H th ng ki n th c hóa h c l p 10 – Ch ng trình C b n và Nâng cao – Luy n thi đ i h c và Cao đ ngệ ố ế ứ ọ ớ ươ ơ ả ệ ạ ọ ẳ Tr n Hoàngầ
Tu nấ
Ch ng 1 + 2ươ : NGUYÊN T - B NG TU N HOÀN HÓA H CỬ Ả Ầ Ọ
A/ KI N TH C C N NHẾ Ứ Ầ Ớ
I/ THÀNH PH N NGUYÊN TẦ Ử
1/ C u t o nguyên t - đ c tính các h t: ấ ạ ử ặ ạ Nguyên t có c u t o g m:ử ấ ạ ồ
- H t nhân gi a nguyên t , g m các h t proton (p) (mang đi n tích d ng) và các h t n tron (n) (khôngạ ở ữ ử ồ ạ ệ ươ ạ ơ
mang đi n).ệ
- V nguyên t g m các h t electron (e) (mang đi n tích âm) chuy n đ ng xung quanh h t nhân.ỏ ử ồ ạ ệ ể ộ ạ
H tạKh i l ng (m)ố ượ Đi n tích (q)ệ
Th tậT ng đ iươ ố Th tậT ng đ iươ ố
Proton 1,6726.10-27 kg 1u +1,602.10-19C 1+
N tronơ1,6748.10-27 kg 1u 0 0
Electron 9,1094.10-31 kg
1
1836
u -1,602.10-19C 1-
* K t lu n.ế ậ
+ Kh i l ng nguyên t b ng kh i l ng h t nhân nguyên t đó (vì kh i l ng c a e r t bé so v i kh iố ượ ử ằ ố ượ ạ ử ố ượ ủ ấ ớ ố
l ng các h t n tron và proton, c th ượ ạ ơ ụ ể
27
31
1,6726.10 1836
9,1094.10
p
e
m
m
−
−
=
).
+ Nguyên t trung hòa v đi n, nên s p = s e.ử ề ệ ố ố
2/ Kích th c và kh i l ng nguyên tướ ố ượ ử
a/ Kích th c nguyên t :ướ ử r t nh , đ c tính b ng đ n v nanomet (nm). 1 nm = 10ấ ỏ ượ ằ ơ ị -9m = 10 Ǻ
Đ ng kínhườ So sánh
Nguyên tử10-1 nm
lan
D
D
hatnhan
nguyentu 4
5
1
10
10
10 ==
−
−
h t nhânạ10-5 nm
lan
D
D
electron
nguyentu 7
8
110
10
10 == −
−
Electron (hay proton) 10-8 nm
lan
D
D
electron
hatnhan 3
8
510
10
10 == −
−
Vì v y electron chuy n đ ng xung quanh h t nhân trong không gian r ng c a nguyên t .ậ ể ộ ạ ỗ ủ ử
b/ Kh i l ng nguyên t : r t nh , đ c tính b ng u (ho c đvC).ố ượ ử ấ ỏ ượ ằ ặ
V i 1u = ớ
12
1.
12
C
m
=
1
12
. 19,9265.10-27 kg → 1u = 1,6605.10-27 kg.
II/ H T NHÂN NGUYÊN T . NGUYÊN T HÓA H CẠ Ử Ố Ọ
1/ Đi n tích h t nhân (Z+).ệ ạ Đi n tích h t nhân chính là t ng đi n tích c a proton.ệ ạ ổ ệ ủ
Z = s proton = s electron = E ố ố (Nguyên t trung hòa v đi n)ử ề ệ
2/ S kh i h t nhân (A).ố ố ạ S kh i c a h t nhân b ng t ng s proton (Z) v i t ng s n tron (N).ố ố ủ ạ ằ ổ ố ớ ổ ố ơ
A = Z + N
3/ S hi unguyên t (Z).ố ệ ử S hi u nguyên t là s đ n v đi n tích h t nhân nguyên t c a m t nguyênố ệ ử ố ơ ị ệ ạ ử ủ ộ
t .ố
4/ Kí hi u nguyên t c a nguyên t X. ệ ử ủ ố
X
A
Z
Trang 1
Tr n Hoàng Tu nầ ấ http://violet.vn/violet
q11
H th ng ki n th c hóa h c l p 10 – Ch ng trình C b n và Nâng cao – Luy n thi đ i h c và Cao đ ngệ ố ế ứ ọ ớ ươ ơ ả ệ ạ ọ ẳ Tr n Hoàngầ
Tu nấ
Trong đó: A: s kh i ố ố Z: s hi u nguyên t ố ệ ử X: kí hi u hóa h c c a nguyên tệ ọ ủ ố
III/ Đ NG V . NGUYÊN T KH I. NGUYÊN T KH I TRUNG BÌNHỒ Ị Ử Ố Ử Ố
1/ Đ ng v :ồ ị Đ ng v là nh ng nguyên t c a cùng m t nguyên t có cùng s proton, khác s n tron.ồ ị ữ ử ủ ộ ố ố ố ơ
Ví d . Nguyên t H có 3 đ ng v ụ ố ồ ị
,
,
Chú ý. Các đ ng v b n có Z ≤ 82.ồ ị ề
2/ Nguyên t kh i. Nguyên t kh i trung bìnhử ố ử ố
a/ Nguyên t kh i (M).ử ố Nguyên t kh i là kh i l ng t ng đ i c a nguyên t , b ng s kh i h t nhân ử ố ố ượ ươ ố ủ ử ằ ố ố ạ
M = A
b/ Nguyên t kh i trung bình (ử ố
M
). Nguyên t kh i trung bình c a nguyên t có nhi u đ ng v đ cử ố ủ ố ề ồ ị ượ
tính b ng h th cằ ệ ứ
cba
cCbBaA
M++
++
=
V i a, b, c: là s nguyên t (ho c % s nguyên t ) c a m i đ ng v .ớ ố ử ặ ố ử ủ ố ồ ị
A, B, C: là nguyên t kh i (hay s kh i) c a m i đ ng v .ử ố ố ố ủ ỗ ồ ị
M r ng:ở ộ
( )
1
1
.
k
i i
i
k
i
i
n M
M
n
=
=
=
V i:ớ ni : % hay s mol hay th tích c a ch t th i ( khi nố ể ủ ấ ứ i là th tích thì ch s d ng cho ch tể ỉ ử ụ ấ
khí) Mi : Kh i l ng mol c a ch t th iố ượ ủ ấ ứ
N u trong h n h p ch có hai ch t , ta có th g i x là s mol (% hay th tích) c a ch t th nh tế ỗ ợ ỉ ấ ể ọ ố ể ủ ấ ứ ấ
trong 1 mol h n h p, khi đó suy ra s mol c a ch t th hai là (1 – x) mol.ỗ ợ ố ủ ấ ứ
1 2
. (1 ).M x M x M= + −
L u ý:ư
Mmin <
M
< Mmax
1 2
2
M M
M+
=
↔
1 2
1 2
1 2
50%
n n
V V
x x
=
=
= =
( th tích c a khí không áp d ng cho th tích dung d ch)ể ủ ụ ể ị
M1 = M2 →
1 2
M M M= =
,
, ,n V x∀
M
đ n ch tơ ấ ↔
M
h p ch tợ ấ
S đ đ ng chéo:ơ ồ ườ
V1 (hay n1) M1|M2 –
M
|
M
→
2
1
21
M M
V
VM M
−
=−
V2 (hay n2) M2 |
M
– M1|
* Chú ý:
- Phân bi t nguyên t và nguyên t :ệ ử ố
+ Nguyên t là lo i h t vi mô g m h t nhân và các h t electron quanh h t nhân.ử ạ ạ ồ ạ ạ ạ
+ Nguyên t là t p h p các nguyên t có cùng đi n tích h t nhân.ố ậ ợ ử ệ ạ
- Tính ch t hóa h c nguyên t là tính ch t hóa h c các nguyên t c a nguyên t đó.ấ ọ ố ấ ọ ử ủ ố
- M i quan h gi a các h t c b n c u t o nên nguyên t :ố ệ ữ ạ ơ ả ấ ạ ử
+ S h t c b n = 2.Z + N (mang đi n: 2.Z, không mang đi n: N).ố ạ ơ ả ệ ệ
Trang 2
Tr n Hoàng Tu nầ ấ http://violet.vn/violet
q11
H th ng ki n th c hóa h c l p 10 – Ch ng trình C b n và Nâng cao – Luy n thi đ i h c và Cao đ ngệ ố ế ứ ọ ớ ươ ơ ả ệ ạ ọ ẳ Tr n Hoàngầ
Tu nấ
+ S h t mang đi n = s electron + s proton = 2.Z .ố ạ ệ ố ố
+ S h t h t nhân = s proton + s n tron = Z + N.ố ạ ở ạ ố ố ơ
+ Đi u ki n b n c a h t nhân nguyên t làề ệ ề ủ ạ ử
N
1 1,33
Z
v i Z ≤ 20ớ
1 1,5
N
Z
v i Z ≤ 82ớ
T ng h t = Z + E + N = 2.Z + N ổ ạ mà : Z ≤ N ≤ 1,5.Z
Nên: 2.Z + Z ≤ 2.Z + N ≤ 2.Z + 1,5.Z
3.Z ≤ T ng h t ≤ 3,5.Z ổ ạ
3,5 3
hat hat
Z
� �
- T kí hi u nguyên t ừ ệ ử
X
A
Z
=> s p và s n trong h t nhân cũng nh s electron v nguyên t và ng cố ố ạ ư ố ở ỏ ử ượ
l i.ạ
- T t c các nguyên t có cùng s đi n tích h t nhân Z đ u thu c cùng m t nguyên t hóa h c.ấ ả ử ố ệ ạ ề ộ ộ ố ọ
- Công th c tính th tích c a m t nguyên t :ứ ể ủ ộ ử
3
3
4RV
π
=
(R là bán kính nguyên t )ử
III/ S chuy n đ ng c a e trong nguyên t . Obitan nguyên t .ự ể ộ ủ ử ử
1/ S chuy n đ ng c a electron trong nguyên tự ể ộ ủ ử
Trong nguyên t , các electron chuy n đ ng r t nhanh xung quanh h t nhân không theo qu đ oử ể ộ ấ ạ ỹ ạ
xác đ nh nào và t o thành đám mây electron.ị ạ
2/ Obitan nguyên t (AO)ử
a/ Đ nh nghĩa: Obitan nguyên t là khu v c đám mây electron xung quanh h t nhân mà xác su t có m tị ử ự ạ ấ ặ
electron kho ng 90%.ả
b/ Hình d ng obitan nguyên t :ạ ử D a trên s khác nhau v tr ng thái electron trong nguyên t ta có:ự ự ề ạ ử
- Obitan s: d ng hình c u.ạ ầ
- Obitan p: g m 3 obitan pồx, py, pz có hình d ng s 8 n i, đ nh h ng theo 3 tr c Ox, Oy, Oz c a h t aạ ố ổ ị ướ ụ ủ ệ ọ
đ .ộ
IV/ L p và phân l p e:ớ ớ
1/ L p electron:ớ L p electron g m các electron có m c năng l ng g n b ng nhau. Các l p electron x pớ ồ ứ ượ ầ ằ ớ ế
theo th t m c năng l ng t th p đ n cao (t g n nhân ra ngoài):ứ ự ứ ượ ừ ấ ế ừ ầ
L p th nớ ứ 1234567
Tên l pớK L M N O P Q
Có s obitan là nố21 4 9 16
Có s electron t i đa là 2nố ố 22 8 18 32
2/ Phân l p electronớ
- M i l p electron chia thành các phân l p s, p, d, f g m các electron có m c năng l ng b ng nhau:ỗ ớ ớ ồ ứ ượ ằ
Phân l pớs p d f
Có s obitan ố1 3 5 7
Có s electron t i đaố ố 2 6 10 14
- Trong 1 l p electron thì s phân l p = s th t l p:ớ ố ớ ố ứ ự ớ
L p thớ ứ 1 2 3 4
Có phân l p ớ1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f
- Phân l p electron ch a electron t i đa g i là phân l p electron bão hòa.ớ ứ ố ọ ớ
V/ Năng l ng – C u hình e trong nguyên t : ượ ấ ử
1/ Các nguyên lý và quy t c phân b electron trong nguyên tắ ố ử
Trang 3
Tr n Hoàng Tu nầ ấ http://violet.vn/violet
q11
H th ng ki n th c hóa h c l p 10 – Ch ng trình C b n và Nâng cao – Luy n thi đ i h c và Cao đ ngệ ố ế ứ ọ ớ ươ ơ ả ệ ạ ọ ẳ Tr n Hoàngầ
Tu nấ
a/ Nguyên lý Pauli: Trên 1 obitan có t i đa 2e và 2e này chuy n đ ng t quay khác chi u nhau:ố ể ộ ự ề
1 obitan có 2e: 2e ghép đôi
1 obitan có 1e: 1e đ c thân ộ
b/ Nguyên lý v ng b n:ữ ề tr ng thái c b n, trong nguyên t các electron chi m l n l t các obitan cóỞ ạ ơ ả ử ế ầ ượ
m c năng l ng t th p đ n cao.ứ ượ ừ ấ ế
c/ Quy t c Hund:ắ Trong 1 phân l p, các electron s phân b trên các obitan sao cho s electron đ c thânớ ẽ ố ố ộ
là t i đa và có chi u t quay gi ng nhau.ố ề ự ố
Ví d : ụ7N ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
1s2 2s2 2p3
d/ Tr t t các m c năng l ng nguyên t :ậ ự ứ ượ ử Trong nguyên t , các electron trên các obitan khác nhau,ử
nh ng cùng 1 phân l p có m c năng l ng nh nhau. Các m c năng l ng nguyên t tăng d n theo trìnhư ớ ứ ượ ư ứ ượ ử ầ
t :ự
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
* Ñ e å n hô ù t a d u ø n g q u y t a é c Kl e c h k o w s k y
1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s
2p 3p 4p 5p 6p 7p
3d 4d 5d 6d 7d
4f 5f 6f 7f
2/ C u hình electron nguyên t :ấ ử C u hình electron nguyên t bi u di n s phân b electron trênấ ử ể ễ ự ố
các phân l p c a các l p electron khác nhau.ớ ủ ớ
a/ Cách vi t c u hình electron nguyên tế ấ ử
- Xác đ nhị s ốelectron trong nguyên t .ử
- Phân b các electron theo tr t t ố ậ ự m c năng l ngứ ượ AO tăng d nầ.
- Vi t ếc u hình electronấ theo th t các phân l p electron trong m t l p.ứ ự ớ ộ ớ
Ví d : ụ26Fe. Vi t theo tr t t m c năng l ng AO tăng d n: ế ậ ự ứ ượ ầ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
- Sau đó vi t l i theo th t các phân l p electron trong 1 l p: 1sế ạ ứ ự ớ ớ 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
- Vi t g n: [Ar] 3dế ọ 6 4s2
* Chú ý: Khi vi t c u hình electron đ d nh tr t t các m c năng l ng, ta vi t theo th t l p v i 2ế ấ ể ễ ớ ậ ự ứ ượ ế ứ ự ớ ớ
phân l p s, p nh sau:ớ ư
1s 2s2p 3s3p 4s ... 4p 5s ... 5p 6s ... 6p 7s ... 7p
- Sau đó thêm 3d vào gi a l p 4s ... 4p ữ ớ
- Thêm 4d vào gi a l p 5s ... 5p ữ ớ
- Thêm 4f 5d vào gi a l p 6s ... 6p ữ ớ
- Thêm 5f 6d vào gi a l p 7s ... 7pữ ớ
- Ta s đ c ẽ ượ 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
b/ Đ c đi m c a l p electron ngoài cùngặ ể ủ ớ
- Các electron l p ngoài cùng quy t đ nh tính ch t hóa h c c a m t nguyên t .ớ ế ị ấ ọ ủ ộ ố
- S electron l p ngoài cùng t i đa là ố ớ ố 8e
+ Các nguyên t kim lo i có: ử ạ 1e, 2e, 3e l p ngoài cùngớ.
Trang 4
Tr n Hoàng Tu nầ ấ http://violet.vn/violet
q11
H th ng ki n th c hóa h c l p 10 – Ch ng trình C b n và Nâng cao – Luy n thi đ i h c và Cao đ ngệ ố ế ứ ọ ớ ươ ơ ả ệ ạ ọ ẳ Tr n Hoàngầ
Tu nấ
+ Các nguyên t phi kim có: ử5e, 6e, 7e l p ngoài cùngớ.
+ Các nguyên t khí hi m có: ử ế 8e (He có 2e) l p ngoài cùngớ.
+ Các nguyên t có 4e l p ngoài cùng có th là kim lo i (Ge, Sn, Pb) có th là phi kim (C, Si).ử ớ ể ạ ể
VI. M t s v n đ b sung:ộ ố ấ ề ổ
Xác đ nh v trí c a nguyên t X trong b ng tu n hoàn hóa h c: (phân bi t e cu i cùng và e l p ngoàiị ị ủ ố ả ầ ọ ệ ố ớ
cùng)
1. Phân nhóm chính ( nhóm A ) : khi các e cu i cùng đ c đi n vào phân l p s hay p, c th : ố ượ ề ớ ụ ể nsa npb
(v i đi u ki n a,b є s nguyên và a ≥ 1 , 0 ≤ b ≤ 6)ớ ề ệ ố
S th t nhóm = a + b ố ứ ự trong đó:
3 .
4 . / .
5 .
8 .
a b K L
a b K L P K
a b P K
a b Kh h
+
+ =
+
+ =
2. Phân nhóm ph ( nhóm B ) : khi các e cu i cùng đ c đi n vào phân l p d hay f, c th : ụ ố ượ ề ớ ụ ể (n-1)da
nsb (v i đi u ki n a,b є s nguyên và b = 2 , 1 ≤ a ≤ 10)ớ ề ệ ố
N u a + b < 8 ế
S th t nhóm = a + bố ứ ự
N u a + b = 8 hay 9 hay 10 ế
S th t nhóm = 8ố ứ ự
N u a + b > 10 ế
S th t nhóm = (a + b) – 10ố ứ ự
Các nguyên t nhóm B đ u thu c ố ề ộ kim lo i chuy n ti p.ạ ể ế
Ngo i tr :ạ ừ
b = 2 , a = 4
b = 1 , a = 5 (bán bão hòa g p)ấ
b = 2 , a = 9
b = 1 , a = 10 (bão hòa g p)ấ
VII. S bi n đ i tu n hoàn tính ch t c a các nguyên t hóa h c:ự ế ổ ầ ấ ủ ố ọ
1. Bán kính nguyên t :ử
Trong cùng m t chu kỳ: đi t trái sang ph i theo chi u tăng d n c a đi n tích h t nhân, bánộ ừ ả ề ầ ủ ệ ạ
kính nguyên t c a các nguyên t gi m d n. ử ủ ố ả ầ Nguyên nhân là do s l p e ngoài cùng nhố ớ ư
nhau, khi đi t ô này sang ô sau li n k v i nó thì e l p này tăng lên và đi n tích h t nhânừ ề ề ớ ớ ệ ạ
cũng tăng làm l c hút gi a h t nhân và e tăng → bán kính nguyên t gi m.ự ữ ạ ử ả
Trong cùng m t phân nhóm chính (nhóm A): đi t trên xu ng d i theo chi u tăng d n c aộ ừ ố ướ ề ầ ủ
đi n tích h t nhân, bán kính nguyên t c a các nguyên t tăng d n. ệ ạ ử ủ ố ầ Nguyên nhân là do số
l p e tăng d n khi đi t trên xu ng và e l p ngoài cùng gi ng nhau làm l c hút gi a h tớ ầ ừ ố ớ ố ự ữ ạ
nhân v i e l p ngoài cùng gi m d n, m c dù đi n tích h t nhân có tăng.ớ ớ ả ầ ặ ệ ạ
Chú ý:
. .n e m en m
M M M
− ++ −
cation anion
•Khi m t ngt m t e đ t o thành ion d ng (cation) thì kích th c gi m đi r tộ ử ấ ể ạ ươ ướ ả ấ
nhi u → bán kính c a cation bao gi cũng nh h n bán kính c a nguyên t t ngề ủ ờ ỏ ơ ủ ử ươ
ng. Cùng m t nguyên t , n u đi n tích ion càng l n thì bán kính càng nh . ứ ộ ử ế ệ ớ ỏ
Vd:
2 3
Fe Fe Fe
r r r
+ +
> >
•Khi m t ngt nh n thêm e đ t o thành ion âm (anion) thì kích th c ion tăng lên vìộ ử ậ ể ạ ướ
e nh n thêm vào làm tăng t ng tác đ y e – e. ậ ươ ẩ
→ Bán kính c a anion bao gi cũng l n h n bán kính c a nguyên t t ng ng. ủ ờ ớ ơ ủ ử ươ ứ
Vd:
Cl
Cl Cl
r r r
− +
> >
2. Năng l ng ion hóaượ : I
Trang 5
Tr n Hoàng Tu nầ ấ http://violet.vn/violet
q11