Chào các em! Hôm nay, cô trò mình sẽ cùng nhau phân tích và giải một bài tập về nguyên tố Natri (Na) rất thú vị nhé. Bài tập này sẽ giúp chúng ta ôn lại kiến thức về cấu hình electron, vị trí trong bảng tuần hoàn, tính chất hóa học cơ bản và các loại hợp chất của một nguyên tố.

Chúng ta bắt đầu với câu a) nhé!

a) Viết cấu hình electron và xác định vị trí của Na trong bảng tuần hoàn

Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử Na.
Nguyên tử Na có số hiệu nguyên tử Z = 11. Số hiệu nguyên tử bằng số proton, và trong nguyên tử trung hòa về điện, số proton bằng số electron.
Vậy, nguyên tử Na có 11 electron.

Bước 2: Viết cấu hình electron của Na.
Chúng ta sẽ lần lượt điền electron vào các phân lớp theo nguyên lý Aufbau (nguyên lý vững bền), quy tắc Hund và nguyên lý loại trừ Pauli.
Phân lớp 1s có tối đa 2 electron: 1s²
Phân lớp 2s có tối đa 2 electron: 2s²
Phân lớp 2p có tối đa 6 electron: 2p⁶
Đến đây, chúng ta đã điền được 2 + 2 + 6 = 10 electron. Còn lại 1 electron.
Phân lớp 3s có tối đa 2 electron, chúng ta điền nốt electron còn lại vào đây: 3s¹
Vậy, cấu hình electron đầy đủ của Na là: 1s²2s²2p⁶3s¹.

Bước 3: Xác định vị trí của Na trong bảng tuần hoàn.
Vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn được xác định bởi hai yếu tố: chu kì và nhóm.

* Xác định chu kì: Số electron ở lớp ngoài cùng (lớp có số thứ tự lớn nhất) cho biết số thứ tự của chu kì.
Trong cấu hình electron 1s²2s²2p⁶3s¹, lớp thứ 3 (n=3) là lớp ngoài cùng và có electron.
Do đó, Na thuộc chu kì 3.

* Xác định nhóm: Số electron ở phân lớp ngoài cùng (nếu là phân lớp s hoặc p) hoặc tổng số electron ở lớp ngoài cùng (nếu là phân lớp d) cho biết số thứ tự của nhóm.
Phân lớp ngoài cùng của Na là 3s¹. Phân lớp này chứa 1 electron.
Vì phân lớp ngoài cùng là phân lớp s, nên Na thuộc nhóm IA.

Kết luận: Nguyên tố Na nằm ở chu kì 3, nhóm IA trong bảng tuần hoàn hóa học.

Tiếp theo, chúng ta sang câu b) nhé!

b) Na là kim loại hay phi kim hay khí hiếm? Vì sao?

Bước 1: Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng để dự đoán tính chất.
Cấu hình electron lớp ngoài cùng của Na là 3s¹.
Lớp ngoài cùng có 1 electron. Theo quy tắc về cấu hình electron bền vững (đạt dạng khí hiếm với lớp ngoài cùng có 8 electron hoặc 2 electron đối với lớp K), nguyên tử có ít electron ở lớp ngoài cùng (thường là 1, 2, 3 electron) có xu hướng nhường electron để đạt cấu hình bền vững.

Bước 2: Kết luận về tính chất hóa học.
Nguyên tố có xu hướng nhường electron để tạo thành ion dương gọi là kim loại.
Na có 1 electron ở lớp ngoài cùng, dễ dàng nhường đi electron này để trở thành ion Na⁺ với cấu hình electron bền vững của khí hiếm Neon (1s²2s²2p⁶).
Phương trình biểu diễn sự nhường electron: Na -> Na⁺ + e^–

Bước 3: So sánh với định nghĩa kim loại, phi kim, khí hiếm.
* Kim loại: Là những nguyên tố có xu hướng nhường electron, tạo ion dương.
* Phi kim: Là những nguyên tố có xu hướng nhận electron, tạo ion âm hoặc dùng chung electron.
* Khí hiếm: Là những nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài cùng rất bền vững (thường là 8 electron, trừ Heli có 2 electron), nên rất khó tham gia phản ứng hóa học.

Dựa vào đặc điểm trên, Na với cấu hình 3s¹ rõ ràng không phải là khí hiếm vì cấu hình chưa bền. Nó cũng không phải phi kim vì có xu hướng nhường electron chứ không phải nhận electron.

Kết luận: Na là kim loại vì nguyên tử Na có 1 electron ở lớp ngoài cùng, dễ dàng nhường đi electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm Neon, tạo thành ion Na⁺.

Cuối cùng là câu c)!

c) Viết công thức oxit cao nhất, công thức hidroxit tương ứng và cho biết chúng có tính axit hay bazo

Bước 1: Xác định hóa trị cao nhất của Na.
Hóa trị cao nhất của một nguyên tố trong hợp chất với oxi thường bằng số thứ tự của nhóm (đối với các nhóm A).
Na thuộc nhóm IA, nên hóa trị cao nhất của Na là +1.

Bước 2: Viết công thức oxit cao nhất.
Oxit cao nhất của Na sẽ là hợp chất của Na với oxi. Oxi thường có hóa trị -2.
Ta có công thức dạng chung là Na_xO_y.
Áp dụng quy tắc hóa trị: x (+1) = y (-2).
Để có công thức đơn giản nhất, ta chọn x=2, y=1.
Vậy, công thức oxit cao nhất của Na là Na₂O.
Tên gọi: Natri oxit.

Bước 3: Viết công thức hidroxit tương ứng.
Hidroxit tương ứng với oxit cao nhất của kim loại thường là bazơ tan (kiềm). Hidroxit được tạo thành từ kim loại và nhóm OH^–.
Na có hóa trị +1, nhóm OH có hóa trị -1.
Công thức hidroxit tương ứng là sự kết hợp của ion Na⁺ và ion OH^–.
Vậy, công thức hidroxit tương ứng của Na là NaOH.
Tên gọi: Natri hidroxit.

Bước 4: Xác định tính axit hay bazơ của oxit và hidroxit.
* Na₂O: Đây là oxit của kim loại kiềm (nhóm IA). Oxit của các kim loại nhóm IA và IIA (trừ Be) thường là oxit bazơ.
Na₂O phản ứng với nước tạo thành NaOH: Na₂O + H₂O -> 2NaOH.
Do đó, Na₂O là oxit bazơ.

* NaOH: Đây là hidroxit của kim loại kiềm. Hidroxit của các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ (trừ Mg, Ca, Sr, Ba có thể có tính lưỡng tính yếu hoặc chủ yếu là bazơ) là các bazơ mạnh (kiềm).
NaOH tan trong nước và phân li hoàn toàn thành ion Na⁺ và OH^–, thể hiện tính bazơ rõ rệt.

Kết luận:
Công thức oxit cao nhất của Na là Na₂O. Đây là oxit bazơ.
Công thức hidroxit tương ứng của Na là NaOH. Đây là bazơ mạnh.

Các em đã hiểu rõ từng bước giải bài tập này chưa nào? Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!