Orbital nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt electron lớn nhất.

Sự phân bố electron trong một orbital dựa vào nguyên lí Pauli: Trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau.

Sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp electron dựa vào nguyên lí vững bền và quy tắc Hund.

+ Nguyên lí vững bền: Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s …

+ Quy tắc Hund: Trong cùng một lớp, các electron sẽ phân bố trên các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này có chiều tự quay giống nhau.

Sự phân bố electron vào các lớp và phân lớp căn cứ vào mức năng lượng electron.

Nguyên lí vững bền: Các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s …

Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, electron chiếm các mức năng lượng lần lượt từ thấp đến cao.

Các phân lớp trong mỗi lớp electron được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường theo thứ tự là s, p, d, f, …

- Những electron ở lớp gần hạt nhân bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân, vì thế có năng lượng thấp hơn so với những electron ở lớp xa hạt nhân.

⇒ B sai, A đúng vì lớp K là lớp gần hạt nhân nhất.

- Electron ở orbital 3p có mức năng lượng cao hơn electron ở orbital 3s ⇒ C sai

- Các electron thuộc cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau ⇒ D sai

Mỗi orbital nguyên tử chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau (nguyên lí loại trừ Pauli)

Phân lớp s có 1 AO

Phân lớp p có 3 AO

Phân lớp d có 5 AO

Phân lớp d có 5 AO. Mỗi AO chứa tối đa 2 electron

⇒ Phân lớp 3d có số electron tối đa là 5.2 = 10 electron.

Số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp (n ≤ 4)

Phân lớp L (n = 2) có 2 phân lớp là 2s và 2p.

Trong lớp electron thứ n có n² AO (n ≤ 4)

Lớp M (n = 3) có 3² = 9 AO

Trong lớp electron thứ n có n² AO (n ≤ 4)

Mỗi AO chứa tối đa 2 electron

⇒ Lớp M (n = 3) có số electron tối đa bằng 2.3² =18 electron.

Theo chiều tăng của mức năng lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s …

Lớp thứ 3 có 6 electron ⇒ 2 electron được điền vào 3s và 4 electron được điền vào 3p

Cấu hình electron của X là: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

Xcó Z = 17 nên nguyên tử X có 17 electron.

- Viết thứ tự các lớp và phân lớp electron theo chiều tăng của năng lượng:

1s 2s 2p 3s 3p 4s …

- Điền các electron vào các phân lớp electron theo nguyên lí vững bền:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

⇒ Cấu hình electron của nguyên tử X là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

⇒ Electron lớp ngoài cùng của X thuộc lớp thứ 3 (lớp M)

Nguyên lí Pauli: Trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau.

Nếu orbital có 1 electron thì biểu diễn bằng 1 mũi tên đi lên, nếu orbital có 2 electron thì được biểu diễn bằng 2 mũi tên ngược chiều nhau, mũi tên đi lên viết trước.

Sự phân bố electron theo ô orbital trên các lớp và phân lớp cần tuân theo nguyên lí Pauli và quy tắc Hund.

Nguyên lí Pauli: Trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau.

⇒ A, D sai.

Nếu orbital s chỉ chứa 1 electron: 

Nếu orbital s chứa 2 electron:

Chú ý: Trong 1 orbital chỉ chứa tối đa 2 electron có chiều tự quay ngược nhau (nguyên lí Pauli). Nếu orbital có 1 electron thì biểu diễn bằng 1 mũi tên đi lên ( ), nếu orbital có 2 electron thì được biểu diễn bằng 2 mũi tên ngược chiều nhau, mũi tên đi lên viết trước ( )

Mối quan hệ về năng lượng:

- Những electron ở lớp gần hạt nhân bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân, vì thế có năng lượng thấp hơn so với những electron ở lớp xa hạt nhân. Mức năng lượng tăng dần theo lớp electron: K < L < M < N < O < …

- Các electron thuộc cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau. Mức năng lượng tăng dần theo AO: s < p < d < f.

- Các electron trên cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.

a) Phân lớp p có 3 AO p_x, p_y, p_z

Mỗi AO chứa tối đa 2 electron

⇒ Tổng số electron tối đa chứa trong phân lớp p là 2.3 = 6 electron

b) Phân lớp d có 5 AO 

Mỗi AO chứa tối đa 2 electron

⇒ Tổng số electron tối đa chứa trong phân lớp d là 2.5 = 10 electron

c) Lớp K (n = 1) có 1² = 1 AO.

⇒ Số electron tối đa trong lớp K là 2.1 = 2 electron.

d) Lớp M (n = 3) có 3² = 9 AO

⇒ Số electron tối đa trong lớp M là 2.9 = 18 electron.

– Nguyên tử X (Z = 12) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²

X nhường đi 2 electron: X → X²⁺ + 2e

Cấu hình electron của ion X²⁺ là 1s²2s²2p⁶

- Nguyên tử Y (Z = 17) có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Y nhận thêm 1 electron: Y + e → Y^-

Cấu hình electron của Y^- là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

- Cấu hình electron của ion X²⁺ giống khí hiếm Ne, có 8 electron lớp ngoài cùng.

- Cấu hình electron của ion Y^- giống với cấu hình electron của khí hiếm Ar, có 8 electron lớp ngoài cùng.

+) Z = 9 (1s²2s²2p⁵): nguyên tử có 7 electron hóa trị, dễ thu electron, là phi kim.

Cấu hình electron theo ô orbital:

+) Z = 14 (1s²2s²2p⁶3s²3p²): nguyên tử có 4 electron hóa trị nên có thể thu electron hoặc nhường electron, là phi kim.

Cấu hình electron theo ô orbital:

+) Z = 21 (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s²): nguyên tử có 3 electron hóa trị, dễ nhường electron, là kim loại.

a) Coi tổng số hạt trong [M] là x và [X] là y

Theo bài ra ta có: 4x + 3y = 214 (I)

và 4x – 3y = 106 (II)

Giải hệ (I) và (II), ta được: x = 40 và y = 18.

Số p = số e nên ta có:

2p_M + n_M = 40 với $1\le \frac{n_M}{p_M}\le 1,5$  và p_M < 20

⇒ p_M = 13 và n_M = 14

⇒ M là ₁₃Al.

2p_X + n_X = 18 với $1\le \frac{n_X}{p_X}\le 1,5$  và p_X < 9

⇒ p_X = 6 và n_X = 6

⇒ X là ₆C.

Công thức hóa học của A là Al₄C₃.

b) Cấu hình electron: ₁₃Al (1s²2s²2p⁶3s²3p¹) và ₆C (1s²2s²2p²)