Bài 4: Sơ lược về bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Mở đầu

Ngày nay, người ta đã xác định được hàng chục triệu chất hóa học với các tính chất khác nhau được tạo thành từ hơn một trăm nguyên tố hóa học. Liệu có nguyên tắc nào sắp xếp các nguyên tố để dễ nhận ra tính chất của chúng không?

Đáp án

- Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố để dễ dàng nhận ra tính chất của chúng:

+ Các nguyên tố hóa học được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân

+ Các nguyên tố trong cùng một hàng có cùng số lớp electron trong nguyên tử

+ Các nguyên tố trong cùng cột có tính chất gần giống nhau

Hoạt động 1

Sắp xếp các nguyên tố hóa học

Chuẩn bị:

- 18 thẻ ghi thông tin của 18 nguyên tố đầu tiện theo mẫu trong Hình 4.1.

Tiến hành: gắn các thẻ vào bảng mẫu ở trên từ trái qua phải, từ trên xuống dưới, mỗi thẻ vào 1 ô theo chiều tăng dần số đơn vị điện tích hạt nhân của các nguyên tố.

Thảo luận nhóm và nhận xét về các đặc điểm của bảng sau khi đã sắp xếp:

1. Sự thay đổi số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố trong một hàng khi đi từ trái sang phải

2. Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố trong cùng một cột.

Gợi ý

1. Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố trong một hàng khi đi từ trái sang phải: tăng dần

2. Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố trong cùng một cột: bằng nhau

Đáp án

1. - Sự thay đổi số electron ở lớp ngoài cùng trong cùng 1 hàng khi đi từ trái sang phải:

+ Hàng thứ 1: Số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 2

+ Hàng thứ 2: Số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8

+ Hàng thứ 3: Số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8

2. - Sự thay đổi số electron ở lớp ngoài cùng trong cùng 1 cột khi đi từ trên xuống dưới: Trong cùng 1 cột, các nguyên tử có số electron ở lớp ngoài cùng bằng nhau. Ví dụ

+ Cột 1: Số electron ở lớp ngoài cùng = 1

+ Cột 2: Số electron ở lớp ngoài cùng = 2

+ Cột 8: Trừ He, số electron ở lớp ngoài cùng = 8

Câu hỏi 1

1. Dựa vào đặc điểm nào về cấu tạo nguyên tử để sắp xếp các nguyên tố vào hàng, vào cột trong bảng tuần hoàn?

2. Sử dụng bảng tuần hoàn, hãy cho biết các nguyên tố nào trong số các nguyên tố Li, Na, C, O có cùng số lớp electron trong nguyên tử

Gợi ý

1. Dựa vào số electron ở lớp ngoài cùng và số lớp electron của nguyên tố đó

2. Các nguyên tố trong cùng một hàng sẽ có cùng số lớp electron

Đáp án

1. - Dựa vào số electron ở lớp ngoài cùng và số lớp electron của nguyên tố đó. Ví dụ:

+ Trong cùng một hàng, tính từ trái sang phải: Các nguyên tử có cùng số lớp electron, số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần

+ Trong cùng một cột, tính từ trên xuống dưới: Các nguyên tử có cùng số electron ở lớp ngoài cùng, số lớp electron tăng dần

2. Trong 4 nguyên tố: Li, Na, C, O có 3 nguyên tố trong cùng 1 hàng đó là: Li, C, O đều nằm ở hàng thứ 2

=> 3 nguyên tố Li, C, O đều có 2 lớp electron

Câu hỏi 2

1. Quan sát Hình 4.2, cho biết số proton, electron trong nguyên tử oxygen

2. Sử dụng bảng tuần hoàn và cho biết kí hiệu hóa học, tên nguyên tố, số hiệu nguyên tử, khối lượng nguyên tử và số electron trong nguyên tử của các nguyên tố ở ô số 6, 11

Gợi ý

1. Số hiệu nguyên tử = số đơn vị điện tích hạt nhân = số electron trong nguyên tử

Đáp án

1. Ta có: số hiệu nguyên tử = số đơn vị điện tích hạt nhân (số proton) = số electron trong nguyên tử

- Oxygen có số hiệu nguyên tử là 8

=> Oxygen có 8 proton và 8 electron

2. - Ô số 6:

+ Kí hiệu hóa học: C

+ Tên nguyên tố: Carbon

+ Số hiệu nguyên tử: 6

+ Khối lượng nguyên tử: 12

+ Số electron trong nguyên tử = số hiệu nguyên tử: 6

- Ô số 11:

+ Kí hiệu hóa học: Na

+ Tên nguyên tố: Sodium

+ Số hiệu nguyên tử: 11

+ Khối lượng nguyên tử: 23

+ Số electron trong nguyên tử = số hiệu nguyên tử: 12

Hoạt động 2

Tìm hiểu mối quan hệ giữa số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố với số thứ tự của chu kì

Chuẩn bị: 6 mô hình sắp xếp electron ở vỏ nguyên tử của sáu nguyên tố H, He, Li, Be, C, N theo mẫu được mô tả trong Hình 4.4

Quan sát các mô hình đã chuẩn bị, thảo luận và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Hãy cho biết số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trên.

2. So sánh số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trên với số thứ tự chu kì của các nguyên tố đó.

Gợi ý

1. Số lớp electron là số đường tròn xung quanh hạt nhân

2. Số lớp electron = số thứ tự chu kì của nguyên tố

Đáp án

- Nguyên tố H (Z = 1), He (Z = 2), Li (Z = 3), Be ( Z = 4), C (Z = 6), N (Z = 7)

1. - Nguyên tố H, He có 1 đường tròn => 1 lớp electron

- Nguyên tố Li, Be, C, N có 2 đường tròn => 2 lớp electron

2. - Nguyên tố H, He có 1 lớp electron, nằm ở chu kì 1

- Nguyên tố Li, Be, C, N có 2 lớp electron, nằm ở chu kì 2

=> Số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố = số thứ tự chu kì của các nguyên tố đó

Câu hỏi 3

1. Quan sát Hình 4.3 và cho biết tên, kí hiệu hóa học và điện tích hạt nhân của nguyên tử các nguyên tố xung quanh nguyên tố carbon

2. Hãy cho biết số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố thuộc chu kì 3. Giải thích

Gợi ý

1. Nguyên tố xung quanh nguyên tố C: B, N, Si

2. Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron

Đáp án

1. Các nguyên tố xung quanh nguyên tố C là: B, N, Si

- Nguyên tố B:

+ Tên: Boron

+ Kí hiệu hóa học: B

+ Điện tích hạt nhân: 5

- Nguyên tố N:

+ Tên: Nitrogen

+ Kí hiệu hóa học: N

+ Điện tích hạt nhân: 7

- Nguyên tố Si:

+ Tên: silicon

+ Kí hiệu hóa học: Si

+ Điện tích hạt nhân: 14

2. - Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron

=> Nguyên tử các nguyên tố thuộc chu kì 3 đều có 3 lớp electron

Hoạt động 3

Tìm hiểu mối quan hệ giữa số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố với số thứ tự của nhóm

Chuẩn bị: 4 mô hình sắp xếp electron ở vỏ nguyên tử của Li, Na, F, Cl theo mẫu mô tả trong Hình 4.4.

Quan sát các mô hình đã chuẩn bị, thảo luận và trả lời câu hỏi:

1. Hãy cho biết nguyên tử các nguyên tố nào có cùng số electron ở lớp ngoài cùng

2. Hãy so sánh số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố với số thứ tự nhóm của các nguyên tố đó

Gợi ý

1. Dựa vào mô hình đã chuẩn bị, đếm số electron ở lớp ngoài cùng

2. Các nguyên tố trong cùng 1 nhóm A có số electron ở lớp ngoài cùng bằng nhau

Đáp án

1. - Nguyên tử Li (Z = 3): Có 1 electron ở lớp ngoài cùng

- Nguyên tử Na (Z = 11): Có 1 electron ở lớp ngoài cùng

- Nguyên tử F (Z = 9): Có 7 electron ở lớp ngoài cùng

- Nguyên tử Cl (Z = 17): Có 7 electron ở lớp ngoài cùng

=> Nguyên tử Li, Na có cùng số electron ở lớp ngoài cùng, nguyên tử F, Cl có cùng số electron ở lớp ngoài cùng

2. - Nguyên tử Li, Na có 1 electron ở lớp ngoài cùng => Nằm trong nhóm IA

- Nguyên tử F, Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng => Nằm ở nhóm VIIA

=> Số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố = số thứ tự nhóm

Câu hỏi 4

Sử dụng bảng tuần hoàn, hãy cho biết:

1. Số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử hai nguyên tố Al và S. Giải thích.

2. Hãy kể tên nguyên tố thuộc chu kì nhỏ và cùng nhóm với nguyên tố beryllium

Gợi ý

1. Các nguyên tố trong cùng 1 nhóm A có số electron ở lớp ngoài cùng bằng nhau = số thứ tự của nhóm

2. - Chu kì 1, 2, 3 được gọi là các chu kì nhỏ

- Beryllium thuộc nhóm IIA

Đáp án

1. - Al thuộc nhóm IIIA => Al có 3 electron ở lớp ngoài cùng

- S thuộc nhóm VIA => S có 6 electron ở lớp ngoài cùng

2. - Beryllium thuộc chu kì 2 nhóm IIA

=> Có nguyên tố Magnesium thuộc chu kì 3 nhóm IIA (cùng nhóm với nguyên tố beryllium)

Câu hỏi 5

1. Sử dụng bảng tuần hoàn, hãy xác định vị trí (số thứ tự, chu kì, nhóm) của các nguyên tố Al, Ca, Na.

2. Tính chất nào của nhôm, sắt, đồng đã được dùng trong các ứng dụng ở trong Hình 4.6?

Gợi ý

1. - Số thứ tự = số hiệu nguyên tử

- Số chu kì = số thứ tự hàng

- Số nhóm = số thứ tự cột A

2. Các tính chất của kim loại: tính dẻo, bền, dẫn điện, dẫn nhiệt, có tính ánh kim

Đáp án

1. - Nguyên tố Al:

+ Số thứ tự: 13

+ Chu kì: 3

+ Nhóm: IIIA

- Nguyên tố Ca:

+ Số thứ tự: 20

+ Chu kì: 4

+ Nhóm: IIA

- Nguyên tố Na:

+ Số thứ tự: 11

+ Chu kì: 3

+ Nhóm: IA

2. - Trong Hình 4.6:

+ Nhôm có tính dẻo, được dùng làm màng bọc thực phẩm

+ Sắt cứng, bền với môi trường, được dùng làm công trình xây dựng

+ Đồng có tính dẫn điện tốt, được dùng làm lõi dây điện

Câu hỏi 6

Sử dụng bảng tuần hoàn, hãy xác định vị trí (số thứ tự, chu kì, nhóm) của các nguyên tố có tên trong Hình 4.7

Gợi ý

- Số thứ tự = số hiệu nguyên tử

- Số chu kì = số thứ tự hàng

- Số nhóm = số thứ tự cột A

Đáp án

- Nguyên tố oxygen (O)

+ Số thứ tự: 8

+ Chu kì: 2

+ Nhóm: VIA

- Nguyên tố chlorine (Cl)

+ Số thứ tự: 17

+ Chu kì: 3

+ Nhóm: VIIA

- Nguyên tố sulfur (S)

+ Số thứ tự: 16

+ Chu kì: 3

+ Nhóm: VIIA

- Nguyên tố bromine (Br)

+ Số thứ tự: 35

+ Chu kì: 4

+ Nhóm: VIIA

Câu hỏi 7

1. Sử dụng bảng tuần hoàn, hãy xác định vị trí (số thứ tự, chu kì, nhóm) của khí hiếm neon

2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học gồm các nguyên tố:

A. Kim loại và phi kim

B. Phi kim và khí hiếm

C. Kim loại và khí hiếm

D. Kim loại, phi kim và khí hiếm

Hãy chọn đáp án đúng nhất.

3. Cho các nguyên tố sau:

a) Sử dụng bảng tuần hoàn, hãy cho biết trong các nguyên tố trên, nguyên tố nào là kim loại, nguyên tố nào là phi kim

b) Nêu ứng dụng trong đời sống của một nguyên tố trong số các nguyên tố trên.

Gợi ý

1. - Số thứ tự = số hiệu nguyên tử

- Số chu kì = số thứ tự hàng

- Số nhóm = số thứ tự cột A

2. Bảng tuần hoàn gồm các nguyên tố: kim loại, phi kim và khí hiếm

3. - Nguyên tố kim loại ở góc dưới bên trái của bảng, được thể hiện bằng màu xanh

- Nguyên tố phi kim chủ yếu ở góc trên bên phải, được thể hiện bằng màu hồng

Đáp án

1. Khí hiếm Neon

+ Số thứ tự: 10

+ Chu kì: 2

+ Nhóm: VIIIA

2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học gồm các nguyên tố: kim loại (màu xanh), phi kim (màu hồng) và khí hiếm (màu vàng). Xem ở Bảng tuần hoàn trang 25

=> Đáp án D

3. a) - Các nguyên tố kim loại là: Ba, Rb, Cu, Fe

- Các nguyên tố phi kim là: P, Si

b) Ứng dụng của nguyên tố Nhôm (Al) trong đời sống:

- Được dùng để chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ

- Dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất

- Dụng cụ nhà bếp vì dẫn nhiệt tốt, ít bị gỉ và không độc

- Bột nhôm trộn với bột sắt oxit để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray