Giáo án Hóa học 10 - Cấu 4: Cấu hình electron của nguyên tử

Bài 4: CẤU HÌNH ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ I.           MỤC TIÊU BÀI HỌC 1.      Kiến thức a.      Mức độ biết: - Biết được thứ tự các mức năng lượng của các electron trong nguyên tử. b.      Mức độ hiểu: - Mô tả sự phân bố electron trên các phân lớp, lớp và cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu tiên. c.      Mức độ vận dụng: -  Dự đoán đặc điểm lớp electron ngoài cùng của các nhóm nguyên tố. 2.      Kĩ năng: - Viết được cấu hình electron  nguyên tử của một số nguyên tố hoá học. - Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử  suy ra tính chất hoá học  cơ bản (là kim loại, phi kim hay khí hiếm) của nguyên tố tương ứng. 3. Thái độ: - Rèn luyện tính cẩn thận - Củng cố niềm tin khoa học II. CHUẨN BỊ GIÁO VIÊN – HỌC SINH 1.      Giáo viên: a.      Phương pháp dạy học: -         Phương pháp tiên đề. -         Phương pháp trực quan. -         Phương pháp so sánh. -         Phương pháp dạy học theo nhóm nhỏ. b.      Phương tiện – học liệu: -         Phiếu bài tập -         Sách giáo khoa -         Giáo án -         Sơ đồ phân bố mức năng lượng giữa các lớp, các phân lớp - Sơ đồ quy tắc Klechkowski. 2.      Học sinh: - Ôn lại sự chuyển động của các electron trong nguyên tử, khái niệm lớp, phân lớp, số electron tối đa trong một lớp. - Chuẩn bị bài mới. - Mang theo SGK, vở ghi, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. III.               TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1.      Ổn định lớp (3 phút) -         Giáo viên kiểm tra sĩ số lớp, ổn định trật tự. 2.      Kiểm tra bài cũ: (7 phút) - Giáo viên yêu cầu 3 học sinh lên bảng. 1/  Hãy cho biết tên của các lớp electron ứng với các giá trị của n=1, 2, 3 và cho biết các lớp đó lần lượt có bao nhiêu phân lớp electron. 2/ Các electron của nguyên tử nguyên tố A được phân bố trên 4 lớp, lớp thứ 4 có 8 electron. Hỏi số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của nguyên tố X là bao nhiêu? - GV sửa và chấm điểm cho HS. 3.      Hoạt động dạy học: (30 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung bài học Hoạt động 1: Tìm hiểu thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử. GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức về lớp, phân lớp và số electron tối đa trong một lớp phân lớp. GV giới thiệu sơ đồ phân bố mức năng lượng của các lớp và các phân lớp và chia lớp thành 9 nhóm yêu cầu mỗi nhóm cử đại diện thực hiện các yêu cầu sau: Sắp xếp các electron nguyên tử tăng dần thừ thấp đến cao. Đồng thời lưu ý HS mức năng lượng 4s thấp hơn 3d. GV giới thiệu quy tắc Klechkowski bằng cách yêu cầu HS nhìn vào phiếu bài tập và dựa vào trật tự các mức năng lượng hoàn thành quy tắc Klechkowski. GV yêu cầu 3 nhóm lên bảng trình bày kết quả cùa mình. Trong thời gian đó, GV kiểm tra và nhận xét kết quả các nhóm còn lại. HS nhắc lại các kiến thức về lớp và phân lớp HS làm việc nhóm và thực hiện các yêu cầu: Sắp xếp các mức năng lượng của lớp, phân lớp theo chiều tăng dần 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, HS hoàn thành yêu cầu và trình bày kết quả. I. Thứ tự các mức năng lượng trong nguyên tử: Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao. 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s . Hoạt động 2: Tìm hiểu về cấu hình electron trong nguyên tử. GV biểu diễn cấu hình electron nguyên tử của  Hidro (H), Heli (He), Liti (Li). GV đặt câu hỏi: Số elctron của nguyên tử được xác định dựa vào đâu và xác định số electron của các nguyên tử trên. Các phân lớp s, p, d, f chứa tối đa bao nhiêu electron? GV biểu diễn cấu hình electron của các nguyên tử. Hidro (Z=1) có 1 elecotron, cấu hình electron là 1s1. Heli (Z=2) có 2 electron, cấu hình electron là 1s2 Liti (Z=3) có 3 electron, cấu hình electron là 1s2 2s1. Yêu cầu HS dựa vào SGK và ví dụ nêu định nghĩa cấu hình electron nguyên tử. GV nêu các bước viết cấu hình electron của nguyên tử. GV lưu ý HS sự liên quan giữa cấu hình electron của Heli và Liti từ đó viết gọn cấu hình electron của Liti lại [He] 2s1. Hoạt động nhóm:  các nhóm điền vào phiếu bài tập và cử đại diện lên bảng biểu diễn cấu hình electron nguyên tử Ne (Z= 10), Mg (Z= 12), Cl (Z= 17), Ar (Z= 18), Ca (Z= 20), Fe (Z= 26).  Từ sự liên quan của cấu hình electron của Ne (Z= 10) và Ar (Z= 18) biểu diễn cấu hình electron rút gọn của các nguyên tố cỏn lại. GV lưu ý học sinh sắp xếp các phân lớp theo từng lớp ở trường hợp của Fe. GV đặt câu hỏi cho HS  về sự liên quan của Ne, Ar và He ở ví dụ trên từ đó GV nêu quy ước của cách viết cấu hình electron rút gọn là dựa vào cấu hình electron của khí hiếm gần nhất đứng trước nguyên tử cần biểu diễn cấu hình electron. GV trình bày với HS: Electron cuối cùng của Cl điền vào phân lớp p, Clo là nguyên tố p. Electron cuối cùng của nguyên tử Fe điền vào phân lớp d, Sắt là nguyên tố d. Vậy: Những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s là nguyên tố s. Những nguyên tố mà nguyên tử có elctron cuối cùng được điền vào phân lớp p là nguyên tố p. GV yêu cầu HS trình bày về sự phân chia nhóm các loại nguyên tố còn lại. Số electron của nguyên tử được xác định dựa trên số hiệu Z. HS xác định số hiệu nguyên tử của Hidro là 1, của Heli là 2, của Liti là 3. Phân lớp s chứa tối đa 2 electron, p chứa tối đa 6 electron, d chứa tối đa 10 electron, f chứa tối đa 14 electron. HS quan sát ghi chép vào vở ghi. HS nêu định nghĩa cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. HS chú ý ghi chép và vở. Các nhóm điền vào phiếu học tập và cử đại diện lên bảng biểu diễn cấu hình electron và cấu hình electron rút gon của các nguyên tố: Ne (Z= 10) 1s2 2s2 2p6 Mg (Z= 12) 1s2 2s2 2p6 3s2 . Cấu hình electron rút gọn Mg (Z=12) [Ne] 3s2 Cl (Z= 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 . Cấu hình electron rút gọn Cl (Z= 17) [Ne]  3s2 3p5 Ar (Z= 18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Ca (Z= 20) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 . Cấu hình electron rút gọn Ca (Z= 20) [Ar]  4s2. Fe (Z= 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2. Cấu hình electron rút gọn Fe (Z= 26) [Ar] 3d6  4s2. HS trả lời câu hỏi Ne, Ar, He đều là khí hiếm. HS trình bày: Nguyên tố d: là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp d. Nguyên tố f: là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp f. II. Cấu hình electron trong nguyên tử: Cấu hình electron trong nguyên tử: Hidro Z=1, có 1 electron. Cấu hình electron của Hidro là 1s1. Heli Z=2, có 2 electron. Cấu hình electron của Heli là 1s2. Liti Z=3, có 3 elctron. Cấu hình electron của Liti là 1s2 2s1. Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. Cách viết cấu hình electron nguyên tử: Bước 1: xác định số electron của nguyên tử. Bước 2: Các electron được phân bố lần lượt vào các phân lớp theo chiều tăng của năng lượng nguyên tử (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s ) và tuân theo quy tắc sau: phân lớp s chứa tối đa 2 electron; phân lớp p chứa tối đa 6 electron; phân lớp d chứa tối đa 10 electron; phân lớp f chứa tối đa 14 electron. Bước 3: viết cấu hình electron biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lóp thuộc các lớp khác nhau (1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p...). Quy ước cách viết cấu hình electron nguyên tử: Số thứ tự electron được ghi bằng chữ số (1, 2, 3, ) Phân lớp được ghi bằng các chữ cái thường (s, p, d, f). Số electron trong một phân lớp được ghi bằng chữ số ở phía trên bên phải của phân lớp (s2, p6, ...). Bài làm của các nhóm sau khi được GV điều chỉnh đúng. Ghi chú: Nguyên tố s: những nguyên tử có electron cuối cùng được điển vào phân lớp s. Nguyên tố p: những nguyên tử có electron cuối cùng được điển vào phân lớp p. Nguyên tố d: những nguyên tử có electron cuối cùng được điển vào phân lớp d. Nguyên tố f: những nguyên tử có electron cuối cùng được điển vào phân lớp f. Hoạt động 3: Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng. GV yêu cầu HS nhìn vào cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tử đầu và cho nhận xét số electron lớp ngoài cùng. GV trình bày với HS: Những nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là nguyên tử các nguyên tố kim loại. Những nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng là các nguyên tố phi kim. Những nguyên tử có 4 electron ngoài cùng có thể là nguyên tồ phi kim hoặc kim loại. Các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng và nguyên tử Heli (1s2) là nguyên tử của nguyên tố khí hiếm. HS nêu nhận xét: electron lớp ngoài cùng của 20 nguyên tố đầu có thề là 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và tối đa là có 8 electron ở lớp ngoài cùng. HS nghe giảng, ghi chú và rút ra kết luận biết cấu hình electron của nguyên tử thì dự đoán được tính chất của nguyên tố. 2. Cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu: 3. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng: Đối với nguyên tử của tất cà các nguyên tố, lớp electron ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron. Số lớp electron ngoài cùng Tính chất 1, 2, 3 e Kim loại (trừ H, He, B) 4 e Kim loại hoặc Phi kim 5, 6, 7 e Phi kim 8 e (trừ He) Khí hiếm VD: Na (Z= 11) 1s2 2s2 2p6 3s1 (Kim loại) Cl (Z= 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 (Phi kim) Ar (Z= 18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (Khí hiếm). 4. Củng cố: ( 5 phút) Câu 1. Ion A3+ có phân lớp electron ngoài cùng là 3d2. Cấu hình electron của A là: A.             [Ar]3d5. B. [Ar]4s2 3d3. C. [Ar]3d3 4s2. D.   Tất cả đều sai. Câu 2: Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố có số hiệu là 17, 20, 26, 29. 5. Bài tập về nhà: GV dặn dò HS  làm tất cả bài tập trong SGK.