Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy trò chúng ta sẽ cùng nhau “giải mã” cấu hình electron của hai ion quen thuộc là Pb²⁺ và Cr³⁺ nhé. Đây là một dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng, giúp các em củng cố kiến thức về cấu tạo nguyên tử và sự hình thành ion.

Để viết cấu hình electron của ion, chúng ta cần thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Xác định số hiệu nguyên tử (Z) của nguyên tố để biết số electron trong nguyên tử trung hòa.

Bước 2: Viết cấu hình electron của nguyên tử trung hòa đó. Hãy nhớ các quy tắc về mức năng lượng và số electron tối đa trong mỗi phân lớp, mỗi lớp.

Bước 3: Đối với ion dương (cation), electron sẽ bị mất đi. Quy tắc là electron sẽ bị mất đi từ lớp ngoài cùng trước, sau đó mới đến các phân lớp bên trong.

Bây giờ, chúng ta hãy cùng áp dụng các bước này để giải bài tập nhé!

—

1. Viết cấu hình electron của ion Pb²⁺

Bước 1: Xác định số hiệu nguyên tử của nguyên tố Chì (Pb)

Trong Bảng tuần hoàn, nguyên tố Chì (Pb) có số hiệu nguyên tử là Z = 82.

Điều này có nghĩa là một nguyên tử Chì trung hòa có 82 electron.

Bước 2: Viết cấu hình electron của nguyên tử Pb trung hòa

Với 82 electron, cấu hình electron của nguyên tử Pb (theo thứ tự năng lượng và sau đó sắp xếp lại theo lớp) là:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p²

(Để dễ nhìn hơn, chúng ta có thể viết gọn theo cấu hình khí hiếm gần nhất là Xenon (Xe), Z = 54):

\[\text{[Xe] 4f}^{14} \text{ 5d}^{10} \text{ 6s}^{2} \text{ 6p}^{2}\]

Bước 3: Viết cấu hình electron của ion Pb²⁺

Ion Pb²⁺ được hình thành khi nguyên tử Pb mất đi 2 electron.

Theo quy tắc, các electron sẽ bị mất đi từ lớp ngoài cùng trước. Trong cấu hình của Pb, lớp ngoài cùng là lớp thứ 6 (n=6), bao gồm 6s² và 6p².

Vì ion là Pb²⁺ (mất 2 electron), nên 2 electron này sẽ bị mất đi từ phân lớp 6p².

Vậy, cấu hình electron của ion Pb²⁺ là:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰

Hoặc viết gọn:

\[\text{[Xe] 4f}^{14} \text{ 5d}^{10} \text{ 6s}^{2}\]

—

2. Viết cấu hình electron của ion Cr³⁺

Bước 1: Xác định số hiệu nguyên tử của nguyên tố Crom (Cr)

Trong Bảng tuần hoàn, nguyên tố Crom (Cr) có số hiệu nguyên tử là Z = 24.

Điều này có nghĩa là một nguyên tử Crom trung hòa có 24 electron.

Bước 2: Viết cấu hình electron của nguyên tử Cr trung hòa

Với 24 electron, theo nguyên tắc Aufbau, chúng ta có thể dự đoán cấu hình là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁴.

Tuy nhiên, các em cần lưu ý rằng Crom (Cr) là một trường hợp đặc biệt! Để đạt được trạng thái bền vững hơn (phân lớp d bán bão hòa), một electron từ phân lớp 4s sẽ chuyển sang phân lớp 3d.

Do đó, cấu hình electron thực tế của nguyên tử Cr trung hòa là:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵

(Viết gọn theo cấu hình khí hiếm Argon (Ar), Z = 18):

\[\text{[Ar] 4s}^{1} \text{ 3d}^{5}\]

Bước 3: Viết cấu hình electron của ion Cr³⁺

Ion Cr³⁺ được hình thành khi nguyên tử Cr mất đi 3 electron.

Theo quy tắc, các electron sẽ bị mất đi từ lớp ngoài cùng trước. Trong cấu hình của Cr, lớp ngoài cùng là lớp thứ 4 (4s¹). Lớp thứ 3 (3d⁵) nằm bên trong.

* Đầu tiên, mất 1 electron từ phân lớp 4s¹. Lúc này, nguyên tử còn lại là \[ \text{[Ar] 3d}^{5} \]
* Tiếp theo, cần mất thêm 2 electron nữa. Hai electron này sẽ được lấy từ phân lớp 3d⁵.

Vậy, cấu hình electron của ion Cr³⁺ là:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³

Hoặc viết gọn:

\[\text{[Ar] 3d}^{3}\]

—

Các em thấy đấy, việc viết cấu hình electron của ion không hề khó nếu chúng ta nắm vững các bước và đặc biệt lưu ý đến các trường hợp ngoại lệ như Crom nhé! Hãy luyện tập thêm để thành thạo kiến thức này. Chúc các em học tốt!