II. Bài tập trắc nghiệm
6.2.Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của cácnguyên tố
6. Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn cácnguyên tố hoá học
6.2.Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của cácnguyên tố
Vì số electron ngoài cùng biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của số đơn vị điện tích hạt nhân Z, nên tính chất hoá học của các nguyên tố đợc quyết định bởi số electrron lớp ngoài cùng.
Tính chất của các nguyên tố đợc chia thành 2 nhóm;
+ Nhóm 1: Là những tính chất biến đổi tuần hoàn, nhóm này tính chất phụ thuộc trực tiếp vào cấu hình e của nguyên tử (tức là phụ thuộc vào số e của lớp ngoài cùng).
+ Nhóm 2: Là những tính chất biến đổi không tuần hoàn, nhóm này phụ thuộc đơn điệu vào số đơn vị điện tích hạt nhân Z. Những tính chất thuộc nhóm 2 không nhiều nh sự biến đổi số sóng của quang phổ tia X, nhiệt dung nguyên tử, khối lợng nguyên tử, khối l- ợng riêng, ...
6.2.1.Tính chất hoá học a. tính chất hoá học
* Kim loại: là những nguyên tố mà nguyên tử của chúng nhờng electron hoá trị trong các phản ứng hoá học để trở thành ion dơng
Chú ý: Nguyên tử kim loại không thể thu thêm electron để trở thành ion âm. Kí hiệu kim koại là M. ta có:
M - 1e → Mn+ ; (n = 1→ 3) Ví dụ 1: Na -1e → Na+
Mg -2e → Mg2+
Al - 3e → Al3+
Nguyên tử của nguyên tố M càng dễ nhờng electron hoá trị để trở thành ion dơng, nguyên tố M càng có tính kim loại mạnh.
* Phi kim: Là những nguyên tố mà nguyên tử của chúng thu thêm electron vào lớp ngoài cùng khi tham gia phản ứng hoá học để trở thành ion âm
Nếu kí hiệu phi kim là X, ta có:
X + me → Xm-; ( m hầu hết bằng 1) Ví dụ 2: − → +e Cl Cl2 2 1 .... .... .... .... ....
Nguyên tử của nguyên tố X càng dễ nhận electron vào lớp ngoài cùng, nguyên tố đó càng có tính phi kim mạnh.
b. Quy luật biến thiên trong hệ thống tuần hoàn
* Trong chu kì
Theo chiều tăng dần của số đơn vị điện tích dơng hạt nhân Z (theo chiều từ trái sang phải của chu kì), tính kin loại giảm, tính phi kim tăng.
Ví dụ 3: Chỉ rõ sự biến thiên tính chất hoá học của các nguyên tố trong chu kì 3, chu kì 4 để minh hoạ quy luật về sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong chu kì. Hãy so sánh mức độ biến đổi tính chất của chu kì 3 và chu kì 4.
Trả lời
Bảng 2.5.Tính chất của các nguyên tố chu kì 3
Nguyên tố 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar Tính chất Kim loại điển hình Kim loại mạnh Kim loại hoạt động Phi kim
rất yếu ... ... ... Phi kimtrung bình phi kim điển hình khí hiếm
Bảng 2.6. Tính chất của các nguyên tố chu kì 4
Nguyên tố 19K 20Ca 21Sc...30Zn 31Ga 32Ge 35Br 36Kr Tính chất Kim loại điển hình Kim loại mạnh Kim loại
chuyển tiếp Kim loại rất yếuPhi kim Phi kim điển hình
Khí hiếm
Từ các thông tin đa ra ở bảng 2.5 và 2.6: Sự biến đổi tínchất của các nguyên tố trong mỗi chu kì trên phù hợp cới quy luật chung.
So sánh hai bảng ta thấy sự biến đổi trong chu kì 4 xảy ra chậm hơn so với trong chu kì 3, Là do ở chu kì 4 xuất hiện 10 nguyên tố chuyển tiếp họ d ( từ 21Sc →30Zn)
Để chuyển từ kim loại sang phi kim:
+ Chu kì 3 chỉ qua 3 nguyên tố, từ 12Mg đến 14Si. + Chu kì 4 phải qua 13 nguyên tố, từ 20Ca đến 32Ge.
* Trong phân nhóm chính
Theo chiều tăng của số đơn vị điện tích dơng của hạt nhân (từ trên xuống), tính kim laọi tăng, tính phi kim giảm.
Ví dụ 4: Từ sự biên đổi tính chất của hiđroxit của các nguyên tố nhóm 2A, chứng minh quy luật biến thiên tính chất của các nguyên tố trong nhóm,
Trả lời
Các hiđroxit của các nguyên tố nhóm 2 đều có công thức chung M(OH)2.
Be(OH)2 axit yếu Tính 4Be Tính Mg(OH)2 Kết tủa (↓) bazơ tăng 12Mg kim Ca(OH)2 ít tan 20Ca loại Sr(OH)2 tan mạnh 38Sr tăng Ba(OH)2 tan mạmh 56Ba
Hình 6.2.Quy luật biến đổi tính bazơ của các M(OH)2
Quy luật biên đổi tính chất của các hiđroxit và tính chất của các nguyên tố trong nhóm 2A, hình 6.2
6.2.2. Bán kính cộng hoá trị của nguyên tử a. Khái niệm
Bán kính cộng hoá trị của một nguyên tử đợc xác định bằng nửa độ dài liên kếtcộng hoá trị đơn giữa hai nguyên tử cùng loại.
Ví dụ 5: Độ dài của liên kết cộng hoá trị đơn trong H2 là 0,74 A0, bán kính cộng hoá trị của H là: 0 0 37 , 0 2 74 , 0 2 A A d r H H H = − =
Với kim loại: đợc xác định bằng 1/2 độ dài của khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử trong tinh thể kim loại.
0 0 55 , 1 2 10 , 3 2 A A d r Li Li Li = − = =
Từ số liệu của bảng 2.7 cho thấy rõ quy luật biểu thị mối liên hệ giữa bán kính cộng hoá trị với vị trí của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn.
b.Quy luậtbiến thiên trong hệ thống tuần hoàn
* Trong chu kỳ
Trong chu kì khi số hiệu nguyên tử (Z) tăng thì bán kính cộng hoá trị(r) giảm vì Z tăng thì điện tích hiệu dụng (Z*) tăng, lực hút của hạt nhân đến e lớp ngoài cùng tăng.
Nhóm I II III IV V VI VII VIII Chu kì 1 H 0,37 Chu kì 2 Li 1,55 Be 1,12 B 0,98 C 0,91 N 0,92 O 0,66 F 0,64 Ne Chu kì 3 Na 1,90 1,60Mg Al 1,43 Si 1,32 P 1,28 S 1,27 Cl 0,99 Ar Chu kì 4 K 2,35 Ca 1,97 Ga 1,41 Ge 1,37 As 1,39 Se 1,40 Br 1,14 Kr 1,11 Chu kì 5 Rb 2,48 Sr 2,15 In 1,66 Sn 1,62 Sb 1,59 Te 1,60 I 1,33 Xe 1,30 * Trong phân nhómchính
Trong phân nhóm chính (nhóm A) theo chiều tăng dần của Z (từ trên xuống) thì bán kính cộng hóa trị tăng do có sự tăng số lớp electron.