Câu hỏi: Lớp M có số orbital tối đa bằng bao nhiêu?
- A. 4.
- B. 9.
- C. 3.
- D. 18.
Đáp án đúng là B. 9. Lớp M là lớp electron thứ ba, ứng với số lượng tử chính n = 3, gồm ba phân lớp 3s, 3p, 3d với 1 + 3 + 5 = 9 orbital. Vậy lớp M có số orbital tối đa bằng 9, đúng bằng giá trị n².
Vì sao lớp M có tối đa 9 orbital?
Các lớp electron của nguyên tử được kí hiệu bằng chữ cái K, L, M, N… theo thứ tự tăng dần khoảng cách với hạt nhân, tương ứng với số lượng tử chính n = 1, 2, 3, 4… Lớp M là lớp thứ ba, nên n = 3.
Số orbital trong một lớp được quyết định bởi số lượng tử phụ l, với l nhận các giá trị nguyên từ 0 đến n − 1. Với lớp M (n = 3), l có thể nhận ba giá trị 0, 1, 2, tương ứng với ba phân lớp s, p, d:
- Phân lớp 3s (l = 0): có 1 orbital.
- Phân lớp 3p (l = 1): có 3 orbital.
- Phân lớp 3d (l = 2): có 5 orbital.
Tổng số orbital tối đa của lớp M là 1 + 3 + 5 = 9 orbital. Kết quả này khớp với công thức tổng quát: số orbital tối đa trong một lớp bằng n², ở đây n = 3 nên n² = 9.
Vì sao các phương án A, C, D sai?
C. 3. Đây là phương án gây nhiễu ở chỗ số 3 trùng với số phân lớp của lớp M (s, p, d) và cũng trùng số orbital của riêng phân lớp 3p. Nếu chỉ đếm số phân lớp thay vì cộng tổng số orbital của từng phân lớp thì sẽ chọn nhầm C.
D. 18. Số 18 là số electron tối đa lớp M có thể chứa (2n² = 2 × 3² = 18), không phải số orbital. Mỗi orbital chứa tối đa 2 electron, nên số orbital chỉ bằng một nửa số electron. Đây là lỗi nhầm lẫn orbital với electron — lỗi phổ biến nhất ở dạng bài này.
A. 4. Số 4 không tương ứng với đặc trưng nào của lớp M theo quy tắc số lượng tử: nó không phải số phân lớp, không phải tổng số orbital của các phân lớp, cũng không phải số electron tối đa. Chọn A thường do nhớ nhầm công thức hoặc đếm sót phân lớp d.
Hệ thống kiến thức liên quan
Câu hỏi kiểm tra khả năng áp dụng quy tắc số lượng tử để xác định số orbital — kiến thức nền tảng của hóa học lượng tử về cấu hình electron nguyên tử. Ba mối quan hệ cần nắm:
- Số phân lớp trong một lớp bằng n: lớp M (n = 3) có 3 phân lớp là 3s, 3p, 3d.
- Một phân lớp có (2l + 1) orbital: s (l = 0) có 1, p (l = 1) có 3, d (l = 2) có 5, f (l = 3) có 7 orbital.
- Số orbital tối đa trong một lớp bằng n²; số electron tối đa bằng 2n².
Áp dụng cho bốn lớp đầu tiên:
- K (n = 1): 1 orbital, tối đa 2 electron.
- L (n = 2): 4 orbital, tối đa 8 electron.
- M (n = 3): 9 orbital, tối đa 18 electron.
- N (n = 4): 16 orbital, tối đa 32 electron.
Mẹo ghi nhớ và nhận diện nhanh
Nhìn thấy tên lớp, quy đổi ngay ra số n rồi bình phương để được số orbital: K → 1, L → 4, M → 9, N → 16. Dãy số orbital của các phân lớp nhớ theo chuỗi 1 − 3 − 5 − 7 (s, p, d, f), các số lẻ cách nhau 2.
Trong đề thi, phương án nhiễu quen thuộc của dạng này là 2n² (số electron) thay vì n² (số orbital). Khi đọc đề, gạch chân từ “orbital” để không nhầm sang số electron hay số phân lớp.
Bài viết liên quan: