HỆ THỐNG TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN HĨA HỌC http://hoahoc.edu.vn ─ http://luuhuynhvanlong.com “Học Hóa đam mê” ThS LƯU HUỲNH VẠN LONG (Giảng viên Trường ĐH Thủ Dầu Một – Bình Dương) Lý thuyết Nguyên tử-Đònh luật tuần hoàn “Đầu tư vào tri thức đem lại lợi nhuận cao nhất” Benjamin Franklin Cấu tạo ngun tử – Định luật tuần hồn Cấu tạo ngun tử Ngun tử gồm hạt nhân tích điện dương (Z+) tâm có Z electron chuyển động xung quanh hạt nhân Hạt nhân: Hạt nhân gồm:  Proton: Điện tích 1+, khối lượng đ.v.C, ký hiệu (chỉ số ghi khối lượng, số ghi điện tích)  Nơtron: Khơng mang điện tích, khối lượng đ.v.C ký hiệu Như vậy, điện tích Z hạt nhân tổng số proton * Khối lượng hạt nhân coi khối lượng ngun tử (vì khối lượng electron nhỏ khơng đáng kể) tổng số proton (ký hiệu Z) số nơtron (ký hiệu N): Z + N ≈ A A gọi số khối * Các dạng đồng vị khác ngun tố dạng ngun tử khác có số proton khác số nơtron hạt nhân, có điện tích hạt nhân khác khối lượng ngun tử, tức số khối A khác 2 Phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân q trình làm biến đổi hạt nhân ngun tố thành hạt nhân ngun tố khác Trong phản ứng hạt nhân, tổng số proton tổng số khối ln bảo tồn Ví dụ: Vậy X C Phương trình phản ứng hạt nhân Cấu tạo vỏ electron ngun tử Ngun tử hệ trung hồ điện, nên số electron chuyển động xung quanh hạt nhân số điện tích dương Z hạt nhân Các electron ngun tử chia thành lớp, phân lớp, obitan a) Các lớp electron Kể từ phía hạt nhân trở ký hiệu: Bằng số thứ tự n = 7… Bằng chữ tương ứng: K L M N O P Q … Những electron thuộc lớp có lượng gần Lớp electron gần hạt nhân có mức lượng thấp, lớp K có lượng thấp Số electron tối đa có lớp thứ n 2n2 Cụ thể số electron tối đa lớp sau: Lớp : KLMN… Số electron tối đa: 18 32 … b) Các phân lớp electron Các electron lớp lại chia thành phân lớp Lớp thứ n có n phân lớp, phân lớp ký hiệu chữ : s, p, d, f, … kể từ hạt nhân trở Các electron phân lớp có lượng Lớp K (n = 1) có phân lớp : 1s Lớp L (n = 2) có phân lớp : 2s, 2p Lớp M (n = 3) có phân lớp :3s, 3p, 3d Lớp N (n = 4) có phân lớp : 4s, 4p, 4d, 4f Thứ tự mức lượng phân lớp xếp theo chiều tăng dần sau : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s… Số electron tối đa phân lớp sau: Phân lớp : s p d f Số electron tối đa: 10 14 c) Obitan ngun tử: khu vực khơng gian xung quanh hạt nhân mà khả có mặt electron lớn (khu vực có mật độ đám mây electron lớn nhất) Số dạng obitan phụ thuộc đặc điểm phân lớp electron Phân lớp s có obitan dạng hình cầu Phân lớp p có obitan dạng hình số Phân lớp d có obitan, phân lớp f có obitan Obitan d f có dạng phức tạp Mỗi obitan chứa tối đa electron có spin ngược Mỗi obitan ký hiệu vng (còn gọi lượng tử), có electron ta gọi electron độc thân, đủ electron ta gọi electron ghép đơi Obitan khơng có electron gọi obitan trống Cấu hình electron phân bố electron theo obitan a) Ngun lý vững bền: ngun tử, electron chiếm mức lượng từ thấp đến cao Ví dụ: Viết cấu hình electron Fe (Z = 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Nếu viết theo thứ tự mức lượng cấu hình có dạng 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 Trên sở cấu hình electron ngun tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron cation anion tạo từ ngun tử ngun tố Ví dụ: Cấu hình electron Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 Đối với anion thêm vào lớp ngồi số electron mà ngun tố nhận Ví dụ: S(Z = 16) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Cần hiểu : electron lớp ngồi theo cấu hình electron khơng theo mức lượng Năng lượng ion hố, lực với electron, độ âm điện a) Năng lượng ion hố (I) Năng lượng ion hố lượng cần tiêu thụ để tách 1e khỏi ngun tử biến ngun tử thành ion dương Ngun tử dễ nhường e (tính kim loại mạnh) I có trị số nhỏ b) Ái lực với electron (E) Ái lực với electron lượng giải phóng kết hợp 1e vào ngun tử, biến ngun tử thành ion âm Ngun tử có khả thu e mạnh (tính phi kim mạnh) E có trị số lớn c) Độ âm điện ().Độ âm điện đại lượng đặc trưng cho khả hút cặp electron liên kết ngun tử phân tử Độ âm điện tính từ I E theo cơng thức:  Ngun tố có  lớn ngun tử có khả hút cặp e liên kết mạnh  Độ âm điện  thường dùng để tiên đốn mức độ phân cực liên kết xét hiệu ứng dịch chuyển electron phân tử  Nếu hai ngun tử có  tạo thành liên kết cộng hố trị t Nếu độ âm điện khác nhiều ( > 1,7) tạo thành liên kết ion Nếu độ âm điện khác khơng nhiều (0 <  < 1,7) tạo thành liên kết cộng hố trị có cực Hệ thống tuần hồn ngun tố hố học Định luật tuần hồn Tính chất ngun tố thành phần, tính chất đơn chất hợp chất chúng biến thiên tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân Bảng hệ thống tuần hồn Người ta xếp 109 ngun tố hố học (đã tìm được) theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân Z thành bảng gọi bảng hệ thống tuần hồn Có dạng bảng thường gặp a Dạng bảng dài: Có chu kỳ (mỗi chu kỳ hàng), 16 nhóm Các nhóm chia thành loại: Nhóm A (gồm ngun tố s p) nhóm B (gồm ngun tố d f) Những ngun tố nhóm B kim loại b Dạng bảng ngắn: Có chu kỳ (chu kỳ 1, 2, có hàng, chu kỳ 4, 5, có hàng, chu kỳ xây dựng có hàng); nhóm Mỗi nhóm có phân nhóm: Phân nhóm (gồm ngun tố s p - ứng với nhóm A bảng dài) phân nhóm phụ (gồm ngun tố d f - ứng với nhóm B bảng dài) Hai họ ngun tố f (họ lantan họ actini) xếp thành hàng riêng Trong chương trình PTTH sách sử dụng dạng bảng ngắn Chu kỳ Chu kỳ gồm ngun tố mà ngun tử chúng có số lớp electron Mỗi chu kỳ mở đầu kim loại kiềm, kết thúc khí Trong chu kỳ, từ trái sang phải theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần - Số electron lớp ngồi tăng dần - Lực hút hạt nhân electron hố trị lớp ngồi tăng dần, làm bán kính ngun tử giảm dần Do đó: + Độ âm điện c ngun tố tăng dần + Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần + Tính bazơ oxit, hiđroxit giảm dần, tính axit chúng tăng dần - Hố trị cao oxi tăng từ I đến VII Hố trị hiđro giảm từ IV (nhóm IV) đến I (nhóm VII) Nhóm phân nhóm Trong phân nhóm (nhóm A) từ xuống theo chiều tăng điện tích hạt nhân - Bán kính ngun tử tăng (do số lớp e tăng) nên lực hút hạt nhân electron lớp ngồi yếu dần, tức khả nhường electron ngun tử tăng dần Do đó: + Tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần + Tính bazơ oxit, hiđroxit tăng dần, tính axit chúng giảm dần - Hố trị cao với oxi (hố trị dương) ngun tố số thứ tự nhóm chứa ngun tố Xét đốn tính chất ngun tố theo vị trí bảng HTTH Khi biết số thứ tự ngun tố bảng HTTH (hay điện tích hạt nhân Z), ta suy vị trí tính chất Có cách xét đốn.: Cách 1: Dựa vào số ngun tố có chu kỳ Chu kỳ có ngun tố Z có số trị từ đến Chu kỳ có ngun tố Z có số trị từ ® 10 Chu kỳ có ngun tố Z có số trị từ 11® 18 Chu kỳ có 18 ngun tố Z có số trị từ 19 ® 36 Chu kỳ có 18 ngun tố Z có số trị từ 37 ® 54 Chu kỳ có 32 ngun tố Z có số trị từ 55 ® 86 Chú ý: - Các chu kỳ 1, 2, có hàng, ngun tố thuộc phân nhóm (nhóm A) - Chu kỳ lớn (4 5) có 18 ngun tố, dạng bảng ngắn xếp thành hàng Hàng có 10 ngun tố, ngun tố đầu thuộc phân nhóm (nhóm A), ngun tố lại phân nhóm phụ (phân nhóm phụ nhóm VIII có ngun tố) Hàng có ngun tố, ngun tố đầu phân nhóm phụ, ngun tố sau thuộc phân nhóm Điều thể sơ đồ sau: Dấu * : ngun tố phân nhóm Dấu · : ngun tố phân nhóm phụ Ví dụ: Xét đốn vị trí ngun tố có Z = 26 Vì chu kỳ chứa ngun tố Z = 19 ® 36, nên ngun tố Z = 26 thuộc chu kỳ 4, hàng trên, phân nhóm phụ nhóm VIII Đó Fe Cách 2: Dựa vào cấu hình electrong ngun tố theo quy tắc sau: - Số lớp e ngun tử số thứ tự chu kỳ - Các ngun tố xây dựng e, lớp ngồi (phân lớp s p) lớp bão hồ thuộc phân nhóm Số thứ tự nhóm số e lớp ngồi - Các ngun tố xây dựng e lớp sát lớp ngồi (ở phân lớp d) thuộc phân nhóm phụ Ví dụ: Xét đốn vị trí ngun tố có Z = 25 Cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 - Có lớp e ® chu kỳ Đang xây dựng e phân lớp 3d ® thuộc phân nhóm phụ Ngun tố kim loại, tham gia phản ứng cho 2e 4s 5e 3d, có hố trị cao 7+ Do đó, phân nhóm phụ nhóm VII Đó Mn  ... khỏi nguyên tử biến nguyên tử thành ion dương Nguyên tử dễ nhường e (tính kim loại mạnh) I có trị số nhỏ b) Ái lực với electron (E) Ái lực với electron lượng giải phóng kết hợp 1e vào nguyên tử, ...Cấu tạo nguyên tử – Định luật tuần hoàn Cấu tạo nguyên tử Nguyên tử gồm hạt nhân tích điện dương (Z+) tâm có Z electron chuyển động... biến nguyên tử thành ion âm Nguyên tử có khả thu e mạnh (tính phi kim mạnh) E có trị số lớn c) Độ âm điện ().Độ âm điện đại lượng đặc trưng cho khả hút cặp electron liên kết nguyên tử phân tử