Bài 6: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

- Cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố hóa học:

   + Mg (Z = 12): 1s22s22p63s2

⟹ Mg có 3 lớp electron

   + Li (Z = 3): 1s22s1

⟹ Mg có 2 lớp electron

   + P (Z = 15): 1s22s22p63s23p3

⟹ Mg có 3 lớp electron

   + F (Z = 9): 1s22s22p5

⟹ Mg có 2 lớp electron

- Các nguyên tố thuộc chu kì 2 là: Li, F

Mendeleev sắp xếp 9 nguyên tố như bảng 6.1 theo nguyên tắc:

- Tăng dần khối lượng nguyên tử từ trái sang phải, từ trên xuống dưới.

- Các nguyên tố trong cùng 1 dãy có tính chất tương tự nhau:

   + Dãy halogen: Cl, Br, I

   + Dãy kim loại kiềm: K, Rb, Cs

   + Dãy kim loại kiềm thổ: Ca, Sr, Ba

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố vào bảng tuần hoàn năm 1869 của Mendeleev:

- Nguyên tắc hàng ngang: theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử từ trái sang phải; một số nguyên tố có cùng tính chất như dãy halogen (Cl, Br, I), dãy kim loại kiềm (K, Rb, Cs), dãy kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) được sắp xếp cùng 1 hàng ngang.

- Nguyên tắc hàng dọc: theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử từ trên xuống dưới.

- Các dấu ? được Mendeleev ghi trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học năm 1896 là các dự đoán của ông, chưa chắc chắn các thông tin đó chính xác chưa.

- Hoặc dấu ? biểu thị cho các nguyên tố hóa học còn thiếu.

- Tổng số hàng: 8

- Tổng số cột: 18

- Tổng số nguyên tố hóa học: 118

Ô nguyên tố Vanadium cho biết các thông tin sau:

- Kí hiệu hóa học: V

- Tên nguyên tố: Vanadium

- Số hiệu nguyên tử: 23

- Nguyên tử khối trung bình: 50,942

Nguyên tố phổ biến nhất Trái Đất là oxygen, oxygen nằm ở ô số 8 trong bảng tuần hoàn.

Nguyên tố được bổ sung vào muối ăn là iodua, iodua nằm ở ô số 53 trong bảng tuần hoàn.

- Nhóm IA gồm: H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

- Cấu hình electron của các nguyên tố nhóm IA:

H: 1s1 ; Li: 2s1 ; Na: 3 s1 ; K: 4 s1 ; Rb: 5 s1 ; Cs: 6 s1 ; Fr: 7 s1

- Các nguyên tố nhóm IA là các nguyên tố nhóm s, chỉ có 1 electron ở lớp ngoài cùng (ns1).

- Cấu hình electron của Na (Z = 11): 1s22s22p63s1

- Trong bảng tuần hoàn, Na nằm ở ô số 11, chu kì 3, nhóm IA.

⟹ Ta thấy:

   + Số hiệu nguyên tử = số thứ tự ô = 11

   + Số lớp electron = số thứ tự chu kì = 3

   + Số electron lớp ngoài cùng = số thứ tự nhóm = 1e

- Cấu hình của Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2

- Vị trí của Fe trong bảng tuần hoàn:

   + Z = 26: ô số 26

   + Có 4 lớp electron: chu kì 4

   + Lớp e ngoài cùng là 3d64s2: nhóm VIIIB

Bước 1: Viết cấu hình electron các nguyên tử

- Z = 11: 1s22s22p63s1

- Z = 20: 1s22s22p63s23p64s2

- Z = 29: 1s22s22p63s23p63d94s2

Bước 2: Phân loại các nguyên tố hóa học

- Nguyên tố Z = 11: là nguyên tố s, thuộc nhóm IA

- Nguyên tố Z = 20: là nguyên tố s, nhóm IIA

- Nguyên tố Z = 29: là nguyên tố d, nhóm IB

- Có gần 90 nguyên tố kim loại, chúng nằm ở các vị trí:

   + Nhóm IA (trừ hydrogen) và nhóm IIA.

   + Nhóm IIIA (trừ bor) và một phần các nhóm IVA, VA, VIA.

   + Các nhóm từ IB đến VIIIB.

   + Họ lantan và actini được xếp thành hai hàng ở cuối bảng tuần hoàn.

- Có khoảng 18 nguyên tố phi kim gồm:

   + 5 nguyên tố nhóm halogen.

   + 6 nguyên tố nhóm khí hiếm.

   + 6 nguyên tố phi kim khác.

- Có 6 nguyên tố nhóm khí hiếm.

a. Ngoài Mendeleev, còn có những nhà khoa học khác đóng góp vào công việc xây dựng bảng và quy luật tuần hoàn, dù ở những mức độ khác nhau như:

- Berzelius người Thụy Điển: đề xuất phân loại theo kim loại và phi kim, tuy nhiên cách phân loại trên có những nhược điểm sau:

   + Có những nguyên tố vừa thể hiện tính kim loại và phi kim.

   + Các nguyên tố không có tính kim loại cũng không có tính phi kim (các nguyên tố khí hiếm).

- Phân loại theo nhóm tự nhiên:

   + Dobreiner (1780 – 1849) người Đức: xếp các nguyên tố thành “bộ ba” có tính chất giống nhau là Calcium (40), Stronti (88), Barium (137) có những tính chất tương tự nhau.

   + Newland (1837 – 1898) người Anh: xếp các nguyên tố thành “bộ tám”, ông nhận thấy 8 nguyên tố sắp xếp sau lặp lại tính chất 8 nguyên tố đứng trước như luật “bát bộ” trong âm nhạc.

   + Một số nhà bác học khác chia các nguyên tố thành nhóm kim loại kiềm, nhóm halogen, nhóm oxygen - sulfur ...

   + Mayer – nhà hóa học người Đức: năm 1869 vẽ đồ thị biểu diễn sự thay đổi thể tích nguyên tử, ông nhận thấy có sự biến đổi tuần hoàn.

b. Mendeleev đã tiên đoán chi tiết về tính chất của đơn chất và hợp chất của 3 nguyên tố Scandi (Sc), Gali (Ga) và Germani (Ge).

Tiên đoán đó là: “Tính chất của các đơn chất, cấu tạo và tính chất các hợp chất của chúng có tính tuần hoàn theo khối lượng nguyên tử của các nguyên tố”.

c. Hình ảnh các bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học khác nhau.

Mendeleev sắp xếp các nguyên tố hóa học vào bảng tuần hoàn dựa theo quy luật về khối lượng nguyên tử.

⟹ Đáp án cần chọn: A

Bước 1: Viết cấu hình electron nguyên tử

- Nguyên tố X: Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d14s2

- Nguyên tố Y: Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d104s24p5

Bước 2: Xác định vị trí của X, Y dựa vào cấu hình electron

- Nguyên tố X: ô số 21, chu kì 4, nhóm IIIB

- Nguyên tố T: ô số 35, chu kì 4, nhóm VIIA

Chú ý: Nếu có sự chèn mức năng lượng, khi viết cấu hình electron nguyên tử cần phải đổi lại vị trí các phân lớp theo thứ tự từ trái qua phải.

- Nguyên tố ở chu kì 2 có 2 lớp electron.

- Các nguyên tố thuộc khối s có cấu hình electron như sau: 1s1, 1s2, 1s22s1, 1s22s2

- Các nguyên tố thuộc khối p có cấu hình electron như sau: 1s22s22p1, 1s22s22p2, 1s22s22p3, 1s22s22p4, 1s22s22p5, 1s22s22p6