CHƯƠNG 2 ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN (1) hóa đại cương

Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử 1... Lịch sử phân loại các nguyên tố 2 Chương 2: Định luật tuần hoàn- Hệ thống tuần hoàn Aristotle nhà triết học Hy Lạp: phân vật

Trang 1

CHƯƠNG 2 ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

HỆ THỐNG TUẦN HOÀN

2.1 Lịch sử phân loại các nguyên tố

2.2 Định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học

2.3 Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học

2.4 Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử

1

Trang 2

2

Chương 2: Định luật tuần hoàn- Hệ thống tuần hoàn

Aristotle (nhà triết học Hy Lạp): phân vật chất thành 4 loại chính:

Trang 3

3

Chương 2: Định luật tuần hoàn- Hệ thống tuần hoàn

Johann Wolfgang Dobereiner (Đức): Luật Nhóm 3 (1829) “Nguyên tố ở giữa có khối lượng nguyên tử bằng trung bình của hai nguyên tố lân cận.”

Sau đó các nhà khoa học khác phát triển thêm các nhóm lớn hơn

VD: Nhóm Cl,Br,I

Nhóm sulfur, oxy, selen và telu Nhóm nito, photpho, arsen, antimon

Các nhóm khác

Trang 4

Chương 2 Định luật tuần hoàn – Hệ thống tuần hoàn

John Newlands (nhà bác học người Anh):

Luật Nhóm 8 (năm 1864-1865)

“ Các nguyên tố hóa học sắp xếp theo trật tự tăng dần khối lượng nguyên tử, tính chất các nguyên tố lặp lại từng nhóm 8 nguyên tố”

Trang 5

John Newlands (nhà bác học người Anh):

Luật Nhóm 8 (năm 1864-1865)

Luật nhóm 8 sai do:

Không phù hợp với các nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn hơn Ca

Khi nhiều nguyên tố mới được phát hiện (như He, Ne, Ar) thì không thích hợp theo sắp xếp này

5

Trang 6

 1869: Dimitri Ivanovich Mendeleev (Nga)

và Julius Lothar Meyer (Đức) độc lập đưa

ra bảng tuần hoàn

Bảng của Mendeleev:

Hoàn chỉnh hơn

Không có nhiều ngoại lệ

Được chứng minh là đúng đắn dựa trên

cấu trúc electron (Thuyết cơ học lượng tử)

6

Trang 7

Theo Mendeleev

7

Theo cơ học lượng tử

Trang 8

2.2.1 Theo Mendeleev

8

Phát biểu

“Tính chất các đơn chất cũng như dạng và tính chất các hợp chất của những nguyên tố

hóa học phụ thuộc tuần hoàn vào khối lượng

nguyên tử của các nguyên tố”

K

10 , 39 19

Ar

95 , 39 18

I

9 , 126 53

Co

93 , 58

27 5828,7 Ni

Trang 9

1913 Henry Gwyn Jeffreys Moseley (Anh) chứng minh được số thứ tự nguyên tố (Z) bằng điện tích hạt nhân

Định luật tuần hoàn:

“Tính chất các đơn chất cũng như dạng và tính chất các hợp chất của những nguyên tố hóa học phụ thuộc tuần hoàn vào

điện tích hạt nhân nguyên tử

Trang 10

Các họ nguyên tố s,p,d,f

Cấu trúc bảng tuần hoàn

Xác định vị trí một nguyên tố trong bảng tuần hoàn

10

Trang 11

Bảng tuần hoàn ban đầu của Mendeleev

Thiếu nhiều nguyên tố Các nguyên tố ở “?” được Mendeleev đề cập khi đó chưa biết đến, sau này được

Trang 13

2.3.1.Các họ nguyên tố s,p,d,f

13

Họ nguyên tố s

Là các nguyên tố mà nguyên tử có electron

cuối cùng điền vào phân lớp s của lớp ngoài cùng

 Định nghĩa tương tự cho Họ nguyên tố p,

d, f

Trang 14

lanthanides actinides

Trang 15

Tóm lại:

15

ns1 – kim loại kiềm

ns2 – kim loại kiềm thổ

Trang 16

2.3.1.Các họ nguyên tố s,p,d,f

Trang 17

Điện tích hạt nhân Z là số thứ tự

Các nguyên tố có tính chất giống nhau được xếp trong cùng một cột (nhóm)

Mỗi hàng là một chu kỳ gồm các nguyên tố

mà nguyên tử có cùng số lớp electron Mỗi chu kỳ bắt đầu bằng kim loại kiềm và kết thúc bằng khí hiếm (ngoại trừ chu kỳ 1)

2.3.2.Cấu trúc bảng tuần hoàn

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Trang 18

3 Ô nguyên tố

-> Số thứ tự ô = Z

Chỉ rõ tọa độ nguyên tố trong HTTH

Trang 19

dãy các nguyên tố viết theo hàng ngang, sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân

bắt đầu bằng các nguyên tố họ s, kết thúc bằng các nguyên tố họ p (trừ CK1 chỉ có 2 nguyên tố s)

tính chất các nguyên tố biến đổi một cách tuần hoàn

Số thứ tự CK= số lớp e = nmax

1 Chu kì (hàng ngang)

19

Trang 20

5 18 ngtố = 2(s)+10(d)+6(p)

6 32 ngtố = 2(s)+14(f)+10(d)+6(p)

7 2(s) + 14(f) + một số (d)

1 Chu kì (hàng ngang)

Trang 21

Trang 22

Trang 23

23

Các nguyên tố họ d, chỉ có ở chu kỳ lớn

Mỗi phân nhóm phụ có 3-4 nguyên tố (cột

thấp), nhóm VIIIB có 9 nguyên tố

Là kim loại chuyển tiếp

Trong một chu kỳ, PNP bắt đầu có ở nhóm IIIB (vì phải sau 2 nguyên tố s)

Nhóm B (Phân nhóm phụ)

2 Nhóm (cột dọc)

Trang 24

Trang 25

25

Phân nhóm phụ của nhóm IIIB

Nhóm IIIB có 14 PNP thứ cấp, chứa tất cả nguyên tố f

Mỗi PNP thứ cấp có 2 nguyên tố f ở chu kỳ 6,7  gọi là các nguyên tố đất hiếm:

6s24f 1 – 14: lantanid

7s25f 1 – 14: actinid

Phân nhóm phụ thứ cấp

2 Nhóm (cột dọc)

Trang 26

Nguyên tố f thuộc nhóm IIIB

Trang 27

27

Cho Z Cho giá trị bộ 4 số lượng tử Cho cấu hình electron của ion tương ứng Cho tổng spin

2.3.3.Xác định vị trí nguyên tố trong HTTH

Trang 30

BT Với qui ước mℓ có giá trị từ -ℓ đến +ℓ, electron cuối cùng của nguyên tử X có 4 số lượng tử là:

n = 4, ℓ = 1, mℓ = 0, ms = -½

Vị trí nguyên tố X trong HTTH là?

Trang 31

BT Tìm vị trí của A và B trong HTTH biết rằng :

A2+: [Ar] 3d5

B2-: Phân lớp electron cuối cùng là 4p6

Trang 32

BT Tìm vị trí của A và B trong HTTH biết rằng :

A2+: [Ar] 3d5

B2-: Phân lớp electron cuối cùng là 4p6

A2+: [Ar] 3d5 > A: 4s2 3d5

> CK4, Nhóm VIIB (25Mn) B: 4s23d104p4 -> CK4, Nhóm VIA (34Se)

Trang 33

BT Nguyên tử D thuộc chu kỳ 4, có tổng spin là +3

Vị trí nguyên tố D trong HTTH là?

Trang 34

BT Nguyên tử D thuộc chu kỳ 4, có tổng spin là +3

Vị trí nguyên tố D trong HTTH là?

D có 6 e độc thân: 4s13d5 -> CK4, Nhóm VIB (24Cr)

Trang 35

Bán kính nguyên tử và bán kính ion

Năng lượng ion hóa (I)

Ái lực electron (E)

Độ âm điện

Số oxi hóa

35

2.4 Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử

Trang 36

Cấu trúc electron hóa trị tương tự nhau  tính

Từ trên xuống dưới, số lớp electron tăng  lực hút của hạt nhân đối với electron ngoài cùng giảm:

tính kim loại tăng, tính phi kim giảm tính khử tăng, tính oxi hóa giảm

tính khử giảm, tính oxi hóa tăng

36

Trang 37

2.4.1 Tổng quan

Trong một chu kỳ:

Từ trái sang phải, số lớp electron không thay đổi, tổng số electron lớp ngoài cùng tăng  lực hút của hạt nhân đối với electron ngoài cùng tăng:

tính kim loại giảm, tính phi kim tăng tính khử giảm, tính oxi hóa tăng

37

Trang 38

Quy ước về bán kính hiệu dụng

Coi nguyên tử hay ion như những hình cầu

Hợp chất là các hình cầu tiếp xúc nhau

ion được xác định dựa

trên khoảng cách giữa

các hạt nhân nguyên tử

Trang 40

40

* Chu kỳ: trái sang phải: R giảm do Z tăng

CK nhỏ: R giảm rõ rệt

CK lớn: R giảm chậm và đều đặn hơn

 do electron điền vào lớp kế ngoài cùng (n – 1)d làm tăng hiệu ứng chắn

2.4.2.Bán kính nguyên tử và bán kính ion

Bán kính nguyên tử

Trang 41

41

*Phân nhóm chính: từ trên xuống: R tăng

Do số lớp electron tăng  hiệu ứng chắn tăng

Trang 42

Trang 44

Trong một phân nhóm phụ: R chậm, không đều

22Ti 1,45 Å

23 V 1,33 Å

24Cr 1,25 Å

40Zr

1,59 Å

41Nb 1,41 Å

74W 1,37 Å

Bán kính nguyên tử

Trang 45

A A

R

• R  khi lực hút của hạt nhân đối với

electron ngoài cùng 

• Lực hút đối với 1e  Z/∑e

R cation  R nguyên tử < R anion

Bán kính ion

Trang 48

• R  khi lực hút của hạt nhân đối với electron ngoài cùng 

Trang 49

• R  khi lực hút của hạt nhân đối với electron ngoài cùng 

Trang 50

Sự biến đổi bán kính ion trong phân nhóm chính

Bán kính ion

Trang 51

2.4.3.Năng lượng ion hóa I

Trang 52

là năng lượng cần tiêu tốn để tách một e

ra khỏi nguyên tử ở thể khí, cô lập và

không bị kích thích thành cation tương ứng ở thể khí

X(k) + I1 = X+(k) + e

X+(k) + I2 = X2+(k) + e …

I càng nhỏ nguyên tử càng dễ nhường e  tính kim loại và tính khử càng mạnh

Trang 53

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng ion hóa

o Điện tích hạt nhân nguyên tử

o Đặc điểm cấu trúc electron hóa trị

Trang 54

Trang 55

55

 Phân nhóm phụ: từ trên xuống, I tăng

e điền vào phân lớp d của lớp kế ngoài cùng

e lớp ngoài cùng ns2 không thay đổi Do đó:

• Z tăng rất nhanh  tăng lực hút hạt

nhân đến electron ns2 ở lớp ngoài cùng

• Các AO (n – 1)d có tính đối xứng khác

hẳn các AO ns

 hiệu ứng chắn hầu như không tăng

 tăng hiệu ứng xâm nhập của các electron

s ở lớp ngoài cùng

Trang 56

56

Ngoại lệ:

Nếu tách electron ra khỏi một cấu hình

electron đang bão hòa thì khó, I tăng lên bất thường

Ngược lại, nếu tách electron xong đạt

được cấu hình electron bão hòa thì dễ, I giảm

Ví dụ:

I1(IIA: ns2) > I1(IIIA: ns2 np1)

I1(VA: ns2 np3) > I1(VIA: ns2 np4)

Trang 57

B: 1s 2 2s 2 2p 1

O: 1s 2 2s 2 2p 4

Be 1s 2 2s 2 I1(B) < I1(Be)

N : 1s22s22p3 I1(O) < I1(N)

Trang 58

2.4.4.Ái lực electron F

đặc trưng cho khả năng nhận e của nguyên tử,

thể hiện tính oxi hóa hay tính phi kim

là năng lượng phát ra hay thu vào khi kết hợp

một e vào nguyên tử ở thể khí, cô lập, không bị

kích thích thành anion tương ứng ở thể khí

X(k) + e = X - (k) , F1 = H

F có giá trị càng âm thì nguyên tử càng dễ nhận

e  tính phi kim và tính oxi hóa của nguyên tố

càng mạnh

Ái lực e của X = năng lượng ion hóa của X

-nhưng ngược dấu:

Trang 59

Trang 60

Nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn sẽ hút e về phía mình khi tương tác với nguyên tử của nguyên tố khác có

độ âm điện nhỏ hơn

Có nhiều cách khác nhau để xác định độ

âm điện

Trang 61

2.4.5.Độ âm điện

61

Chu kỳ: trái sang phải, nhìn chung độ âm

điện tăng lên

Nhóm: từ trên xuống, độ âm điện giảm

Độ âm điện không phải là đại lượng cố định của một nguyên tố vì nó được xác định trong sự phụ thuộc vào thành phần cụ thể của hợp chất

Trang 62

Độ âm điện theo thang Pauling

2.4.5.Độ âm điện

Trang 63

2.4.6.Hóa trị và số oxi hóa

63

Hóa trị của một nguyên tố là số e của mỗi nguyên tử nguyên tố đó đã bỏ ra góp chung trong liên kết cộng hóa trị hay đã cho nhận trong liên kết ion

Số oxi hóa của một nguyên tố là điện tích hình

thức (không phải điện tích thật) của mỗi nguyên

tử nguyên tố đó khi qui ước rằng tất cả liên kết xung quanh nó đều là liên kết ion bằng cách cho nguyên tử có độ âm điện lớn hơn hút e tích điện

âm và ngược lại

Trang 64

2.4.6.Hóa trị và số oxi hóa

64

Số oxi hóa dương cao nhất của một nguyên tố =

số thứ tự nhóm (trừ các nhóm: IB, VIIIB, VIIIA)

Đối với nhóm IVA đến VIIA:

Số oxi hóa âm thấp nhất của phi kim = STT nhóm - 8

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,65 MB