Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 1 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 HỆ THỐNG TUẦN HỒN CÁC NGUYÊN TỐ HĨA HỌC  Phần 1: LỜI MỞ ĐẦU – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đến giữa thế kỷ thứ XIX thế giới đã tích lũy được nhiều kiến thức và tài liệu thực nghiệm về các nguyên tố hĩa học. Chẳng hạn, đến lúc bấy giờ đã cĩ hơn 60 nguyên tố được phát minh, nhiều hợp chất hĩa học khác nhau đã được nghiên cứu, nhiều tính chất lý học, hĩa học đặc trưng của các nguyên tố, hợp chất đã được thiết lập... Tuy nhiên, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và cơng nghiệp lúc bấy giờ địi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu về các nguyên tố và hợp chất của chúng một cách mạnh mẽ và cĩ hệ thống. Điều này đặt ra cho các nhà hĩa học vấn đề hệ thống hĩa cácnguyên tố để tìm ra những quy luật chung nĩi lên mối liên hệ giữa chúng với nhau. Trong bối cảnh đĩ, định luật tuần hồn và hệ thống tuần hồn các nguyên tố hĩa học nổi tiếng của Mendeleev ra đời và sau này kết hợp cùng với quan niệm hiện đại để xây dựng bảng Hệ thống tuần hồn ngày nay. Qua quá trình tìm hiểu và tự nghiên cứu, chúng ta sẽ trình bày các cơ sở ý thuyết để xây dựng bảng Hệ thống tuần hồn các nguyên tố (chu kỳ, nhĩm, phân nhĩm, ơ) theo quan niệm hiện đại. Và trên cơ sở lý thuyết đĩ cùng với cấu trúc vỏ electron nguyên tử, chúng ta sẽ sắp xếp các nguyên tố từ số 11 đến 46 vào các chu kỳ, nhĩm, phân nhĩm và ơ thích hợp (dạng bảng ngắn). Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 2 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5  Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mối liên quan của những số thứ tự nguyên tố trong bảng tuần hồn hĩa học với điện tích hạt nhân, số electron nguyên tử của nguyên tố. Số hiệu nguyên tử = Số thứ tự ơ = Số electron = Số đơn vị điện tích hạt nhân I) KHÁI NIỆM VỀ Ơ CHU KỲ, NHĨM, CÁC PHÂN NHĨM TRONG BTHHH THEO QUAN NIỆM HIỆN ĐẠI. 1. Ơ nguyên tố: Số thứ tự ơ = số hiệu nguyên tử Z = số p = số e Ơ nguyên tố cho ta biết: + Số thứ tự nguyên tố: là số điện tích hạt nhân hay số electron cĩ trong nguyên tử. + Số thứ tự chu kỳ. + Số thứ tự nhĩm. + Loại phân nhĩm của nguyên tố. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 3 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 2. Chu kỳ: - Bảng tuần hồn cĩ 7 chu kỳ tương ứng với 7 lớp electron. - Chu kỳ là dãy các nguyên tố cĩ cùng số lớp electron, bắt đầu là kim loại kiềm (trừ chu kỳ I) và kết thúc là khí hiếm. Số thứ tự chu kỳ = Số lớp electron - Chu kỳ nhỏ là các chu kỳ 1, 2, 3 chỉ gồm các nguyên tố s và p. - Chu kỳ lớn là chu kỳ 4, 5, 6, 7 gồm các nguyên tố s, p, d, f. 3. Nhĩm và phân nhĩm: - Nhĩm là tập hợp các nguyên tố cĩ số electron hĩa trị bằng nhau và cĩ hĩa trị cao nhất với oxi bằng nhau do đĩ cĩ tính chất hĩa học gần giống nhau. Số thứ tự nhĩm A = Số electron lớp ngồi cùng Số thứ tự nhĩm B = Số electron hĩa trị - Bảng tuần hồn cĩ 8 nhĩm A và 8 nhĩm B, mỗi nhĩm chiếm một cột, riêng nhĩm VIIIB cĩ 3 cột. + Nhĩm A gồm các nguyên tố s và p. + Nhĩm B gồm các nguyên tố d và f. + Các nguyên tố s ở nhĩm IA, IIA và He + Các nguyên tố p ở nhĩm IIIA đến VIIIA trừ He. + Các nguyên tố d ở nhĩm IB đến VIIIB. + Các nguyên tố f gồm họ latan và họ actini. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 4 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 - Chú ý: + Khơng phải nguyên tử của các nguyên tố trong cùng một nhĩm bao giờ cũng cĩ số electron lớp ngồi cùng bằng nhau (Ví dụ: Cl cĩ 7e, Mn cĩ 2e) + Khơng phải nguyên tử của các nguyên tố trong cùng phân nhĩm bao giờ cũng cĩ số electron lớp ngồi cùng bằng nhau (Ví dụ: Zn cĩ 2e, Cd cĩ 1e) + Tính chất hĩa học của các nguyên tố trong cùng nguyên tố trong cùng phân nhĩm bao giờ cũng tương tự nhau (vì cĩ số electron lớp ngồi cùng bằng nhau) II) NHỮNG NGUYÊN LÝ VÀ QUY TẮC CỦA SỰ PHÂN BỐ ELECTRON NGUYÊN TỬ. 1. Nguyên lý Pauli: “Trong một nguyên tử khơng thể cĩ hai (hay nhiều) electron cĩ bốn số lượng tử như nhau” - Ví dụ: Nguyên tử Hiđro chỉ cĩ một electron, ở trạng thái cơ bản, electron đĩ tương ứng với bộ bốn số lượng tử: n = 1, l = 0, ml = 0, ms = +1/2; tức là H: 1s 1 - Hệ quả của nguyên lí là mỗi AO chỉ cĩ thể chứa nhiều nhất hai electron cĩ spin trái dấu. - Orbital nguyên tử khơng cĩ electron nào chốn được gọi là orbital trống, electron duy nhất chứa trong một orbital nào đĩ được gọi là electron độc thân. Cặp electron spin trái dấu của một orbital nào đĩ được gọi là cặp electron kết đơi. 2. Nguyên lý vững bền: “Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, các electron sẽ chốn những mức năng lượng thấp trước (tức là trạng thái vững bền trước rồi mới đến những trạng thái năng lượng cao hơn tiếp theo)” - Trình tự phân bố mức năng lượng được tĩm tắt trong một quy tắc gọi là quy tắc Kletskopxki gồm những điểm: + Khi điện tích hạt nhân tăng, các electron sẽ chốn các mức năng lượng cĩ số (n + l) lớn dần. + Đối với các phân lớp cĩ tổn (n + l) bằng nhau thì electron được điền vào phân lớp cĩ trị số n nhỏ trước rồi tới phân lớp cĩ n lớn hơn. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 5 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 Quy tắc Kletskopxki - Ví dụ: Nguyên tử Hiđro chỉ cĩ một electron, ở trạng thái cơ bản, electron đĩ tương ứng với bộ bốn số lượng tử:   2 1 0Li Z 3 : 1s 2s 2p   2 2 0Be Z 4 : 1s 2s 2p   2 2 1B Z 5 : 1s 2s 2p 3. Quy tắc Hund: “Trong một phân lớp, các electron được sắp xếp sao cho tổng số spin là cực đại” (nghĩa là cĩ một số tối đa electron độc thân spin cùng dấu). - Ví dụ:   2 2 2C Z 6 : 1s 2s 2p   2 2 3N Z 7 : 1s 2s 2p   2 2 4O Z 8 : 1s 2s 2p Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 6 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 III) NÊU CÁC NGUYÊN TẮC XẮP XẾP CÁC NGUYÊN TỐ VÀO Ơ, CHU KỲ, NHĨM, CÁC PHÂN NHĨM TRONG BẢNG TUẦN HỒN HĨA HỌC: 1. Chu kỳ: - Chu kỳ là dãy liên tục các nguyên tố, bắt đầu bằng nguyên tố s, kết thúc bằng nguyên tố p, giữa những nguyên tố này cĩ thể cĩ các nguyên tố d, f. - Số thứ tự của chu kỳ trùng với số lượng tử chính n đặc trưng cho lớp electron ngồi cùng của các nguyên tố trong chu kỳ. - Sự dài ngắn khác nhau của các chu kỳ là do thứ tự sắp xếp electron vào các orbital nguyên tử trong chúng khác nhau gây nên. Sự sắp xếp electron này trong các nguyên tố của mỗi chu kỳ xảy ra theo những quy luật chung cĩ tính tuần hồn như sau: + Đầu chu kỳ là 2 nguyên tố s cĩ electron sắp xếp vào phân lớp s lớp ngồi cùng (tức là orbital ns). + Cuối chu kỳ là 6 nguyên tố p cĩ electron sắp xếp vào phân lớp p lớp ngồi cùng (tức là orbital np). + Giữa chu kỳ là 10 nguyên tố d cĩ electron sắp xếp vào phân lớp d lớp kề ngài cùng (tức là vào các orbital (n – 1)d). + Sau nguyên tố d thứ nhất là 14 nguyên tố f cĩ electron sắp xếp vào phân loớp f lớp thứ 3 kể từ ngồi vào (tức là vào các orbital (n – 2)f). - Các nguyên tố d và f của mỗi chu kỳ họp thành họ nguyên tố. Ví dụ: các họ nguyên tố 3d (Sc – Zn), 4d (Y – Cd), 4f (các lantanit), 5f (các actinit)… - Trong nguyên tử của các nguyên tố mỗi chu kỳ, số electron ở lớp ngồi cùng khác nhau và từ nguyên tố đứng trước sang nguyên tố tiếp sau số electron ở lớp ngồi cùng này cách nhau một đơn vị. - Dựa trên kiến thức hiện đại đã biết về cấu tạo nguyên tử, chúng ta sẽ phân tích cấu trúc electron nguyên tử của các nguyên tố hĩa học cĩ trong bảng hệ thống tuần hồn theo trật tự tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử đối với từng chu kỳ. - Như vậy, khi đi từ nguyên tố đứng trước sang nguyên tố đứng sau, số electron trong nguyên tử chỉ tăng lên một đơn vị và electron đĩ sẽ đước sắp xếp tiếp tục vào trạng thái năng lượng chưa phân bố đủ số electron hoặc vào trạng thái năng lượng tiếp theo cao hơn. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 7 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 - Xét các chu kỳ: A) Các chu kỳ nhỏ: + Chu kỳ I: Xét hai nguyên tố là H (Z = 1), He (Z = 2). Hai nguyên tố này phải sắp xếp vào lớp K (n = 1) trên phân lớp s (hay orital 1s). + Chu kì II: Gồm 8 nguyên tố, từ Li (Z = 3) đến Ne (Z = 10). Các nguyên tố này cĩ các electron bổ sung thứ 3, 4 trở đi sẽ được tiếp tục phân bố vào lớp mới L (n = 2), đầu tiên vào các phân lớp 2s (hay orbital 2s đối với Li, Be) và chỉ sau khi đủ rồi mới vào phân lớp 2p (hay các orbital 2p đối với B, C,… Ne). + Chu kì III: Gồm 8 nguyên tố từ Na (Z = 11) đến Ar (Z = 18). Đặc điểm sắp xếp các electron cũng tương tự như chu kỳ II. Các electron bổ sung từ thứ 11 đến 18 sẽ tiếp tục phân bố vào lớp mới M (n = 3), đầu tiên vào phân lớp 3s (hay orbital 3s đối với Na, Mg) sau đĩ vào phân lớp 3p (hay các orbital 3p đối với Al, Si, …, Ar).  Qua việc phân tích cấu trúc electron các nguyên tố 3 chu kỳ nhỏ, chúng ta thấy: cứ sang chu kỳ mới thì electron bổ sung lại được tiếp tục sắp xếp vào lớp lượng tử mới cĩ số lượng tử chính n bằng số thứ tự chu kỳ.  Mặt khác, hai nguyên tố đầu của mỗi chu kỳ cĩ electron sắp xếp vào orbital s lớp ngồi cùng, cịn 6 nguyên tố tiếp theo cĩ electron sắp xếp vào orbital p cũng của lớp ngồi cùng đĩ. B) Các chu kỳ lớn: + Chu kỳ IV: Cĩ 18 nguyên tố (8 nguyên tố nhĩm A, 10 nguyên tố nhĩm B), từ K (Z = 19) đến Kr (Z = 36). Sự sắp xếp các electron bổ sung thứ 19, 20 xảy ra ở lớp mới là lớp N (n = 4) và trên orbital 4s đối với 2 nguyên tố đầu chu kỳ là K và Ca. Các electron bổ sung thứ 21, 22 trở đi sẽ chiếm các orbital 3d cịn tự do đối với những nguyên tố tiếp theo (được giải thích theo Kleshkovski I, II). Vì vậy, tiếp sau các nguyên tố s khơng phải là các nguyên tố p mà là các ngguyên tố chuyển tiếp cĩ electron ngồi cùng sắp xếp vào các orbital d của lớp kề ngồi cùng. + Chu kỳ V: Cĩ 18 nguyên tố (8 nguyên tố nhĩm A, 10 nguyên tố nhĩm B), từ Rb (Z = 37) đến Xe (Z = 54). Từ đầu đến cuối chu kỳ cĩ: 2 nguyên tố s (Rb, Sr), 10 nguyên tố d (Y – Cd), 6 nguyên tố p (In – Xe). Sự sắp xếp các electron bổ sung xảy ra ở lớp mới là lớp O (n = 5). Đầu tiên đưa vào orbital 5s của lớp mới đối với 2 nguyên tố s, rồi đến orbital 4d tự do của lớp N đối với 10 nguyên tố d và cuối cùng trở lại orbital 5p của lớp mới đối với 6 nguyên tố p. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 8 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 + Chu kỳ VI: Gồm 32 nguyên tố từ Cs (Z = 55) đến Rn (Z = 86) cĩ 18 nguyên tố tương tự chu kỳ V và 14 nguyên tố cĩ tính chất hĩa học giống lantan và được gọi là họ lantan (các lantanit). + Chu kỳ VII: cĩ 19 nguyên tố mới được phát hiện (một số nguyên tố actini).  Khi quan sát từ chu kỳ II tới VI, ta thấy chu kỳ là một dạy nguyên tố xếp theo số thứ tự tăng dần, mở đầu là kim loại điển hình, cuối là một phi kim điển hình, kết thúc là một khí hiếm.  Khi tìm hiểu cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố ta lại thấy: Chu kỳ thứ n cĩ n lớp electron. Đầu chu kỳ thứ n là nguyên tố ns1 và kết thúc chu kỳ 1 là nguyên tố Heli 1s2, kết thúc các chu kỳ khác là khí hiếm ns2np6. 2. Nhĩm: - Nhĩm gồm các nguyên tố cĩ số electron ở lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng giống nhau và bằng số thứ tự của nhĩm. - Nĩi cách khác, các nguyên tố trong cùng nhĩm cĩ cấu hình electron ngồi cùng giống nhau, trong đĩ tổng số mũ của các phân lớp ngồi cùng luơn luơn bằng số thứ tự của nhĩm: Nhĩm Nguyên tố s và p Nguyên tố d I ns 1 (n – 1)d10ns1 II ns 2 (n – 1)d10ns2 III ns 2 np 1 (n – 1)d1ns2 IV ns 2 np 2 (n – 1)d2ns2 V ns 2 np 3 (n – 1)d3ns2 VI ns 2 np 4 (n – 1)d5ns1 VII ns 2 np 5 (n – 1)d5ns2 VIII ns 2 np 6 (n – 1)d6,7,8ns2 - Riêng một số nguyên tố như Co, Ni,… tuy cĩ số electron lớp ngồi cùng lớn hơn 8 vẫn được đặt vào nhĩm VIII. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 9 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 3. Phân nhĩm: - Phân nhĩm gồm các nguyên tố cĩ cấu trúc electron lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng giống nhau, trong đĩ: + Phân nhĩm chính gồm các nguyên tố s hoặc p cĩ cấu hình electron lớp ngồi cùng tương ứng là nsx hoặc ns2nx-2. + Phân nhĩm phụ gồm các nguyên tố d cĩ cấu hình electron các phân lớp ngồi cùng là (n – 1)dx-2ns2. + Phân nhĩm phụ thứ cấp gồm các nguyên tố f cĩ cấu hình electron các phân lớp ngồi cùng là (n – 2)f2-14(n – 1)d0-1ns2. - Ở đây, x là số thứ tự của phân nhĩm (hay nhĩm). Như vậy tổng số electron ở trên phân lớp ngồi cùng bằng số thứ tự của phân nhĩm (hay nhĩm). - Một số trường hợp ngoại lệ: + Đối với phân nhĩm phụ nhĩm I và III (tức IB và IIB), cấu hình electron các phân lớp ngồi cùng là (n – 1)d10nsx. Nghĩa là số thứ tự phân nhĩm (hay nhĩm) bằng số electron ngồi cùng. + Đối với phân nhĩm phụ nhĩm VIII (tức VIIIB), cĩ một số nguyên tố chứ số electron ở các phân lớp ngồi cùng lớn hơn số thứ tự nhĩm (Co, Ni…). + Một số phân nhĩm phụ khác cũng cĩ ngoại lệ, ví dụ Cr, Mo…cĩ số electron các phân lớp ngồi cùng bằng số thứ tự của nhĩm (phân nhĩm) nhưng cấu hình electron lại tương ứng (n – 1)dx-1ns1. + Đối với phân nhĩm phụ thứ cấp cũng cĩ nhiều nguyên tố cĩ cấu trúc electron những phân lớp ngồi cùng khơng hồn tồn tương ứng với dãy cấu hình electron đã nêu. 4. Ơ: - Ơ là vị trí cụ thể của mỗi nguyên tố, chỉ rõ tọa độ của nguyên tố trong hệ thống tuần hồn, cụ thể là: + Số thứ tự nguyên tố: là số điện tích hạt nhân hay số electron cĩ trong nguyên tử. + Số thứ tự chu kỳ. + Số thứ tự nhĩm. + Loại phân nhĩm của nguyên tố. - Như vậy, về nguyên tắc, khi biết nguyên tố nằm ở ơ nào thì cĩ thể xác định cấu trúc electron nguyên tử của nĩ. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 10 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 IV) VẬN DỤNG QUY TẮC KLETSKOPXKI VIẾT CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ CỦA NGUYÊN TỐ TỪ 19 ĐẾN 54: - Chu kỳ : gồm 18 nguyên tố từ Z = 19 đến Z = 36. + Từ Sc các electron xây dựng thêm phân lớp d. Các nguyên tố d gọi là nguyên tố chuyển tiếp. + Phân lớp 4p được xây dựng từ Ga và kết thúc ở nguyên tố Kr. + Ở chu kỳ này cĩ hai nguyên tố cĩ cấu hình khơng theo quy luật là: Cr (Z = 24) cĩ cấu hình lớp vỏ ngồi cùng là 3d5 4s1 thay vì 3d4 4s2 Cu (Z = 29) cĩ cấu hình lớp vỏ ngồi cùng là 3d10 4s1 thay vì 3d9 4s2 i n tượng n được giải thích l do ự hác nhau h ng đáng ể về m t năng lượng c a các ph n lớp nd v n n n các electron ẽ nhả l n các ph n lớp d để được cấu h nh bảo h a ho c bán bảo h a l trạng thái bền vững c a ngu n tử   2 2 6 2 6 1K 19 : 1s 2s 2p 3s 3p 4s   2 2 6 2 6 2Ca 20 : 1s 2s 2p 3s 3p 4s   2 2 6 2 6 1 2Sc 21 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 2 2Ti 22 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 3 2V 23 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 5 1Cr 24 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 5 2Mn 25 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 6 2Fe 26 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 7 2Co 27 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 8 2Ni 28 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 10 1Cu 29 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 10 2Zn 30 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s   2 2 6 2 6 10 2 1Ga 31 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p   2 2 6 2 6 10 2 2Ge 32 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p   2 2 6 2 6 10 2 3As 33 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 11 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5   2 2 6 2 6 10 2 4Se 34 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p   2 2 6 2 6 10 2 5Br 35 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p   2 2 6 2 6 10 2 6Kr 36 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p - Chu kỳ : gồm 18 nguyên tố từ Z = 37 đến Z = 54. + Các electron xây dựng thêm phân lớp 5s, 4d, 5p. + Ở chu kỳ này cĩ hai nguyên tố cĩ cấu hình khơng theo quy luật là: Mo (Z = 42) cĩ cấu hình lớp vỏ ngồi cùng là 4d5 5s1 thay vì 4d4 5s2 Ag (Z = 47) cĩ cấu hình lớp vỏ ngồi cùng là 10d10 5s1 thay vì 4d9 5s2   2 2 6 2 6 10 2 6 1Rb 37 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 2Sr 38 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 1 2Y 39 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 2 2Zr 40 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 3 2Nb 41 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 4 2Mo 42 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 5 2Tc 43 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 7 1Ru 44 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 8 1Ph 45 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 10Pd 46 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d   2 2 6 2 6 10 2 6 10 1Ag 47 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2Cd 48 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 1In 49 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 2Sn 50 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 3Sb 51 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 4Te 52 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 5I 53 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p   2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 6Xe 54 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 12 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 V) HỆ THỐNG TUẦN HỒN CÁC NGUYÊN TỐ HĨA HỌC VÀ CẤU TRÚC ELECTRON NGUYÊN TỬ - Qua việc phân tích, ta thấy rõ một đặc điểm quan trọng khác làtính tuần hồn trong sự sắp xếp lớp vỏ electron nguyên tử của các nguyên tố: + Khi chuyển sang chu kỳ mới, các electron lại bắt đầu sắp xếp vào lớp lượng tử mới trong nguyên tử các nguyên tố và theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử của chúng trật tự sắp xếp electron vào các phân lớp lượng tử lặp lại tuần hồn. + Cấu trúc electron của lớp ngồi cùng hoặc của những phân lớp ngồi cùng của nguyên tử các nguyên tố lặp lại tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử của chúng. VI) BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HỒN (DẠNG NGẮN) - Xét từ K (Z = 19) đến Xe (Z = 54) Chu kỳ Hàng NHĨM CÁC NGUYÊN TỐ HĨA HỌC I II III IV V VI VII VIII IA IB IIA IIB IIIB IIIA IVB IVA VB VA VIB VIA VIIB VIIA VIIIB VIIIA 4 4 K 19 Ca 20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 5 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 5 6 Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43 Ru 44 Rh 45 Pd 46 7 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 13 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5  Phần 3: TỔNG KẾT 1. Định luật tuần hồn: - Định luật tuần hồn được Mendeleep phát biểu như sau: "Tính chất của các nguyên tố cũng như tính chất của các đơn chất và hợp chất cấu tạo nên từ nguyên tố đĩ, phụ thuộc tuần hồn vào khối lượng nguyên tử của chúng". - Thực chất của định luật là: Nếu sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử, thì qua một số nguyên tố nhất định cĩ sự lặp lại những tính chất hĩa học cơ bản (chu kỳ lặp lại). Như vậy tính chất hĩa học của nguyên tố làm hàm số tuần hồn với khối lượng nguyên tử của chúng. - Nhưng nếu lấy chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử làm nguyên tắc sắp xếp thì trong một số trường hợp, để đảm bảo sự tuần hồn phải đổi vị trí của một số nguyên tố, chẳng hạn Co và Ni, Te và I... và như vậy, phải vi phạm nguyên tắc trên. Từ đĩ nẩy sinh ra sự cần thiết phải chỉ rõ thứ tự sắp xếp của các nguyên tố hĩa học trong HTTH bằng số thứ tự hay số hiệu nguyên tử. 2. Hệ thống tuần hồn: - Ta biết rằng cĩ nhiều cách biểu diễn sự phụ thuộc hàm số như dùng phương trình đại số, vi phân, đồ thị, bảng... - Từ cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX người ta đã cĩ nhiều cố gắng đi tìm những biểu thức tốn học nhằm thể hiện sự phụ thuộc tuần hồn tính chất của các nguyên tố vào khối lượng nguyên tử hoặc số thứ tự. Nhưng các cố gắng đĩ đều khơng đạt kết quả. - Việc biểu diễn ĐLTH dưới dạng một "bảng TH" hay HTTH cũng nĩi lên tính độc đáo của nĩ so với các định luật khác trong tự nhiên. Khi chuyển từ nguyên tố nọ sang nguyên tố kia tính chất của nĩ khơng biến đổi liên tục mà nhẩy vọt, tuy một số nguyên tố trong cùng một nhĩm cũng cĩ tính chất tương tự, nhưng nghiêm ngặt mà xét thì mỗi nguyên tố là một cá thể cĩ đặc thù riêng. - "Một mặt, nĩ giống các định luật khác ở chỗ biểu thị những đặc trưng về số lượng của vật chất và mối quan hệ giữa chúng, đồng thời nĩ lại gần với sự phân loại động vật và thực vật, nĩ phản ánh ở mức độ nhất định sự tiến hĩa và mối liên hệ kế thừa..." (Sukarep) - Cho đến nay, HTTH là cách thể hiện ĐLTH một cách cụ thể và sâu sắc nhất. Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 14 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5  Sự biến đổi tính chất các nguyên tố trong HTTH: 1. Sự biến đổi theo chu kỳ: - Trong tất cả các chu kỳ đều cĩ cùng một sự biến đổi tính chất của các nguyên tố: Khi số thứ tự của nguyên tố tăng lên thì tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần và kết thúc là một khí trơ. Tuy nhiên khi số nguyên tố trong chu kỳ càng lớn, sự thể hiện quy luật trên càng phức tạp hơn. 2. Sự biến đổi theo nhĩm: - Trong các nhĩm sự biến đổi tính chất các nguyên tố trong từng PN cĩ khác nhau. - Đối với các nguyên tố thuộc PNC, theo chiều từ trên xuống dưới, khi số thứ tự tăng dần thì tính phi kim ngày càng giảm, tính kim loại ngày càng tăng. - Đối với các nguyên tố thuộc PNP theo chiều từ trên xuống dưới, tính kim loại hoặc khơng tăng, hoặc giảm đi chút ít. 3. Sự biến đổi theo hướng chéo: - Mỗi dẫy nguyên tố nằm trên đường chéo của bảng HTTH gồm các nguyên tố thuộc các nhĩm khác nhau, hĩa trị khác nhau, cơng thức các hợp chất khác nhau nhưng lại cĩ tính chất hĩa học gần nhau. - Ví dụ, Li ở nhĩm 1 nhưng tính chất của nĩ lại giống với Mg hơn là với các nguyên tố khác trong nhĩm kim loại kiềm. Tất cả các nguyên tố thuộc dãy beri đều lưỡng tính (Be, Al, Ge, Sb, Po), tất cả các oxit của dẫy C đều là oxit axit mặc dù chúng cĩ cơng thức khác nhau, hĩa trị khac nhau: CO2, P2O5, SeO3, I2O7... 4. Sự biến đổi tuần hồn một số tính chất vật lý: - Ngồi những tính chất hĩa học cơ bản như hĩa trị, tính kim loại, phi kim, thành phần và tính chất hĩa học của các oxit và hydroxit, hidrua... người ta cịn nhận thấy nhiều tính chất vật lý của các đơn chất, hợp chất cũng biến đổi tuần hồn. Vd: nhiệt độ nĩng chẩy, nhiệt độ sơi, từ tính, tính dẫn điện, sinh nhiệt của một số hợp chất... Bài tiểu luận: Bảng hệ thống tuần hồn Trang 15 VAA HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 MỤC LỤC  Phần 1: LỜI MỞ ĐẦU – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1  Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2 I. CẤU TRÚC HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DƯỚI ÁNH SÁNG CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 2 II. HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC VÀ CẤU TRÚC ELECTRON NGUYÊN TỬ III. BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN (DẠNG NGẮN) 8  Phần 3: Tổng kết 10