SỐ HIỆU NGUYÊN TỬ: BIỂU DIỄN, CẤU HÌNH ELECTRON, VÍ DỤ - VẬT LÝ - 2026

Số hiệu nguyên tử của một nguyên tố hóa học cho biết số proton có trong hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó. Trong trường hợp đó là một nguyên tử trung hòa, thì số hiệu nguyên tử sẽ trùng với số electron của nguyên tố đó.

Như đã biết, hạt nhân nguyên tử bao gồm proton và neutron. Các proton có điện tích dương và giá trị của chúng trùng với giá trị tuyệt đối của điện tích âm của electron, là 1,6 x 10 ^-19 coulomb theo đơn vị Hệ Quốc tế.

Hình 1. Sơ đồ nguyên tử Heli (He). Số proton là số nguyên tử. Số nơtron cộng với số proton là số khối. Nguồn: Wikimedia Commons.

Bởi vì chúng là các hạt của hạt nhân nguyên tử, proton và neutron được gọi là nucleon. Chính những hạt này trên thực tế xác định khối lượng của nguyên tử vì các nucleon có khối lượng lớn hơn khoảng hai nghìn lần so với các electron của nguyên tử. Vì lý do này, số lượng nucleon trong nguyên tử được gọi là số khối.

Tuy nhiên, số hiệu nguyên tử là yếu tố quyết định ái lực hóa học của các nguyên tố nguyên tử, vì trong các nguyên tử trung hòa, số này trùng với số electron.

Biểu diễn số nguyên tử

Trong bảng tuần hoàn, ký hiệu X của một nguyên tố hóa học được kèm theo ở phía dưới bên trái với số Z đại diện cho số nguyên tử của nguyên tố đó, trong khi ở phần trên bên trái của ký hiệu hóa học của nguyên tố đó là số khối ĐẾN.

Hình sau cho thấy ký hiệu này:

Hình 2. Số hiệu nguyên tử Z của nguyên tố hóa học X và số khối A của nguyên tố hóa học X, theo quy ước trong bảng tuần hoàn. Nguồn: Wikimedia Commons.

Và sau đó, bảng 1 đưa ra một số ví dụ về các nguyên tố hóa học với ký hiệu và số hiệu nguyên tử và khối lượng tương ứng của chúng:

Bảng 1

Thành phần	Ký hiệu	Số hiệu nguyên tử Z	Khối lượng A
Hydrogen	1 1 H	một	một
Carbon	12 6 C	6	12
Ôxy	16 8 O	số 8	16
Uranium	238 92 U	92	238

Số hiệu nguyên tử và thứ tự các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học cho phép sắp xếp theo thứ tự và thứ tự tăng dần của các nguyên tố, theo giá trị của số hiệu nguyên tử của chúng.

Ít nhất 118 trong số chúng được biết đến, bắt đầu với hydro cho đến khi đạt đến nguyên tố 118 là oganeson - trước đó được gọi là ununoctium-, có ký hiệu hóa học là Og và số khối của nó là 294.

10 nguyên tố hóa học đầu tiên với thứ tự tăng dần theo số hiệu nguyên tử đã quen thuộc hơn rất nhiều. Ví dụ:

1. Hydro, H
2. Heli, He
3. Lithium, Li
4. Berili, Be
5. Boron, B
6. Carbon, C
7. Nitơ, N
8. Oxy, O
9. Flo, F
10. Neon, Ne

Hình 3. Bảng tuần hoàn đơn giản thể hiện ký hiệu của các nguyên tố hóa học và số hiệu nguyên tử của chúng. Nguồn: Pixabay.

Cấu hình điện tử

Số hiệu nguyên tử cho biết số proton trong hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học và mỗi proton, như chúng ta đã nói, có điện tích dương của nguyên tố là 1,602 x 10 ^-19 C.

Nếu nguyên tử là trung hoà thì số electron mang điện tích âm của nguyên tố là -1,602 x10 ^-19 C phải bằng số hiệu nguyên tử. Vì vậy, biết vị trí số của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, cũng như biết được số electron của nó.

Trong nguyên tử các electron này chiếm các vùng gọi là obitan, các vùng này phụ thuộc vào năng lượng và mômen động lượng của electron. Lần lượt, cả năng lượng và mômen động lượng của các electron trong nguyên tử đều được lượng tử hóa. Điều này có nghĩa là chúng chỉ có thể nhận một số giá trị rời rạc.

Bây giờ, các orbital chứa các electron từ năng lượng thấp hơn đến cao hơn, tuân theo các quy tắc nhất định xác định cấu hình điện tử.

Theo cách này, số lượng electron ở các obitan hoặc mức ngoài cùng của nguyên tử thiết lập các liên kết mà nó có thể hình thành với các nguyên tử khác để tạo thành phân tử. Con số này phụ thuộc vào cấu hình electron và số hiệu nguyên tử.

Số lượng tử

Năng lượng của một electron trong nguyên tử được xác định bởi số lượng tử chính n của nó, có thể nhận các giá trị nguyên 1, 2, 3 …

Mô men động lượng của electron trong nguyên tử được xác định bởi số lượng tử thứ cấp l (chữ cái ele) và các giá trị của nó phụ thuộc vào n.

Ví dụ, với n = 2 số lượng tử thứ cấp nhận các giá trị từ 0 đến n-1, nghĩa là: 0 và 1. Tương tự, với n = 1, là mức năng lượng thấp nhất, số lượng tử thứ cấp l nó chỉ nhận giá trị 0.

Các số lượng tử thứ cấp 0, 1, 2, 3 được ký hiệu lần lượt bằng các chữ s, p, d, và f. Các obitan s là hình cầu và obitan p là các obitan.

Có hai số lượng tử nữa:

• Số lượng tử từ tính ml, nhận các giá trị từ -l đến + l đến không.
• Số lượng tử spin s, chỉ nhận các giá trị + ½ và -½ và là một đặc trưng của electron.

Cuối cùng là nguyên lý loại trừ Pauli, trong đó nói rằng hai electron không thể có tất cả bốn số lượng tử giống nhau. Theo hệ quả của nguyên tắc này, một quỹ đạo có thể có nhiều nhất hai điện tử với spin trái dấu.

Sơ đồ cấu hình electron

Sơ đồ cấu hình electron được sử dụng để biết thứ tự lấp đầy của các electron từ obitan có năng lượng thấp nhất đến obitan có năng lượng cao nhất, sau khi biết số hiệu nguyên tử của một nguyên tố hóa học. Hình 4 cho thấy sơ đồ này:

Hình 4. Cấu hình điện tử. Nguồn: Wikimedia Commons.

Ý tưởng được nêu ra ở đây như sau: số đầu tiên chỉ số lượng tử chính, sau đó là chữ cái chỉ số lượng tử phụ, và cuối cùng là số siêu chỉ số tối đa có thể có trong quỹ đạo đó.

Thí dụ

Cấu hình điện tử của carbon và silicon

Như đã chỉ ra ở trên, cacbon có số nguyên tử 6, có nghĩa là nó có 6 electron được phân bố như sau: 1s2 2s2 2p2 . Về phần mình, silicon có số nguyên tử 14 và các electron của nó được phân bố theo cách khác: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 .

Cả hai nguyên tố đều nằm trong cùng một cột của bảng tuần hoàn, bởi vì, mặc dù chúng có số hiệu nguyên tử khác nhau, chúng có cùng cấu hình điện tử ở quỹ đạo ngoài cùng.

Người giới thiệu

1. Connor, N. Hạt nhân là gì - Cấu trúc của hạt nhân nguyên tử - Định nghĩa. Phục hồi từ: period-table.org.
2. Hội nghị thượng đỉnh nhân dân. Số hiệu nguyên tử: nó là gì, nó được biểu diễn như thế nào. Phục hồi từ: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Tính tuần hoàn hóa học là gì? Phục hồi từ: liveseder.com
4. Wikipedia. Cấu hình điện tử. Phục hồi từ: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Số nguyên tử. Phục hồi từ: es.wikipedia.com