HỆ THỐNG KIẾN THỨC hóa học lớp 10

Hệ thống kiến thức hóa học lớp 10 – Chương trình Cơ bản và Nâng cao – Luyện thi đại học và Cao đẳng Trần Hoàng TuấnChương 1 + 2: NGUYÊN TỬ - BẢNG TUẦN HOÀN HÓA HỌC A/ KIẾN THỨC CẦN NHỚ I

Trang 1

Hệ thống kiến thức hóa học lớp 10 – Chương trình Cơ bản và Nâng cao – Luyện thi đại học và Cao đẳng Trần Hoàng Tuấn

HỆ THỐNG KIẾN THỨC

HÓA HỌC LỚP 10

Trang 2

Chương 1 + 2: NGUYÊN TỬ - BẢNG TUẦN HOÀN HÓA HỌC

A/ KIẾN THỨC CẦN NHỚ

I/ THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ

1/ Cấu tạo nguyên tử - đặc tính các hạt: Nguyên tử có cấu tạo gồm:

- Hạt nhân ở giữa nguyên tử, gồm các hạt proton (p) (mang điện tích dương) và các hạtnơtron (n) (không mang điện)

- Vỏ nguyên tử gồm các hạt electron (e) (mang điện tích âm) chuyển động xung quanh hạtnhân

+ Khối lượng nguyên tử bằng khối lượng hạt nhân nguyên tử đó (vì khối lượng của e rất bé

so với khối lượng các hạt nơtron và proton, cụ thể

27 31

1, 6726.10

1836 9,1094.10

p e

m m



+ Nguyên tử trung hòa về điện, nên số p = số e

2/ Kích thước và khối lượng nguyên tử

12 m C = 1

12 19,9265.10-27 kg → 1u = 1,6605.10-27 kg

Trang 3

II/ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1/ Điện tích hạt nhân (Z+) Điện tích hạt nhân chính là tổng điện tích của proton.

Z = số proton = số electron = E (Nguyên tử trung hòa về điện)

2/ Số khối hạt nhân (A) Số khối của hạt nhân bằng tổng số proton (Z) với tổng số nơtron

III/ ĐỒNG VỊ NGUYÊN TỬ KHỐI NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH

1/ Đồng vị: Đồng vị là những nguyên tử của cùng một nguyên tố có cùng số proton, khác số

2/ Nguyên tử khối Nguyên tử khối trung bình

a/ Nguyên tử khối (M) Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử, bằng số

Với a, b, c: là số nguyên tử (hoặc % số nguyên tử) của mối đồng vị

A, B, C: là nguyên tử khối (hay số khối) của mỗi đồng vị

k i i

n M M

Trang 4

- Phân biệt nguyên tử và nguyên tố:

+ Nguyên tử là loại hạt vi mô gồm hạt nhân và các hạt electron quanh hạt nhân

+ Nguyên tố là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân

- Tính chất hóa học nguyên tố là tính chất hóa học các nguyên tử của nguyên tố đó

- Mối quan hệ giữa các hạt cơ bản cấu tạo nên nguyên tử:

+ Số hạt cơ bản = 2.Z + N (mang điện: 2.Z, không mang điện: N)

+ Số hạt mang điện = số electron + số proton = 2.Z

+ Số hạt ở hạt nhân = số proton + số nơtron = Z + N

+ Điều kiện bền của hạt nhân nguyên tử là

III/ Sự chuyển động của e trong nguyên tử Obitan nguyên tử.

1/ Sự chuyển động của electron trong nguyên tử

Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theoquỹ đạo xác định nào và tạo thành đám mây electron

2/ Obitan nguyên tử (AO)

a/ Định nghĩa: Obitan nguyên tử là khu vực đám mây electron xung quanh hạt nhân mà xácsuất có mặt electron khoảng 90%

Trang 5

b/ Hình dạng obitan nguyên tử: Dựa trên sự khác nhau về trạng thái electron trong nguyên

1/ Lớp electron: Lớp electron gồm các electron có mức năng lượng gần bằng nhau Các lớp

electron xếp theo thứ tự mức năng lượng từ thấp đến cao (từ gần nhân ra ngoài):

- Trong 1 lớp electron thì số phân lớp = số thứ tự lớp:

- Phân lớp electron chứa electron tối đa gọi là phân lớp electron bão hòa

V/ Năng lượng – Cấu hình e trong nguyên tử :

1/ Các nguyên lý và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử

a/ Nguyên lý Pauli: Trên 1 obitan có tối đa 2e và 2e này chuyển động tự quay khác chiều

nhau:

1 obitan có 1e: 1e độc thân

b/ Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt các

obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao

c/ Quy tắc Hund: Trong 1 phân lớp, các electron sẽ phân bố trên các obitan sao cho số

electron độc thân là tối đa và có chiều tự quay giống nhau

Ví dụ: N ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

 



Trang 6

1s2 2s2 2p3

d/ Trật tự các mức năng lượng nguyên tử: Trong nguyên tử, các electron trên các obitan

khác nhau, nhưng cùng 1 phân lớp có mức năng lượng như nhau Các mức năng lượng

nguyên tử tăng dần theo trình tự:

2/ Cấu hình electron nguyên tử: Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố

electron trên các phân lớp của các lớp electron khác nhau

a/ Cách viết cấu hình electron nguyên tử

- Xác định số electron trong nguyên tử.

- Phân bố các electron theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần.

- Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp electron trong một lớp.

Ví dụ: 26Fe Viết theo trật tự mức năng lượng AO tăng dần: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

- Sau đó viết lại theo thứ tự các phân lớp electron trong 1 lớp: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

- Viết gọn: [Ar] 3d6 4s2

* Chú ý: Khi viết cấu hình electron để dễ nhớ trật tự các mức năng lượng, ta viết theo thứ tự

lớp với 2 phân lớp s, p như sau:

1s 2s2p 3s3p 4s 4p 5s 5p 6s 6p 7s 7p

- Sau đó thêm 3d vào giữa lớp 4s 4p

- Thêm 4d vào giữa lớp 5s 5p

- Thêm 4f 5d vào giữa lớp 6s 6p

- Thêm 5f 6d vào giữa lớp 7s 7p

- Ta sẽ được 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

b/ Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

- Các electron lớp ngoài cùng quyết định tính chất hóa học của một nguyên tố

- Số electron lớp ngoài cùng tối đa là 8e

+ Các nguyên tử có 4e lớp ngoài cùng có thể là kim loại (Ge, Sn, Pb) có thể là phi kim (C,Si)

VI Một số vấn đề bổ sung:

Trang 7

Xác định vị trí của nguyên tố X trong bảng tuần hoàn hóa học: (phân biệt e cuối cùng và elớp ngoài cùng)

1 Phân nhóm chính ( nhóm A ) : khi các e cuối cùng được điền vào phân lớp s hay p, cụ

2 Phân nhóm phụ ( nhóm B ) : khi các e cuối cùng được điền vào phân lớp d hay f, cụ

thể: (n-1)d a ns b (với điều kiện a,b є số nguyên và b = 2 , 1 ≤ a ≤ 10)

 Trong cùng một chu kỳ: đi từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tích hạt

nhân, bán kính nguyên tử của các nguyên tố giảm dần Nguyên nhân là do số

lớp e ngoài cùng như nhau, khi đi từ ô này sang ô sau liền kề với nó thì e lớp này tăng lên và điện tích hạt nhân cũng tăng làm lực hút giữa hạt nhân và e tăng → bán kính nguyên tử giảm.

tăng dần của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử của các nguyên tố tăng dần

Nguyên nhân là do số lớp e tăng dần khi đi từ trên xuống và e lớp ngoài cùng giống nhau làm lực hút giữa hạt nhân với e lớp ngoài cùng giảm dần, mặc dù điện tích hạt nhân có tăng.

 Chú ý: M n n e. M m e. M m

      

 Khi một ngtử mất e để tạo thành ion dương (cation) thì kích thước giảm

đi rất nhiều → bán kính của cation bao giờ cũng nhỏ hơn bán kính củanguyên tử tương ứng Cùng một nguyên tử, nếu điện tích ion càng lớn thìbán kính càng nhỏ

Vd: r Fe r Fe2  r Fe3 

 Khi một ngtử nhận thêm e để tạo thành ion âm (anion) thì kích thước iontăng lên vì e nhận thêm vào làm tăng tương tác đẩy e – e

Trang 8

→ Bán kính của anion bao giờ cũng lớn hơn bán kính của nguyên tửtương ứng

Vd: r Cl r Cl r Cl

2 Năng lượng ion hóa: I

 Nói một cách tóm tắt: năng lượng ion hóa là năng lượng tối thiểu cần tiêu thụ để tách

một e ra khỏi nguyên tử ở thể khí và biến thành ion dương

thiết để tách một điện tử từ nguyên tử hay phân tử đó ở trạng thái cơ bản Một cáchtổng quát hơn, năng lượng ion hóa thứ n là năng lượng cần thiết để tách điện tử thứ n

sau khi đã tách (n-1) điện tử đầu tiên Trạng thái cơ bản chính là trạng thái mà tại đó,

nguyên tử không chịu ảnh hưởng của bất kỳ một từ trường ngoài nào cả Tức là mộtnguyên tử kim loại ở trạng thái cơ bản sẽ có dạng khí, và cấu hình electron của nócũng là cấu hình cơ bản: tuân theo nguyên lí Pauli, Nguyên lí vững bền và qui tắcHund

 Theo từ điển Giáo khoa Vật lí của các tác giả Vũ Thanh Khiết, , Nhà Xuất bản Giáo

dục- năm 2007 thì năng lượng ion hoá được định nghĩa như sau: năng lượng ion hóa

của một nguyên tử, phân tử hoặc ion là năng lượng cần thiết để tách êlectron liên kếtyếu nhất ra khỏi một hạt ở trạng thái cơ bản sao cho ion dương được tạo thành cũng ởtrạng thái cơ bản Đó là năng lượng ion hoá thứ nhất Các giai đoạn ion hoá tiếp theo

sẽ ứng với các năng lượng ion hoá thứ hai, thứ ba,

 Nguyên tử càng dễ nhường e (tính kim loại càng mạnh) thì giá trị I càng nhỏ

 Phân biệt năng lượng ion hóa thứ nhất I1 , thứ hai I2 , …

M → M+ + 1e , I1 > 0

M+ → M2+ + 1e , I2 > I1

năng lượng của obitan mà e bị tách đó đã chiếm

 Trong một chu kỳ, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, lực liên kết giữa hạtnhân và e lớp ngoài cùng tăng, làm cho năng lượng ion hóa nói chung cũng tăng theo

kính nguyên tử tăng,lực liên kết giữa e lớp ngoài cùng và hạt nhân giảm, do đó nănglượng ion hóa nói chung giảm

 Đôi nét về ion :

hay nhiều điện tử Một ion mang điện tích âm,khi nó thu được một hay nhiều

Trang 9

điện tử, được gọi là anion, và một ion mang điện tích dương khi nó mất một haynhiều điện tử, được gọi là cation Quá trình tạo ra các ion gọi là ion hóa

viết nhỏ lên trên, bên phải ký hiệu của nguyên tử hay nhóm nguyên tử, thể hiện

số lượng điện tử mà nó thu được hay mất đi (nếu lớn hơn 1) và dấu + hay − tùytheo nó mất hay thu được (các) điện tử Trong trường hợp mất hay thu được chỉmột điện tử thì không cần ghi giá trị số Ví dụ H+ hay O2-

 Các kim loại có xu hướng tạo ra các cation (mất đi điện tử) trong khi các phikim lại có xu hướng tạo ra anion, ví dụ natri tạo ra cation Na+ trong khi clo tạo

ra các anion Cl-

 Các ion lần đầu tiên được lý thuyết hóa bởi Michael Faraday khoảng năm 1830,

để miêu tả các thành phần của phân tử mà chuyển động về phía anốt hay catốt.Tuy nhiên, cơ chế mà các chuyển động này có thể diễn ra đã không được miêu

tả cho đến tận năm 1884 khi Svante August Arrhenius trong luận án tiến sĩ củamình trong trường đại học tổng hợp Uppsala đã miêu tả chúng Lý thuyết củaông ban đầu đã không được chấp nhận (ông nhận được học vị tiến sĩ với điểmthấp nhất để được vượt qua) nhưng luận án tiến sĩ của ông đã đoạt giải Nobel vềhóa học năm 1903

 Từ ion đã được đặt tên bởi Michael Faraday, từ tiếng Hy Lạp ἰόν, động tính từthời hiện tại của ἰέναι, "chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp nàychuyển động"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này, vì thế là "chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp nàyngười đi lại"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này Danh pháp nàydựa trên xu hướng của các anion chuyển động về phía anốt, và của các cationchuyển động về phía catốt Vì thế, anion (ἀνιόν) và cation (κατιόν) có nghĩa là

"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này(một thứ) đi lên"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này và "chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này(một thứ) đi xuống"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này, một cách tương ứng, và anốt,ἄνοδος, và catốt, κάθοδος, có nghĩa là "chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp nàyđi lên"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này và "chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp nàyđi xuống"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này, tương ứng từὁδός, "chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp nàyđường"chuyển động", vì thế là "người đi lại" Danh pháp này

3 Ái lực e: E

 Ái lực e càng là năng lượng giải phóng khi một nguyên tử ở thể khí kết hợp một

e vào để biến thành ion âm

M + 1e → M- , E < 0

 Trong cùng một chu kỳ, nói chung ái lực e càng âm theo chiều tăng dần của điệntích hạt nhân Ngoại trừ các khí hiếm lại có ái lực e dương

phần lớn ái lực e kém âm dần (giá trị tuyệt đối của E giảm dần) Ái lực e của cácnguyên tố nhóm II.A,II.B có giá trị dương

4 Độ âm điện:  (đọc là khi)

khi tạo thành liên kết hóa học

 Độ âm điện của một nguyên tử càng lớn thì tính phi kim của nguyên tố đó càngmạnh Ngược lại, độ âm điện càng nhỏ, tính kim loại của nguyên tố đó càngmạnh

 Trong cùng một chu kỳ, đi từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tích hạtnhân, độ âm điện của các nguyên tố nói chung tăng dần

Trang 10

 Trong cùng một phân nhóm chính, đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng dần củađiện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tố nói chung giảm dần

 Nguyên tố flo (F) có độ âm điện lớn nhất là 3,98

5 Tính kim loại, tính phi kim:

 Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ nhường e

để trở thành ion dương

M – n.e → Mn+

→ Nguyên tử của nguyên tố càng dễ nhường e, tính kim loại càng mạnh

 Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó để nhận thêm

e để trở thành ion âm

M + n.e → M

n-→ Nguyên tử của nguyên tố càng dễ nhận e, tính phi kim càng mạnh

 Trong cùng một chu kỳ, đi từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tích hạtnhân, tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần (của các nguyên tố)

 Trong cùng một phân nhóm chính, đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng dần củađiện tích hạt nhân, tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần (của cácnguyên tố)

trên bên phải, giới hạn này không rõ rệt là đường chéo kể từ góc trên bên phải

6 Sự biến đổi về hóa trị của các nguyên tố:

 Hóa trị cao nhất của một nguyên tố với oxi, với hidro của các phi kim biến đổituần hoàn theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân

 Trong một chu kỳ, đi từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tích hạtnhân, hóa trị cao nhất của các nguyên tố với Oxi tăng lần lượt từ 1 → 7, còn hóatrị với hidro của các phi kim giảm từ 4 → 1

 Bảng biến đổi tuần hoàn hóa trị của các nguyên tố nhóm A

K2O

MgO CaO

II

III

IV

V

VI

VIITổng quát hóa trị

cao nhất với Oxi

Tquát hóa trị với

hidro

Chó ý : Ho¸ trÞ cao nhÊt víi oxi + ho¸ trÞ víi hi®ro = 8 ( chØ ¸p dông cho nguyªn tè nhãm A )

 TÝnh chÊt nguyªn tè nhãm IA vµ IIA:

Trang 11

a) Nhãm IA ( nhãm kim lo¹i kiÒm )

- T¸c dông víi níc ë ®k thêng cho kiÒm t¬ng øng vµ gi¶i phãng hi®ro

- T¸c dông víi phi kim cho muèi

- ë ®k thêng t¸c dông víi níc ( trõ Mg t¸c dông chËm víi níc l¹nh, Be kh«ng

7 Sự biến đổi tính axit – bazo của oxit và hidroxit:

 Oxit và hidroxit của kim loại thể hiện tính bazo

 Oxit và hidroxit của phi kim thể hiện tính axit

và phi kim tương ứng

 Hidroxit kim loại M(OH)n có tính bazo vì: M là nguyên tố kim loại, có xu hướngnhường e, tương đương với tác dụng đẩy e mạnh → sự phân cực liên kết M – Otăng và sự phân cực liên kết O – H giảm → liên kết M – O phân cực mạnhhơn, kém bền, dễ đứt để cho ion OH- → Thể hiện tính bazơ

 Hidroxit phi kim R(OH)n có tính axit vì: R là nguyên tố phi kim, có xu hướngnhận e, tương đương với tác dụng hút e mạnh → sự phân cực liên kết R – Ogiảm và sự phân cực liên kết O – H tăng → liên kết O – H phân cực mạnhhơn, kém bền, dễ đứt để cho ion H+

→ Thể hiện tính axit mạnh

 Trong cùng một chu kỳ , đi từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tíchhạt nhân, tính bazo của oxit và hidroxit tương ứng giảm dần, đồng thời tính axitcủa chúng tăng dần

8 Quy tắc bão hòa sớm và nửa bão hòa sớm:

 Cấu hình bền của phân lớp d ứng với trạng thái bão hòa (10e) hay nửa bão hòa(5e) Vì vậy, khi vỏ ngoài của nguyên tử, ở phân lớp d có 9 hoặc 4 e thì có sựnhảy e từ phân lớp s của lớp liền bên ngoài để phân lớp d đạt trạng thái bão hòa

Trang 12

hay nửa bão hòa bền vững Hiện tượng này gọi là bão hòa sớm và nửa bão hòasớm

 Hiện tượng này thường xãy ra đối với một số nguyên tố thuộc nhóm I.B và VI.Btrong bảng tuần hoàn

Thí dụ: Cu ( Z = 29 ): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2

→ thực tế là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 → Bảo hòa sớmThí dụ: Cr ( Z = 24 ): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2

→ thực tế là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 → Nửa bảo hòa sớm

9 Bảng tuần hoàn các nguyên tố nhóm A:

H 1 Hỏi

He 2 Hễ

Li 3 Li

O 8 Ông

F

9 Fải

Ne 10 Nếu

Na 11 Nào

Mg 12 Măng

S

16 Sợ

Cl 17 Cho (luôn)

Ar

18 Ai

K 19 Khôn g

Ca 20 Cần

Ga 31 Gà

Ge 32 Gé

As

33 Ăn

Se 34 Sệt

Br 35 Bom (rơi)

Kr 36 Khùng

Rb 37 Rót (bia)

Sr 38

Sỏ (rỗ)

In 49 Ít

(nhiều)

Sn 50 Sang

Sb 51 Sườn

Cs 55 Cà

Ba 56 Ba

Tl 81 Tiền (lẻ)

Pb 82 Phố (buồn)

Bi

83 Bì

Po 84 Phở

At

85 Ặt

Rn 86 Ra

Trang 13

(sa)

Fr 87 Fê (rồi)

Ra 88 Ra

Ở nhóm V.A, các chu kỳ 4,5,6 : chữ cuối của nguyên tố này là chữ đầu của nguyên tố kia.

***Các ví dụ:

Vd 1: Tổng số hạt proton, notron, và e của một nguyên tử X trong một nguyên tố bằng 21

a) Xác định số proton, notron và số khối của nguyên tử.

b) Viết cấu hình e của nguyên tử và biểu diễn sự sắp xếp chúng trên các obitan Suy ra vị

trí của nguyên tử trong bảng tuần hoàn.

Trang 14

N ở ô thứ 7 trong bảng tuần hoàn và thuộc chu kỳ 2

N có 3 e cuối cùng điền vào phân lớp p nên N là nguyên tố p và có 5e thuộc lớp 2

→ N thuộc nhóm V.A

Vd 2: Hai nguyên tử A và B có phân lớp ngoài cùng là 3p và 4s tương ứng Biết tổng số e

của 2 phân lớp là 5 và hiệu số là 3 Hãy viết cấu hình e của hai nguyên tử đó và định giá trị

a) Tính tỉ số khối lượng của các e trong nguyên tử so với khối lượng của toàn nguyên tử.

Từ đó có thể coi khối lượng nguyên tử thực tế bằng khối lượng hạt nhân được không? b) Xác định bán kính nguyên tử gần đúng của sắt.

Giải:

a) Tỉ số khối lượng e so với khối lượng nguên tử sắt là:

28

4 24

26.9,1094.10

2,5284.10 93,6736.10

Giải:

               

Trang 15

Gọi x là % của số nguyên tử đồng vị thứ nhất

y là % của số nguyên tử đồng vị thứ hai → y = 100 – x

35 (100 ).37

35,5 100

1H

1 (100 ).2

1,008 100

1 1 2 1

: 99, 2%

: 0,8%

H H

Vd 8: Oxit cao nhất của một nguyên tố ứng với công thức RO3 Trong hợp chất của nó với hidro thì chiếm 94,12% về khối lượng Xác định nguyên tố R.

Giải:

Oxit cao nhất của R có CTTQ: RO3

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	690 KB