CHƯƠNG 2
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC
Ts: Nguyễn Khắc Hồng Khoa dược Trường đại học Kinh Bắc
I. MỤC TIÊU
1. Cần biết và hiểu thuyết lượng tử Plăng, Thuyết Đơ Brơi, Nguyên
2. 3. Bài toán hệ 1 electron, 1 hạt nhân 4. Các khái niệm: Mật độ xác suất, obitan nguyên tử (AO), spin
lý bất định Haixenbec Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng. Tiên đề về hàm sóng
5. Hình dáng các obitan s, p, d, f 6. Bốn số lượng tử và mối quan hệ giữa bốn số lượng tử 7. Cấu hình electron của nguyên tử. Các cơ sở để viết đúng cấu hình
electrron, obitan spin (ASO),
8. Các vấn đề về hạt nhân nguyên tử. 9. Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn, các tính chất biến đổi
electron của nguyên tử.
tuần hoàn.
NỘI DUNG
2.1. Cấu tạo nguyên tử 2.2. Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố
I. Các khái niệm cơ bản
1.1. Nguyên tử - Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học mà vẫn mang các tính chất hóa học của nguyên tố đó. - Về mặt điện tích thì nguyên tử trung hòa về điện. - Về thành phần thì nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương do các hạt proton và nơtron tạo thành và lớp vỏ mang điện tích âm do các hạt electron điện tử tạo nên. 1.2. Obital nguyên tử (AO) - AO là những hàm sóng mô tả trạng thái chuyển động của e trong nguyên tử, là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà ở đó xác suất có mặt electron là lớn nhất.
I. Các khái niệm cơ bản
1.3. Hình dạng các AO
I. Các khái niệm cơ bản
1.4. Spin của electron - Ngoài chuyển động obitan xung quanh hạt nhân tạo ra mô men động lượng , electron còn có chuyển động spin riêng quay quanh mình nó tạo ra mô men động lượng spin. Quy ước
I. Các khái niệm cơ bản
1.5. Số lượng tử chính (n): là đại lượng đặc trưng cho số lớp e trong nguyên tử, có giá trị từ 1-7 1.6. Số lượng tử phụ (l): là đại lượng đặc trưng cho số phân lớp e trong nguyên tử, có 4 số lượng tử phụ ký hiệu lần lượt s,p,d,f. 1.6. Cấu hình electron - Cấu hình electrron của nguyên tử là sự sắp xếp các electron vào các obitan của nguyên tử nhiều electron ở trạng thái cơ bản (trạng thái có năng lượng cực tiểu, Emin). - Cấu hình electron của nguyên tử thường được biểu diễn bằng 2 cách: + Cách 1: Biểu diễn dạng số học nla n’l’b VD: Cấu hình electron của C: 1s2 2s22p4 + Cách 2: Biểu diễn dạng hình học dưới dạng ô lượng tử VD:
I. Các khái niệm cơ bản
1.7. Các cơ sở để viết cấu hình electron - Nguyên lý vững bền: Trong nguyên tử nhiều elctrron, electron được điền vào các AO có mức năng lượng từ thấp đến cao. - Quy tắc phân bố mức năng lượng Klechkowski
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d4p6s4f…
- Nguyên lý loại trừ Pauli: Trong một nguyên tử không thể có từ 2 electron bất kỳ trở lên có 4 số lượng tử như nhau (n,l,ml , ms). Do đó Trong cùng một AO chỉ có tối đa 2e và 2e này phải có spin khác nhau. - Quy tắc hund: Trong cùng một phân lớp với nhiều obitan nguyên tử có cùng mức năng lượng như nhau, các electron sẽ được phân bố vào các AO sao cho tạo ra được nhiều electron độc thân nhất.
II. Hạt nhân nguyên tử
III. Định luật tuần hoàn hệ thống tuần hoàn các nguyên tố
3.1. Nguyên tắc sắp xếp bảng tuần hoàn - Xếp các nguyên tố theo chiều tăng số hiệu nguyên tử (ô) - Xếp các nguyên tố cùng số lớp e vào cùng 1 hàng (chu kỳ). - Xếp các nguyên tố cùng số e ở lớp ngoài cùng vào cùng 1 cột (nhóm) + Các nguyên tố có cấu hình kết thúc ở AO s,p xếp vào cùng phân nhóm A (nhóm chính). + Các nguyên tố có cấu hình kết thúc ở AO d,f xếp vào cùng phân nhóm B ( nhóm phụ). 3.2. Định luật tuần hoàn Tính chất của các nguyên tố cũng như tính chất của các đơn chất và hợp chất được tạo nên từ các nguyên tố biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng dần của số điện tích hạt nhân.
Bảng cấu hình electron tổng quát của các chu kỳ
Cấu hình electron tổng quát Z Tổng Số nguyên tố
Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 2 8 8 18 18 32 32 1-2 1s1- 2 3-10 2s1- 2 2p1- 6 11-18 3s1- 2 3p1-6 19-36 4s1- 2 3d1-10 4p1-6 37-54 5s1- 2 4d1-10 5p1-6 6s1- 2 4f1-14 5d1-10 6p1-6 55-86 7s1- 2 5f1-14 6d1-10 7p1-6 87-118
IV. Quy luật biến thiên trong bảng tuần hoàn
STT R ntử E ion
Tính KL Tính PK Tính acid Tính base hóa Độ âm điện
Chu kỳ Giảm Tăng Giảm Tăng Tăng Tăng Tăng
Nhóm Tăng Giảm Tăng Giảm Giảm Giảm Giảm
BÀI TẬP ÁP DỤNG
1s2 2s22p? 3s23p6 4s23d?4p65s24d?5p4
Bài 1: Căn cứ vào các nguyên lý, quy tắc đã học, hãy điền vào các vị trí có đánh dấu hỏi các số liệu thích hợp. 1s2 2s22p6 3s23p3 a) Z = ? b) Z = 40 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p65s24d? c) Z = ? d) Z = 83 [Xe]6s?4f?5s?6p? Bài 2: Trong số các cấu hình electron dưới đây cho Mo (Z = 42) thì cấu hình nào đúng a)[Kr]5s14d5 c) [Kr]3d14 4s24p8
b) [Kr]5s24d5 d) [Ar]3d10 4s24p64d6
