Hệ thống tuần hoàn_DHBK

Chương 2
Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học
Cấu tạo và tính chất của các nguyên tử
Dimitri Mendeleev
HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

Định luật tuần hoàn.

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn

Cấu hình điện tử cuả các nguyên tố s,p,d,f.

Cấu trúc bảng hệ thống tuần hoàn.

Cách xác định vị trí của nguyên tố trong bảng HTTH
ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN
Tính chất các đơn chất cũng như dạng tính chất của các hợp chất thay đổi tuần hoàn theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử.
Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn
Số 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 có lớp lượng tử ngoài cùng giống nhau.Mỗi chu kỳ bắt đầu bằng kim loại kiềm và kết thúc khí trơ
(ngoại trừ chu kỳ ).
Modern Periodic Table
Các họ nguyên tố s, p, d, f
Các nguyên tố họ s (ns1,2)
ns1 – kim loại kiềm
ns2 – kim loại kiềm thổ
Các nguyên tố họ p (ns2np1-6)
Các nguyên tố họ d ((n-1)d1-10ns1,2) - kim loại chuyển tiếp
Các nguyên tố họ f ((n-2)f1-14(n-1)d0,1ns2 )
các nguyên tố đất hiếm
4f1 – 14 : lantanoit
5f1 – 14 : actinoit
Tất cả các nguyên tố d và f đều là kim loại.

Chu kỳ
là dãy các nguyên tố viết theo hàng ngang
trong chu kỳ tính chất các nguyên tố biến đổi tuần hoàn
số thứ tự chu kỳ = n của lớp electron ngoài cùng
Chu kỳ I (CK đặc biệt): chỉ có 2 nguyên tố họ s
Chu kỳ II, III (CK nhỏ): 8 nguyên tố = 2(s) + 6(p)
Chu kỳ IV, V (CK lớn): 18 ngtố = 2(s) + 10(d) + 6(p)
Chu kỳ VI (CK hoàn hảo): 32 ngtố =2(s)+14(f)+10(d)+6(p)
Chu kỳ VII (CK dở dang): có 2(s) + 14(f) + một số (d)
Beyond the d-orbitals
lanthanides
actinides
d-transition elements
f-transition elements
Nhóm
Phân nhóm: Các ngtố có cùng cấu hình electron hoá trị
 tính chất hóa học tương tự nhau
là cột dọc các ngtố có tổng số e hóa trị bằng nhau
8 phân nhóm chính A (ng tố họ s và p)
8 phân nhóm phụ B (ng tố họ d và f)

Phân nhóm chính A (nguyên tố họ s và p)
Số thứ tự PN chính = tổng số e ở lớp ngoài cùng
(tổng số e hoá trị )

Phân nhóm phụ B (nguyên tố họ d, f), n  4
Các Lantanoit (4f1 – 14 6s2) và Actinoit (5f1 – 14 7s2) tạo thành 14 phân nhóm phụ thứ cấp, mỗi phân nhóm có hai nguyên tố.
Cách xác định vị trí ngtố trong bảng HTTH
Số thứ tự = Z
Số thứ tự chu kỳ = nmax
Số nhóm (A) =tổng số điện tử thuộc lớp ngoài cùng.
Số nhóm (B)
Nguyên tố d với cấu hình e hóa trị (n-1)dansb
a=10 số nhóm = b
a<6 số nhóm = a+b
a=6,7,8 số nhóm = VIIIB
Nguyên tố f thuộc phân nhóm phụ IIIB
SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN MỘT SỐ
TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ.
Bán kính nguyên tử và ion
Năng lượng ion hoá (I)
Ái lực electron (F)
Độ âm điện 
Hóa trị và số oxy hóa
Bán kính nguyên tử và ion
Quy ước về bán kính

Bán kính nguyên tử

Bán kính ion
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.
Bán kính nguyên tử hay ion được xác định dựa trên khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử
 bán kính hiệu dụng r phụ thuộc vào:
bản chất nguyên tử
đặc trưng liên kết
trạng thái tập hợp
Trong chu kỳ nhỏ(1,2,3) khi Z thì rđều
Bán kính nguyên tử
Trong một chu kỳ lớn khi Z thì rchậm, không đều

Trong một phân nhóm chính
số lớp e  hiệu ứng chắn r

Bán kính nguyên tử
Trong một phân nhóm phụ - r chậm nhưng không đều

Bán kính ion
Bán kính ion
Đối với cation của cùng một ngtố: khi n↑ thì rn+↓
r(Fe2+) > r(Fe3+)

Đối với các ion trong cùng phân nhóm có điện tích ion giống nhau: khi Z ngtử ↑thì r ↑
r(Li+)




Trends in Ion Sizes
Đối với các ion đẳng e: r ion ↓ khi Z ↑
r(8O2-) > r(9F-) > r(11Na+) > r(12Mg2+) > r(13Al3+)
Bán kính nguyên tử
Hãy sắp xếp các nguyên tử sau đây theo trật tự bán kính tăng dần:
38Sr, 34Se, 10Ne :
26Fe, 15P, 8O :
Ne < Se < Sr
O < P < Fe
Li+ < Na+ < Rb+
F- < Cl- < I-

Ionization Energy
Năng lượng ion hóa (I)
Năng lượng ion hóa ( I ) là năng lượng cần tiêu tốn để tách một e ra khỏi nguyên tử ở thể khí và không bị kích thích.
X(k) = X+(k) + e H = I1 >0
I càng nhỏ nguyên tử càng dễ nhường e, do đó tính kim loại và tính khử càng mạnh.
Ionization Energy
Năng lượng ion hóa (I)
I1 < I2 < I3 < I4….
Ionization Energy
Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng ion hóa
Điện tích hạt nhân nguyên tử.
Số lượng tử chính n.
Khả năng xâm nhập của electron bên ngoài vào lớp bên trong
Tác dụng chắn của electron bên trong đến tương tác giữa hạt nhân với electron hoá trị.
Đặc điểm cấu trúc electron hóa trị
Sự biến đổi năng lượng ion hóa trong chu kỳ
B: 1s22s22p1
O: 1s22s22p4
New subshell, electron is easier to remove.
First paired electron in 2p orbital: repulsion.
Sự biến đổi năng lượng ion hóa trong
phân nhóm chính
Năng lượng ion hóa
giảm theo chiều Z tăng
Sự biến đổi năng lượng ion hóa trong
phân nhóm phụ
Năng lượng ion hóa
tăng theo chiều Z tăng
r ↑
Ái lực electron F
Ái lực electron (F) là năng lượng phát ra hay thu vào khi kết hợp một e vào nguyên tử ở thể khí không bị kích thích.
X(k) + e = X- (k), H = F
F có giá trị càng âm thì nguyên tử càng
dễ nhận e, do đó tính phi kim và tính oxi hóa
của nguyên tố càng mạnh.

Electron Affinity
Trends in Electron Affinity
Độ âm điện 
Trong mỗi chu kỳ khi đi từ trái sang phải, độ âm điện tăng lên.
Trong mỗi nhóm khi đi từ trên xuống, độ âm điện giảm.
* Chú ý: độ âm điện không phải là một hằng số nguyên tử
Đặc trưng cho khả năng hút mật độ e về phía mình khi tạo liên kết với nguyên tử của nguyên tố khác.
Linus Pauling, 1901-1994
The only person to receive two unshared Nobel prizes (for Peace and Chemistry).
Chemistry areas: bonding, electronegativity, protein structure

Electronegativity

Electronegativity, 
Mối liên hệ giữa độ âm điện
và các loại liên kết
PHI KIM LOẠI
ÁI LỰC ĐiỆN TỬ
NĂNG LƯỢNG ION HOÁ
BÁN KÍNH NGUYÊN TỬ
KIM LOẠI
Hóa trị và số oxy hóa
Hóa trị - số liên kết hóa học mà một ngtử tạo nên trong phân tử.
Số oxi hóa - là điện tích dương hay âm của ngtố trong hợp chất được tính với giả thiết rằng hợp chất được tạo thành từ các ion
Số oxi hóa dương cao nhất của các nguyên tố = số thứ tự của nhóm.(ngoại trừ IB,VIIIB, VIIIA)
Số oxi hóa âm thấp nhất của phi kim = số thứ tự nhóm - 8
(từ IVA đến VIIA )