên trên;
+ Chưa đúng thứ tự, chưa đúng chiều mũi tên;
- Chưa đúng thứ tự, số electron chưa tối đa.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:
- GV yêu cầu học sinh, quan sát video hoặc tranh ảnh, thông tin trong sgk, trả lời các câu hỏi:
+ Trong nguyên tử các electron sắp xếp có theo mức năng lượng như thế nào?

+ Các lớp electron được biểu thị và gọi tên như thế nào?
+ Lớp electron được chia ra thành các phân lớp. Các phân lớp được kí hiệu như thế nào? Mỗi lớp có bao nhiêu phân lớp?

- GV giới thiệu về lớp electron, phân lớp electron thông qua video hoặc qua các tranh ảnh:

- GV giới thiệu cách viết ô orbital

- GV đưa số lượng AO của mỗi phân lớp.

- GV yêu cầu HS tự vẽ orbital tương ứng với mỗi phân lớp, suy ra số orbital, số electron tối đa ứng với mỗi phân lớp.

- HS hoạt động nhóm 4 trả lời câu hỏi 4 và câu hỏi 5.

- Từ câu hỏi 5, HS nêu cách tính nhanh số AO trong lớp thứ n.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS tự bầu nhóm trưởng, hoạt động nhóm, trả lời câu hỏi.

- GV: quan sát và trợ giúp HS, hướng dẫn.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- Đại diện nhóm trình bày.

- Một số HS khác nhận xét, cho ý kiến.

Bước 4: Kết luận, nhận định:

GV tổng quát lưu ý lại kiến thức.

II. Lớp và phân ớp electron

- Trong nguyên tử, các electron sắp xếp thành từng lớp và phân lớp theo các mức năng lượng từ thấp đến cao.

1. Lớp electron

- Lớp electron được đánh số thứ tự từ trong ra ngoài và được biểu thị bằng các số nguyên: n = 1, 2, 3, 4, … tương ứng với tên gọi là các chữ cái in hoa K, L, M, N,…

- Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.

2. Phân lớp electron

- Phân lớp electron kí hiệu: s, p, d, f, …

- Số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp (n ≤ 4).
- Các electron trên cùng một lớp có mức năng lượng bằng nhau.

3. Số lượng orbiltal trong một phân lớp, trong một lớp

- Trong một phân lớp các AO có cùng mức năng lượng.

- Phân lớp s có 1 AO s:

- Phân lớp p có 3AO p_x, p_y, p_z:

- Phân lớp d có 5 AO:

- Phân lớp f có 7AO:

- Các phân lớp s, p, d, f có số electron tối đa lần lượt là 2, 6, 10, 14

?4 (sgk trang 23)
a) Phân lớp p có tối đa 6 electron
b) Phân lớp d có tối đa 10 electron

?5 (sgk trang 23)

Lớp L (n = 2) có 2² = 4 AO ⇒ Tổng số electron tối đa bằng 4.2 = 8 electron

Lớp M (n = 3) có 3² = 9 AO ⇒ Tổng số electron tối đa bằng 9.2 = 18 electron.

Nhận xét:

- Lớp electron thứ n có n² AO (n ≤ 4)

- Lớp electron thứ n có 2n² electron tối đa (n ≤ 4)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV giới thiệu cấu trúc , ý nghĩa của cấu hình electron nguyên tử và nguyên lí, quy tắc trong viết cấu hình electron:
+ Chữ số, chữ cái, chỉ số trên;

+ Số thứ tự lớp electron (n), kí hiệu phân lớp electron, số electron trong phân lớp.
+ Nguyên lí vững bền và quy tắc Hund

- HS hoạt động theo nhóm 4:
+ Yêu cầu HS tự đề xuất một mô hình về cấu trúc của cấu hình electron.
+ Nhận xét mô hình đề xuất của GV kiểu 2s³, 3p⁷ hay 1s²3s³2s² có đúng không?

- GV hướng dẫn các bước viết cấu hình electron nguyên tử.

- Nhóm HS tự nhận xét mô hình về cấu trúc electron đã đề xuất và sửa lại cho đúng.

- GV yêu cầu nhóm HS: Hãy biểu diễn cấu hình electron 2s², 3p⁶ hay 1s²2s²2p⁶ thành cấu hình ô orbital theo gợi ý:
+ 2s²: điền 2 electron vào ô orbital s
+ 1s²2s²2p⁶: điền 2 electron vào mỗi ô orbital s và 6 electron vào orbital p

+ 3p⁶: điền 6 electron vào orbital p

- Nhóm HS trả lời câu hỏi 6 và 7.

- GV đưa ra vấn đề và gợi mở về sự bền vững của cấu hình 8 electron.
+ Trong bóng đèn dây tóc, người ta thường bơm các loại khí hiếm vào để bảo vệ sợi dây tóc tránh bị oxi hóa. Nguyên nhân dẫn đến sự trơ về mặt hóa học của các loại khí hiếm là gì?

- GV yêu cầu HS nhận xét khả năng nhường nhận electron và suy ra các đặc điểm tính chất.

+ Các nguyên tử dễ cho đi 1, 2, 3 electron để trở thành cấu hình bền là nguyên tử nguyên tố kim loại.
+ Các nguyên tử dễ nhận lại 1, 2, 3 electron để trở thành cấu hình bền là nguyên tử nguyên tố phi kim
⇒ Hãy nhận xét khả năng nhường nhận electron của các nguyên tố có 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng để trở thành cấu hình khí hiếm và cho biết đâu là nguyên tố kim loại, đâu là nguyên tố phi kim.

- HS trả lời câu hỏi 8 và câu hỏi 9

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS thảo luận theo nhóm và làm cá nhân, thực hiện các hoạt động được giao.

- GV: Quan sát và hướng dẫn HS.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- Đại diện nhóm trình bày. Các cá nhân giơ tay phát biểu hoặc trình bày lên bảng.

- Các HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

III. Cấu hình electron của nguyên tử

- Cấu trúc của cấu hình electron:

- Nguyên lí vững bền: Các electron ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital từ thấp đến cao (1s 2s 2p 3s 3p...)

- Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ sắp xếp sao cho số electron độc thân (không ghép đôi) là tối đa.

1. Viết cấu hình electron của nguyên tử

- Mô hình HS đề xuất: 1s²,...

- Mô hình 2s³, 3p⁷ hay 1s² 3s³2s² chưa đúng

Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử.

Bước 2: Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng: 1s 2s 3s 3p 4s …

Bước 3: Điền các electron vào các phân lớp theo nguyên lí bền vững cho đến electron cuối cùng.

- Mô hình đề xuất của học sinh là đúng, mô hình của gv đề xuất là sai.

- Sửa lại 2s², 3p⁶ hay 1s²2s²2p⁶

2. Biểu diễn cấu hình electron theo ô orbital

2s²:

1s²2s²2p⁶:

3p⁶:

?6 (sgk trang 24)

Đáp án đúng là: C

Nguyên tử có Z = 16 nên nguyên tử có 16 electron.

⇒ Cấu hình electron là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

?7 (sgk trang 24)

- Cấu hình electron của nguyên tử có Z = 8 là 1s²2s²2p⁴, được biểu diễn theo ô orbital là:

- Cấu hình electron của nguyên tử có Z = 11 là 1s²2s²2p⁶3s¹, được biểu diễn theo ô orbital là:

3. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

- Các electron lớp ngoài cùng quyết định tính chất hóa học cơ bản của các nguyên tố.

+ Các nguyên tố mà nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng là khí hiếm (trừ He).

+ Các nguyên tố mà nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là kim loại (trừ H, He, B).

- Các nguyên tố mà nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài thường là phi kim.
- Các nguyên tố mà nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim.

?8 (sgk trang 25)

⇒ Cấu hình electron của nguyên tử silicon được biểu diễn theo ô orbital là:

- Nguyên lí vững bền: Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s ...

- Nguyên lí Pauli: Các phân lớp 1s, 2s, 2p, 3s đều chứa tối đa các electron nên trong mỗi AO có 2 electron có chiều quay ngược nhau được viết là ↑↓.

- Quy tắc Hund: Phân lớp 3p chỉ có 2 electron nên các electron phải phân bố sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này có chiều tự quay giống nhau (↑).

?9 (sgk trang 25)

Cấu hình electron của nguyên tử chlorine là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

⇒ Lớp ngoài cùng có 7 electron.

⇒ Chlorine là phi kim.