SGK Hóa Học 10 - Bài 9. Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố hóa học. Định luật tuần hoàn

Bài
Sự BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN
Theo chiều tăng điện tích hạt nhân của nguyên tử các nguyên tố : • Tính kim loại và phi kim cúa các nguyên tố biến đối ra sao'?
• Hoá trị cúa các nguyên tố có thay đối theo quy luật nào không ?
• Thành phần và tính chất cúa họp chất các nguyên tố biến đối
như thế nào ?
- TÍNH KIM LOẠI, TÍNH PHI KIM
Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ mất electron để trở thành ion dương. Nguyên tử càng dễ mất electron, tính kim loại của nguyên tố càng mạnh.
Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ thu electron để trở thành ion âm. Nguyên tử càng dễ thu electron thì tính phi kim của nguyên tố càng mạnh.
Ranh giới tương đối giữa nguyên tố kim loại, phi kim trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học (trang 37) được phân cách bằng đường đích dắc in đậm. Phía phải là các nguyên tố phi kim, phía trái là các nguyên tố kim loại.
Sự biến đổi tính chất trong một chu kì
Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại của . các nguyên tố yếu dần, đồng thời tính phi kim mạnh dần.
Thí dụ : Chu kì 3 bắt đầu từ nguyên tố Na (Z = 11), [Ne]3s1, là một kim loại điển hình. Rồi lần lượt đến Mg (Z = 12), [Ne]3s2, là kim loại mạnh nhưng hoạt động kém natri. AI (Z - 13), [Ne]3s23p*, là một kim loại nhung hiđroxit đã có tính chất lưỡng tính. Si (Z = 14), [Ne]3s23p2 là một phi kim. Từ p (Z = 15), [Ne]3s23p3 đến s (Z = 16), [Ne]3s23p4 tính phi kim mạnh dần. Cl (Z = 17), [Ne]3s23p5, là một phi kim điển hình, rồi đến khí hiếm Ar (Z = 18), [Ne]3s23p6. Quy luật trên được lặp lại đối với mỗi chu kì.
Có thể giải thích quy luật biến đổi tính chất trên theo bán kính nguyên tử :
Trong một chu kì. khi đi từ trái sang phải, điện tích hạt nhân tăng dần nhưng số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố bằng nhau, do đó lực hút của hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng tăng lèn làm cho bán kính nguyên tử giảm dần (xem hình 2.1), nên khả năng dễ nhường electron (đặc trưng cho tính kim loại của nguyên tố) giảm dần, đồng thời khả năng thu electron (đặc trưng cho tính phi kim của nguyên tố) tăng dần.
IIA
niA
IVA
VA
VIA
VHA
<Be
e
©
©
e
©
0,089
0,080
0,077
0,070
0,066
0,064
Mg
©
©
@
o
0,136
0,125
0,117
0,110
0,104
0,099
c.
©
G,
©
s.
©
0,174
0,125
0,122
.0,121
0,117
0,114
■
©
©
0,191
0,150
0,140
0,140
0,137
0,133
Chiều giảm dần của bán kính nguyên tử
Hình 2.1. Bán kính nguyên tử của một sô' nguyên tố (nm)
Trong mỗi chu kì, bán kính nguyên tử giảm từ trái qua phải.
Trong mỗi nhóm A, bán kinh nguyên tử tăng theo chiều từ trên xuống dưới.
Sự biến đổi tính chật trong một nhóm A
Trong một nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố mạnh dần, đồng thời tính phi kim yếu dần.
Thí dụ :
Nhóm IA gồm các kim loại điển hình : Tính chất kim loại tăng rõ rệt từ Li (Z = 3), ls^s1 đến Cs (Z - 55), [Xelós1 tức là khả năng mất electron tăng dần. Xesi là nguyêri tố kim loại mạnh nhất.
Nhóm VIIA gồm các phi kim điển hình : Tính phi kim giảm dần từ F (Z - 9), ls22s22p5 đến I (Z - 53), [Kr] 4d105s25p5, tức là khả năng thu thêm electron giảm dần. Flo là nguyên tố phi kim mạnh nhất.
Quy luật đó được lặp lại đối với các nhóm A khác và được giải thích như sau : Trong một nhóm A, theo chiều từ trên xuống dưới, điện tích hạt nhân tăng, nhưng đồng thời số lớp electron cũng tăng làm bán kính nguyên tử các nguyên tố tăng nhanh và chiếm ưu thế hơn nên khả năng nhường electron của các nguyên tố càng tăng lên - tính kim loại tăng và khả năng nhận electron của các nguyên tố giảm - tính phi kim giảm.
Nguyên tử Cs có bán kính nguyên tử lớn nhất nên dễ nhường electron hơn cả, nó là kim loại mạnh nhất. Nguyên tử F có bán kính nguyên tử nhỏ nhất nên dễ thu thêm electron hơn cả, nó là phi kim mạnh nhất.
Độ âm điện
Khái niệm
Độ âm điện của một nguyên tử đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử đó khi hình thành liên kết hoá học.
Như vậy, độ âm điện của nguyên tử càng lớn thì tính phi kim của nó càng mạnh. Ngược lại, độ âm điện của nguyên tử càng nhỏ thì tính kim loại của nó càng mạnh.
Bảng độ âm điện
Trong hoá học, có nhiều thang độ âm điện khác nhau do các tác giả tính toán trên những cơ sở khác nhau. Dưới đây giới thiệu bảng giá trị độ âm điện do nhà hoá học Pau-linh (Pauling) thiết lập năm 1932. Vì nguyên tố flo là phi kim mạnh nhất, Pau-linh quy ước lấy độ âm điện của nó đê xác định độ âm điện tương đối của các nguyên tử nguyên tố khác.
Hình 2.2. Nhà hoá học người Mĩ Pau-linh (L.c. Paùling, 1901-1994)
giải thưởng Nô-ben Hoá học năm 1954, giải thưởng Nô-ben Hoà bình năm 1962
Bảng 6. Giá trị độ âm điện của nguyên tử một số nguyên tô' nhóm A theo Pau-linh
Nhóm
Chu kì
IA
IIA
• •
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
1
H
2,20
2
Li
0,98
Be
1,57
B
2,04
c
2,55
N
3,04
0
3,44
F
3,98
3
Na
0,93
Mg
1,31
AI
1,61
Si
1,90
p
2,19
s
2,58
Cl
3,16
4
K
0,82
Ca
1,00
Ga
1,81
Ge
2,01
As
2,18
Se
2,55
Br
2,96
5
Rb
0,82
Sr
0,95
In
1,78
Sn
1,96
Sb
2,05
Te
2,1
I
2,66
6
Cs
0,79
Ba
0,89
Tl
1,62
Pb
2,33
Bi
2,02
Po
2,0
At
2,2
Trong một chu kì, khi đi từ trái sang phải theo chiều tăng của điện tích hạt nhân,
giá trị. độ âm điện của các nguyên tử nói chung tăng dần.
Trong một nhóm A, khi đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, giá trị độ âm điện của các nguyên tử nói chung giảm dần.
Quy luật biến đổi độ âm điện phù hợp với sự biến đổị tính kim loại, tính phi kim của các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm A mà ta đã xét ở trên.
Kết luận : Tính kim loại, tính phi kim của các nguyên tố biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân.
- HOÁ TRỊ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ
Trong một chu kì, đi từ trái sang phảr, hoá trị cao nhất của các nguyên tố trong hợp chất với oxi tăng lần lượt từ 1 đến 7, còn hoá trị của các phi kim trong hợp chất với hiđro giảm từ 4 đến 1.
Thí dụ, trong chu kì 3, ba nguyên tố đầu chu kì (Na, Mg, Al) tạo thành hợp chất oxit, trong đó chúng có hoá trị lần lượt là 1, 2, 3. Các nguyên tố tiếp theo (Si, p, s, Cl) có hoá trị lần lượt là 4, 5, 6, 7 trong oxit cao nhất.
Các nguyên tố phi kim Si, p, s, C1 tạo được hợp chất khí với hiđro, trong đó chúng có hoá trị lần lượt 4, 3, 2, 1.
Đối với các chu kì khác, sự biến đổi hoá trị của các nguyên tố cũng diễn ra tương tự (xem bảng 7).
Ill	- OXIT VÀ HIĐROXIT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM A THUỘC CÙNG CHU KÌ
Trong một chu kì, đi từ trái sang phải theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính bazơ của các oxit và hiđroxit tương ứng yếu dần, đồng thời tính axit của chúng mạnh dần.
Bảng 8. Sự biên đổi tính axit - bazơ
Na2O
Oxit
bazơ
MgO
Oxit
bazơ
AI2O3
Oxit
lưỡng tính
SiO2
Oxit
axit
P2O5
Oxit
axit
so3
Oxit
axit
CI2OT
Oxit
axit
NaOH
Mg(OH)2
AI(OH)3
H2SiO3
H3PO4
H2SO4
hcio4
Bazơ
Bazơ
Hiđroxit
Axit
Ăxit
Ấxit
Axit
mạnh (kiềm)
yếu
lưỡng tính
yếu
trung bình
mạnh
rất mạnh
Tính bazơ yếu dần đồng thời tính axit mạnh dần Sự biến đổi tính chất như thế được lặp lại ở các chu kì sau.
- ĐỊNH LUẬT TUÂN HOÀN
Trên cơ sỏ' khảo sát sự biến đổi tuần hoàn của cấu hình electron nguyên tử, bán kính nguyên tử, độ âm điện của nguyên tử. tính kim loại và tính phi kim của các nguyên tố hoá học, thành phần và tính chất các hợp chất của chúng, ta thấy tính chất của các nguyên tố hoá học biến đối theo chiều điện tích hạt nhân tăng, nhưng không liên tục mà tuần hoàn.
Định luật tuần hoàn về các nguyên tố hoá học được phát biểu như sau :
Tính chất củạ các nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử.
BÀI TẬP
1 Trong một chu kì, bán kính nguyên tử các nguyên tố
tăng theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.
giảm theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, c. giảm theo chiều tăng của tính phi kim.
D. B và c đều đúng.
Chọn đáp án đúng nhất.
Trong một nhóm A, bán kính nguyên tử của các nguyên tố :
tăng theo chiều tăng của điện tích hạt nhân.
giảm theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, c. giảm theo chiều giảm của tính kim loại.
D. A và c đều đúng.
Chọn đáp án đúng nhất.
Những tính chất nào sau đây biến đổi tuần hoàn ?
Hoá trị cao nhất với oxi.	d) số lớp electron.
Nguyên tử khối.	e) số electron trong nguyên tử.
Số electron lớp ngoài cùng.
Các nguyên tố halogen được sắp xếp theo chiều bán kính nguyên tử giảm dần (từ trái sang phải) như sau :
I, Br, Cl, F.	c. I, Br, F, Cl.
F, Cl, Br, I.	D. Br, I, Cl, F.
Chọn đáp án đúng.
Các nguyên tố của chu kì 2 được sắp xếp theo chiều giá trị độ âm điện giảm dần (từ trái sang phải) như sau :
F, o, N, c, B, Be, Li.
Li, B, Be, N, c, F, 0. c. Be, Li, c, B, 0, N, F.
D. N, o, F, Li, Be, B, c.
Chọn đáp án đúng.
Oxit cao nhất của 1 nguyên tố R ứng với công thức R02. Nguyên tố R đó là
A. Magie.	B. Nitơ.	c. Cacbon.	D. Photpho.
Chọn đáp án đúng.
Theo quy luật biến đổi tính chất đơn chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn thì
phi kim mạnh nhất là iot.
kim loại mạnh nhất là liti. c. phi kim mạnh nhất là flo.
D. kim loại yếu nhất là 'xesi.
Chọn đáp án đúng.
. Viết cấu hình electron của nguyên tử magie (Z = 12). Để đạt được cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm gần nhất trong bảng tuần hoàn, nguyên tử magie nhận hay nhường bao nhiêu electron ? Magie thể hiện tính chất kim loại hay phi kim ?
9. Viết cấu hình electron của nguyên tử lưu huỳnh s (Z = 16). Để đạt được cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm gần nhất trong bảng tuần hoàn, nguyên tử lưu huỳnh nhận hay nhường bao nhiêu electron ? Lưu huỳnh thể hiện tính chất kim loại hay phi kim ?
1C Độ âm điện của một nguyên tử là gì ? Giá trị độ âm điện của các nguyên tử trong các nhóm A biến đổi như thế nào theo chiều điện tích hạt nhân tăng ?
Nguyên tử nào trong bảng tuần hoàn có giá trị độ âm điện lớn nhất ? Tại sao ?
Cho hai dãy chất sau :
Li2O BeO B2O3 C02	N2O5
ch4	nh3	H20 HF
Xác định hoá trị của các nguyên tố trong hợp chất với oxi và với hiđro.