Số electron hóa trị trong nguyên tử crom (Z = 24) là : A.1. B.3. C.6. D.4.

Xin chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy sẽ cùng các em giải một bài tập rất hay về cấu hình electron và số electron hóa trị của nguyên tố Crom nhé. Đây là một kiến thức quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 10 của chúng ta đấy!

Lời giải chi tiết:

Để xác định số electron hóa trị của nguyên tử Crom (Cr), chúng ta cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Viết cấu hình electron của nguyên tử Crom (Cr, Z = 24).

Nguyên tử Crom có số hiệu nguyên tử là $24$, điều đó có nghĩa là nó có $24$ proton trong hạt nhân và $24$ electron ở vỏ nguyên tử (đối với nguyên tử trung hòa về điện).

Chúng ta sẽ điền $24$ electron này vào các phân lớp theo nguyên lí vững bền, nguyên lí Pauli và quy tắc Hund:

• Phân lớp $1s$ chứa tối đa $2$ electron: $1s^2$.
• Phân lớp $2s$ chứa tối đa $2$ electron: $2s^2$.
• Phân lớp $2p$ chứa tối đa $6$ electron: $2p^6$.
• Phân lớp $3s$ chứa tối đa $2$ electron: $3s^2$.
• Phân lớp $3p$ chứa tối đa $6$ electron: $3p^6$.

Tổng số electron đã điền đến đây là $2+2+6+2+6=18$ electron. Chúng ta còn $24–18=6$ electron cần điền nữa.

Theo thứ tự năng lượng, electron sẽ điền vào phân lớp $4s$ trước rồi đến $3d$.

Vậy, cấu hình electron dự kiến sẽ là $\left[\mathrm{Ar}\right]3d^{4}4s^2$ (hoặc $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{4}4s^2$).

Tuy nhiên, Crom (Cr) là một trong hai nguyên tố có cấu hình electron đặc biệt (nguyên tố còn lại là Đồng – Cu). Để đạt được trạng thái bền vững hơn (bán bão hòa), một electron từ phân lớp $4s$ sẽ chuyển sang phân lớp $3d$.

Do đó, cấu hình electron đúng của Crom là: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{5}4s^1$.

Bước 2: Xác định số electron hóa trị.

Theo kiến thức hóa học phổ thông lớp 10, electron hóa trị là những electron có khả năng tham gia vào quá trình hình thành liên kết hóa học, quyết định tính chất hóa học của nguyên tố.

Đối với các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (nhóm B) như Crom, số electron hóa trị không chỉ bao gồm các electron ở lớp ngoài cùng mà còn bao gồm các electron ở phân lớp $d$ chưa bão hòa thuộc lớp sát ngoài cùng (lớp thứ $n–1$).

Từ cấu hình electron của Crom: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{5}4s^1$:

• Lớp ngoài cùng là lớp thứ 4 (có số electron là $n=4$), phân lớp $4s$ có $1$ electron.
• Lớp sát ngoài cùng là lớp thứ 3 (có số electron là $n=3$), phân lớp $3d$ có $5$ electron. Phân lớp $3d$ này chưa bão hòa (tối đa là $10$ electron).

Vậy, tổng số electron hóa trị của Crom là số electron ở lớp ngoài cùng cộng với số electron ở phân lớp $d$ chưa bão hòa của lớp sát ngoài cùng:

Số electron hóa trị = (số electron ở $4s$) + (số electron ở $3d$)

Số electron hóa trị = $1+5=6$ electron.

Giải thích ngắn gọn lý do áp dụng phương pháp:

Lý do chúng ta áp dụng cách tính này là vì đối với các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (thuộc khối $d$), electron ở phân lớp $d$ gần lớp ngoài cùng nhưng chưa bão hòa cũng có năng lượng tương đối gần với electron ở lớp ngoài cùng, do đó chúng cũng có khả năng tham gia vào liên kết hóa học và quyết định hóa trị của nguyên tố. Việc xác định này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất hóa học đa dạng của các nguyên tố chuyển tiếp.

Bước 3: So sánh với các đáp án.

Kết quả tính được là $6$ electron hóa trị.

So sánh với các lựa chọn:

A. $1$.

B. $3$.

C. $6$.

D. $4$.

Vậy, đáp án đúng là C.

Chúc các em học tốt!