Bài giảng Hóa đại cương - Chương 3: Định luật tuần hoàn, hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học (HTTH) - Huỳnh Kỳ Phương Hạ
CHÖÔNG 3
ÑÒNH LUAÄT TUAÀN HOAØN, HEÄ
THOÁNG TUAÀN HOAØN CAÙC
NGUYEÂN TOÁ HOÙA HOÏC
(HTTH)
Sô löôïc lòch söû phaùt trieån HTTH
„ * Coå nhaát laø Aristotle (nhaø trieát hoïc Hy laïp), phaân loaïi
vaät chaát laøm 4 loaïi chính: Khí, löûa, ñaát vaø nöôùc.
„ * Cuøng thôøi, trieát hoïc Trung Hoa cuõng phaân vaät chaát
thaønh nguõ haønh: Kim, moäc, thuûy, hoûa, thoå.
„ * Naêm 1829, nhaø baùc hoïc Ñöùc, Johann Wolfgang
Dobereiner, ñaõ nhoùm 3 nguyeân toá moät vaø ñöa ra luaät
Nhoùm ba: Nguyeân toá ôû giöõa coù khoái löôïng nguyeân töû
baèng trung bình cuûa hai nguyeân toá laân caän. Ngay sau
ñoù caùc nhaø khoa hoïc khaùc phaùt trieån theâm caùc nhoùm
lôùn hôn.
‟ Ví duï: Nhoùm Cl/Br/I , nhoùm sulfur, oxy, selen vaø tellu, nhoùm
nito, phospho, arsen, antimon, vaø bismuth vaø caùc nhoùm
khaùc.
„ Naêm 1864-1865, nhaø baùc hoïc ngöôøi Anh, John
Newlands ñaõ coá gaéng saép xeáp caùc nguyeân toá theo
nhoùm 8 vaø ñöa ra luaät nhoùm 8:
‟ Caùc nguyeân toá hoùa hoïc saép xeáp theo traät töï taêng daàn khoái
löôïng nguyeân töû, tính chaát caùc nguyeân toá laëp laïi töøng nhoùm
8 nguyeân toá.
OÂng saép xeáp caùc nguyeân toá nhö sau:
Li Be B
C
N
O
S
F
Cl
Na Mg Al Si P
Ca
K
„ Nhöng luaät nhoùm 8 cuûa Newland sai do:
1. Khoâng phuø hôïp vôùi caùc nguyeân toá coù khoái löôïng nguyeân
töû lôùn hôn Ca.
2. Khi nhieàu nguyeân toá môùi ñöôïc phaùt hieän, nhö caùc khí trô
He, Ne, Ar, thì khoâng thích hôïp theo saép xeáp naøy.
„ Naêm 1869 nhaø baùc hoïc Nga Dmitri Ivanovich Mendeleev vaø
4 thaùng sau, nhaø baùc hoïc Ñöùc Julius Lothar Meyer ñoäc laäp
ñöa ra baûng tuaàn hoaøn. Nhöng baûng cuûa Mendeleev hoaøn
chænh hôn vaø khoâng coù nhieàu ngoaïi leä nhö cuûa Meyer. Baûng
cuûa Mendeleev ñöôïc chöùng minh laø ñuùng ñaén döïa treân caáu
truùc ñieän töû veà sau, cuoái theá kyû 19 ñaàu theá kyû 20.
„ Ñònh luaät tuaàn hoaøn Mendeleev
„ Tính chaát caùc ñôn chaát cuõng nhö daïng vaø tính chaát caùc hôïp
chaát cuûa nhöõng nguyeân toá hoùa hoïc phuï thuoäc tuaàn hoaøn
vaøo troïng löôïng nguyeân töû cuûa caùc nguyeân toá.
„ Baûng heä thoáng tuaàn hoaøn ban ñaàu cuûa Mendeleev coù daïng
nhö sau:
Baûng naøy coøn thieáu
nhieàu nguyeân toá , caùc
nguyeân toá trong daáu
hoûi ñöôïc Mendeleev
ñeà caäp nhöng chöa
bieát teân, sau naøy ñöôïc
laép vaøo.
Dmitri Ivanovich
Mendeleev
Baûng heä thoáng tuaàn hoaøn hieän ñaïi
„ Naêm 1913 Henry Gwyn Jeffreys
Moseley (Anh, 1887-1915) qua
caùc nghieân cöùu vaø thí nghieäm
cuûa mình chöùng minh raèng soá
thöù töï nguyeân toá (Z) baèng vôùi
ñieän tích haït nhaân. Töø ñoù ñònh
àphaùt bieåu laïi nhö
sau:
„ Tính chaát caùc ñôn chaát cuõng
nhö daïng vaø tính chaát caùc hôùp
chaát cuûa nhöõng nguyeân toá hoùa
ätuaàn hoaøn vaøo
ñieän tích haït nhaân nguyeân töû
caùc nguyeân toá.
I A
II A
III B
IVB
VB
VI B
VII B
VIII B
I B
II B
III A
IVA
VA
VI A
VII A
VIII A
1
1
2
1
2
H
1.008
3
H
He
1.008 4.0026
4
5
6
7
8
9
10
Li
6.939
11
Be
9.0122
12
B
C
N
O
F
Ne
10.811 12.011 14.007 15.999 18.998 20.183
13
14
15
16
17
18
3 Na
22.99
19
Mg
24.312
20
Al
Si
P
S
Cl
Ar
26.982 28.086 30.974 32.064 35.453 39.948
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
4
K
Ca Sc
Ti
V
Cr
Mn Fe Co
Ni
Cu Zn Ga Ge As
Se
Br
Kr
39.102 40.08
44.956 47.89
50.942 51.996 54.938 55.847 58.932 58.71
63.54
65.37
69.72
72.59
74.922 78.96
79.909 83.8
37
38
39
40
41
50
51
52
53
54
5 Rb
Sr
Y
Zr
Nb Mo Tc
Ru Rh Pd Ag Cd
In
Sn Sb Te
I
Xe
131.29
86
85.468 87.62
88.906 91.224 92.906 95.94
* 98
75
101.07 102.91 106.42 107.9
112.41 114.82 118.71 121.75 127.61 126.9
55
56
57
72
73
74
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
6 Cs
Ba **La Hf
Ta
W
Re Os
Ir
Pt
Au Hg
Tl
Pb
Bi
208.98
115
Po
* 209
116
At
* 210
Rn
* 222
132.91 137.33 138.91 178.49 180.95 183.85 186.21 190.2
192.22 195.08 196.97 200.29 204.38 207.2
87
88
89
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
7 Fr
Ra ***Ac Rf
Ha Sg Ns
Hs
* 265
Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh
* 223 226.03 227.03 * 261
* 262
* 263
* 262
* 268
* 269
* 272
* 277
*284
*285
*288
*292
on symbols used by ACS
S.M.Condren 2003
58
67
68
69
70
71
* Designates that **Lanthanum
Ce
Pr
Nd Pm Sm Eu Gd Tb
Dy Ho
Er
Tm Yb
Lu
all isotopes are
radioactive
Series
140.12 140.91 144.24
* 145
93
150.36 151.96 157.25 158.93 162.51 164.93 167.26 168.93 173.04 174.97
90
91
92
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
*** Actinium
Series
Th Pa
U
Np Pu Am Cm Bk
Cf
* 251
Es Fm Md No
Lr
* 260
232.04 231.04 238.03 237.05
* 244
* 243
* 247
* 247
* 252
* 257
* 258
* 259
„ Caáu truùc Baûng Heä thoáng tuaàn hoaøn caùc nguyeân
toá hoùa hoïc
‟ Chu kyø: Coù 7 chu kyø töø 1 ñeán 7 (öùng vôùi n=1 ñeán 7).
‟ Nhoùm: Coù 8 nhoùm goàm coù nhoùm chính vaø nhoùm phuï
(hay coøn goïi laø phaân nhoùm A vaø phaân nhoùm B).
‟ OÂ: Laø vò trí cuï theå cuûa moãi nguyeân toá trong baûng, laø soá
thöù töï nguâá øø oá electron trong
nguyeân töû. (Veà nguyeân taéc, khi bieát nguyeân toá naèm ôû oâ
naøo laø xaùc ñònh ñöôïc caáu truùc electron nguyeân töû).
„ Chu kyø
„ Khôûi ñaàu chu kyø laø caùc nguyeân toá kim loaïi kieàm (Li,
Na, K, Rb, Cs, Fr) keát thuùc baèng nhöõng nguyeân toá khí
trô (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rr).
„ Ba chu kyø ñaàu laø chu kyø nhoû, chæ goàm moät daõy nguyeân
toá.
‟ Chu kyø 1 goïi lachu kyñac biet, chæ coù H vaø He (1s1, 1s2).
‟ Chu kyø 2, 3 goïi laø chu kyø ñieån hình, coù 8 nguyeân toá (2s1 ñeán
2s22p8).
„ Boán chu kyø coøn laïi coù hai daõy nguyeân toá, goïi laø chu kyø
lôùn:
‟ Chu kyø 4, 5 coù 18 nguyeân toá (8 nguyeân toá phaân nhoùm chính
ns1 ñeán ns1np8, 10 nguyeân toá phaân nhoùm phuï hay nguyeân toá
chuyeån tieáp ns2(n-1)d1-10).
‟ Chu kyø 6 coù 32 nguyeân toá (8 nguyeân toá phaân nhoùm chính 6s1
ñeán 6s16p8, 10 nguyeân toá phaân nhoùm phuï 6s25d1-10 vaø 14
nguyeân toá hoï lantanit 6s24f1-14).
‟ Chu kyø 7 veà lyù thuyeát cuõng coù 32 nguyeân toá nhöng chæ môùi
phaùt hieän 31 (7 chính, 10 chuyeån tieáp vaø 14 actinit) goïi laø
chu kyø dôû dang
„ Vaøo naêm 2006, baûng chöùa 117 nguyeân toá hoùa hoïc ñaõ
ñöôïc xaùc nhaän.
‟ 92 nguyeân toá ñöôïc tìm trong töï nhieân trong quaû ñaát, coøn laïi
laø caùc nguyeân toá toång hôïp trong phoøng thí nghieäm.
‟ Nguyeân toá thöù 43 (technetium) vaø 61 (promethium), maëc duø
soá thöù töï nhoû hôn nguyeân toá töï nhieân 92, uranium, cuõng laø do
toång hôïp.
‟ Nguyeân toá 93 (neptunium) vaø 94 (plutonium) maëc duø ñöôïc
xeáp chung vôùi caùc nguyeân toá toång hôïp, nhöng thöïc ra ñöôïc
tìm thaáy tronû
„ Nguyeân toá thöù 117 laø ununseptium (Uus), nguyeân toá thöù
118 döï kieán laø Uuo (ununoctium).
„ Moät soá nhaän xeùt:
‟ Soá thöù töï nguyeân toá (oâ) truøng vôùi soá ñieän tích haït nhaân Z.
‟ Soá thöù töï chu kyø truøng vôùi soá n (soá lôùp electron).
‟ Nguyeân toá s (hoï s) laø caùc nguyeân toá coù electron cuoái cuøng
ñieàn vaøo phaân möùc s ngoaøi cuøng (kieàm, kieàm thoå), coù hai
nguyeân toá s ôù ñaàu chu kyø.
‟ Nguyeân toá p (hoï p) coù electron cuoái cuøng ñieàn vaøo phaân möùc
p ngoaøi cuøng, ñoù laø 6 nguyeân toá cuoái chu kyø.
‟ Giöõa chu kyø laø 10 nguyeân toá d coù electron ñieàn vaøo ON (n ‟
1)d sau nguyeân toá d thöù nhaát laø 14 nguyeân toá f coù electron
ñieàn vaøo ON (n ‟ 2)f
„ Nhoùm
„ Laø daõy doïc caùc nguyeân toá coù toång soá electron lôùp
ngoaøi cuøng baèng nhau vaø baèng soá thöù töï cuûa nhoùm hay
phaân nhoùm.
„ Phaân nhoùm chính: (A) Goàm caùc nguyeân toá s hoaëc p coù
coâng thöùc electron ôû lôùp ngoaøi cuøng töông öùng vôùi nsx
hoaëc ns2npx-2.
„ Phaân nhoùm phuï: (B) goàm caùc nguyeân toá d coù coâng thöùc
electron lôùp ngoaøi cuøng (n-1)dx-2ns2, moãi nhoùm coù 4
nguyeân toá.
„ Rieâng caùc nguyeân toá ôû nhoùm VIII B (VD: Co, Ni) tuy coù soá
electron ôû phaân lôùp ngoaøi cuøng lôùn hôn 8 vaãn ñöôïc ñaët vaøo
nhoùm VIII B (Fe, Co, Ni coù caáu hình electron laø 4s23d6,7,8), vì
vaäy nhoùm naøy coù 12 nguyeân toá.
„ Ngoaøi ra caùc nguyeân toá lantanit vaø actinit coù caáu taïo ñaëc bieät
ñöôïc xeáp vaøo nhoùm III B (caáu hình electron lôùp ngoaøi cuøng laø
ns2(n-2)f1-14.
„ Ngoaïi leä:
„ Caùc tröôøng hôïp gaàn caáu truùc baõo hoøa hoaëc baùn baûo hoøa ñeàu
chuyeån veà ñoù.
(n-1)d4ns2 (n-1)d5ns1
(n-1)d9ns2 (n-1)d10ns1
„ Cuï theå: Phaân nhoùm IB coù (n-1)d9ns2 (n-1)d10ns1
Caáu truùc electron, nguyeân töû vaø söï thay ñoåi tính chaát
cuûa caùc nguyeân toá trong heä thoáng tuaàn hoaøn
„ Baùn kính nguyeân töû vaø ion (r)
‟ Trong cuøng chu kyø: Töø traùi sang phaûi baùn kính nguyeân töû
giaûm, do Z taêng vaø n khoâng ñoåi. ÔÛ caùc chu kyø lôùn khoâng
roõ raøng, do hieäu öùng chaén.
‟ Trong nhoùm chính: Treân xuoáng baùn kính nguyeân töû taêng
do n taêng vaø hieäu öùng chaén chieám öu theá so vôùi Z taêng.
‟ Phaân nhoùm phuï: Nguyeân toá 1 ñeán nguyeân toá 2 baùn kính
nguyeân töû taêng, sau ñoù haàu nhö khoâng taêng.
‟ Baùn kính iooxhöùg iátiâiáng nguyeân töû.
‟ Baùn kính ion döông nhoû hôn nguyeân töû trung hoaø.
‟ Baùn kính ion aâm lôùn hôn nguyeân töû trung hoaø.
Bieán thieân cuûa baùn kính nguyeân töû theo soá nguyeân toá
Baùn kính nguyeân töû
„ Naêng löôïng ion hoùa (I hay EI)
‟ Laø naêng löôïng caàn thieát böùt moät electron (khoûi nguyeân töû
hay ion döông) ñeå taïo ion döông (hay ion döông cao hôn).
‟ Naêng löôïng ion hoùa caøng nhoû thì caøng deã nhöôøng electron,
do ñoù tính kim loaïi vaø khöû taêng.
‟ Taùch electron ñeå taïo cation caøng veà sau caøng khoù.
„ Ví duï: Taùch electron thöù hai cho ra X+2 coù I2>>I1.
‟ Z taêng vaø hieäu öùng xaâm nhaäp taêng daãn ñeán I taêng.
‟ Hieäu öùng chaén taêng daãn ñeán I giaûm Trong 1 chu kyø töø traùi
sang phaûi I taêng, tính kim loaïi giaûm (Z taêng).
‟ Töø treân xuoáng, phaân nhoùm chính I giaûm.
‟ Phaân nhoùm phuï I taêng (ít) do hieäu öùng xaâm nhaäp taêng.
Naêng löôïng ion hoùa vs. soá nguyeân toá
Tải về để xem bản đầy đủ
29 trang
94720
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa đại cương - Chương 3: Định luật tuần hoàn, hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học (HTTH) - Huỳnh Kỳ Phương Hạ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_dai_cuong_chuong_3_dinh_luat_tuan_hoan_he_thon.pdf
