Định luật tuần hoàn bảng hệ thống tuần hoàn & cấu tạo nguyên tử

CHƯƠNG 3 ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN BẢNG HTTH & CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 3.1.Định luật tuần hoàn & Bảng HTTH 3.2.Biến đổi tuần hoàn các tính chất Chương 3 ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH 1869 Dimitri Mendeleev 1.1.Định luật tuần hoàn 3.1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH “biến thiên tuần hoàn theo điện tích hạt nhân nguyên tử các nguyên tố” Moseley, Henry Gwyn Jeffreys “Tính chất các đơn chất cũng như tính chất và dạng các hợp chất của những nguyên tố biến thiên một cách tuần hoàn theo khối lượng nguyên tử các nguyên tố” Dimitri Mendeleev Ngoại lệ: Ar (AW=39.948) đứng trước K (AW =39.0983) 1.1.Định luật tuần hoàn 3.1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH Dành bốn chổ trống cho các nguyên tố chưa phát hiện tại 44, 68, 72, & 100 1.2. Bảng hệ thống tuần hoàn 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH Chu kỳ: các nguyên tố cùng một chu kỳ có cùng số lớp vỏ electron 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH Đầu chu kỳ : các nguyên tố S Cuối chu kỳ : các nguyên tố P Giữa chu kỳ : các nguyên tố d các nguyên tố d, f 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ S CÁC NGUYÊN TỐ S CÁC NGUYÊN TỐ d (chuyển tiếp) CÁC NGUYÊN TỐ f, d CÁC NGUYÊN TỐ p Nhóm: 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH Các nguyên tố nằm cùng cột thì thuộc cùng một nhóm Các nguyên tố cùng một nhóm có cấu hình ngoài cùng giống nhau Tính chất gần như nhau Phân nhóm chính: 1A – 8A 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH e (lớp ngoài cùng) = X = Số thứ tự nhóm Phân nhóm phụ: 1B – 8B 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH e (lớp ngoài cùng) = X = Số thứ tự nhóm Họ lantanit & actinit 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH Độ dài của chu kì là do thứ tự sắp xếp e vào các orbital nguyên tử trong chúng khác nhau gây nên. Electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố sắp xếp theo quy luật ns1-2, np1-6, (n – 1)d1-10, (n – 2) f 1-14. Các ngtố trong một nhóm luôn có cấu hình e ngoài cùng như nhau vì thế chúng có tính chất tương tự nhau. Biết được cấu hình e ta có thể xác định được vị trí và tính chất của chúng. Tóm tắt: 1. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN & BẢNG HTTH 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Tính kim loại & Tính phi kim Bán kính nguyên tử Năng lượng ion hóa Ái lực điện tử Độ âm điện Số oxy hóa Các tính chất cần quan tâm: 2.2. Bán kính nguyên tử và ion 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Là đại lượng qui ước vì không thể xác định chính xác. Thực tế được xác định dựa trên khoảng cách giữa các hạt nhân của các nguyên tử tương tác (d). Bán kính nguyên tử kim loại 1/2 khoảng cách giữa tâm của 2 nguyên tử gần nhau nhất trong tinh thể kim loại 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Bán kính cộng hóa trị Bán kính cộng hóa trị của một nguyên tử là 1/2 khoảng cách của 2 nguyên tử cùng một nguyên tố tạo thành liên kết cộng hóa trị. 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Bán kính ion Khoảng cách giữa tâm cation & anion gần nhau nhất trong tinh thể ion 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Bán kính nguyên tử và ion 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Cation của một nguyên tố có bán kính nhỏ hơn bán kính nguyên tử của nó Anion của một nguyên tố có bán kính lớn hơn bán kính nguyên tử của nó Chu kỳ : từ T  P Z H.ứng xâm nhập Lực hút h.nhân B.kính (r) Nhóm : từ T  D Nhóm A Z Lớp đ.tử H.ứng chắnLực hút h.nhân B.kính (r) Nhóm B Z Bán kính (r) : ít hoặc không tăng 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Quy luật biến đổi bán kính nguyên tử , ion Bán kính nguyên tử và ion 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT 2.2. Bán kính nguyên tử và ion X(k) + I  X+(k) + e 2.3. Năng lượng ion hóa (I) 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Năng lượng ion hóa (I) là năng lượng cần thiết để tách một electron khỏi nguyên tử ở thể khí và biến nguyên tử thành ion khí, (kJ/mol) 2.3. Năng lượng ion hóa (I) 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Năng lượng ion hóa Nguyên tử có nhiều electron N.lượng i.hóa lần thứ nhất (I1) >lần hai (I2) > lần ba (I3)... 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT 2.3. Năng lượng ion hóa (I) I ñaëc tröng cho khaû naêng nhöôøng e cuûa ngtöû, nghóa laø ñaëc tröng cho tính kim loaïi. I caøng nhoû ngtöû caøng deã nhöôøng e, do ñoù tính kim loaïi vaø tính khöû cuûa nguyeân toá caøng maïnh. Chu kỳ : từ T  P Z H.ứng xâm nhập Lực hút h.nhân N.lương ion hóa (I) Nhóm : từ T  D Z Lớp đ.tử H.ứng chắnL.hút h.nhân Năng lượng (I) 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Quy luật biến thiên năng lượng ion hóa (I) 2.3. Năng lượng ion hóa (I) 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT 2.3. Năng lượng ion hóa (I) 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT A + e- = X-  F 2.4. Ái lực với điện tử 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Ái lực với điện tử là khả năng kết hợp electron của nguyên tử trung hòa để trở thành ion âm. Năng lượng gắn kết điện tử (F) là năng lượng tỏa ra hay thu vào khi một điện tử kết hợp vào nguyên tử trung hòa để trở thành ion âm. Giá trị : F = -I Quy luật biến đổi ái lực với điện tử 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Ái lực với điện tử đặc trưng cho khả năng nhận e (tính phi kim)  Chu kỳ : từ trái  Phải Ái lực điện tử tăng dần từ trái qua phải.  Nhóm : tù trên  Xuống Ái lực điện tử giảm dần. 2.4. Ái lực điện tử (F) 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT 2.5. Độ âm điện () 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Độ âm điện ( : khi) là khả năng của một nguyên tử hút cặp electron trong phân tử về phía mình Phương pháp xác định * Phương pháp Mulinken A có độ âm điện lớn : Nhận electron  FA A có độ âm điện nhỏ : Nhường electron  IA Độ âm điện *Phương pháp Pauling N.lượng phân ly của phân tử A-B : EA-B N.lượng phân ly của phân tử A2 : EA-A N.lượng phân ly của phân tử B2 : EB-B Liên kết A-B không có cực Liên kết A-B có cực Độ âm điện của A&B 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT * Theo chu kỳ, từ trái sang phải: tăng * Theo nhóm từ trên xuống dưới: giảm Quy luật biến đổi độ âm điện () 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Khái niệm số oxy hoá : Số oxy hoá là điện tích dương “+” hay điện tích âm “-” của nguyên tố trong hợp chất với giả thiết rằng hợp chất được tạo thành từ ion 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT 2.6. Số oxy hóa Quy tắc tính số oxy hoá của các nguyên tố 1.Nguyên tố tự do : 0 Ví dụ : Fe, Al, Cl… : số oxy hoá bằng 0 2.Kim loại kiềm : +1 Ví dụ : Na2O : số oxy hoá của Na bằng +1 3.Oxy : -2 Ví dụ : CaO : số oxy hoá của oxy bằng -2 4.Hydro : +1 5.Hợp chất ion :bằng điện tích của ion Ví dụ : CaO : số oxy hoá Ca bằng +2 6.Hợp chất cộng hoá trị :bằng điện tích nguyên tử của nguyên tố đó khi xem cặp “e” dùng chung bị lêch hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn Ví dụ : NH3 : số oxy hoá của N : -3 số oxy hoá của H : +1 7.Phân tử trung hoà : số oxy hoá của các nguyên tố = 0 Ví dụ : KMnO4 Tính số oxy hoá của Mn ? (+1) + (X) + (-8) = 0  X = +7 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Quy tắc tính số oxy hoá theo cấu trúc vỏ điện tử Đối với nguyên tố S, P Vỏ điện tử : Số oxy hóa = e (lớp ngoài) = X = Số thứ tự nhóm Đối với nguyên tố d Vỏ điện tử : Số oxy hóa = e (lớp ngoài) = (X-2)+2 = X = Số thứ tự nhóm 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Quy luật biến đổi : theo chu kỳ Số oxy hoá dương “+” cao nhất :  từ trái sang phải Trị số = Số thứ tự nhóm Số oxy hoá âm “-” nhỏ nhất :  từ trái sang phải Trị số = (Số thứ tự nhóm -8 ) Nguyên nhân: các ng.tố có khuynh hướng cho hay nhân “e” ở lớp ngoài cùngTạo hợp chất có cấu trúc “e” bền vững S2 hay S2P6 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Prentice-Hall © 2002 Slide * of 35 2.1. Tính kim lọai – phi kim Chu kỳ Töø traùi sang phaûi tính kim loaïi cuûa nguyeân toá giaûm daàn, tính phi kim taêng daàn. 2. SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT Töø treân xuoáng tính kim loaïi cuûa ngtoá taêng daàn theo chieàu taêng Z, tính phi kim giaûm. Nhóm A Nhóm B Trong moät phaân nhoùm phuï, töø treân xuoáng, tính kim loaïi khoâng taêng hoaëc giaûm chuùt ít. Tính chất của các nguyên tố trong bảng HTTH * 1s < 2s <2p < 3s <3p < 4s <3d <4p <5 s <4d <5p < 6s < 4f 5d < 6p <7s < 5f  6d < 7p Sự phân bố các electron trong ng.tử * Ví dụ : nguyên tử Ti (Z= 22 ) Cấu hình : 1S2 / 2S2 2P2 / 3S2 3P2 3d2 / 4S2 Sắp xếp : 1S2 2S2 2P2 3S2 3P2 4S2 3d2 2.5. Mô hình AO Qui tắc sắp xếp các điện tử trong nguyên tử 1s < 2s <2p < 3s <3p < 4s <3d <4p <5 s <4d <5p < 6s < 4f 5d < 6p <7s < 5f  6d < 7p