Bài giảng Hóa đại cương A4: Chương 4 - Từ Thị Trâm Anh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:119

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa đại cương A1" Chương 4 - Bảng hệ thống tuần hoàn và sự biến thiên tuần hoàn của tính chất của các nguyên tố hóa học, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev; Bảng phân loại tuần hoàn hiện đại – mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và vị trí của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn; Mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và tính chất hóa học căn bản của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương A4: Chương 4 - Từ Thị Trâm Anh

CHƯƠNG 4 BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN VÀ SỰ BIẾN THIÊN TUẦN HOÀN CỦA TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HÓC HỌC GV: Từ Thị Trâm Anh tttanh@hcmus.edu.vn Năm học 2022-2023, HKI
NỘI DUNG 4.1. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev 4.2. Bảng phân loại tuần hoàn hiện đại – mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và vị trí của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn 4.3. Mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và tính chất hóa học căn bản của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn 4.4. Biến thiên tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử 2
NỘI DUNG 4.1. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev 4.2. Bảng phân loại tuần hoàn hiện đại – mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và vị trí của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn 4.3. Mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và tính chất hóa học căn bản của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn 4.4. Biến thiên tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử 3
Bảng phân loại tuần hoàn Mendeleev (1872) Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố: tăng dần khối lượng, tương tự tính chất hóa học 4
Thành công của bảng phân loại tuần hoàn Mendeleev 1. Để trống một số vị trí trong bảng, và dự đoán đúng tính chất hóa học của các nguyên tố ở các vị trí trống đó. ❖ Ba nguyên tố mà ông để trống đã được tìm thấy sau đó: • Gallium (được tìm thấy năm 1875), • Scandium (Sc, có khối lượng nguyên tử là 45 và được tìm thấy năm 1879), • Germanium (Ge, khối lượng nguyên tử 72, tìm thấy năm 1886). ❖ Các tính chất của eka-silicon được Mendeleev dự đoán năm 1871 và của germanium được tìm thấy năm 1886 rất gần nhau. 2. Đã chỉnh lại đúng khối lượng nguyên tử của nhiều nguyên tố. 5
NỘI DUNG 4.1. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev 4.2. Bảng phân loại tuần hoàn hiện đại – mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và vị trí của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn 4.3. Mối liên quan giữa cấu hình electron nguyên tử và tính chất hóa học căn bản của các nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn 4.4. Biến thiên tuần hoàn một số tính chất của nguyên tử 6
Bảng phân loại tuần hoàn hiện đại ❖ Nguyên tắc sắp xếp: • Tăng dần điện tích hạt nhân • Tính chất các nguyên tố hóa học biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử. ❖ Cấu trúc bảng: ô – chu kỳ – nhóm 7
Bảng phân loại tuần hoàn hiện đại ❖ Bảng phân loại tuần hoàn có • 7 chu kỳ xếp thành 7 hàng ngang • 18 nhóm xếp thành 18 cột. 8
Bảng phân loại tuần hoàn
Bảng phân loại tuần hoàn 10
Sự sắp xếp các nguyên tố hóa học vào các CHU KỲ và NHÓM trong bảng phân loại tuần hoàn ❖ Các nguyên tố hóa học trong một chu kỳ có số lớp electron giống nhau, tên của chu kỳ là tên của lớp electron ngoài cùng. • Mở đầu chu kỳ (nguyên tố nằm ở cột đầu tiên): ns1 • Kết thúc chu kỳ (nguyên tố nằm ở cột cuối cùng) : ns2 np6 , trừ chu kỳ 1. ❖ Chu kỳ 1: • Chỉ có 2 nguyên tố: H (1s1 ) và He (1s2 ), ứng với sự làm đầy electron trong lớp 1. 11
❖ Chu kỳ 2: • Có 8 nguyên tố, ứng với sự thay đổi dần cấu hình electron nguyên tử ở lớp ngoài cùng từ Li: 2s1 đến Ne: 2s2 2p6. • Chu kỳ 2 có: o 2 nguyên tố s o 6 nguyên tố p. ❖ Chu kỳ 3: • Có 8 nguyên tố, ứng với sự thay đổi dần cấu hình electron nguyên tử ở lớp ngoài cùng từ Na: 3s1 đến Ar: 3s2 3p6. • Có o 2 nguyên tố s o 6 nguyên tố p tương tự như chu kỳ 2 • Do đó các nguyên tố hóa học ở chu kỳ 2 và chu kỳ 3 có cấu hình electron lớp ngoài cùng tương tự nhau được xếp vào cùng cột – tức là cùng nhóm – với nhau. 12
❖ Chu kỳ 4 • Có 18 nguyên tố hóa học • Các electron của chúng được thêm vào lần lượt để làm đầy các orbital 4s – 3d – 4p. • Gồm o 2 nguyên tố s (K: [Ar] 4s1 và Ca: [Ar] 4s2 ) o 10 nguyên tố d với cấu hình e nguyên tử từ Sc: [Ar] 4s2 3d1 đến Zn: [Ar] 4s2 3d10 o 6 nguyên tố p với cấu hình e nguyên tử từ Ga: [Ar] 4s2 3d10 4p1 đến Kr: [Ar] 4s2 3d10 4p6 (viết cho gọn: Ga: 4s2 4p1 – Kr: 4s2 4p6). • Để xếp các nguyên tố hóa học theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử và các nguyên tố có cấu hình electron và tính chất hóa học tương tự nhau vào cùng cột, mười cột của các nguyên tố d được xếp chen vào giữa các cột của nguyên tố s và p. 13
❖ Chu kỳ 5 • Có 18 nguyên tố hóa học từ rubidium (Rb: 5s1) đến xenon (Xe: 4d10 5s2 5p6) • electron tiếp tục điền vào các orbital 5s – 4d – 5p • Gồm o 2 nguyên tố s (dãy 5s1-2 ) o 10 nguyên tố d (dãy 4d1-10) o 6 nguyên tố p (dãy 5p1-6) 14
❖ Chu kỳ 6 • Có 32 nguyên tố • Electron lần lượt sắp đầy theo dãy 6s1-2 4f1-14 5d1-10 6p1-6 • Gồm o 2 nguyên tố s: Caesium (Cs: 6s1) và barium (Ba: 6s2) o 1 nguyên tố d Lanthanum (La) có cấu hình electron thực tế là [Xe] 6s2 5d1 o 14 nguyên tố f đứng sau Lanthanum. o Tiếp theo sau đó là 9 nguyên tố có electron tiếp tục điền vào các orbital 5d (từ 5d2-10 o 6 nguyên tố có electron điền vào các orbital 6p. • La và 14 nguyên tố f đứng sau nó thường được ngắt thành dòng riêng để ở phía dưới bảng. • 14 nguyên tố theo sau La có tính chất hóa học tương tự nhau, và tương tự lanthanum nên được gọi là các nguyên tố Lanthanoids (nguyên tố giống La), hay dãy Lanthanide (Lanthanide series), hay dãy 4f. 15
❖ Chu kỳ 7 • Tương tự chu kỳ 6, với cấu hình electron của các nguyên tử trong chu kỳ lần lượt xếp theo dãy 7s1-2 5f1-14 6d1-10 7p1-6. • Trong chu kỳ này, tất cả các nguyên tố đứng sau uranium (U, Z = 92): [Rn] 7s2 5f3 6d1, thuộc dãy 5f) đều không tìm được trong tự nhiên, chúng là các nguyên tố được tạo thành trong phòng thí nghiệm và có tính phóng xạ với đời sống khá ngắn. • Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố có điện tích hạt nhân nguyên tử từ 109 trở lên chưa được biết rõ ràng. • Tương tự như ở chu kỳ 6, actinium (Ac) và 14 nguyên tố theo sau nó được xếp thành dòng riêng ở dưới bảng, chúng được gọi là các nguyên tố Actinoids, hay dãy Actinide, hay dãy 5f. 16
Cấu hình electron và Bảng phân loại tuần hoàn Chu kì ngắn Chu kì dài 17
CÁCH 1 NHÓM và PHÂN NHÓM trong bảng phân loại tuần hoàn ❖ 18 cột chia làm 8 nhóm. ❖ Mỗi nhóm gồm: • Phân nhóm A (còn gọi là phân nhóm chính): nguyên tố s và p o 2 nhóm nguyên tố s được đánh số IA và IIA, o 6 cột của các nguyên tố p được đánh số từ IIIA đến VIIIA. o Số thứ tự của các phân nhóm A bằng tổng số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử. • Phân nhóm B (phân nhóm phụ): các nguyên tố d o Phân nhóm IIIB-VIIB có cấu hình 2 là ns2 (n-1)d1-5: số thứ tự nhóm bằng tổng số electron lớp ngoài cùng và phân lớp đang xây dựng. o Phân nhóm VIIIB gồm có ba cột, với các nguyên tử có tổng số electron lớp ngoài cùng và phân lớp d đang xây dựng là 8, 9, và 10. o 2 cột cuối cùng của các nguyên tố d có tổng số electron lớp ngoài cùng và phân lớp d đang xây dựng là 11 và 12, chúng được đánh số là IB và IIB. 18
CÁCH 2: theo IUPAC 1985 ❖ 18 cột của bảng phân loại tuần hoàn được đánh số từ 1 đến 18, ứng với 18 nhôm. ❖ Số thứ tự nhóm theo cách này: ❖ Các nguyên tố s: Số thứ tự nhóm = Số e lớp ngoài cùng ❖ Các nguyên tố p: Số thứ tự nhóm = số e lớp ngoài cùng + 10 ❖ Các nguyên tố d: Số thứ tự nhóm = số e lớp ngoài cùng + số e phân lớp đang xây dựng = số e hóa trị (tức là tổng số electron thuộc phân lớp ns và (n-1)d); ❖ Hai dãy nguyên tố f, Lanthanide và Actinide, được quy ước thuộc về nhóm 3. 19
Ví dụ 4.1: Biết Chlorine thuộc chu kỳ 3 và nhóm 17 (VIIA) trong bảng phân loại tuần hoàn. Hãy viết cấu hình e của Cl. Giải: Cl thuộc chu kỳ 3 và nhóm 17 (VIIA) vậy Cl là nguyên tố p, có 7 electron hóa trị. Do đó cấu hình electron của nguyên tử Cl là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Ví dụ 4.2: Biết sắt với cấu hình electron nguyên tử là Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Hãy xác định vị trí của Fe trong bảng phân loại tuần hoàn. Giải: Do Fe là nguyên tố d (nhóm B) thuộc chu kỳ 4, có 8 electron hóa trị, vì vậy Fe ở nhóm 8 (hay nhóm VIIIB, cột đầu tiên). 20