11282015 1 BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN 1 BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN • Định luật tuần hoàn (Mendeleev 1869) Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần, tính chất của các đơn chất và hợp chất cấu tạo từ các nguyên tố đó biến thiên một cách tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân của nguyên tố 2 11282015 2 Cấu trúc bảng hệ thống tuần hoàn • Các nguyên tố sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân Z • Chu kỳ (hàng): các nguyên tố có cùng số lớp điện tử – Chu kỳ ngắn: 1, 2 3 – Chu kỳ dài: 4, 5, 6 7 • Nhóm (cột): các nguyên tố có cấu hình electron tương tự – Nhóm chính (A) – Nhóm phụ (B) 3 4 11282015 3 Nguyên tố nhóm chính Nguyên tố chuyển tiếp – nguyên tố d Nguyên tố f 5 Phân loại nguyên tố (Cấu hình electron hóa trị của nguyên tố) Nguyên tố s: ns12 Nguyên tố p: ns2 np16 Nguyên tố d: (n1)d110 ns12 Nguyên tố f: (n2)f014 (n1)d02 ns2 6 Nguyên tố nhóm A Nguyên tố nhóm B 11282015 4 Biến thiên tuần hoàn tính chất của nguyên tố Bán kính nguyên tử, bán kính ion Năng lượng ion hóa thứ nhất Ái lực điện tử thứ nhất Độ âm điện Số oxi hóa Tính kim loại, phi kim 7 Bán kính nguyên tử • Bán kính nguyên tử là ½ khoảng cách liên nhân giữa hai nguyên tử giống nhau Bán kính cộng hóa trị Bán kính kim loại Bán kính Van der Waals Các yếu tố ảnh hưởng: Z bán kính Số lớp electron (n) bán kính Bán kính VDW Bán kính cộng hóa trị 8 11282015 5 9 • Nguyên tố nhóm phụ: bán kính nguyên tử thay đổi chậm trong chu kì và phân nhóm – Hiệu ứng co d, co f – Hiệu ứng chắn của các electron 10 11282015 6 • So sánh bán kính nguyên tử và giải thích? a. As, Sn, Sb b. Ga, Br, Ge c. P, Al, K, As 11 Bán kính ion Cùng một nguyên tố: rcation < rnguyên tử < ranion Ion cùng điện tích, xuất phát từ các nguyên tố trong cùng nhóm: bán kính tăng dần từ trên xuống Ion đẳng điện tử (tổng số e bằng nhau, cấu hình electron giống nhau): bán kính giảm khi Z tăng 12 11282015 7 13 Năng lượng ion hóa (I – ionization energy) Năng lượng cần thiết để tách 1 electron ra khỏi nguyên tử hoặc ion ở trạng thái cơ bản và thể khí M(k) → M+ (k) + e I1 (1) M+ (k) → M2+ (k) + e I2 (2) M2+ (k) → M3+ (k) + e I3 (3) … Cùng một nguyên tố: I1 < I2 < I3 … 14 11282015 8 Năng lượng ion hóa (I) – (eV) Tách electron từ mức n = 1 Tách electron từ mức n = 2 15 Năng lượng ion hóa thứ nhất tăng Năng lượng ion hóa thứ nhất tăng 16 11282015 9 17 Giản đồ trình bày sự thay đổi năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tố • Một nguyên tố có các giá trị năng lượng ion hóa như hình bên. Cho biết nguyên tử của nguyên tố có bao nhiêu electron hóa trị? 18 11282015 10 • Sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự năng lượng ion hóa tăng dần a. Te, I, Xe b. As, N, O, F c. Ga, Ge, In 19 Ái lực điện tử (A – electron affinity) Năng lượng cần cung cấp hay tỏa ra khi một nguyên tử hay ion ở trạng thái cơ bản và thể khí nhận thêm một điện tử M(k) + e → M ‾ (k) A1 (1) M ‾ (k) + e → M2‾ (k) A2 (2) M2‾ (k) + e → M3‾ (k) A3 (3) … Tỏa nhiệt (+) Thu nhiệt () 20 11282015 11 Ái lực điện tử thứ nhất tăng Ái lực điện tử thứ nhất tăng 21 Độ âm điện Độ âm điện của nguyên tố đặc trưng cho khả năng kéo điện tử về phía nguyên tử của nguyên tố đó khi hình thành liên kết hóa học Thang độ âm điện Pauling: dựa trên năng lượng liên kết Thang độ âm điện Mulliken: dựa trên năng lượng ion hóa và ái lực điện tử 22 11282015 12 Độ âm điện tăng Độ âm điện tăng 23 • Sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần của độ âm điện: a. O, P, S b. S, Cl, Br c. C, Si, N 24 11282015 13 Số oxi hóa • Số OXH dương cao nhất = STT nhóm – Nhóm chính: khả năng đạt số oxh cao nhất độ bền của nó giảm dần từ trên xuống trong phân nhóm – Nhóm phụ: độ bền số oxh cao nhất tăng dần từ trên xuống trong phân nhóm • Số OXH âm thấp nhất = STT nhóm – 8 Nhóm chính: độ bền giảm dần trong phân nhóm 25 Tính kim loại – phi kim Kim loại Phi kim Khả năng mất điện tử hóa trị Khả năng thu nhận điện tử Năng lượng ion hóa nhỏ, ái lực điện tử nhỏ, độ âm điện nhỏ Năng lượng ion hóa lớn, ái lực điện tử lớn, độ âm điện lớn Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có ánh kim Dẫn điện, dẫn nhiệt kém, không có ánh kim 26 11282015 14 Kim loại Khí hiếm Phi kim Á kim 27 Bài tập 1. Xác định vị trí của nguyên tố trong bảng HTTH. Cho biết nguyên tố là kim loại hay phi kim? a. 1s 2 2s 2 2p 4 b. Ar 4s 1 3d 10 c. ns2 (n1)d10 np3 d. Kr 5s 2 4d 2 2. Cho 3 nguyên tố có cấu hình electron: 1s 22s 22p 63s 23p 6 ; 1s 22s 22p 63s 2 ; 1s 22s 22p 63s 23p 64s 1 . Năng lượng ion hóa thứ nhất của 3 nguyên tố (không theo thứ tự): 0,419; 0,735; 1,527 MJmol và bán kính nguyên tử là: 1,60; 0,98; 2,35 Å. a. Xác định 3 nguyên tố trên b. Sắp xếp mỗi nguyên tố ứng với bán kính và năng lượng ion hóa thứ nhất 28 11282015 15 Bài tập 3. Sắp xếp các nguyên tố theo trật tự gia tăng độ âm điện: Pb, C, Sn, Ge; S, Na, Mg, Cl; P, N, Sb, Bi; Se, Ba, F, Si, Sc. 4. Viết cấu hình electron của nguyên tố có Z = 15. Xác định vị trí của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn và xác định các số oxi hóa có thể có của nguyên tố? 5. Tính chất phi kim thay đổi như thế nào trong dãy các nguyên tố sau: Si, Ge, Sn, Pb? Giải thích? 6. Viết công thức các hợp chất có thể tạo thành giữa H và các nguyên tố: Ca, Te, Ge, S? 29
11/28/2015 BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HỒN • Định luật tuần hồn (Mendeleev - 1869) Tính chất nguyên tố thành phần, tính chất đơn chất hợp chất cấu tạo từ nguyên tố biến thiên cách tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tố 11/28/2015 Cấu trúc bảng hệ thống tuần hồn • Các ngun tố xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân Z • Chu kỳ (hàng): nguyên tố có số lớp điện tử – Chu kỳ ngắn: 1, & – Chu kỳ dài: 4, 5, & • Nhóm (cột): ngun tố có cấu hình electron tương tự – Nhóm (A) – Nhóm phụ (B) 11/28/2015 Ngun tố nhóm Ngun tố chuyển tiếp – nguyên tố d Nguyên tố f Phân loại ngun tố (Cấu hình electron hóa trị ngun tố) Nguyên tố s: ns1-2 Nguyên tố nhóm A 1-6 Nguyên tố p: ns np Nguyên tố Nguyên tố d: (n-1)d1-10 ns1-2 Nguyên tố f: (n-2)f0-14 (n-1)d0-2 ns2 nhóm B 11/28/2015 Biến thiên tuần hồn tính chất ngun tố Bán kính ngun tử, bán kính ion Năng lượng ion hóa thứ Ái lực điện tử thứ Độ âm điện Số oxi hóa Tính kim loại, phi kim Bán kính ngun tử • Bán kính nguyên tử ½ khoảng cách liên nhân hai ngun tử giống Bán kính cộng hóa trị Bán kính kim loại Bán kính Van der Waals Các yếu tố ảnh hưởng: Z bán kính Số lớp electron (n) bán kính Bán kính VDW Bán kính cộng hóa trị 11/28/2015 • Ngun tố nhóm phụ: bán kính nguyên tử thay đổi chậm chu kì phân nhóm – Hiệu ứng co d, co f – Hiệu ứng chắn electron 10 11/28/2015 • So sánh bán kính ngun tử giải thích? a As, Sn, Sb b Ga, Br, Ge c P, Al, K, As 11 Bán kính ion Cùng nguyên tố: rcation < rnguyên tử < ranion Ion điện tích, xuất phát từ nguyên tố nhóm: bán kính tăng dần từ xuống Ion đẳng điện tử (tổng số e nhau, cấu hình electron giống nhau): bán kính giảm Z tăng 12 11/28/2015 13 Năng lượng ion hóa (I – ionization energy) Năng lượng cần thiết để tách electron khỏi nguyên tử ion trạng thái thể khí M(k) → M+(k) + e M+(k) → M2+(k) + e M2+(k) → M3+(k) + e … Cùng nguyên tố: I1 < I2 < I3 I1 I2 I3 (1) (2) (3) … 14 11/28/2015 Năng lượng ion hóa (I) – (eV) Tách electron mức n = từ Tách electron từ mức n=2 15 Năng lượng ion hóa thứ tăng Năng lượng ion hóa thứ tăng 16 11/28/2015 Giản đồ trình bày thay đổi lượng ion hóa thứ nguyên tố 17 • Một nguyên tố có giá trị lượng ion hóa hình bên Cho biết ngun tử ngun tố có electron hóa trị? 18 11/28/2015 • Sắp xếp nguyên tố theo thứ tự lượng ion hóa tăng dần a Te, I, Xe b As, N, O, F c Ga, Ge, In 19 Ái lực điện tử (A – electron affinity) Năng lượng cần cung cấp hay tỏa nguyên tử hay ion trạng thái thể khí nhận thêm điện tử M(k) + e → M ‾(k) A1 (1) M ‾(k) + e → M2‾(k) A2 (2) M2‾(k) + e → M3‾(k) A3 (3) … Tỏa nhiệt (+) Thu nhiệt (-) 20 10 11/28/2015 Ái lực điện tử thứ tăng Ái lực điện tử thứ tăng 21 Độ âm điện Độ âm điện nguyên tố đặc trưng cho khả kéo điện tử phía ngun tử ngun tố hình thành liên kết hóa học Thang độ âm điện Pauling: dựa lượng liên kết Thang độ âm điện Mulliken: dựa lượng ion hóa lực điện tử 22 11 11/28/2015 Độ âm điện tăng Độ âm điện tăng 23 • Sắp xếp nguyên tố theo thứ tự tăng dần độ âm điện: a O, P, S b S, Cl, Br c C, Si, N 24 12 11/28/2015 Số oxi hóa • Số OXH dương cao = STT nhóm – Nhóm chính: khả đạt số oxh cao & độ bền giảm dần từ xuống phân nhóm – Nhóm phụ: độ bền số oxh cao tăng dần từ xuống phân nhóm • Số OXH âm thấp = STT nhóm – Nhóm chính: độ bền giảm dần phân nhóm 25 Tính kim loại – phi kim Kim loại Phi kim -Khả điện tử hóa - Khả thu nhận điện tử trị -Năng lượng ion hóa nhỏ, -Năng lượng ion hóa lớn, lực điện tử nhỏ, độ âm điện lực điện tử lớn, độ âm điện nhỏ lớn -Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có -Dẫn điện, dẫn nhiệt kém, ánh kim khơng có ánh kim 26 13 11/28/2015 Kim loại Khí Phi kim Á kim 27 Bài tập Xác định vị trí nguyên tố bảng HTTH Cho biết nguyên tố kim loại hay phi kim? a 1s2 2s2 2p4 b [Ar] 4s1 3d10 c ns2 (n-1)d10 np3 d [Kr] 5s2 4d2 Cho ngun tố có cấu hình electron: 1s22s22p63s23p6; 1s22s22p63s2; 1s22s22p63s23p64s1 Năng lượng ion hóa thứ nguyên tố (không theo thứ tự): 0,419; 0,735; 1,527 MJ/mol bán kính nguyên tử là: 1,60; 0,98; 2,35 Å a Xác định nguyên tố b Sắp xếp nguyên tố ứng với bán kính lượng ion hóa thứ 28 14 11/28/2015 Bài tập Sắp xếp nguyên tố theo trật tự gia tăng độ âm điện: Pb, C, Sn, Ge; S, Na, Mg, Cl; P, N, Sb, Bi; Se, Ba, F, Si, Sc Viết cấu hình electron ngun tố có Z = 15 Xác định vị trí nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn xác định số oxi hóa có ngun tố? Tính chất phi kim thay đổi dãy nguyên tố sau: Si, Ge, Sn, Pb? Giải thích? Viết cơng thức hợp chất tạo thành H nguyên tố: Ca, Te, Ge, S? 29 15