Nguyên Tử & Bảng Tuần Hoàn - Cấu Tạo, Liên Kết Hóa Học

🔬

Cấu Tạo Nguyên Tử

Thành phần nguyên tử

• Hạt nhân: Proton (p⁺) + Neutron (n)
• Vỏ electron: Electron (e⁻)
• Số p = Số e = Số hiệu nguyên tử (Z)
• Số khối A = Z + N (N: số neutron)

Khối lượng các hạt

m_p \approx m_n \approx 1.67 \times 10^{-27} kg = 1u m_e = 9.11 \times 10^{-31} kg \approx \frac{1}{1836}u

Ký hiệu nguyên tử

^A_Z X

Ví dụ: $^{12}_6 C$ (Carbon-12: 6 proton, 6 neutron)

Đồng vị

Các nguyên tử cùng số proton (Z) nhưng khác số neutron (N).
Ví dụ: $^1_1H$, $^2_1D$, $^3_1T$ (Hidro, Deuteri, Triti)

Nguyên tử khối trung bình

\bar{A} = \sum_{i} A_i \times x_i

A_i: số khối đồng vị i, x_i: tỉ lệ % đồng vị i

🌀

Cấu Hình Electron

Số electron tối đa mỗi lớp

N_{max} = 2n^2

• Lớp K (n=1): 2 e⁻
• Lớp L (n=2): 8 e⁻
• Lớp M (n=3): 18 e⁻
• Lớp N (n=4): 32 e⁻

Số electron tối đa mỗi phân lớp

• Phân lớp s: 2 e⁻
• Phân lớp p: 6 e⁻
• Phân lớp d: 10 e⁻
• Phân lớp f: 14 e⁻

📋 Nguyên lý Aufbau (Nguyên lý vững bền)

Electron điền vào các phân lớp theo thứ tự năng lượng tăng dần:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p ...

💡 Ví dụ: Cấu hình electron của Fe (Z=26)

Viết theo năng lượng: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Viết theo lớp: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

📊

Bảng Tuần Hoàn

Quy tắc xác định vị trí

• Chu kỳ: = Số lớp electron
• Nhóm A: = Số e lớp ngoài cùng (nguyên tố s, p)
• Nhóm B: Dựa vào e phân lớp d, f

Xu hướng biến đổi trong chu kỳ (trái → phải)

• Bán kính nguyên tử: Giảm
• Độ âm điện: Tăng
• Năng lượng ion hóa: Tăng
• Tính kim loại: Giảm
• Tính phi kim: Tăng

Xu hướng biến đổi trong nhóm (trên → dưới)

• Bán kính nguyên tử: Tăng
• Độ âm điện: Giảm
• Năng lượng ion hóa: Giảm
• Tính kim loại: Tăng
• Tính phi kim: Giảm

🔗

Liên Kết Hóa Học

Liên kết ion

Hình thành do sự cho - nhận electron giữa kim loại và phi kim.
Δχ > 1.7 (thường là liên kết ion)

Na + Cl \rightarrow Na^+ + Cl^- \rightarrow NaCl

Liên kết cộng hóa trị

Hình thành do sự góp chung electron giữa các nguyên tử.
Δχ < 1.7 → Liên kết cộng hóa trị

H \cdot + \cdot H \rightarrow H:H \text{ (hay } H_2 \text{)}

Liên kết cho - nhận (phối trí)

Cặp e chung do 1 nguyên tử cung cấp.
Ví dụ: NH₄⁺, H₃O⁺

NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+

Liên kết kim loại

Electron tự do trong mạng tinh thể kim loại tạo nên liên kết. Giải thích tính dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo của kim loại.

🌍

Ứng Dụng Thực Tế

⚛️ Năng lượng hạt nhân

Uranium-235 và Plutonium-239 được sử dụng trong nhà máy điện hạt nhân, dựa trên phản ứng phân hạch hạt nhân nguyên tử.

🏥 Y học hạt nhân

Đồng vị phóng xạ I-131 dùng để chẩn đoán và điều trị bệnh tuyến giáp. Tc-99m dùng trong chụp hình y học.

💡 Đèn LED

Dựa trên cấu trúc vùng năng lượng của bán dẫn (Si, GaAs), electron nhảy mức năng lượng phát ra ánh sáng.

🔋 Pin Lithium-ion

Li có 1 electron hóa trị, dễ cho electron → làm cực âm pin. Nhẹ, mật độ năng lượng cao cho điện thoại, laptop, xe điện.

⚛️ Nguyên Tử & Bảng Tuần Hoàn