Chương 1a ĐLTH HTTH(TC)

ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC - Phát biểu ĐLTH , và giải thích định luật dựa vào cấu tạo nguyên tử của các nguyên tố; lấy sự biến đổi tính chất của 1 số ng

Chương I

ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

ChươngI ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ HỆ

HỌC (6/1)

I ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ BẢNG TUẦN

HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

II CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH

CHẤT QUAN TRỌNG

III CÁC DẠNG BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN

TỐ - ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA MỖI DẠNG

IV Ý NGHĨA CỦA ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ

I ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ BẢNG TUẦN

HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

- Phát biểu ĐLTH , và giải thích định luật dựa vào cấu tạo nguyên tử của các nguyên tố; lấy sự biến đổi tính chất của 1 số nguyên tố để minh hoạ

- Đọc tên và viết kí hiệu 109 nguyên tố trong HTTH

I ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ BẢNG TUẦN

HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

Định luật tuần hoàn của Mendelep

" Tính chất của các nguyên tố, cũng như tính chất của các đơn chất và hợp chất tạo nên từ các

nguyên tố đó, phụ thuộc tuần hoàn vào trọng

luợng nguyên tử * của chúng"

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

• Kiến trúc của HTTH gồm 7 chu kì : 3 chu kì nhỏ và 4 chu

Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn dưới ánh sáng thuyết cấu tạo nguyên tử

• Kết quả giải phương trình sóng –

Srodingơ thu được những giá trị nào?

• Ý nghĩa kết quả thu được?

Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn dưới ánh sáng thuyết cấu tạo nguyên tử

• Kết quả giải phương trình sóng –



m

h Mz

 2



2

4 2

2

2

2

)(

h

me n

Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn dưới ánh sáng thuyết cấu tạo nguyên tử

Số lượng tử chính n tương ứng với số thứ tự lớp

Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn dưới ánh sáng thuyết cấu tạo nguyên tử

Số lượng tử phụ (hay số lượng tử obitan) l : cho

biết hình dạng của obitan trong không gian và xác

định số phân lớp trong mỗi lớp

l nhận giá trị từ 0 đến (n – 1)

Giá trị của l 0 1 2 3 … Kiểu obitan s p d f …

Ứng với mỗi giá trị của n (một lớp electron) có n

giá trị của l và do đó có n phân lớp electron hay

kiểu obitan

Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn dưới ánh sáng thuyết cấu tạo nguyên tử

AO trong không gian và đồng thời nó qui định số

AO trong một phân lớp Mỗi giá trị của m l ứng với một AO

m l nhận giá trị từ -l … 0 … +l Mỗi giá trị của l có 2l + 1 giá trị của m l (nghĩa

là có 2l + 1 obitan)

Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn

dưới ánh sáng thuyết cấu tạo nguyên tử

Số lượng tử spin m s

Số lượng tử spin đặc trưng cho chuyển động quay xung quanh trục riêng của electron

Số lượng tử spin chỉ có 2 giá trị

Số lượng tử spin chỉ có 2 giá trị và được kí hiệu tương ứng bằng 2 mũi tên lên ( ) và xuống ( ) ứng với 2e trong 1 AO

1 2

Cấu hình electron của nguyên tử

các nguyên tố

* Dựa vào dữ kiện quang phổ và dựa vào tổ hợp 4 số lượng tử đặc trưng cho trạng thái của mỗi electron, người ta thiết lập được sự phân bố electron trong

nguyên tử thành lớp, phân lớp

* Áp dụng nguyên lý Paoli, nguyên lý vững bền, có

thể xác định được số electron ở mỗi lớp, mỗi phân lớp, mỗi obitan và cách sắp xếp chúng trong nguyên

tử

Cấu hình electron của nguyên tử

* Từ nguyên lý Paoli rút ra kết quả sau :

- Số electron tối đa trong 1 obitan : 2

- Số electron tối đa trong 1 phân lớp : 2(2l+1)

- Số electron tối đa trong 1 lớp : 2n2

Cấu hình electron của nguyên tử

như nhau thì electrron sẽ

điền vào obitan có trị số n

nhỏ trước

Cấu hình electron của nguyên tử các

nguyên tố

QUI TẮC HUND:Các electron sắp xếp sao

cho tổng đại số spin là cực đại

I ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ BẢNG TUẦN

HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC

1)Viết cấu hình electron của các nguyên tố

sau(dựa theo số hạng quang phổ nguyên tử viết

S

Số hạng quang phổ và trạng thái electron trong nguyên tử

Do đó phải dựa vào số hạng quang phổ để mô tả đầy đủ trạng thái electron trong nguyên tử bằng 4 số lượng tử (viết cấu hình electron như trên chỉ thể hiện 2 số lượng

tử n và l )

( Kết quả mô hình các hạt độc lập  pp SCF  cho AO ) Các số hạng tương ứng với các vạch trên phổ thực nghiệm

Số hạng quang phổ và trạng thái electron trong nguyên tử

Một số hạng được đặc trưng bởi công thức :

Số hạng quang phổ

Số hạng quang phổ và trạng thái electron trong nguyên tử

Cấu hình trên ứng với số hạng quang phổ nguyên tử

, không phù hợp với đầu bài

Số hạng quang phổ và trạng thái electron trong nguyên tử

Trên thực tế, số hạng quang phổ nguyên tử của crôm là

ứng với cấu hình electron

Số hạng quang phổ và trạng thái electron trong nguyên tử

Cấu hình trên ứng với số hạng quang phổ nguyên tử

, không phù hợp với đầu bài

     

Số hạng quang phổ và trạng thái electron trong nguyên tử

Trên thực tế, số hạng quang phổ nguyên tử của đồng là

ứng với cấu hình electron

2

S

     

2 / 1 2

S

HTTH

* Điều kiện PTN qui ước: 250C & 1 atm (Pascal : N/m2)

 Bậc oxi hóa của 1 nguyên tố có thể nguyên, hỗn hợp

số, số o , âm hoặc dương

 Hóa trị của các nguyên tố chỉ có 8 bậc , là đại lượng không dấu và khác không

QUI LUẬT BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA

CÁC NGUYÊN TỐ TRONG HTTH

1 Sự biến đổi theo chu kì (hàng ngang)

QUI LUẬT BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA

CÁC NGUYÊN TỐ TRONG HTTH

3 Sự biến đổi theo hướng chéo

Mỗi nguyên tố nằm trên hướng chéo của HTTH gồm các nguyên tố thuộc các nhóm khác nhau: chúng có hóa trị

khác nhau, công thức của các hợp chất khác nhau …tuy nhiên, chúng có tính chất hóa học gần nhau

VD1: Li có tính chất gần gũi với Mg

VD2: Các nguyên tố nằm trên đường chéo:

Be, Al, Ge, Sb, Po đều thể hiện tính lưỡng tính

VD3: Các nguyên tố C, P, Se, I trên đường chéo đều có

oxit là oxit axit, mặc dù chúng có công thức và hóa trị khác nhau trong các hợp chất với oxi: CO2 , P2O5 , SeO3 , I2O7 .

IV Ý NGHĨA CỦA ĐLTH và HTTH

2) Triết học: ĐLTH và HTTH thể hiện một cách sâu sắc và rõ ràng các qui luật của phép biện chứng duy vật

3) Sư phạm : Sớm trang bị cho học sinh các lý thuyết chủ đạo, các qui luật chung

2 CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI MỘT SỐ

2 CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI MỘT SỐ

1) Những tính chất biến đổi không tuần hoàn: là

những tính chất phụ thuộc đơn điệu vào điện tích hạt nhân và không phụ thuộc trực tiếp vào cấu hình

electron của nguyên tử các nguyên tố :

- Sự biến đổi số sóng quang phổ tia X của các nguyên

tố

- Nhiệt dung nguyên tử , khối lượng nguyên tử

2 CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI MỘT SỐ

TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG

2) Những tính chất biến đổi tuần hoàn: là những tính chất

phụ thuộc trực tiếp vào cấu hình electron, đặc biệt là lớp vỏ electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố

 Tính chất của nguyên tử các nguyên tố

- Bán kính nguyên tử , thể tích nguyên tử , bán kính ion

- Năng lượng ion hoá, ái lực với electron, độ âm điện

- Tính kim loại-phi kim, số oxihoá , hoá trị

- Từ tính , màu sắc

2 CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI MỘT SỐ

TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG

 Tính chất của nguyên tố ở trạng thái tự do (đơn chất)

- Độ cứng , hệ số giãn nở, chiết suất , tỷ khối

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, nhiệt bay hơi, nhiệt thăng hoa, nhiệt sonvathoá của các ion, sinh nhiệt của các chất

- Độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt

 Tính chất của hợp chất

- Tính axit-bazơ, tính oxihoá-khử

* Trong số những tính chất trên , có một số tính chất quan

trọng nhất cho phép tiên đoán và giải thích tính chất hoá học của các nguyên tố cũng như qui luật biến đổi tính chất

đó khi Z tăng: Bán kính nguyên tử , bán kính ion, Năng

CÁC QUI LUẬT BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH

CHẤT QUAN TRỌNG

 Sự tuần hoàn thứ cấp Thế nào là Sự biến đổi tuần

hoàn thứ cấp? là sự biến đổi tuần hoàn theo cột dọc,

các nguyên tố trong 1 phân nhóm không biến đổi

tuần hoàn đơn điệu

 Sự biến đổi tuần hoàn nội tại trong 1 chu kỳ

Trong một chu kỳ lớn có sự lặp lại một số tính chất như tính kim loại , phi kim, trạng thái oxihoá gọi

là tuần hoàn nội Sự tuần hoàn nội diễn ra ở các chu

kỳ lớn, đặc biệt đối với các nguyên tố Lantanoit và Actinoit

VD: chu kỳ 5 tính kim loại Rb giảm dần đến Ru rồi

Sự biến đổi tuần hoàn nội tại

2 Các qui luật biến đổi tuần

hoàn

1) Năng lượng ion hoá

2) Ái lực với electron

3) Độ âm điện

4) Bán kính nguyên tử, bán kính ion

5) Số oxi hóa- Hóa trị

2 Năng lượng ion hoá

1) Năng lượng ion hoá là gì? Qui luật biến

đổi năng lượng ion hóa

1) Năng lượng ion hoá

hd/n2 ) (22me4/h2)

2 Ái lực với electron & Độ âm điện

1) Ái lực với electron là gì? Qui luật biến

đổi Ái lực với electron

2) Độ âm điện là gì? Qui luật biến đổi

độ âm điện

Độ âm điện có phải là hằng số

không ?

2 Ái lực với electron & Độ âm điện

a) Ái lực với electron là năng lượng giả phóng khi

nguyên tử nhận electron

X + e → X- + E

b) Độ âm điện: đặc trưng định lượng cho khả năng

của 1 nguyên tử trong phân tử hút electron về phía

mình

* Coi độ âm điện là không đổi, các nguyên

tố đầu chu kỳ có độ âm điện nhỏ nhất , còn các nguyên tố cuối chu kỳ có độ âm

b Độ âm điện

• Cơ sở lý thuyết: Nếu A = B thì A - B có liên kết cộng hoá trị thuần tuý và năng lượng liên kết

A - B bằng trung bình cộng của các liên kết A - A

và B - B đối với đa số các liên kết A - B thấy

rằng năng lượng liên kết đều lớn hơn giá trị trung bình này 1 đại lượng  mà nguyên nhân là do độ

âm điện của các nguyên tử liên kết khác nhau

•  = EA-B - 1/2 ( EA-A + EB-B )

• / A - B / = kCal/mol

0 06

, 23



B B A

A B

E    



b Độ âm điện

) Sự biến đôỉ các trị số độ âm điện

xuống dưới khi Z tăng

3 Bán kính nguyên tử -

bán kinh ion

a) Bán kính nguyên tử

• Đầu tiên người ta đo thể tích 1

nguyên tử gam V = A/d , sau đó tính thể tích nguyên tử v = V/N0 , rồi từ

đó tính bán kính

• Thể tích nguyên tử này có hình dạng như thế nào? Khối cầu hay khối lập phương?

a) Bán kính nguyên tử

• Hiện nay khoa học đo được rất chính xác khoảng cách giữa các nguyên tử, nhưng làm thế nào tính được bán kính chính xác với nhiều loại liên kết

 Bán kính nguyên tử không liên kết : Bán kính

a) Bán kính nguyên tử

 ) Bán kính cộng hoá trị

Bán kính cộng hoá trị của 1 nguyên

tử bằng nửa khoảng cách hạt nhan

của 2 nguyên tử của cùng một

nguyên tố tạo thành liên kết cộng

hoá trị đơn(trong các đơn chất khí

hoặc rắn)

 ) Bán kính cộng hoá trị

• Tính như vậy không chính xác vì có sự xen phủ

obitan khi 2 nguyên tử liên kết

O2 liên kết đôi d =1,21A0; liên kết ba d=1,12A0

N2 liên kết đơn d =1,3A0; liên kết ba d=1,13A0

• Nguyên nhân có sự sai lệch so với thực tế vì :

Sự biến đổi Bán kính nguyên tử

Sự biến đổi bán kính nguyên tử

+ Trong 1 chu kỳ : nói chung kích thước nguyên tử

của các nguyên tố giảm dần từ trái sang phải cho tới khi đạt cấu hình khí hiếm Nhưng đến khí

hiếm thì bán kính lại tăng lên do phân lớp ns2 np 6

đầy đủ làm lớp vỏ có tính đối xứng cầu do đó kích thước nguyên tử tăng lên

- Các nguyên tố họ d thay đổi bán kính chậm hơn, đặc biệt là họ sắt

26 Fe (1,26 A 0 ); 27Co (1,25 A 0 ) ; 28Ni (1,24 A 0 )

- Đối với các nguyên tố Lantanoit và Actinoit , sự

thay đổi bán kính còn chậm hơn:

Sự biến đổi bán kính nguyên tử

+ Trong 1 nhóm:

- Trong phân nhóm chính, bán kính nguyên tử tăng

từ trên xuống khi Z tăng, chủ yếu là số lớp

electron tăng

10 Ne (1,31A 0 ) , 18Ar (1,71A 0 ) ;

11Na (1,54A 0 ) , 19K (1,96 A 0 )

- Trong phân nhóm phụ, khi chuyển từ nguyên tố

đầu phân nhóm đến nguyên tố thứ 2 , bán kính

có tăng lên; từ nguyên tố thứ 2 đến nguyên tố

thứ 3 , bán kính ít thay đổi (có khi không đổi

hoặc giảm đi chút ít)

Sự biến đổi bán kính nguyên tử

• 21Sc(1,44A0); 22Ti(1,32A0); 23V (1,22A0);

• 39Y(1,62A0); 40Zr(1,45A0); 41Nb(1,34A0);

• 57La(1,69A0) ; 72Hf(1,44A0); 73Ta(1,34A0);

Nguyên nhân là sự nén Lantanit

b Bán kính ion

• Việc xác định bán kính ion còn phức tạp hơn xác định bán kính nguyên

tử Thực nghiệm chỉ cho biết khoảng cách giữa các ion chứ không cho biết bán kính từng ion riêng biêt Có 2

phương pháp phổ biến xác định bán kính ion do đó có 2 hệ bán kính ion:

hệ Gonsmit(Goldsmith) và hệ

Pauling

0 71

, 0 1

71 ,

0 31 ,

2

A

x r







e đang xét Sự chắn của mỗi electron thuộc các phân lớp sau đến electron đang xét

1s 2s2p 3s3p 3d 4s4p 4d 4f 5s5p

1s 0,3

2s2p 0,85 0,35

3s3p 1,00 0,85 0,35

3d 1,00 1,00 1,00 0,35

4s4p 1,00 1,00 1,00 0,85 0,35

4d 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,35

QUI TẮC GẦN ĐÚNG CỦA SLÂYTƠ (Slater)

(Dùng để xác định hằng số chắn)

•Với e thuộc (2s2p): σ = 16 x 0,00 + 7 x 0,35 + 2 x 0,85 = 4,15

•Với e thuộc 1s: σ = 24 x 0,00 + 1 x 0,30 = 0,30

SLATER cũng đưa ra khái niệm: Số lượng tử chính hiệu dụng,

được xác định như sau:

b Bán kính ion

 Sự biến đổi bán kính ion đơn

- Bán kính của ion dương bao giờ cũng nhỏ hơn bán kính của các nguyên tử trung hòa tương ứng

VD: bán kính Li là 1,52A0, bán kính ion Li+ = 0,90A0

b Bán kính ion

 Sự biến đổi bán kính ion đơn

 Bán kính của ion âm bao giờ cũng lớn hơn bán kính của các nguyên tử trung hòa tương ứng

•VD: bán kính Cl là 1,00A0, bán kính ion Cl- = 1,67A0



b Bán kính ion

 Qui luật biến đổi bán kính ion đơn

- Đối với các ion có cùng điện tích và

lớp vỏ electron có kiến trúc như nhau, nếu số lớp electron càng nhiều thì bán

kính càng lớn

- Đối với các ion đẳng electron , bán

kính giảm đi khi điện tích hạt nhân

tăng

b Bán kính ion

 Qui luật biến đổi bán kính ion đơn

Li+ 0,68