Chúng ta sẽ lần lượt giải quyết từng phần của bài toán cho các nguyên tử với số hiệu nguyên tử Z=20Z = 20, Z=16Z = 16 và Z=11Z = 11.

a) Nguyên tử X (Z = 20)
1. Cấu hình electron nguyên tử:

Với số hiệu nguyên tử Z=20Z = 20, nguyên tử này có 20 electron. Cấu hình electron của nguyên tử X sẽ được phân bố theo các phân lớp như sau:

Caˆˊu hıˋnh electron của X: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2\text{Cấu hình electron của X:} \, 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2Cấu hình này thể hiện rằng nguyên tử X có:

2 electron ở phân lớp 1s1s,
2 electron ở phân lớp 2s2s,
6 electron ở phân lớp 2p2p,
2 electron ở phân lớp 3s3s,
6 electron ở phân lớp 3p3p,
2 electron ở phân lớp 4s4s.
2. Phương trình tạo ion và cấu hình electron ion:

Nguyên tử X có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng (lớp 4s). Khi nguyên tử này tạo ion, nó sẽ mất 2 electron để trở thành ion dương X2+X^{2+}.

Phương trình tạo ion:

X→X2++2e−X \rightarrow X^{2+} + 2e^-Cấu hình electron của ion X2+X^{2+} sẽ có 18 electron, giống như cấu hình của khí hiếm Argon (Ar), và được phân bố như sau:

Caˆˊu hıˋnh electron của X2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6\text{Cấu hình electron của } X^{2+}: \, 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^63. Vị trí của X trong bảng tuần hoàn:

Với số hiệu nguyên tử Z=20Z = 20, nguyên tố X là Canxi (Ca). Canxi nằm trong Nhóm 2 (nhóm kim loại kiềm thổ) và là chu kỳ 4.

4. Công thức oxit cao nhất của X:

Canxi (Ca) có thể tạo ra oxit cao nhất là CaO\text{CaO}, với số oxi hóa của canxi là +2.

b) Nguyên tử X (Z = 16)
1. Cấu hình electron nguyên tử:

Với số hiệu nguyên tử Z=16Z = 16, nguyên tử này có 16 electron. Cấu hình electron của nguyên tử X sẽ được phân bố theo các phân lớp như sau:

Caˆˊu hıˋnh electron của X: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4\text{Cấu hình electron của X:} \, 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^42. Phương trình tạo ion và cấu hình electron ion:

Nguyên tử X (Z = 16) có 6 electron ở lớp ngoài cùng (lớp 3p). Để trở thành ion âm X2−X^{2-}, nguyên tử này sẽ nhận 2 electron.

Phương trình tạo ion:

X+2e−→X2−X + 2e^- \rightarrow X^{2-}Cấu hình electron của ion X2−X^{2-} sẽ có 18 electron, giống như cấu hình của khí hiếm Argon (Ar), và được phân bố như sau:

Caˆˊu hıˋnh electron của X2−: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6\text{Cấu hình electron của } X^{2-}: \, 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^63. Vị trí của X trong bảng tuần hoàn:

Với số hiệu nguyên tử Z=16Z = 16, nguyên tố X là Lưu huỳnh (S). Lưu huỳnh nằm trong Nhóm 16 (nhóm khí oxi) và là chu kỳ 3.

4. Công thức oxit cao nhất của X:

Lưu huỳnh có thể tạo ra oxit cao nhất là SO3\text{SO}_3, với số oxi hóa của lưu huỳnh là +6.

c) Nguyên tử X (Z = 11)
1. Cấu hình electron nguyên tử:

Với số hiệu nguyên tử Z=11Z = 11, nguyên tử này có 11 electron. Cấu hình electron của nguyên tử X sẽ được phân bố như sau:

Caˆˊu hıˋnh electron của X: 1s2 2s2 2p6 3s1\text{Cấu hình electron của X:} \, 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^12. Phương trình tạo ion và cấu hình electron ion:

Nguyên tử X (Z = 11) có 1 electron ở lớp ngoài cùng (lớp 3s). Để trở thành ion dương X+X^{+}, nguyên tử này sẽ mất 1 electron.

Phương trình tạo ion:

X→X++e−X \rightarrow X^{+} + e^-Cấu hình electron của ion X+X^{+} sẽ có 10 electron, giống như cấu hình của khí hiếm Neon (Ne), và được phân bố như sau:

Caˆˊu hıˋnh electron của X+: 1s2 2s2 2p6\text{Cấu hình electron của } X^{+}: \, 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^63. Vị trí của X trong bảng tuần hoàn:

Với số hiệu nguyên tử Z=11Z = 11, nguyên tố X là Natri (Na). Natri nằm trong Nhóm 1 (nhóm kim loại kiềm) và là chu kỳ 3.

4. Công thức oxit cao nhất của X:

Natri có thể tạo ra oxit cao nhất là Na2O\text{Na}_2\text{O}, với số oxi hóa của natri là +1.

Tóm tắt:
Nguyên tử
Tên nguyên tố
Cấu hình electron
Cấu hình electron ion
Vị trí trong bảng tuần hoàn
Công thức oxit cao nhất
Z=20Z = 20
Canxi (Ca)
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s21s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p61s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 (Ca2+^{2+})
Nhóm 2, Chu kỳ 4
CaO\text{CaO}
Z=16Z = 16
Lưu huỳnh (S)
1s2 2s2 2p6 3s2 3p41s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^4
1s2 2s2 2p6 3s2 3p61s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 (S2−^{2-})
Nhóm 16, Chu kỳ 3
SO3\text{SO}_3
Z=11Z = 11
Natri (Na)
1s2 2s2 2p6 3s11s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^1
1s2 2s2 2p61s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 (Na+^{+})
Nhóm 1, Chu kỳ 3
Na2O\text{Na}_2\text{O}
Hy vọng bài giải này giúp bạn hiểu rõ hơn về các nguyên tố và tính chất của chúng trong bảng tuần hoàn!