Vỏ electron là lớp vỏ bao quanh hạt nhân của nguyên tử và quyết định tính chất hóa học của nguyên tố. Số lượng electron trong vỏ càng nhiều, khả năng tương tác hóa học càng lớn. Electron được phân bố theo các lớp và orbital khác nhau, ảnh hưởng đến tính chất hóa học. Nguyên tố có cùng số electron trong lớp ngoài cùng có cùng tính chất hóa học. Hiểu về vỏ electron và cách electron phân bố trong vỏ là quan trọng để hiểu và dự đoán tính chất hóa học của nguyên tố.

Các phân lớp vỏ electron trong nguyên tử được đánh số từ 1 đến 7, được ký hiệu bằng các chữ cái s, p, d, f, g, h và i. Mỗi phân lớp có số lượng electron tối đa khác nhau. Phân lớp s chứa tối đa 2 electron, phân lớp p chứa tối đa 6 electron, phân lớp d chứa tối đa 10 electron và phân lớp f chứa tối đa 14 electron. Các phân lớp còn lại có số lượng electron dựa trên công thức 2n^2, trong đó n là số lượng chữ số của phân lớp. Các phân lớp vỏ electron quyết định cấu trúc và tính chất hóa học của nguyên tử. Việc xác định số lượng electron trong mỗi phân lớp giúp hiểu cấu trúc và dự đoán tính chất hóa học của nguyên tử.

Nguyên tắc Aufbau là quy tắc sắp xếp electron trong vỏ electron của các nguyên tử. Electron được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của năng lượng vào các phân lớp vỏ electron. Cụ thể, các phân lớp được xếp theo thứ tự 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d và 7p. Số lượng electron tối đa trong các phân lớp s và p là 2, trong phân lớp d là 10 và trong phân lớp f là 14. Ví dụ, electron trong vỏ electron của nguyên tử oxy được sắp xếp theo nguyên tắc Aufbau bằng cách đưa 2 electron vào phân lớp 1s, 2 electron vào phân lớp 2s và 4 electron vào phân lớp 2p. Nguyên tắc Aufbau giúp hiểu cách sắp xếp electron và có thể áp dụng trong việc đọc và hiểu các bảng tuần hoàn và tính toán các tính chất của các nguyên tử.

Nguyên tắc Hund là quy tắc quan trọng trong việc sắp xếp electron trong vỏ electron của các nguyên tố hóa học. Theo quy tắc này, electron sẽ được xếp vào các orbital đơn lẻ trước khi điền vào các orbital đã có electron. Khi xác định cấu hình electron, nguyên tắc Aufbau được áp dụng, nhưng khi có các orbital có cùng năng lượng và số lượng electron đã bằng hoặc lớn hơn 1, theo quy tắc Hund, các electron sẽ được xếp vào các orbital đơn lẻ trước. Ví dụ về nguyên tố Nitơ (N) cho thấy áp dụng nguyên tắc Hund. Quy tắc Hund giải thích tại sao các nguyên tố hóa học có tính chất khác biệt và có ảnh hưởng đến năng lượng và sự ổn định của electron, do đó quy tắc này là yếu tố quan trọng trong xác định tính chất hóa học của các nguyên tố.

Số lượng electron trong mỗi phân lớp trên vỏ electron của nguyên tử có thể tính bằng công thức 2n^2, với n là số lượng phân lớp. Số lượng electron tối đa trong các phân lớp như sau: phân lớp thứ nhất (n=1) chứa tối đa 2 electron, phân lớp thứ hai (n=2) chứa tối đa 8 electron, phân lớp thứ ba (n=3) chứa tối đa 18 electron và phân lớp thứ tư (n=4) chứa tối đa 32 electron. Số lượng electron trên vỏ electron của nguyên tử còn phụ thuộc vào nguyên tố hóa học của nguyên tử. Các nguyên tố có số proton khác nhau sẽ có số lượng electron khác nhau trên vỏ electron của chúng. Tuy nhiên, các nguyên tố có cùng số proton sẽ có số lượng electron trên vỏ electron giống nhau. Ví dụ, nguyên tử của các nguyên tố có số proton là 6, 14 và 32 có số lượng electron trên vỏ electron lần lượt là 2, 8 và 18. Việc tính toán số lượng electron trong mỗi phân lớp trên vỏ electron của nguyên tử là rất quan trọng để hiểu về cấu trúc và tính chất hóa học của chúng.

Cấu trúc electron của nguyên tử là sự phân bố electron trên các phân lớp của vỏ electron. Các phân lớp được đánh số từ 1 đến 7, tương ứng với số lượng electron tối đa mà mỗi phân lớp có thể chứa. Số lượng electron trên mỗi phân lớp được tính bằng công thức 2n^2, trong đó n là số lượng chất điện tử trên phân lớp đó. Các electron được phân bố theo quy tắc Aufbau, điền vào phân lớp có năng lượng thấp nhất trước và tập trung vào các vùng không gian có mật độ xác suất cao. Mỗi phân lớp chia thành các orbital, không gian trống mà electron có thể tồn tại và di chuyển trong đó. Mỗi orbital chứa tối đa 2 electron, với hai electron này có spin trái ngược nhau. Các electron được phân biệt bởi các số lượng lượng tử, bao gồm số lượng lượng tử chính (n), số lượng lượng tử phụ (l), số lượng lượng tử định hướng (m) và spin (s). Các số lượng lượng tử này xác định vị trí và tính chất của các electron trên vỏ electron. Cấu trúc electron của nguyên tử giúp chúng ta hiểu cách các electron phân bố và giải thích các tính chất hóa học và vật lý của các nguyên tố.

Các phân lớp trên vỏ electron của nguyên tử có tính chất khác nhau và quan trọng cho tính chất hóa học và ổn định của nguyên tử. Phân lớp s chứa tối đa 2 electron, là phân lớp năng lượng thấp nhất và được điền đầy trước. Sau khi phân lớp s đã đầy, các electron sẽ được điền vào phân lớp p, d và f. Phân lớp p chứa tối đa 6 electron, có năng lượng cao hơn phân lớp s và các nguyên tố trong cùng nhóm có cùng số electron trong phân lớp p. Phân lớp d chứa tối đa 10 electron, có năng lượng cao hơn phân lớp p và các electron trong phân lớp d tạo ra các liên kết hóa học mạnh. Phân lớp f chứa tối đa 14 electron, là phân lớp năng lượng cao nhất và các electron trong phân lớp f cũng đóng vai trò quan trọng cho tính chất hóa học và ổn định của nguyên tử. Tóm lại, các phân lớp s, p, d và f có tính chất khác nhau và đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của nguyên tử.

Vỏ electron là lớp ngoài cùng của nguyên tử chứa các electron và có tính chất quan trọng trong hóa học và vật lý hạt nhân. Nó quyết định tính chất hóa học của nguyên tử và khả năng tạo liên kết hóa học với các nguyên tử khác. Vỏ electron cũng quyết định tính chất của các phân tử và hợp chất. Các tính chất của vỏ electron bao gồm bán kính nguyên tử, tính chất hóa học và tính chất vật lý. Hiểu và giải thích các hiện tượng trong hóa học và vật lý hạt nhân đòi hỏi hiểu biết về các tính chất này.

Tính chất vật lý của vỏ electron bao gồm bán kính nguyên tử, cấu trúc phân tử và tương tác giữa các nguyên tử. Bán kính nguyên tử tăng theo thứ tự từ trái sang phải và từ trên xuống dưới trong bảng tuần hoàn do số lượng electron tăng trong vỏ electron. Vỏ electron cũng có ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử thông qua sự chia sẻ electron giữa các nguyên tử. Ngoài ra, vỏ electron tương tác với nhau để tạo ra các loại liên kết hóa học như liên kết ion, liên kết cộng hóa trị và liên kết kim loại. Tính chất vật lý của vỏ electron quan trọng trong việc giải thích các tính chất của nguyên tử và phân tử và có thể được sử dụng để dự đoán và điều chỉnh các tính chất vật lý của các hợp chất hóa học.

Tính chất hóa học của vỏ electron là khả năng tương tác và tạo liên kết hóa học. Tính chất hóa trị của một nguyên tố xác định khả năng tạo liên kết hóa học với nguyên tố khác. Số hóa trị là số nguyên tử hydrogen mà nguyên tố có thể kết hợp để tạo hợp chất. Khả năng tạo liên kết hóa học phụ thuộc vào cấu trúc vỏ electron. Các nguyên tố có cấu trúc vỏ electron giống nhau có khả năng tạo liên kết hóa học tương tự. Liên kết hóa học được hình thành bằng cách chia sẻ hoặc chuyển giao electron giữa các nguyên tử. Khả năng tạo liên kết hóa học cũng phụ thuộc vào số lượng electron trong vỏ electron. Ví dụ, carbon có thể tạo liên kết với 4 nguyên tử khác, trong khi neon không thể tạo liên kết hóa học với bất kỳ nguyên tử nào. Tóm lại, tính chất hóa học của vỏ electron là quan trọng trong cấu trúc nguyên tử và xác định khả năng tạo hợp chất với các nguyên tố khác.

Vỏ electron của nguyên tử chứa các electron và có tác động trực tiếp đến quá trình hóa học. Số lượng electron trong vỏ electron ảnh hưởng đến tính chất phản ứng của nguyên tử và các nguyên tử có cùng số electron trong vỏ electron thường có tính chất hóa học tương đồng. Sự thay đổi số electron trong vỏ electron cũng có thể thay đổi tính chất phản ứng của nguyên tử, ví dụ như khi một nguyên tử mất electron và trở thành ion dương. Năng lượng của electron trong vỏ electron cũng ảnh hưởng đến nhiệt động học của hệ thống hóa học và các phản ứng có sự tham gia của electron có năng lượng cao hơn thường xảy ra nhanh hơn. Electron trong vỏ electron cũng ảnh hưởng đến độ bền của các hợp chất hóa học, đặc biệt là các hợp chất có liên kết hóa học mạnh giữa các electron trong vỏ electron thường có độ bền cao hơn. Sự thay đổi số electron trong vỏ electron cũng có thể thay đổi độ bền của hợp chất hóa học và hợp chất có thể trở nên không ổn định và dễ phân hủy khi mất electron.