(Hóa đại cương) Hệ Thống Tuần Hoàn

HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Chương II HỆ THỐNG TUẦN HỒN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỬ I HỆ THỐNG TUẦN HỒN CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC 1.Đònh luật tuần hoàn Đến kỷ19, giới biết 60 ngun tố hóa học hợp chất ngun tố số tính chất hóa – lý chúng Do cần phải hệ thống hóa ngun tố để tìm quy luật chung nói lên mối liên hệ chúng Năm 1869 Menđeleep (người Nga) chọn khối lượng ngun tử tính chất hóa học ngun tố làm tiêu chuẩn để hệ thống hóa ngun tố, quan trọng khối lượng ngun tử Dựa mối liên quan nhóm ngun tố giống khơng giống Menđeleep xây dựng bảng hệ thống tuần hồn sở phát biểu định luật tuần hồn «Tính chất đơn chất dạng tính chất hợp chất thay đổi tuần hồn theo chiều tăng khối lượng ngun tử ngun tố » Theo quan niệm đại, tính chất ngun tố phụ thuộc vào cấu trúc electron ngun tử Ở trạng thái bình thường cấu trúc electron ngun tử xác định số electron ngun tử, tức điện tích hạt nhân Do đó, ngày đònh luật tuần hoàn phát biểu cách xác : «Tính chất đơn chất dạng tính chất hợp chất thay đổi tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân ngun tử ngun tố » 2.Nguyên tắc xếp nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn * Các nguyên tố xếp theo thứ tự tăng dần số điện tích hạt nhân Z * Các nguyên tố có tính chất giống (có cấu hình electron hoá trò) xếp cột * Mỗi hàng gọi chu kỳ Mỗi chu kỳ bắt đầu kim loại kiềm kết thúc khí trơ (trừ chu kỳ 1) HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Cấu hình điện tử nguyên tố s, p, d, f a)Các ngun tố họ s ( ns1,2 ) NGUN TỐ HỌ S Ngun tố họ s -là ngun tố có electron cuối điền vào phân lớp s thuộc lớp ngồi cùng, chúng kim loại kiềm kiềm thổ KIM LOẠI KIỀM Li Na K Cs b)Các ngun tố họ p (ns2np1-6 ) NGUN TỐ HỌ P Ngun tố họ p - ngun tố có electron cuối điền vào phân lớp p thuộc lớp ngồi cùng, chúng kim loại, phi kim, kim khí trơ np1 B – Al np2 C – Si np3 N–P np4 O–S np5 halogen Cacbon Al np6 khí trơ P Yellow P Red P * Các nguyên tố họ s họ p nguyên tố không chuyển tiếp HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết c)Các ngun tố họ d ((n – 1)d1 – 10 ns1,2 ) NGUN TỐ HỌ d Ngun tố họ d - ngun tố có electron cuối điền vào phân lớp d thuộc lớp thứ hai tính từ vào, chúng kim loại chuyển tiếp Chromium Iron Copper d)Các ngun tố họ f ((n-2)f1-14(n-1)d0,1ns2 ) NGUN TỐ HỌ f (4f1 – 14: lantanoit; 5f1 – 14: actinoit ) Ngun tố họ f- ngun tố có electron cuối điền vào phân lớp f thuộc lớp thứ ba tính từ vào, chúng nguyên tố đất Cerium [Xe] 6s2 5d1 4f1 Uranium [Rn] 7s2 6d1 5f3 Chú ý Tất nguyên tố d f kim loại, chúng nguyên tố chuyển tiếp Cấu trúc bảng hệ thống tuần hoàn a)Chu kỳ - HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết CHU KỲ Chu kỳ ngun tố viết theo hàng ngang, bắt đầu ngun tố họ s, kết thúc ngun tố họ p, có ngun tố họ d, f Trong chu kỳ, tính chất ngun tố biến đổi cách tuần hồn Số thứ tự chu kỳ số lượng tử lớp electron ngồi Hiện có bảy chu kỳ : Chu kỳ I (chu kỳ đặc biệt) : có nguyên tố họ s Chu kỳ II, III( chu kỳ nhỏ) : chu kỳ có ngtố - gồm ngtố họ s ngtố họ p Chu kỳ IV, V(2 chu kỳ lớn) : chu kỳ có 18 ngtố - gồm ngtố họ s, 10 ngtố họ d ngtố họ p Chu kỳ VI (chu kỳ hồn hảo):có 32 ngun tố - gồm ngtố họ s,14 ngtố họ f, 10 ngtố họ d ngtố họ p Chu kỳ VII (chu kỳ dở dang) : gồm có ngtố họ s, 14 ngtố họ f số ngtố họ d HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết b)Nhóm: NHĨM Nhóm cột dọc ngun tố có có số electron hóa trị giống nên tính chất hóa học tương tự ( ngoại trừ VIIIB, ngun tố f) Mỗi nhóm thường chia thành phân nhóm : Phân nhóm (A) Phân nhóm gồm ngun tố họ s p điển hình Có phân nhóm Số thứ tự phân nhóm tổng số electron lớp ngồi (ngoại trừ He H)ø IA ns1 IIA ns2 IIIA ns2np1 IVA ns2np2 VA ns2np3 VIA ns2np4 VIIA ns2np5 VIIIA ns2np6 Phân nhóm phụ (B) Phân nhóm phụ gồm ngun tố họ d f Có phân nhóm phụ (bắt đầu từ chu kỳ IV có ngun tố họ d, chu kỳ VI có ngun tố họ f ) Nhóm IIIB: gồm nguyên tố d (ns2(n – 1)d1) tất nguyên tố f thuộc14 phân nhóm phụ thứ cấp (các lantanoit actinoit ) Nhóm IVB ( ns2(n – 1)d2) Nhóm VB ( ns2(n – 1)d3) Nhóm VIB ( ns2(n – 1)d4 ) – riêng chu kỳ IV V có cấu hình bán bão hòa sớm ns1(n- 1)d5( 24Cr, 42Mo ) Nhóm VIIB ( ns2(n – 1)d5) Nhóm VIIIB ( ns2(n – 1)d6,7,8) có ba cột Nhóm IB ( ns2(n – 1)d9)  ns1(n – 1)d10 (bão hòa sớm) (29Cu, 47Ag, 79Au ) Nhóm IIB ( ns2(n – 1)d10) HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 5.Cách xác đònh vị trí ngun tố bảng HTTH a)Số thứ tự SỐ THỨ TỰ Số thứ tự với số điện tích hạt nhân nguyên tử b)Chu kỳ CHU KỲ Số thứ tự chu kỳ số lượng tử chính(n) lớn xuất công thức điện tử nguyên tử nguyên tố c) Nhóm PHÂN NHÓM CHÍNH A (nguyên tố họ s p) Số thứ tự nhóm tổng số điện tử thuộc lớp PHÂN NHÓM PHỤ B (nguyên tố họ d f) Nguyên tố d ( (n-1)dans1,2 với a = 1÷ 10 ) Nếu phân lớp d bão hoà (a=10) - số thứ tự nhóm tổng số điện tử lớp Nếu a < - số thứ tự nhóm tổng số điện tử hoá trò Nếu a = 6,7,8 - số thứ tự nhóm tám (VIII B) Nguyên tố f - thuộc phân nhóm phụ III B II.SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HÒAN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUN TỐ II QUI LUẬT THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CÁC NGUN TỐ TRONG HỆ THỐNG TUẦN HỒN Tính chất nguyên tố hóa học hệ thống tuần hoàn thay đổi cách tuần hồn theo ba chiều: ngang, dọc đường chéo (khơng quan trọng): Trong phân nhóm - cấu trúc electron hóa trị tương tự  tính chất hóa học tương tự Xét từ xuống dưới, số lớp electron tăng dẫn đến lực hút hạt nhân electron ngồi giảm nên : + Tính kim loại tăng, tính phi kim giảm + Tính khử tăng, tính oxi hóa giảm HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Trong chu kỳ: từ trái sang phải, số lớp electron khơng thay đổi, tổng số electron lớp ngồi tăng  lực hút hạt nhân electron ngồi tăng, dẫn đến: + Tính kim loại giảm, tính phi kim tăng + Tính khử giảm, tính oxi hóa tăng 1.Bán kính ngun tử ion a) Khái niệm -Đám mây điện tử vơ nên khơng thể xác định bán kính nguyên tử hay ion cách xác -Thường có số quy ước tính toán xác đònh sau: Bán kính thực nghiệm quy ước ( bán kính hiệu dụng ) + Trong thực tế điều kiện bình thường nói chung nguyên tử không vào trạng thái tự mà vào trạng thái liên kết theo kiểu hay kiểu khác Thực nghiệm cho thấy điều kiện đònh, khoảng cách hai nguyên tử đònh nằm cạnh phân tử hay tinh thể có giá trò đònh BÁN KÍNH HIỆU DỤNG Là bán kính ngun tử trạng thái liên kết Thường sử dụng thực tế QUI ƯỚC - Coi nguyên tử hay ion cầu cứng nằm tiếp xúc Khoảng cách d hai hạt nhân tổng bán kính hai nguyên tử (ion ) cạnh tạo nên đơn chất hay hợp chất tương ứng Phụ thuộc vào chất ngun tử tương tác, đặc trưng lk hố học, trạng thái liên hợp Các loại bán kính hiệu dụng : bán kính kim loại, bán kính cộng hố trị, bán kính ion , bán kính Vanderwaals… HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết BÁN KÍNH KIM LOẠI Bán kính kim loại xác đònh khoảng cách hai nhân gần mạng tinh thể kim loại Ví dụ – khoảng cách nhỏ hạt nhân tinh thể vàng 288pm, bán kính nguyên tử vàng 288/2= 144(pm) BÁN KÍNH CỘNG HỐ TRỊ Bán kính cộng hố trị nửa khoảng cách hạt nhân tinh thể hay phân tử đơn chất ( có liên kết cộng hố trị) Ví dụ – bán kính cộng hoá trò nguyên tử Brom xác đònh chiều dài liên kết Br-Br phân tử Br2 BÁN KÍNH ION Đối với hợp chất ion khoảng cách hai ion dương âm gần tinh thể xem tổng bán kính hai ion dương âm, biết bán kính ion tính đươc bán kính ion Ví dụ – phương pháp quang học tính toán người ta xác đònh bán kính anion O2- 140 pm, khoảng cách hai hạt nhân Mg2+ O2 mạng tinh thể MgO 205 pm, từ bán kính ion Mg2+ 205pm – 140 pm = 65pm HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết BÁN KÍNH VANDERWAALS Đối với khí trơ, tương tác nguyên tử mạng tinh thể rấ t yếu, nên bán kính xác đònh có giá trò đặc biệt lớn so với bán kính nguyên tử nguyên tố chu kỳ Chú ý : nguyên tố, bán kính hiệu dụng (cộng hoá trò, kim loại ion ) không trùng phụ thuộc vào chất nguyên tử tương tác, trạng thái liên hợp, kiểu liên kết hoá học, số phối trí… Mặc dù bán kính hiệu dụng đại lượng qui ước đặc trưng quan trọng nguyên tố cho phép hiểu biến đổi số tính chất quan trọng nguyên tử : lượng ion hoá , lực electron, số phối trí b) Quy luật biến đổi bán kính nguyên tử *Sự thay đổi bán kính nguyên tử theo chu kỳ CHU KỲ Nhận xét - chu kỳ từ trái sang phải nhìn chung bán kính ngun tử giảm Z tăng (bán kính lớn IA nhỏ VIIA ) Trong chu kỳ nhỏ, bán kính nguyên tử giảm rõ ràng tương đối đặn Trong chu kỳ lớn , bán kính nguyên tử giảm chậm, khơng phức tạp HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết CHU KỲ NHỎ (chu kỳ II III ) Trong chu kỳ nhỏ, bán kính nguyên tử giảm rõ ràng tương đối đặn việc xây dựng lớp vỏ điện tử xảy lớp nên hiệu ứng chắn nhỏ, Z tăng nên bán kính giảm đặn Sự giảm bán kính xảy rõ electron xây dựng vào phân lớp s giảm dần xây dựng vào phân lớp np Điều giải thích orbital s có đối xứng cầu có tác dụng thấm sâu vào lớùp electron bên nên chòu ảnh hưởng chắn lớp electron bên không nhiều.Vì bán kính nguyên tử giảm mạnh từ nhóm IA sang phân nhóm IIA Càng cuối chu kỳ, gia tăng số điện tử làm tăng lực đẩy điện tử dẫn đến bán kính nguyên tử có tăng lên ( khí ) CHU KỲ LỚN (chu kỳ IV,V,VI,VII ) Trong chu kỳ lớn , bán kính nguyên tử giảm chậm, khơng phức tạp Trong chu kỳ dài, qua nguyên tố d f, điện tích hạt nhân tăng electron xây dựng vào lớp phân lớp bên (n – 1)d (n-2)f, tác dụng chắn electron phân lớp d f nên phân lớp bò co lại (hiện tượng gọi co d co f ) chúng có tác dụng chắn tương tác hạt nhân với electron lớp cùng, làm bán kính nguyên tử giảm chậm Ví dụ – bán kính nguyên tử nguyên tố chu kỳ IV Nguyên tố K r (Å) Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 2,27 1,97 1,61 1,45 1,31 1,25 1,37 1,24 1,25 10 1,25 1,28 1,34 Ga Ge As Se Kr 1,22 1,22 1,21 1,17 1,10 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Các nguyên tố d thuộc dãy chuyển tiếp (cùng chu kỳ ) co d nên bán kính không khác nhiều nguyên tố s p nên tính chất nguyên tố d giống nhiều Các nguyên tố f chu kỳ ( lantanoit actinoit ) chòu ảnh hưởng đồng thời co d co f nên bán kính giảm chậm (bán kính gần nhau) nên tính chất nguyên tố f giống nhiều * Sự thay đổi bán kính ngun tử theo phân nhóm Trong phân nhóm chính, từ xuống nhìn chung bán kính nguyên tử tăng dần.Điều số lớp e tăng hiệu ứng chắn chiếm ưu so với tăng điện tích hạt nhân dẫn đến lực hút nhân với điện tử ngòai giảm, làm cho bán kính tăng lên 11 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Tuy nhiên, tăng bán kính không đặn : Từ chu kỳ I đến chu kỳ IV – bán kính tăng nhanh Từ chu kỳ IV đến chu kỳ V – bán kính tăng chậm ảnh hưởng co d Từ chu kỳ V đến chu kỳ VII – bán kính tăng chậm co d co f Bán kính nguyên tố thuộc chu kỳ IV,V,VI phân nhóm thường gần hơn, hoá học nguyên có nhiều điểm giống so với nguyên tố chu kỳ I, II, III * Sự thay đổi bán kính ngun tử theo phân nhóm phụ PHÂN NHĨM PHỤ IVB 22Ti 1,45 Å 40Zr 1,59 Å 72Hf 1,56 Å VB 23 V 1,33 Å 41Nb VIB 24Cr 1,25 Å 42Mo 1,41 Å 1,36 Å 73Ta 74W 1,43 Å 1,37 Å Trong phân nhóm phụ, từ xuống, nhìn chung bán kính nguyên tử tăng chậm khơng đặn phân nhóm Điều giải thích tác dụng thấm cao electron ns tăng nhanh điện tích hạt nhân Từ chu kỳ IV đến chu kỳ V – bán kính nguyên tử tăng lên chút Từ chu kỳ V đến chu kỳ VI – bán kính nguyên tử không tăng (do tăng bán kính chậm, chí không tăng mà giảm ) Sự diện chuỗi Lantanoit trước nguyên tố thuộc chu kỳ VI làm cho nguyên tố chuỗi có nhiều 32 proton nhân so với nguyên tố chúng (chu kỳ V), nguyên tố chu kỳ V nhiều 18 proton nhân so với nguyên tố chu kỳ IV Sự gia tăng nhiều giá trò điện tích hạt nhân làm cho bán kính nguyên tố thuộc chu kỳ VI gần không đổi so với chu kỳ V 12 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Bán kính ngun tử tăng dần Bán kính ngun tử tăng dần 13 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết *Bán kính ion- bán kính ion đơn giản thường thay đổi theo quy luật sau BÁN KÍNH ION r(cation ) < r( nguyên tử ) ; r(nguyên tử) < r( anion) Nguyên tử ion tạo thành từ nguyên tố hoá học Các ion có điện tích nguyên tố phân nhóm, tăng số lớp vỏ electron tức Z tăng bán kính ion tăng Ví dụ – thay đổi bán kính ion X+ thuộc phân nhóm IA Các ion đẳng electron (có số điện tử quanh nhân ) điện tích hạt nhân lớn bán kính ion nhỏ Ví dụ – ion đẳng electron sau: 8O2-, 9F-, 11Na+, 12Mg2+, 13Al3+ có 10 điện tử ứng với cấu hình 1s22s22p6, bán kính ion giảm dần theo trật tự 14 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 2.Năng lượng ion hóa ( I ) a)Khái niệm NĂNG LƯỢNG ION HĨA Năng lượng ion hóa lượng tối thiểu cần thiết để tách điện tử khỏi ngun tử thể khí khơng bị kích thích ( I >0 ) e+ X(k) + I1 = X+(k) + e ; H = I1>0 Năng lượng ion hoá qui ước lượng cần tiêu tốn với dấu (+) ( dấu với nhiệt động học ) thường biểu diễn kJ/ntg hay eV/nt Người ta phân biệt lượng ion hoá thứ nhất, thứ hai thứ ba …tùy thuộc vào việc electron tách electron thứ nhất, thứ hai hay thứ ba I2- lượng tách electron thứ hai khỏi ion X+(k) I3- lượng tách electron thứ ba khỏi ion X2+(k) Đối với nguyên tố hoá học, lượng ion thay đổi theo trật tự sau : I1 < I2 < I3 < I4 … I - đặc trưng cho khả nhường điện tử ngun tử, I nhỏ ngun tử dễ nhường điện tử, tính kim loại tính khử mạnh 15 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Năng lượng ion hoá phụ thuộc vào yếu tố sau : Điện tích hạt nhân nguyên tử Số lượng tử n Khả xâm nhập electron bên vào lớp bên trong( s>p>d) Tác dụng chắn electron bên đến tương tác hạt nhân với electron hoá trò Đặc điểm cấu trúc electron hoá trò Khi điện tích hạt nhân khả xâm nhập electron bên tăng lượng ion hoá tăng Khi số lượng tử tác dụng chắn lớp electron bên tăng lượng ion hoá lại giảm Các trạng thái phân lớp bão hoà bán bão hoà bền vững, nên nguyên tử có cấu trúc có giá trò lượng ion hoá lớn bình thường b) Quy luật biến đổi QUI LUẬT BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ION HĨA THEO CHU KỲ Trong chu kỳ theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, nhìn chung lượng ion hoá (I1) tăng dần, có giá trò nhỏ kim loại kiềm (IA) cực đại khí (VIIIA) Điều giải thích số lớp vỏ electron không tăng, bán kính giảm, điện tích hiệu dụng tăng dần 16 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Tuy nhiên tăng lượng ion hoá (I1) không thực cách đặn đơn điệu chu kỳ Các nguyên tố s, p có giá trò I tăng rõ ràng nguyên tố d, f có tượng co d co f Thường xuất cực đại nhỏ ứng với cấu hình electron bão hoà bán bão hoà phân lớp s, p, d Các cực tiểu nhỏ gặp nguyên tố có cấu hình bền vững tương tác đẩy electron orbital xuất electron orbital có lượng cao Ví dụ – lượng ion hoá nguyên tố thuộc chu kỳ II Phân nhóm IA IIA IIIA IVA VA VIA Nguyên tố Li Be B C N O I1 5,39 9,32 8,30 11,26 14,53 13,62 I2 ( I1 )min 2s1 2s2 75,64 18,21 (I2)max (I2)min 2s22p1 25,15 24,38 (eV) VIIA F 17,42 2s22p3 2s22p4 29,60 35,12 34,97 VIIIA Ne 21,56 (I1)max 2s22p6 40,96 Năng lượng ion hoá I2 biến thiên cách tuần hoàn, nhiên cực tiểu cực đại I2 dòch chuyển nhóm so với I1 17 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết QUI LUẬT BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ION HỐ THEO PHÂN NHĨM PHÂN NHĨM CHÍNH (A) Trong phân nhóm chính(A) - từ xuống phân nhóm giá trò lượng ion hoá giảm song song với tăng bán kính nguyên tử, nên tính kim loại tăng dần Ví dụ – lượng ion hoá nguyên tố thuộc phân nhóm IA Chu kỳ II III IV V VI VII Phân nhóm IA Li Na K Rb Cs Fr I1(eV) 5,39 5,14 4,34 4,18 3,89 3,98 Tuy nhiên, thay đổi không đơn điệu mà phức tạp ảnh hưởng đồng thời việc tăng lớp vỏ electron, việc tăng điện tích hạt nhân hiệu ứng chắn Khi chuyển từ nguyên tố chu kỳ II xuống chu kỳ III IV thường lượng ion hoá giảm nhanh bán kính nguyên tử tăng nhanh Ở chu kỳ lớn phía dưới, ảnh hưởng lớn co d co f, giá trò lượng ion hoá giảm chậm, chí có trường hợp tăng PHÂN NHĨM PHỤ (B) Trong phân nhóm phụ–khi từ xuống lượng ion hoá tăng dần, nên tính kim loại giảm dần Điều giải thích khả xâm nhập mạnh electron ns, tăng nhanh điện tích hạt nhân (đặc biệt chuyển từ chu kỳ V xuống chu kỳ VI ) bán kính nguyên tử lại thay đổi Ví dụ – lượng ion hoá nguyên tố thuộc phân nhóm phụ IVB Chu kỳ Nguyên tố I1(eV) IV 6,82 22Ti V 6,84 40Zr VI 7,0 72Hf Chú ý – phân nhóm phụ IIIB từ xuống I1 ngun tố d giảm dần 18 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 3.Ái lực electron (F) a) Khái niệm X(k) + e = X-(k) , F = H (quy ước) i lực electron lượng phát (F0) kết hợp điện tử vào ngun tử thể khí khơng bị kích thích F có giá trị âm ngun tử có lực điện tử mạnh ,càng dễ nhận điện tử, nên tính phi kim tính oxihóa ngun tố mạnh Ái lực electron X = lượng ion hóa X- ngược dấu : F(X) = -I(X-) i lực điện tử thường biểu diễn kJ/ntg hay eV/nt b) Quy luật biến đổi Trong chu kỳ, lực điện tử mạnh Halogen, yếu khí Các nguyên tử nguyên tố s, p có cấu hình electron hoá trò s2, p6, p3 có lực điện tử nhỏ Các nguyên tố đứng trước nguyên tố có cấu hình bão hoà hay nửa bão hoà có lực điện tử tương đối mạnh Trong phân nhóm, từ xuống nhìn chung lực điện tử giảm dần Đặc biệt lực điện tử có giá trò nhỏ hẳn nguyên tố có bán kính nhỏ lúc mật độ electron lớn gây khó khăn cho việc kết hợp thêm electron Chính lý mà nguyên tố Flo có kích thước nhỏ Clo nên có lực điện tử yếu Clo : F(F) = -3,45eV ; F(Cl) = -3,61eV 19 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 4.Độ âm điện  a) Khái niệm Độ âm điện đại lượng đặc trưng cho khả nguyên tử nguyên tố hút mật độ điện tử phía tạo liên kết với ngun tử nguyên tố khác Độ âm điện nguyên tử lớn tính oxihoá mạnh Độ âm điện nguyên tử nhỏ tính khử mạnh Nguyên tử nguyên tố có độ âm điện lớn hút mật độ điện tử phía tương tác với ngun tử nguyên tố khác có độ âm điện nhỏ Độ âm điện số nguyên tử mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố : trạng thái hoá trò, số oxyhoá nguyên tử, thành phần hợp chất hay nguyên tử bao quanh nguyên tử cần xét Vì cách chặt chẽ, ta phải nói độ âm điện nguyên tố điều kiện cụ thể xác đònh Không thể đo trực tiếp độ âm điện nguyên tố khái niệm không gắn với nguyên tử tự mà gắn liền với nguyên tử phân tử.Vì vậy, tính độ âm điện tương đối nguyên tố Có nhiều cách khác để xác định độ âm điện tương đối nguyên tố Vào khoảng kỉ 20 người ta đề nghò khoảng 20 hệ thống độ âm điện khác dựa thuộc tính khác nguyên tử phân tử lượng liên kết, bán kính cộng hoá trò nguyên tử, số điện tích hiệu dụng hạt nhân nguyên tử … - Phương pháp dùng nhiều phương pháp Pauling tính độ âm điện tương đối nguyên tố dựa vào lương liên kết Pauling tiến hành tính toán độ âm điện nguyên tố dựa so sánh với độ âm điện Flo chọn bốn E = const ( A - B )2 E = EA-B - E A A  E B B EA-B lượng liên kết A-B; EA-A lượng liên kết A-A; EB-B lượng liên kết B-B Nếu  E + Tính theo eV const = + Tính theo kJ/ mol const = 96,5 20 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết + tính theo kcal/ mol const = 23,1 Linus Pauling, Pauling, 19011901-1994 The only person to receive two unshared Nobel prizes (for Peace and Chemistry) Chemistry areas: bonding, electronegativity, protein structure b) Quy luật biến đổi Nhìn chung, chu kỳ từ trái sang phải, độ âm điện tăng lên phân nhóm từ xuống độ âm điện giảm Những nguyên tố có giá trò độ âm điện lớn nằm phía góc bên phải bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố có giá trò độ âm điện nhỏ nằm phía góc bên trái Các nguyên tố He, Ne, Ar giá trò độ âm điện đến chưa tìm thấy hợp chất khí trơ với nguyên tố khác 21 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Mối liên hệ độ âm điện loại liên kết tóm tắt bảng sau: Độ khác biệt độ âm điện hai nguyên tử liên kết Trung bình Trung bình lớn lớn Loại liên kết Cộng hoá tri Cộng hoá trò có tính ion Ion có tính cộng hoá tri Ion + Khi hai nguyên tử tương tác có gía trò độ âm điện, cặp điện tử liên kết phân bố đồng hai nguyên tử tương tác liên kết cộng hoá trò không phân cực + Khi hai nguyên tử tương tác có độ âm điện khác nhiều (A - B  1,7) có chuyển dời điện tử xảy hai nguyên tử, kết hình thành hai ion tích điện trái dấu, hai ion hút lực hút tónh điện hình thành liên kết ion + Nếu hai nguyên tử có độ âm điện khác không nhiều cặp điện tử liên kết bò lệch đến mức độ phía nguyên tử có độ âm điện lớn liên kết cộng hoá trò phân cực hay cộng hoá trò có phần tính ion Cũng có trường hợp liên kết ion có phần tính cộng hoá trò ( gặp chương sau ) NHẬN XÉT 22 Ion HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Hoá trò số oxi hóa a)Hóa trị Hoá trò ngun tố số liên kết hóa học mà nguyên tử nguyên tố tạo nên phân tử b)Số oxi hóa Số oxi hóa điện tích dương hay âm nguyên tố hợp chất tính với giả thiết hợp chất tạo thành từ ion Ngun tắc xác định số oxi hóa: + Số oxi hóa ngun tử tự = + Số oxi hóa ion ngtử = điện tích ion + Trong phân tử trung hòa điện, tổng số oxi hóa ngun tố = + Số oxi hóa nguyên tố hợp chất cộng hóa trị = điện tích nguyên tử xem cặp electron liên kết chuyển hẳn ngtử có độ âm điện lớn + Số oxi hóa kim loại kiềm = +1 + Số oxi hóa oxi = -2 + Số oxi hóa hydro = +1 Các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ ( trừ IB, VIIIB, VIIIA ) số oxi hóa dương cao ngun tố đạt số thứ tự nhóm Số oxi hóa âm thấp phi kim (từ IVA đến VIIA) = số thứ tự nhóm - 23 [...]... nguyên tố có giá trò độ âm điện lớn nằm phía góc bên phải của bảng hệ thống tuần hoàn những nguyên tố có giá trò độ âm điện nhỏ nằm phía góc bên trái Các nguyên tố He, Ne, Ar không có giá trò độ âm điện vì đến nay chưa tìm thấy hợp chất nào giữa các khí trơ này với các nguyên tố khác 21 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Mối liên hệ giữa độ âm điện và các loại liên kết được tóm tắt trong bảng sau:... 2s22p1 25,15 24,38 (eV) VIIA F 17,42 2s22p3 2s22p4 29,60 35,12 34,97 VIIIA Ne 21,56 (I1)max 2s22p6 40,96 Năng lượng ion hoá I2 cũng biến thiên một cách tuần hoàn, tuy nhiên các cực tiểu và cực đại của I2 được dòch chuyển đi một nhóm so với I1 17 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết QUI LUẬT BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ION HỐ THEO PHÂN NHĨM PHÂN NHĨM CHÍNH (A) Trong phân nhóm chính(A) - khi đi từ trên xuống... nguyên tố chu kỳ IV Sự gia tăng nhiều giá trò điện tích hạt nhân làm cho bán kính của các nguyên tố thuộc chu kỳ VI gần như không đổi so với chu kỳ V 12 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Bán kính ngun tử tăng dần Bán kính ngun tử tăng dần 13 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết *Bán kính ion- bán kính của các ion đơn giản thường thay đổi theo quy luật sau đây BÁN KÍNH ION r(cation ) < r( nguyên... kết hợp thêm electron Chính vì lý do này mà nguyên tố Flo do có kích thước nhỏ hơn Clo nên có ái lực điện tử yếu hơn Clo : F(F) = -3,45eV ; F(Cl) = -3,61eV 19 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 4.Độ âm điện  a) Khái niệm Độ âm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng của nguyên tử một nguyên tố hút mật độ điện tử về phía mình khi tạo liên kết với ngun tử của nguyên tố khác Độ âm điện của nguyên... phân tử.Vì vậy, chỉ có thể tính độ âm điện tương đối của các nguyên tố Có nhiều cách khác nhau để xác định độ âm điện tương đối của các nguyên tố Vào khoảng giữa thế kỉ 20 người ta đã đề nghò khoảng 20 hệ thống độ âm điện khác nhau dựa trên những thuộc tính khác nhau của nguyên tử và phân tử như năng lượng liên kết, bán kính cộng hoá trò của nguyên tử, số điện tích hiệu dụng của hạt nhân nguyên tử … -... chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, nhìn chung năng lượng ion hoá (I1) tăng dần, có giá trò nhỏ nhất ở kim loại kiềm (IA) và cực đại ở khí hiếm (VIIIA) Điều này được giải thích là do số lớp vỏ electron không tăng, bán kính giảm, còn điện tích hiệu dụng tăng dần 16 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Tuy nhiên sự tăng năng lượng ion hoá (I1) không thực hiện một cách đều đặn và đơn điệu trong cả... ion hoá (I1) không thực hiện một cách đều đặn và đơn điệu trong cả chu kỳ Các nguyên tố s, p có giá trò I tăng rõ ràng hơn ở các nguyên tố d, f do có hiện tượng co d hoặc co f Thường xuất hiện các cực đại nhỏ ứng với cấu hình electron bão hoà hoặc bán bão hoà các phân lớp s, p, d Các cực tiểu nhỏ cũng gặp ở các nguyên tố kế tiếp có cấu hình kém bền vững hơn do tương tác đẩy của các electron trong cùng...HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết Các nguyên tố d thuộc cùng một dãy chuyển tiếp (cùng chu kỳ ) do sự co d nên bán kính không khác nhau nhiều như ở các nguyên tố s và p nên tính chất của các nguyên... hoá của các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ IVB Chu kỳ Nguyên tố I1(eV) IV 6,82 22Ti V 6,84 40Zr VI 7,0 72Hf Chú ý – trong phân nhóm phụ IIIB khi đi từ trên xuống I1 của các ngun tố d giảm dần 18 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 3.Ái lực electron (F) a) Khái niệm X(k) + e = X-(k) , F = H (quy ước) i lực electron là năng lượng phát ra (F0) khi kết hợp một điện tử vào ngun... càng lớn thì bán kính ion càng nhỏ Ví dụ – các ion đẳng electron sau: 8O2-, 9F-, 11Na+, 12Mg2+, 13Al3+ đều có 10 điện tử ứng với cấu hình 1s22s22p6, bán kính của ion giảm dần theo trật tự trên 14 HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết 2.Năng lượng ion hóa ( I ) a)Khái niệm NĂNG LƯỢNG ION HĨA Năng lượng ion hóa là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một điện tử ra khỏi ngun tử ở thể khí và khơng ... BIẾN THIÊN TUẦN HÒAN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUN TỐ II QUI LUẬT THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CÁC NGUN TỐ TRONG HỆ THỐNG TUẦN HỒN Tính chất nguyên tố hóa học hệ thống tuần hoàn thay đổi cách tuần hồn theo... 5f3 Chú ý Tất nguyên tố d f kim loại, chúng nguyên tố chuyển tiếp Cấu trúc bảng hệ thống tuần hoàn a)Chu kỳ - HĨA ĐẠI CƯƠNG – GV Nguyễn thị Bạch Tuyết CHU KỲ Chu kỳ ngun tố viết theo hàng ngang,... bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố có giá trò độ âm điện nhỏ nằm phía góc bên trái Các nguyên tố He, Ne, Ar giá trò độ âm điện đến chưa tìm thấy hợp chất khí trơ với nguyên tố khác 21 HĨA ĐẠI