Chương 3 BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

2. Chương 3BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

3. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Thời trung cổ loài người đã biết các nguyên tố vàng, bạc, đồng, chì, sắt, thuỷ ngân... Năm 1649 tìm ra nguyên tố phospho.

4. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Đầu thế kỷ 19, nhiều nhà hoá học bắt đầu tìm kiếm những qui tắc chung, mối liên hệ giữa các nguyên tố, hợp chất. Năm 1817, Johann Wolfgang Döbereiner(Đức) đưa ra qui luật bộ ba nguyên tố. Ông cho rằng, nguyên tố ở giữa có khối lượng bằng trung bình cộng của hai nguyên tố còn lại.

5. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Sau đó không lâu, các nhà bác học lại phát hiện thêm nguyên tố thứ 4 cũng có tính chất giống với 3 nguyên tố trong các bộ 3 của Döbereinernhư: F được thêm vào bộ 3 Cl/Br/I; O,S,Se,Te được đưa vào thành một nhóm; N,P,As,Sb được đưa vào thành một nhóm

6. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Năm 1864 John Newlands, tìm ra qui luật: mỗi nguyên tố hoá học đều thể hiện tính chất hoá học tương tự như nguyên tố thứ 8 khi xếp chúng theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử.

7. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Tuy nhiên, quy luật của Newlands chỉ đúng cho một số ít nguyên tố, không đúng đối với các nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn hơn khối lượng nguyên tử Ca; khi số các nguyên tố được tìm ra nhiều hơn, đặc biệt là các nguyên tố khí hiếm (He, Ne, Ar) thì chúng không có vị trí trong bảng của Newlands.

8. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Năm 1860, nhà bác học người Nga Dmitri Ivanovich Mendeleevđề xuất ý tưởng xây dựng bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nhưngmãi đến năm 1869 ông mới công bố bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học đầu tiên.

9. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Lịch sử phát triển Năm 1860, nhà bác học người Nga Dmitri Ivanovich Mendeleev đề xuất ý tưởng xây dựng bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nhưngmãi đến năm 1869 ông mới công bố bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học đầu tiên. Sau đó 4 tháng, một nhà bác học người Đức là Julius Lothar Meyer cũng đưa ra bảng HTTH đầu tiên.

10. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Định luật tuần hoàn “Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần và tính chất của các đơn chất và hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng của khối lượng nguyên tử ”

11. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Bảng HTTH Lần đầu tiên đưa ra bảng HTTH mới chỉ có 63 nguyên tố. Trong đó có một số ngoại lệ, sự sắp xếp không theo sự tăng dần khối lượng nguyên tử. Ví dụ : Nguyên tố K (M= 39,102) xếp sau nguyên tố Ar (M= 39,948); telu đặt trước iot, mặc dù Te = 127.6 mà I=127;

12. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Bảng HTTH Lần đầu tiên đưa ra bảng HTTH mới chỉ có 63 nguyên tố. Trong đó có một số ngoại lệ, sự sắp xếp không theo sự tăng dần khối lượng nguyên tử. Ví duï : Nguyeân toá K(M=39,102) xeáp sau nguyeân toá Ar(M= 39,948) Dựa vào định luật tuần hoàn và bảng HTTH, Mendeleev đưa ra dự đoán 4 nguyên tố trong bảng HTTH mà sau này được tìm ra phù hợp với điều đã được Mendeleev tiên đoán.

13. — = 44 — = 68 — = 72 — = 100 BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Bảng HTTH đầu tiên

14. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Thí dụ về nguyên tố được Mendeleev tiên đoán

15. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Những tồn tại Tại sao có sự ngoại lệ trong sự xắp xếp các vị trí của các nguyên tố theo chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử?

16. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Những tồn tại Tại sao có sự ngoại lệ trong sự xắp xếp các vị trí của các nguyên tố theo chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử?  Nguyên nhân nào gây nên tính biến thiên tính chất của các nguyên tố trong một chu kỳ, trong một phân nhóm?

17. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Các dạng bảng HTTH + Bảng tuần hoàn dạng dài 18 cột + Bảng tuần hoàn dạng chìa khoá + Bảng tuần hoàn dạng xoáy ốc, … Chúng ta chỉ nghiên cứu bảng tuần hoàn dạng dài 18 cột.

23. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Nguyên tắc sắp xếp • Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử. • Các nguyên tố cùng số lớp electron trong nguyên tử được sắp xếp thành một hàng. • Các nguyên tố có số electron hóa trị trong nguyên tử như nhau được xếp thành một cột.

24. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Số thứ tự Trong bảng tuần hoàn, số thứ tự của mỗi nguyên tố bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó. Đó cũng chính là điện tích hạt nhân, là số proton và số electron trong nguyên tử của nguyên tố đó.

25. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Chu kì Bảng tuần hoàn (dạng bảng dài) gồm 7 hàng ngang, ứng với 7 chu kì. Chu kì gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron. Số thứ tự của chu kì (đánh số từ 1 đến 7) bằng số lớp electron.

26. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Chu kì Bảng tuần hoàn (dạng bảng ngắn) gồm 7 hàng ngang, ứng với 7 chu kì. Chu kì gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron. Số thứ tự của chu kì (đánh số từ 1 đến 7) bằng số lớp electron. Các chu kì 1, 2, 3 là các chu kì nhỏ gồm 8 nguyên tố (trừ chu kì 1); chu kì 4, 5, 6 là các chu kì lớn, mỗi chu kì gồm 18 nguyên tố; chu kì 7 chưa hoàn chỉnh.

27. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Chu kì  Trừ chu kì 1, chu kì nào cũng mở đầu bằng một kim loại kiềm và kết thúc bằng một khí hiếm.

28. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Chu kì  Trừ chu kì 1, chu kì nào cũng mở đầu bằng một kim loại kiềm và tận cùng bằng một khí hiếm.  Trong mỗi chu kì, số electron lớp ngoài cùng tăng lần lượt từ 1 đến 8, vì vậy hóa trị cao nhất của các nguyên tố trong các hợp chất với oxi cùng tăng tương ứng từ 1 đến 7 (trừ các khí hiếm có 8e ngoài cùng, không tham gia phản ứng).

29. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Nhóm • Bảng tuần hoàn gồm 18 cột được chia làm 8 nhóm và được đánh số bằng chữ số La Mã từ I đến VIII.

30. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Nhóm  Bảng tuần hoàn gồm 18 cột được chia làm 8 nhóm và được đánh số bằng chữ số La Mã từ I đến VIII.  Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng nhóm đều có số electron hoá trị bằng nhau và bằng số thứ tự của nhóm.

31. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Nhóm  Bảng tuần hoàn gồm 18 cột được chia làm 8 nhóm và được đánh số bằng chữ số La Mã từ I đến VIII.  Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng nhóm đều có số electron hoá trị bằng nhau và bằng số thứ tự của nhóm. “Nhóm gồm các nguyên tố có hoá trị cao nhất đối với oxi bằng nhau (và bằng số thứ tự của nhóm)”

32. BẢNG HTTH CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Nhóm Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng một phân nhóm có số electron ngoài cùng bằng nhau, do đó có tính chất hoá học căn bản giống nhau.

33. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Cấu trúc electron Khi sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng của điện tích hạt nhân thì sau một số nguyên tố, cấu trúc electron trong nguyên tử được lặp đi lặp lại, ta nói rằng: chúng biến đổi một cách tuần hoàn.

34. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Cấu trúc electron Thí dụ, từ nguyên tố có Z=3 đến Z=10, số electron lớp ngoài cùng tăng lần lượt từ 1 đến 8. Đến các nguyên tố tiếp theo từ Z=11 đến Z=18, số electron lớp ngoài cùng lại tăng lần lượt từ 1 đến 8 và cứ tiếp tục lặp lại như vậy ở các chu kì sau

35. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Năng lượng ion hoá I Năng lượng ion hóacủa một nguyên tử là năng lượng cần thiết để tách một electron từ nguyên tử tự do ở trạng thái khí.

36. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Năng lượng ion hoá I Năng lượng ion hóacủa một nguyên tử là năng lượng cần thiết để tách một electron từ nguyên tử tự do ở trạng thái khí. Năng lượng ion hoá thứ nhất (I1) là năng lượng cần thiết để tách electron liên kết yếu nhất với hạt nhân ra khỏi nguyên tử trung hoà.

37. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Năng lượng ion hoá I Năng lượng ion hóacủa một nguyên tử là năng lượng cần thiết để tách một electron từ nguyên tử tự do ở trạng thái khí. Năng lượng ion hoá thứ nhất (I1) là năng lượng cần thiết để tách electron liên kết yếu nhất với hạt nhân ra khỏi nguyên tử trung hoà. Tương tự như vậy ta có năng lượng ion hoá thứ 2, thứ 3, …

38. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Năng lượng ion hoá I • Trong một chu kì, khi đi từ trái qua phải năng lượng ion hoá thứ nhất tăng dần • Trong một phân nhóm chính, khi đi từ trên xuống dưới, năng lượng ion hoá giảm dần

39. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT

40. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Độ âm điện của các nguyên tố Độ âm điện của một nguyên tố đặc trưng cho khả năng của nguyên tử của nguyên tố đó trong phân tử hút electron về phía mình.

41. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Độ âm điện của các nguyên tố Độ âm điện của một nguyên tố đặc trưng cho khả năng của nguyên tử của nguyên tố đó trong phân tử hút electron về phía mình.  Trong một chu kì, khi đi từ trái sang phải, độ âm điện của các nguyên tố tăng dần.

42. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Độ âm điện của các nguyên tố Độ âm điện của một nguyên tố đặc trưng cho khả năng của nguyên tử của nguyên tố đó trong phân tử hút electron về phía mình.  Trong một chu kì, khi đi từ trái sang phải, độ âm điện của các nguyên tố tăng dần.  Trong một phân nhóm chính, theo chiều từ trên xuống dưới, độ âm điện của các nguyên tố giảm dần.

43. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Độ âm điện của các nguyên tố

44. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Độ âm điện

45. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Tính kim loại, tính phi kim Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ mất electron để trở thành ion dương; tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ thu electron để trở thành ion âm

46. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Tính kim loại, tính phi kim Nguyên tử càng dễ mất electron, tính kim loại của nguyên tố đó càng mạnh, ngược lại, nguyên tử càng dễ thu electron thì tính phi kim của nguyên tố đó càng mạnh.

47. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Tính kim loại, tính phi kim • Trong mỗi chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố yếu dần, đồng thời tính phi kim tăng dần • Trong một phân nhóm chính, đi từ trên xuống dưới, tính kim loại của các nguyên tố mạnh dần, đồng thời tính phi kim yếu dần.

48. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Bán kính nguyên tử • Trong một chu kì, khi đi từ trái sang phải, bán kính nguyên tử giảm dần. • Trong một phân nhóm chính, khi đi từ trên xuống dưới bán kính nguyên tử tăng dần.

49. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT I II III IV V VI VII VIII Chu kì 1 Chu kì 2 Chu kì 3 Chu kì 4 Chu kì 5 Chu kì 7

50. SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT Ngày nay, định luật tuần hoàn được phát biểu lại như sau: “Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần và tính chất của các đơn chất và hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử”