Bài giảng hoá đại cương và vô cơ chương 2 ts nguyễn khắc hồng

CHƯƠNG CẤU TẠO NGUYÊN TỬ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC Ts: Nguyễn Khắc Hồng Khoa dược Trường đại học Kinh Bắc I MỤC TIÊU Cần biết hiểu thuyết lượng tử Plăng, Thuyết Đơ Brơi, Nguyên lý bất định Haixenbec Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng Tiên đề hàm sóng Bài tốn hệ electron, hạt nhân Các khái niệm: Mật độ xác suất, obitan nguyên tử (AO), spin electrron, obitan spin (ASO), Hình dáng obitan s, p, d, f Bốn số lượng tử mối quan hệ bốn số lượng tử Cấu hình electron nguyên tử Các sở để viết cấu hình electron nguyên tử Các vấn đề hạt nhân nguyên tử Định luật tuần hồn hệ thống tuần hồn, tính chất biến đổi tuần hoàn NỘI DUNG 2.1 Cấu tạo nguyên tử 2.2 Hệ thống tuần hoàn nguyên tố I Các khái niệm 1.1 Nguyên tử - Nguyên tử phần tử nhỏ nguyên tố hóa học mà mang tính chất hóa học ngun tố - Về mặt điện tích ngun tử trung hịa điện - Về thành phần ngun tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương hạt proton nơtron tạo thành lớp vỏ mang điện tích âm hạt electron điện tử tạo nên 1.2 Obital nguyên tử (AO) - AO hàm sóng mơ tả trạng thái chuyển động e nguyên tử, khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron lớn I Các khái niệm 1.3 Hình dạng AO I Các khái niệm 1.4 Spin electron - Ngoài chuyển động obitan xung quanh hạt nhân tạo mô men động lượng , electron cịn có chuyển động spin riêng quay quanh tạo mơ men động lượng spin Quy ước I Các khái niệm 1.5 Số lượng tử (n): đại lượng đặc trưng cho số lớp e nguyên tử, có giá trị từ 1-7 1.6 Số lượng tử phụ (l): đại lượng đặc trưng cho số phân lớp e nguyên tử, có số lượng tử phụ ký hiệu s,p,d,f 1.6 Cấu hình electron - Cấu hình electrron nguyên tử xếp electron vào obitan nguyên tử nhiều electron trạng thái (trạng thái có lượng cực tiểu, Emin) - Cấu hình electron nguyên tử thường biểu diễn cách: + Cách 1: Biểu diễn dạng số học nla n’l’b VD: Cấu hình electron C: 1s2 2s22p4 + Cách 2: Biểu diễn dạng hình học dạng ô lượng tử VD: I Các khái niệm 1.7 Các sở để viết cấu hình electron - Nguyên lý vững bền: Trong nguyên tử nhiều elctrron, electron điền vào AO có mức lượng từ thấp đến cao - Quy tắc phân bố mức lượng Klechkowski 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d4p6s4f… - Nguyên lý loại trừ Pauli: Trong ngun tử khơng thể có từ electron trở lên có số lượng tử (n,l,ml , ms) Do Trong AO có tối đa 2e 2e phải có spin khác - Quy tắc hund: Trong phân lớp với nhiều obitan nguyên tử có mức lượng nhau, electron phân bố vào AO cho tạo nhiều electron độc thân II Hạt nhân nguyên tử  III Định luật tuần hoàn hệ thống tuần hoàn nguyên tố 3.1 Nguyên tắc xếp bảng tuần hoàn - Xếp nguyên tố theo chiều tăng số hiệu nguyên tử (ô) - Xếp nguyên tố số lớp e vào hàng (chu kỳ) - Xếp nguyên tố số e lớp vào cột (nhóm) + Các nguyên tố có cấu hình kết thúc AO s,p xếp vào phân nhóm A (nhóm chính) + Các ngun tố có cấu hình kết thúc AO d,f xếp vào phân nhóm B ( nhóm phụ) 3.2 Định luật tuần hồn Tính chất nguyên tố tính chất đơn chất hợp chất tạo nên từ nguyên tố biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng dần số điện tích hạt nhân Bảng cấu hình electron tổng quát chu kỳ Chu kỳ Cấu hình electron tổng quát 1s1- 2s1- 2p1- 3s1- 3p1-6 4s1- 3d1-10 4p1-6 5s1- 4d1-10 5p1-6 6s1- 4f1-14 5d1-10 6p1-6 7s1- 5f1-14 6d1-10 7p1-6 Z 1-2 3-10 11-18 19-36 37-54 55-86 87-118 Tổng Số nguyên tố 8 18 18 32 32 IV Quy luật biến thiên bảng tuần hồn STT Tính KL Tính PK Tính acid Tính base R ntử E ion hóa Độ âm điện Chu kỳ Giảm Tăng Giảm Tăng Tăng Tăng Tăng Nhóm Giảm Tăng Giảm Giảm Giảm Giảm Tăng BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Căn vào nguyên lý, quy tắc học, điền vào vị trí có đánh dấu hỏi số liệu thích hợp a) Z = ? 1s2 2s22p6 3s23p3 b) Z = 40 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p65s24d? c) Z = ? 1s2 2s22p? 3s23p6 4s23d?4p65s24d?5p4 d) Z = 83 [Xe]6s?4f?5s?6p? Bài 2: Trong số cấu hình electron cho Mo (Z = 42) cấu hình a)[Kr]5s14d5 b) [Kr]5s24d5 c) [Kr]3d14 4s24p8 d) [Ar]3d10 4s24p64d6 BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 3: Cấu hình electron ngồi nguyên tử nguyên tố X 5p5 Tỉ số nơtron điện tích hạt nhân 1,3962 Số nơtron X 3,7 lần số nơtron nguyên tử thuộc nguyên tố Y Khi cho 4,29 g Y tác dụng với lượng dư X thu 18,26g sản phẩm có cơng thức XY Hãy xác định điện tích hạt nhân Z X Y viết cấu hình electron Y tìm BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 4: Hãy cho biết số lượng tử (n,l,ml,ms ) tương ứng electron điền sau vào cấu hình electron trạng thái thuộc nguyên tố sau đây: Be (Z = 4); F (Z = 9) TRÂN TRỌNG CẢM ƠN !