Electron được nghe biết là hạt cơ bản trong nguyên tử, đặc trưng cho những tính chất vật lý. Vậy bạn đã thực sự nắm rõ electron là gì, cấu trúc rõ ràng và cụ thể ra sao? Hay bạn đã biết về các tính chất của Electron chưa? Lời trả lời cho những vướng mắc trên sẽ tiến hành bật mí trong nội dung bài viết tiếp sau đây Electron là gì? Cấu trúc Electron? Các tính chất của Electron?

Bạn Đang Xem: Electron là gì? Cấu tạo Electron? Các thuộc tính của Electron?

1. Electron là gì?

Electron là hạt mang điện tích âm nằm trong nguyên tử và xung quanh hạt nhân. Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương ở trung tâm và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. Điện tích mỗi electron là -1,6.10-19 Coulomb (kí hiệu C), khối lượng 9,1.10-31 kg. Electron được kí hiệu e.

Electron có những tính chất sau:

Thứ nhất, Nếu một nguyên tử có cùng số proton (số p) và cùng số electron (số e) thì nguyên tử đó trung hòa về điện, vì điện tích âm của nguyên tử electron bị trung hòa bởi điện tích của nguyên tử proton dương.

Thứ hai, Các electron luôn xoay quanh hạt nhân trong các lớp vỏ theo một quỹ đạo nhất định.

Thứ ba, Lực hút do hạt nhân mang điện tích dương (+ ) tạo ra tác dụng lên các electron mang điện tích âm (-). Lực hút này đóng vai trò là lực hướng tâm cấp thiết để quay các electron xung quanh hạt nhân.

Thứ tư, Các electron ở gần hạt nhân liên kết mạnh với hạt nhân và khó kéo (loại bỏ) khỏi nguyên tử hơn các electron ở xa hạt nhân hơn.

2. Các tính chất, thực chất của Electron:

2.1. Tính chất:

‐ Electron có cả tính chất hạt và sóng, electron nhiễu xạ như photon, nhưng có thể va chạm và tách ra.

‐ Thuyết nguyên tử mô tả một electron xoay quanh một hạt nhân proton/neutron của một nguyên tử trong lớp vỏ. Tuy nhiên, trong thực tế, một electron có thể được tìm thấy ở bất kỳ đâu trong nguyên tử hoặc lớp vỏ của nó.

2.2. Thực chất:

Mức năng lượng của electron:

Cần một lượng năng lượng nhất định để phá vỡ một electron thoát khỏi quỹ đạo. Cần nhiều năng lượng hơn để loại bỏ một electron khỏi quỹ đạo thứ nhất hơn là loại bỏ một electron khỏi quỹ đạo ngoài cùng. Điều này bởi lực quyến rũ do hạt nhân tác dụng lên các electron ở quỹ đạo thứ nhất to ra thêm lực quyến rũ do hạt nhân tác dụng lên các electron ở quỹ đạo ngoài. Tương tự, năng lượng cấp thiết để loại bỏ một electron khỏi quỹ đạo thứ hai to ra thêm năng lượng từ quỹ đạo thứ ba.

Nói cách khác các mức năng lượng của electron được ký hiệu bằng các vần âm K, L, M, N… Trật tự các mức năng lượng được thể hiện như sau: K < L < M < N … trong đó K là quỹ đạo gần hạt nhân nhất có năng lượng thấp nhất, còn quỹ đạo N ngoài cùng là quỹ đạo có năng lượng rất chất lượng.

Trật tự các mức năng lượng trong cùng một nguyên tử:

Trong một nguyên tử, các electron ở các quỹ đạo khác nhau có cùng năng lượng nếu chúng ở trong cùng một lớp. Các mức năng lượng nguyên tử ấy được sắp xếp theo trật tự tăng dần. Ở trạng thái cơ bản, các electron của nguyên tử (e) chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao. Song song, theo chiều từ trong ra ngoài, mức năng lượng của nhiều lớp tăng dần theo trật tự từ là một đến 7 và năng lượng của lớp tăng dần theo trật tự s, p, d, f …

Trật tự các lớp con theo chiều tăng năng lượng được xác định như sau: 1s 2s 3s 3p 4s 3d 4p 5s….Khi điện tích hạt nhân tăng thì mức năng lượng tăng nên mức năng lượng của 4s thấp hơn 3d.

3. Cấu hình của Electron:

Cấu hình electron hoặc cấu hình điện tử là việc phân loại các lớp vỏ electron trong lớp vỏ của nhiều hạt nguyên tử ở các trạng thái năng lượng khác nhau của chúng. Cấu hình của vỏ nguyên tử được cho phép xác định các tính chất cơ bản của bất kỳ yếu tố nào.

Sự phân loại Electron theo những mức năng lượng:

Mỗi nguyên tử có một mức năng lượng khác nhau. Do đó, các electron được phân chia và phân loại ở những mức năng lượng nhất định. Như đã đề cập trong đoạn “Trật tự của nhiều mức năng lượng trong một nguyên tử ở trên”, sự phân loại các electron theo những mức năng lượng nhất định như sau:

‐ Cấu hình electron về trạng thái cơ bản của nguyên tử được sắp xếp theo những mức năng lượng tăng dần.

‐ Các mức năng lượng tăng từ là một đến 7 và được sắp xếp theo trật tự lớp s, p, d, f.

Xem Thêm : Phó Trưởng Phòng Tiếng Anh là gì: Cách viết, Ví dụ

‐ Điện tích hạt nhân to ra thêm thì mức năng lượng 4s thấp hơn 3d.

‐ Mỗi phân lớp có thể chứa tối phần đông electron s2, p6, d10, f1.

‐ Số electron tối đa được xếp ở mỗi lớp thứ n là 2n2 với n = 1, 2, 3, 4.

Ngoài các lớp K, L, M, N thì còn có những lớp O, Phường, quận,… cho tới lúc các electron được sắp xếp đủ vào các lớp đó.

Đặc điểm của nhiều electron ở lớp ngoài cùng của vỏ nguyên tử:

‐ Dựa vào số electron ở lớp vỏ ngoài cùng ta có thể biết được cấu hình lớp vỏ nguyên tử, từ đó biết được tính chất của yếu tố và loại yếu tố đang xét.

‐ Khi đối chiếu với nguyên tử của tất cả những yếu tố trong bảng tuần hoàn, số electron tối đa có thể có ở lớp vỏ ngoài cùng là 8 electron.

‐ Nguyên tử hêli và các nguyên tử có một, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng thường không có những phản ứng hóa học vì các liên kết này rất bền.

‐ Các nguyên tử có một, 2 hoặc 3 electron lớp ngoài cùng dễ nhường electron và thường là các nguyên tử kim loại, trừ các khí H, He, B.

‐ Các nguyên tử có 5, 6 , hoặc 7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nhận nhiều electron hơn để đạt trạng thái ổn định 8 electron và thường là phi kim.

‐ Các nguyên tử lớp ngoài cùng có 4

electron có thể là phi kim hoặc kim loại.

4. Thuyết electron:

4.1. Nội dung:

Một lý thuyết dựa trên vị trí và chuyển động của nhiều electron để giảng giải các hiện tượng kỳ lạ điện và tính chất điện của những vật thể được gọi là lý thuyết electron. Nội dung thuyết êlectron như sau:

‐ Electron có thể rời khỏi nguyên tử để chuyển từ nơi này sang nơi khác. Nguyên tử mất bớt êlectron trở thành hạt mang điện dương gọi là ion dương.

‐ Nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm êlectron để trở thành hạt mang điện âm và gọi là ion âm.

‐ Một vật nhiễm điện âm khi số êlectron chứa trong nó càng nhiều, hơn số proton. Nếu số electron thấp hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.

4.2. Vận dụng:

4.2.1. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện:

‐ Điện tích tự do là điện tích có thể vận chuyển từ điểm này sang điểm khác trong thể tích của vật dẫn.

‐ Vật dẫn điện là những vật nào chứa điện tích tự do.

Ví dụ: kim loại chứa các êlectron tự do, dung dịch axit, bazơ, muối v.v… chứa các ion tự do. Chúng đều là các chất dẫn điện.

‐ Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự do.

Xem Thêm : Still Water Là Gì – Nghĩa Của Từ Still Water Trong Tiếng Việt – Có Nghĩa Là Gì, Ý Nghĩa La Gi 2023

Ví dụ: không khí khô, dầu, thủy tinh, sứ, cao su thiên nhiên, nhựa, v.v. Tất cả những thứ này là chất cách điện.

4.2.2. Sự nhiễm điện do xúc tiếp:

Khi một vật không tích điện xúc tiếp với một vật tích điện, nó sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đây là việc nhiễm điện khi xúc tiếp.

Đưa quả cầu A nhiễm điện dương đến đầu thanh kim loại MN M trung hòa về điện. Đầu M sau đó tích điện âm, đầu N tích điện dương. Sự nhiễm điện của thanh kim loại MN là phản ứng nhiễm điện (hay cảm ứng tĩnh điện).

Tóm lại, hiện tượng kỳ lạ nhiễm điện do hưởng ứng là: Đưa một vật nhiễm điện đến một vật dẫn trung hòa về điện khác, nhưng không sờ tay vào. Kết quả là hai đầu của vật dẫn nhiễm điện trái dấu. Khi đầu vật dẫn gần vật nhiễm điện thì điện tích trên vật nhiễm điện trái dấu.

4.2.3. Sử dụng thuyết electron để giảng giải về các hiện tượng kỳ lạ nhiễm điện:

Sự nhiễm điện do cọ sát: Khi hai vật cọ xát với nhau, các êlectron chuyển từ vật này sang vật kia làm vật thừa êlectron nhiễm điện âm, vật thiếu êlectron nhiễm điện dương.

Sự nhiễm điện do xúc tiếp: Khi một vật không tích điện xúc tiếp với một vật có điện tích, các electron có thể chuyển từ vật này sang vật khác, khiến vật không tích điện trước đó cũng trở thành nhiễm điện.

Sự nhiễm điện do hưởng ứng: Lúc để một vật kim loại gần một vật đã nhiễm điện, các điện tích trong vật nhiễm điện sẽ hút hoặc đẩy các êlectron tự do trong kim loại, làm dư êlectron ở một đầu của vật và không có êlectron ở đầu kia. Do đó hai đầu vật nhiễm điện trái dấu.

4.3. Định luật bảo toàn điện tích:

– Hệ cô lập về điện là hệ vật không có trao đổi điện tích với những vật khác ngoài hệ.

– Nội dung định luật:

Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của nhiều điện tích là không đổi.

5. Cách viết cấu hình electron:

Nguyên tắc và quy tắc:

Nguyên tắc Pauli: một obital nguyên tử có thể có tối đa 2 electron và 2 electron này quay khác chiều quanh trục riêng của mỗi electron.

Nguyên tắc vững bền: ở trạng thái cơ bản, các electron tuần tự chiếm các obital có năng lượng thấp hoặc cao.

Quy tắc Hund: Trong cùng 1 phân lớp, các electron sẽ phân loại trên các obital sao cho số electron đơn thân là tối đa và các electron này phải có chiều tự quay giống nhau.

Các bước xác định:

Bước 1: Xác định số electron trong nguyên tử (Z)

Bước 2: Sắp xếp các electron theo trật tự tăng dần mức năng lượng và tuân theo quy tắc:

‐ Phân lớp s không chứa quá 2e

‐ Phân lớp p không chứa nhiều hơn 6e

‐ Phân lớp d không chứa quá 10 e

‐ Phân lớp f không chứa quá 14 e

Bước 3: Sắp xếp tập hợp e theo trật tự các mức (1 -> 7), trong mỗi lớp theo trật tự lớp con (s -> p -> d -> f).