›
›

Bài giảng Định luật tuần hoàn và Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học

ppt 43 trang huongle 3020
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Định luật tuần hoàn và Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_dinh_luat_tuan_hoan_va_he_thong_tuan_hoan_cac_nguy.ppt

Nội dung text: Bài giảng Định luật tuần hoàn và Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học

  1. General Chemistry Chương 3:Định luật tuần hồn và HTTH các nguyên tố hố học
  2. Nội dung 3.1 Định luật tuần hồn và điện tích hạt nhân 3.2.Bảng hệ thống tuần hồn và các nguyên tố hĩa học và cấu trúc electron nguyên tử 3.3 Cấu trúc bảng hệ thống tuần hồn dưới ánh sáng cấu tạo nguyên tử 3.4 Sự thay đổi tính chất các nguyên tố trong hệ thống tuần hịan Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 2 of 35
  3. 3.1 Định luật tuần hồn và điện tích hạt nhân • 1869, Dimitri Mendeleev Lother Meyer When the elements are arranged in order of increasing atomic mass, certain sets of properties recur periodically. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 3 of 35
  4. Nội dung định luật • Mendeleev chọn khối lượng ngtử và tính chất hĩa học làm tiêu chuẩn để hệ thống hĩa các nguyên tố, ơng cho rằng khối lượng ngtử quyết định tính chất hĩa học của nguyên tố • “ Tính chất của các đơn chất, thành phần và tính chất các hợp chất của các nguyên tố hĩa học phụ thuộc tuần hồn vào khối lượng nguyên tử” • Theo quan điểm hiện đại thì tính chất của các nguyên tố phụ thuộc vào cấu trúc electron, mà số electron bằng điện tích hạt nhân. Do đĩ • Hiện nay định luật được phát biểu “Tính chất của các đơn chất, thành phần và tính chất các hợp chất của các ngtố hĩa học phụ thuộc tuần hồn vào điện tích hạt nhân” • Nguyên nhân của tính chất tuần hồn là do sự tuần hồn của lớp vỏ electron Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 4 of 35
  5. 3.2 Bảng hệ thống tuần hồn các nguyên tố và cấu trúc electron nguyên tử • Bảng HTTH được chính thức cơng bố năm 1871 gồm 66 nguyên tố, chia thành 8 nhĩm đứng và 12 hàng ngang. Trong đĩ ơng đã để những ơ trống cho các nguyên tố chưa biết (Se, Ga, Ge, Tc ) và dự đốn tính chất của chúng • Sau này nhiều nguyên tố khác được phát hiện và được điền vào những ơ trống đĩ. Sự hiện diện của chúng khơng làm thay đổi gì cơ bản HTTH mà khẳng định tính đúng đắn của HTTH • Cho đến nay cĩ hơn 400 loại bảng HTTH khác nhau , nhưng bảng HTTH dạng ngắn và dạng dài là hai loại được thừa nhận rộng rãi và hiện nay đang dùng. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 5 of 35
  6. 3.2.1 Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong HTTH • Các nguyên tố được sắp xếp theo trật tự tăng dần điện tích hạt nhân Z. Do số điện tích hạt nhân Z trùng với số thứ tự nguyên tố, vì vậy số thứ tự của nguyên tố cũng cho ta biết số electron trong nguyên tử • Các nguyên tố cĩ tính chất hố học giống nhau được xếp trong cùng một cột, mỗi cột là một nhĩm • Mỗi hàng (bảng dài) được gọi là một chu kỳ. Chu kỳ là một dãy các nguyên tố sắp xếp theo số thứ tự tăng dần, bắt đầu là một kim loại điển hình (kim loại kiềm), cuối chu kỳ là một phi kim điển hình (halogen) và kết thúc là một khí hiếm Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 6 of 35
  7. 3.2.2 Các loại bảng hệ thống tuần hồn 1.Bảng HTTH dạng ngắn: + Các nguyên tố được bố trí thành cột (nhóm) có số thứ tự từ I – VIII gồm nhóm chính và nhóm phụ và 7 chu kỳ (từ 1 – 7) được xếp thành 10 hàng ngang. Ngồi ra cịn cĩ 2 hàng ngang để ngồi bảng chính là các nguyên tố họ lantanit và actinit + Các nhĩm nguyên tố được bố trí thành 8 cột dọc, mỗi nhĩm chia thành phân nhĩm chính và phân nhĩm phụ, tạo nên hai hàng dọc. Các nguyên tố phân nhĩm chính gồm các nguyên tố điển hình được bắt đầu từ nguyên tố điển hình của chu kỳ 2 tạo cột dọc dài hơn, các nguyên tố phân nhĩm phụ họp thành hàng dọc ngắn hơn bắt đầu từ chuPrenticekỳ-Hall4 © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 7 of 35
  8. Bảng HTTH dạng ngắn + Các chu kỳ được bố trí thành hàng ngang và cĩ số thứ tự từ 1 đến 7. Chúng bắt đầu từ kim loại kiềm và kết thúc bằng nguyên tố khí hiếm.( trừ chu kỳ 1) • 3 chu kỳ đầu là chu kỳ nhỏ, trong đĩ chu kỳ 1 là chu kỳ đặc biệt chỉ 2 nguyên tố, chu kỳ 2 và 3 đều cĩ 8 nguyên tố chúng đều là những nguyên tố điển hình vì vậy đĩ là những chu kỳ điển hình • 4 chu kỳ sau là chu kỳ dài. Trong đĩ - Chu kỳ 4 và 5 cĩ 18 nguyên tố, trong đĩ cĩ 8 nguyên tố điển hình làm thành 1 hàng ngang và 10 nguyên tố phân nhĩm phụ (nguyên tố chuyển tiếp) làm thành một hàng ngang thứ 2 - Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 8 of 35
  9. Bảng HTTH dạng ngắn - Chu kỳ 6 cĩ 32 nguyên tố (8 nguyên tố điển hình, 10 nguyên tố chuyển tiếp và 14 nguyên tố họ lantanit), chúng được bố trí trên 3 hàng ngang (cĩ 1 hàng ngang của họ lantanit để ở ngồi bảng chính) - Chu kỳ 7: về lý thuyết cĩ 32 nguyên tố nhưng hiện nay chưa đầy đủ (chỉ cĩ 23 nguyên tố-Bảng cũ cĩ 19 nguyên tố) gồm 2 nguyên tố phân nhĩm chính, 7 nguyên tố chuyển tiếp và 14 nguyên tố nhĩm actinit. Đây là chu kỳ dở dang Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 9 of 35
  10. Bảng HTTH dạng ngắn C H NHOM CAC NGUYEN TO H A U I II III IV V VI VII VIII N K IA IB IVB IVA Y G IIA IIB IIIB IIIA VB VA VIB VIA VIIB VIIA VIIIB VIIIA 1 I (H) H He 2 II Li Be B C N O F Ne 3 III Na Mg Al Si P S Cl Ar IV K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 4 V Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr VI Rb Sr Y Zr Nb Tc Ru Pd 5 Mo Rh VII Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 VIII Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt IX Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 X Fr Ra Ac Ku Ns OXIT R O RO R O CAO NHAT 2 R2O3 RO2 2 5 RO3 R2O7 RO4 HYDRUA RH4 RH3 RH2 RH LANTANIT Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ACTINIT Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 10 of 35
  11. 2. Bảng hệ thống tuần hồn dạng dài • Mỗi chu kỳ chỉ xếp trong một hàng (ngồi 2 họ lantanit và actinit được xếp riêng) và nĩi chung họ các nguyên tố s,p,d được xếp liên tục nhau • Các nhĩm nguyên tố tách hẵn thành những cột riêng, trong đĩ phân nhĩm chính được gọi là nhĩm A cịn phân nhĩm phụ được gọi là nhĩm B • Bảng dạng dài khơng gọn và chặt chẽ bằng dạng ngắn, nhưng cĩ ưu điểm phản ánh được rõ ràng sự phân chia các họ nguyên tố theo đặc điểm cấu tạo electron Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 11 of 35
  12. KL kiềm Bảng HTTH Khí hiếm KL kiềm thổ Halogen Nhĩm chính KL chuyển tiếp Nhĩm chính Lanthanides và Actinides Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 12 of 35
  13. 3.2.3.Hệ thống tuần hồn và cấu hình electron nguyên tử Qua khảo sát cấu trúc e ngtử của các ngtố trong bảng HTTH, người ta nhận thấy sự sắp xếp e trong lớp vỏ ngtử cĩ tính tuần hồn. Khi chuyển sang chu kỳ mới, các e lại bắt đầu sắp xếp vào lớp lượng tử mới trong ngtử các nguyên tố và theo chiều tăng điện tích hạt nhân ngtử của chúng, trật tự sắp xếp e vào các phân lớp lượng tử lặp lại tuần hồn. Số e của lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng của ngtử các ngtố lặp lại tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân ngtử của chúng Do tính chất tuần hồn của cấu trúc vỏ electron nên tính chất của các đơn chất và hợp chất của các nguyên tố cũng biến đổi tuần hồn Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 13 of 35
  14. Sự tuần hồn về thể tích (cm3/mol) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 14 of 35
  15. Ví dụ: Cấu hình e của các ngtố thuộc chu kỳ 2 và 3 Chu kỳ 2 Li Be B C N O F Ne Sự phân 2/1 2/2 2/3 2/4 2/5 2/6 2/7 2/8 bố e- vào các lớp Sự phân bố 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 e-vào các 2s1 2s2 2s22p1 2s2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p phân lớp 2p2 6 Chu kỳ 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar Sự phân 2/8/1 2/8/2 2/8/3 2/8/4 2/8/5 2/8/6 2/8/7 2/8/8 bố e- vào các lớp Sự phân 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 bố e- vào 2s2 2p6 2s22p6 2s22p6 2s22p6 2s22p6 2s22p6 2s22p6 2s22p các phân 3s1 3s2 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 6 2 lớp 3s 3p Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 15 of 356
  16. Hệ thống tuần hồn và cấu hình electron nguyên tử • Nguyên tố mà trong nguyên tử phân lớp s đang xây dựng và hồn tất là nguyên tố s, nguyên tố mà phân lớp p đang xây dựng và hồn tất là nguyên tố p. Các chu kỳ 1, 2, 3 bao gồm các nguyên tố s và p. Các nguyên tố s và p đều thuộc nhĩm A (phân nhĩm chính) • Chu kỳ 4,5 ngồi các nguyên tố s và p, cịn cĩ các nguyên tố cĩ phân lớp 3d và 4d đang xây dựng và hồn tất đĩ là các nguyên tố d thuộc nhĩm B (phân nhĩm phụ) • Chu kỳ 6: Ngồi các nguyên tố s,p,d cịn cĩ 14 nguyên tố f, chu kỳ 7 mặc dù chưa đầy đủ nhưng về nguyên tắc cĩ 32 nguyên tố tương tự như chu kỳ 6 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 16 of 35
  17. 3.3 Cấu trúc HTTH dưới ánh sáng cấu tạo nguyên tử 3.3.1 Chu kỳ • Chu kỳ là dãy các nguyên tố xếp theo số thứ tự tăng dần viết theo chiều ngang, bắt đầu bằng các nguyên tố s (ns1) kết thúc bằng các nguyên tố p (p6) ở khoảng giữa cĩ thể cĩ các nguyên tố d,f • Số thứ tự chu kỳ bằng số lượng tử chính n của lớp electron ngồi cùng • Chu kỳ 1: là chu kỳ đặc biệt chỉ cĩ 2 nguyên tố s • Chu kỳ 2 và 3: là 2 chu kỳ nhỏ mỗi chu kỳ cĩ 8 nguyên tố gồm 2 nguyên tố s và 6 nguyên tố p Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 17 of 35
  18. Chu kỳ • Chu kỳ 4 và chu kỳ 5: là 2 chu kỳ lớn mỗi chu kỳ cĩ 18 nguyên tố gồm 2 nguyên tố s, 10 nguyên tố d và 6 nguyên tố p. • Những nguyên tố cĩ electron điền vào nhĩm d đĩ là những nguyên tố chuyển tiếp. Cĩ 2 dãy nguyên tố chuyển tiếp: + Dãy thứ nhất gồm mười nguyên tố từ Sc (số 21) đến nguyên tố Zn (số 30) + Dãy thứ 2 gồm 10 nguyên tố từ Y(39) đến Cd (48) Các nguyên tố 2 dãy trên đều cĩ cĩ cấu trúc electron ứng với cơng thức chung ( n-1)d1-10ns2 . Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 18 of 35
  19. Chu kỳ • Chu kỳ 6 là chu kỳ hồn chỉnh cĩ 32 nguyên tố xếp thành 2 hàng ngang. 14 nguyên tố đất hiếm họ lantanit được xếp vào cùng một ơ với nguyên tố La. Về cấu trúc electron gồm cĩ 2 nguyên tố s, 14 nguyên tố f, 10 nguyên tố nhĩm d và 6 nguyên tố p . • Chu kỳ 7 là chu kỳ chưa kết thúc, mới cĩ 19 nguyên tố được tìm thấy gồm cĩ 2 nguyên tố s, 14 nguyên tố f và một số nguyên tố d. Chu kỳ 7 giống như chu kỳ 6 cĩ 14 nguyên tố đất hiếm họ actinit xếp cùng ơ với nguyên tố Ac. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 19 of 35
  20. 3.3.2 Nhĩm ▪ Nhĩm gồm các nguyên tố cĩ số electron ở lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng giống nhau ▪ Số electron ở lớp ngồi cùng hoặc ở những phân lớp ngồi cùng bằng số thứ tự của nhĩm ▪ Riêng một số nguyên tố như :Co, Ni, Ir, Pt, tuy cĩ số e ở các phân lớp ngồi cùng lớn hơn 8 vẫn đặt ở nhĩm VIII ▪ Các nguyên tố thuộc họ lantanit và actinit cĩ cấu tạo đặc biệt, các electron đang và đã xây dựng ở phân lớp (n-2)f nhưng được đặt ở nhĩm III cùng ơ với lantan (La) và actini (Ac) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 20 of 35
  21. 3.3.3 Phân nhĩm ° Phân nhĩm gồm các nguyên tố cĩ cấu trúc electron ở lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng giống nhau °Phân nhóm chính (nhĩm A) gồm các ngtố s và p, cấu hình e ở lớp ngồi cùng là nsx hoặc ns2npx-2, chúng luôn có số e ngoài cùng bằng số nhóm (x là số thứ tự phân nhĩm) ° Phân nhóm phụ (nhĩm B) là các kim loại (những nguyên tố chuyển tiếp) là các nguyên tố d, cĩ cấu hình electron các phân lớp ngồi cùng là (n-1)d1-10ns2 ( cĩ một số ngoại lệ Cu, Ag, Au, cĩ cấu hình (n-1)d10ns1) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 21 of 35
  22. -Ngồi ra cịn cĩ các nguyên tố phân nhĩm phụ thứ cấp, nguyên tố f, những nguyêên tố nằm ngoài bảng HTTH , cĩ cấu hình e ở các phân lớp ngồi cùng là ( n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2 - Ghi chú: Các nguyên tố Zn, Cd, Hg cĩ cấu hình electron là d10, chúng khơng được coi là nguyên tố chuyển tiếp cũng khơng phải là kim loại điển hình Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 22 of 35
  23. Nhĩm nguyên tố Group 1A: The Alkali Metals - Alkali metals emit characteristic colors when placed in a high temperature flame. Li Na K Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 23 of 35
  24. Nhận xét: Sự dài ngắn khác nhau của các chu kỳ là do thứ tự sắp xếp e vào các orbital ngtử trong chúng khác nhau gây nên. Electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố sắp xếp theo quy luật ns1-2, np1-6, (n – 1)d1-10, (n – 2) f 1-14. Các ngtố trong một phân nhóm luôn có cấu hình e ngoài cùng bằng nhau và có tính chất tương tự nhau. Biết được cấu hình e ta có thể xác định được vị trí và tính chất của chúng Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 24 of 35
  25. 3.4.4 Ơ • Ơ là vị trí cụ thể của một nguyên tố, chỉ rõ toạ độ của nguyên tố trong HTTH. Nĩ chính là số thứ tự của nguyên tố và cũng là điện tích hạt nhân của nguyên tố, chỉ số thứ tự của chu kỳ số thứ tự nhĩm • Lưu ý: trong HTTH các nguyên tố f (họ lantanit và actinit được xếp vào nhĩm IIIB và được để ngồi bảng chính. Vì vậy thứ tự của các ơ trong HTTH của bảng chính khơng xếp một cách liên tục Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 25 of 35
  26. 3.4 Sự biến đổi tuần hồn tính chất các ngtố trong HTTH ▪ Quy luật biến đổi tính chất chung: o Chu kỳ: Từ trái sang phải tính kim loại của ngtố giảm dần, tính phi kim tăng dần. o Nhóm: Trong một phân nhóm chính, từ trên xuống tính kim loại của ngtố tăng dần theo chiều tăng Z, tính phi kim giảm. Trong một phân nhóm phụ, từ trên xuống, tính kim loại tăng hoặc giảm chút ít. ▪ Đặc điểm của lớp vỏ electron hóa trị o Nhóm chính: ns2 np1-6 - Các ngtố cùng một nhóm có cấu hình e hóa trị giống nhau. - Số thứ tự của nhóm trùng với số electron lớp ngoài cùng. - Cấu hình e lớp ngoài cùng được lặp đi lặp lại trong các chu kì. o Nhóm phụ: ns2(n-1)d1-10. Vì E tương đối cao nên các e d cũng có thể tham gia phản ứng, chúngPrenticeđược-Hall ©coi 2002 là các electronGeneral Chemistry:hóa trị Chapter. 10 Slide 26 of 35
  27. 3.3.1 Bán kính nguyên tử và ion 1. Bán kính ngtử + Bán kính cộng hóa trị của một ngtử là nửa khoảng cách của 2 ngtử cùng một ngtố tạo thành liên kết đơn cộng hóa trị. Ví dụ H – H d = 0,74A0, r = 0,37A0 Cl – Cl d = 1,998A0, r = 0,99A0 + Bán kính kim loại của một nguyên tố kim loại bằng nửa khoảng cách giữa tâm của các nguyên tử kim loại ở gần nhau nhất trong mạng tinh thể kim loại Ví dụ: Na là 1,54 Ao; Mg: 1,30Ao a. Sự thay đổi bán kính nguyên tử trong chu kỳ + Các nguyên tố nhĩm A: Từ trái sang phải, bán kính ngtử các ng tố s,p giảm dần, liên tục. Ví dụ: Ng tố Li Be B C N O F r (A0) 1,52 1,13 0,88 0,77 0,70 0,66 0,64 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 27 of 35
  28. Sự thay đổi bán kính nguyên tử trong chu kỳ + Đối với các nguyên tố nhĩm B: bán kính cộng hố trị nĩi chung giảm chậm và khơng đều Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 1,44 1,32 1,25 1,27 1,46 1,20 1,26 1,20 1,38 1,31 Y Zr Ne Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 1,62 1,48 1,37 1,45 1,56 1,26 1,35 1,31 1,53 1,48 La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 1,69 1,49 1,38 1,46 1,59 1,28 1,37 1,28 1,43 1,51 Nguyên nhân: electron điền vào phân lớp d là lớp thứ 2 ngồi vào nên ảnh hưởng nhỏ đến bán kính nguyên tử và gây ảnh hưởng chắn khác nhau, nên bán kính thay đổi khơng đều đặn. Các nguyên tố f cịn thay đổi chậm hơn nữa. (Do sự co rút lantanit) Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 28 of 35
  29. b. Sự biến đổi bán kính nguyên tử trong một nhĩm + Phân nhóm chính (nhĩm A) từ trên xuống, bán kính ngtử tăng do số lớp electron tăng. Ví dụ: Nguyên tố Li Na K Rb r (A0) 1,52 1,86 2,27 2,47 + Phân nhóm phụ ( nhĩm B): các ngtố thuộc chu kì 4, 5, 6 co ùbán kính tăng chậm hoặc giảm, đó là do sự co d hay co f. - Từ chu kỳ 4 lên chu kỳ 5 : tăng chậm -Từ chu kỳ 5 lên 6:ít thay đổi , cĩ khi giảm do co lantanit Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 29 of 35
  30. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 30 of 35
  31. 2. Bán kính ion • Bán kính ion là bán kính của một cation hoặc anion • Khi chuyển một nguyên tử trung hồ thành anion thì bán kính tăng và thành cation thì bán kính giảm so với bán kính nguyên tử • Trong một phân nhĩm từ trên xuống bán kính ion và nguyên tử đều tăng • Các ion đẳng electron, cation cĩ bán kính nhỏ hơn anion (do Z của anion nhỏ hơn cation) . Ví dụ r Na+< rF- • Các cation đẳng e: Bán kính các cation (3+) nhỏ hơn cation (2+) và nhỏ hơn cation (1+). Ví dụ r Al3+ < r Mg2+ < r Na+ • Anion đẳng e: điện tích anion (-1) nhỏ hơn anion (-2) Ví dụ : r F- < r O-2 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 31 of 35
  32. Bán kính liên kết cộng hố trị 99pm Bán kính anion 181pm Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 32 of 35
  33. 3.4.2 Năng lượng ion hố Năng lượng ion hóa I: là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một electron khỏi nguyên tử ở thể khí và không bị kích thích. (kJ/mol) X(k) + I → X+(k) + e Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 33 of 35
  34. Năng lượng ion hố (I) Nhận xét: I đặc trưng cho khả năng nhường e của ngtử, nghĩa là đặc trưng cho tính kim loại. I càng nhỏ ngtử càng dễ nhường e, do đó tính kim loại và tính khử của nguyên tố càng mạnh. - Trong một chu kì từ trái sang phải I tăng (trừ một số bất thường) - Cấu hình 1s2, và ns2np6 của khí hiếm là bền vững nhất nên I lớn, các cấu hình ns2np3 cĩ cấu hình electron khá bền, nên I khá lớn. Trong một phân nhóm chính (nhĩm A), từ trên xuống, I giảm. • Đối với các nguyên tố nhĩm B quy luật khơng chặt chẽ như các nguyên tố nhĩm A • Đối với nguyên tử nhiều electron, ngồi năng lượng ion hố thứ nhất (I1) cịn cĩ năng lượng ion hố thứ hai (I2), thứ ba (I3) I1 < I2 < I3 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 34 of 35
  35. 3.4.3 Aùi lực đối với electron (F) F là năng lượng phát ra (-) hay thu vào (+) khi kết hợp một electron vào nguyên tử ở thể khí không bị kích thích để tạo thành anion. X (k) + e → X- (k) F Hiện nay F được xác định bằng phương pháp gián tiếp Nhận xét: - Trong một chu kì, từ trái sang phải F của các ngtố thường tăng dần theo chiều tăng Z, nghĩa là F càng âm - Trong một nhóm, từ trên xuống, F của các ngtố giảm dần. - Các ngtố có cấu hình s2, s2p6, s2p3 có F nhỏ có khi dương - Aùi lực với e của một ngtử càng âm thì ion âm tạo thành càng bền, ngtử càng có khuynh hướng nhận e. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 35 of 35
  36. Ái lực đối với e của một số nguyên tố (kj/mol) IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA H He -73 >0 Li Be B C N O F Ne -60 +48 -27 -122 +7 -141 -328 > 0 Na Mg Al Si P S Cl Ar -53 +39 -44 -134 -72 -200 -349 > 0 K Ca Ga Ge As Se Br Kr -48 +29 -29 -118 -77 -1985 -325 > 0 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe -47 +29 -29 -121 -101 -190 -295 > 0 Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn -45 +29 -30 -110 -110 ? ? > 0 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 36 of 35
  37. 3.4.4 Độ âm điện  1. Khái niệm: Độ âm điện  là đại lượng đặc trưng cho khả năng của một nguyên tử (trong phân tử). hút electron về phía mình khi tạo liên kết với nguyên tử của nguyên tố khác IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA H 2,2 Li Be B C N O F 0,98 1,57 2,04 2,55 3,04 3,44 3,98 Na Mg Al Si P S Cl 0,93 1,31 1,61 1,9 2,19 2,58 3,16 K Ca Ga Ge As Se Br 0,82 1,0 1,81 2,01 2,18 2,55 2,96 Rb Sr In Sn Sb Te I 0,82 0,95 1,78 1,96 2,05 2,1 2,66 Cs Ba Tl Pb Bi Po At 0,79Prentice-Hall0,89 © 2002 2,04 General Chemistry:2,33 Chapter2,02 10 2,0 Slide 372,2of 35
  38. 2. Cách xác định độ âm điện χ a) Theo Mulliken: Độ âm điện của một nguyên tố (A) là nửa tổng năng lượng ion hố IAvới ái lực đối với electron FA χ = (IA + FA)/2 • Độ âm điện của tính theo Mulliken là cĩ đơn vị năng lượng, thang độ âm điện của Mulliken là thang độ âm điện tuyệt đối • Phương pháp này khơng xác định được hết độ âm điện của tất cả các nguyên tố vì khơng biết đầy đủ ái lực đối với electron của tất cả các nguyên tố Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 38 of 35
  39. b) Theo Pauling ( 1932): Ơng giả thiết rằng 2 nguyên tử A,B cĩ khả năng hút e như nhau thì năng lượng liên kết A-B bằng trung bình cộng của các liên kết A-A và B-B EA-B = ( EA-A + EB-B)/2 • Tuy nhiên, nếu A,B cĩ độ âm điện khơng bằng nhau thì liên kết A-B trở nên phân cực, giữa năng lượng liên kết A-B với trung bình cộng liên kết A-A và B-B cĩ một độ chênh lệch ∆ Khi đĩ ∆ = EA-B - (EA-A+ EB-B)/2 Nếu độ âm điện của A, B càng chêng lệch thì ∆ càng lớn • Nếu gọi χAvà χB là độ âm điện của A và B và ∆ cĩ đơn vị kj/mol. . Ta cĩ |χA- χB| = 0,102 √∆ • Để xác định độ âm điện của một nguyên tố người ta qui ước độ âm điện của H bằng 2,2. Do đĩ thang âm điện của Pauling là thang tương đối Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 39 of 35
  40. 3.Quy luật • Trong một nhĩm A độ âm điện giảm từ trên xuống dưới • Trong một chu kỳ độ âm điện tăng từ trái sang phải • F cĩ độ âm điên lớn nhất, sau đĩ là oxi F > O > Cl > N > S > C > P > B > Si • Cs, Fr cĩ độ âm điện nhỏ nhất (0,79), các nguyên tố d cĩ độ âm điện từ 1,2 đến 1,9; các nguyên tố f cĩ độ âm điện khoảng 1,3 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 40 of 35
  41. 3.4.5 Số oxi hố ▪ Số oxy hóa là số e mà ngtử nhường đi hay thu vào để tạo thành ion có cấu hình bền ns2 np6, ns2 np6 nd10(với giả thiết hpj chất cĩ cấu tạo ion) Số oxy hóa dương cao nhất của một ngtố bằng số e hóa trị của nó, số oxy hóa âm thấp nhất bằng số nhóm trừ đi 8. Số thứ tự nhóm A I II III IV V VI VII Hợp chất với oxy Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 Hóa trị cao nhất với 1 2 3 4 5 6 7 oxy Hợp chất với hidro SiH4 PH3 H2S HCl Hóa trị với hidro 4 3 2 1 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 41 of 35
  42. Tính chất của các nguyên tố trong bảng HTTH Ái lực electron Năng lượng ion hố Ái lực electron lựcÁi Bán Bán kính nguyên tử Nănglượngionhố Bán kính nguyên tử Prentice-Hall © 2002 GeneralTHE Chemistry: END Chapter 10 Slide 42 of 35
  43. Bài tập • Chọn câu phát biểu đúng • a) Chu kỳ là dãy các nguyên tố xếp theo chiều ngang bắt đầu là các nguyên tố nhĩm ns1 kết thúc là các nguyên tố nhĩm p • b) Số thứ tự chu kỳ bằng số lượng tử chính n của lớp eletron ngồi cùng • c) Điện tích hạt nhân nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào về trị số cũng bằng số thứ tự của nguyên tố đĩ trong bảng hệ thống tuần hồn • d) Tính chất các đơn chất, thành phần và tính chất các hợp chất biến thiên tuần hồn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân • e) Trong bảng hệ thống tuần hồn các nguyên tố , phân nhĩm VIIB chưa phải là phân nhĩm nhiều nguyên tố nhất • g) Nhĩm nguyên tố gồm các nguyên tố xếp theo cột dọc cĩ tổng số electron hĩa trị bằng nhau Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 10 Slide 43 of 35