20
HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 1: Cấu tạo nguyên tử và HTTH các nguyên tố hóa học 1 CHƯƠNG 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC MỤC TIÊU Biết cách phân bố các điện tử trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản và viết được cấu hình điện tử cũng như xác định được bộ các số lượng tử. Xác định được vị trí của nguyên tố trong bảng HTTH. Suy luận được tính chất các nguyên tố dựa vào sự biến thiên tính chất trong bảng HTTH. NỘI DUNG 1. Mở đầu 1.1. Thành phần của nguyên t1.2. Quang phnguyên t1.3. Mô hình nguyên tử Bohr 2. Những cơ sở của cơ học lượng tử 2.1. Sóng vật chất Louis de Broglie 2.2. Hệ thức bất định Heisenberg 2.3. Phương trình sóng Schrodinger 3. Ý nghĩa của bộ bốn số lượng tử 3.1. Số lượng tử chính, n 3.2. Số lượng tử phụ, l 3.3. Số lượng tử từ, m l 3.4. Số lượng tử spin, m s 4. Cơ học lượng tử cho nguyên tử nhiều electron 5. Sự phân bố các electron trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản 5.1. Nguyên lý ngoại trừ Pauli. 5.2. Nguyên lý bền vững - Quy tắc Kletskopxki 5.3. Quy tắc Hund 5.4. Cấu hình electron nguyên t6. Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học 6.1. Nguyên tắc xây dựng bảng hệ thống tuần hoàn 6.2. Cấu trúc của bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên t ố hóa học 6.3. Sự biến thiên tuần hoàn một số tính chất của các nguyên tố hóa học 6.3.1. Bán kính 6.3.2. Năng lượng ion hóa 6.3.3. Ái lực electron 6.3.4. Độ âm điện 6.3.5. Số oxy hóa Đọc sách HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG (Nguyễn Đức Chung) Chương 2: CẤU TẠO NGUYÊN T- ĐỊNH LUẬT TUẦN HÒAN từ trang 32-36, 45-85. Tham khảo

chuong 1 CAU TAO NGUYEN TU- BANG HTTH.pdf

Embed Size (px)

Citation preview

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    1

    CHNG 1: CU TO NGUYN T V H THNG TUN HON CC NGUYN T HA HC

    MC TIU Bit cch phn b cc in t trong nguyn t trng thi c bn v vit c cu hnh in t

    cng nh xc nh c b cc s lng t. Xc nh c v tr ca nguyn t trong bng HTTH. Suy lun c tnh cht cc nguyn t da vo s bin thin tnh cht trong bng HTTH.

    NI DUNG 1. M u

    1.1. Thnh phn ca nguyn t 1.2. Quang ph nguyn t 1.3. M hnh nguyn t Bohr

    2. Nhng c s ca c hc lng t 2.1. Sng vt cht Louis de Broglie 2.2. H thc bt nh Heisenberg 2.3. Phng trnh sng Schrodinger

    3. ngha ca b bn s lng t 3.1. S lng t chnh, n 3.2. S lng t ph, l 3.3. S lng t t, ml 3.4. S lng t spin, ms

    4. C hc lng t cho nguyn t nhiu electron 5. S phn b cc electron trong nguyn t trng thi c bn

    5.1. Nguyn l ngoi tr Pauli. 5.2. Nguyn l bn vng - Quy tc Kletskopxki 5.3. Quy tc Hund 5.4. Cu hnh electron nguyn t

    6. Bng h thng tun hon cc nguyn t ha hc 6.1. Nguyn tc xy dng bng h thng tun hon 6.2. Cu trc ca bng h thng tun hon cc nguyn t ha hc 6.3. S bin thin tun hon mt s tnh cht ca cc nguyn t ha hc

    6.3.1. Bn knh 6.3.2. Nng lng ion ha 6.3.3. i lc electron 6.3.4. m in 6.3.5. S oxy ha

    c sch HA HC I CNG (Nguyn c Chung) Chng 2: CU TO NGUYN T - NH LUT TUN HAN t trang 32-36, 45-85.

    Tham kho

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    2

    1. M U (tham kho) 1.1. Thnh phn ca nguyn t

    Nguyn t

    Ht Khi lng in tch

    Kg amu (u, vC ) Coulomb Thang tng i Lp v Electron (e) 9,1094 x 10-31 0,00054858 -1,60217646 x 10-19 -1

    Ht nhn Proton (p) 1,6726 x 10-27 1,0073 +1,60217646 x 10-19 +1

    Neutron (n) 1,6748 x 10-27 1,0087 0 0 1.1.1. K hiu nguyn t

    X: K hiu nguyn t A: S khi nguyn t = s proton + s neutron Z: Bc nguyn t = S hiu nguyn t = s proton = s electron = S th t ca nguyn t trong bng HTTH.

    V d: Xc nh s proton, neutron v electron ca cc nguyn t nguyn t sau:

    Nguyn t XAZ B115

    126C

    136C

    168O

    178O

    S lng proton

    S lng neutron

    S lng electron

    1.1.2. Nguyn t ng v

    Nhng nguyn t gi l ng v khi chng c cng s proton Z nhng s khi A khc nhau. Ni cch khc, cc nguyn t ng v c s neutron trong nhn khc nhau.

    Nguyn t ha hc l tp hp cc nguyn t c cng in tch ht nhn. Nh vy mi nguyn t c th gm nhiu nguyn t ng v vi thnh phn thng rt xc nh.

    V d : ng v Khi lng nguyn t Thnh phn (%)

    6329Cu 62,93 vklnt 69,09 6529Cu 64,93 vklnt 30,91

    Khi lng trung bnh ca nguyn t ng :

    0,6909 x 62,93 + 0,3091 x 64,93 = 63,55 vklnt 1.2. Quang ph nguyn t - phng tin nghin cu cu trc lp v electron nguyn t

    Vic nghin cu cu trc lp v electron nguyn t da trn c s thc nghim, trong quan trng nht l da trn nghin cu quang ph cc nguyn t ha hc.

    Quang ph nguyn t l quang ph vch, ngha l gm t mt s vch ring bit c mu sc nht nh tng ng vi nhng bc sng xc nh, c trng cho mi nguyn t. Quang ph nguyn t hydro:

    Quang ph nguyn t kh hydro l n gin nht c ly lm v d. Nguyn tc hot ng ca my quang ph nh sau :

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    3

    Kh hydro long khi b phng in s pht ra nh sng gm nhng tia c bc sng khc nhau. nh sng ny khi i qua mn chn S v thu knh C s b s b lng knh phn tch thnh nhng tia thnh phn. Nhng tia ny nh thu knh P hi t li thnh nhng vch khc nhau trn knh nh E tng ng vi nhng bc sng nht nh (S1, S2).

    1.3. M hnh nguyn t Bohr 1.3.1. Ba tin ca Bohr

    Trong nguyn t, electron quay xung quanh ht nhn khng phi trn nhng qu o bt k m trn nhng qu o trn, ng tm v c bn knh xc nh (gi l qu o dng hay qu o lng t).

    Khi chuyn ng trn nhng qu o ny, electron khng thu hay pht nng lng (nng lng ca n c bo tan). Nh vy mi qu o dng tng ng vi mt mc nng lng xc nh.

    Khi hp th nng lng, electron chuyn t qu o c mc nng lng thp ln qu o c mc nng lng cao hn. Ngc li, khi chuyn t qu o c mc nng lng cao v qu o nng lng thp n s pht ra nng lng di dng bc x.

    1.3.2. Kt qu thu c t tin Bohr

    Tnh tan c bn knh qu o bn, tc v nng lng electron khi chuyn ng trn qu o .

    Gii thch c bn cht vt l ca quang ph vch hydro v tnh tan c v tr cc vch quang ph.

    iu kin nhit bnh thng, a s electron tn ti mc nng lng thp nht (n=1). Khi b kch thch (v d phng in) cc electron hp thu nng lng t bn ngoi v chuyn ln nhng qu o xa ht nhn v c nng lng cao hn. Cc electron khng tn ti lu trng thi kch thch. Khi cc electron chuyn t qu o lng t xa nhn (nng lng E) v qu o gn nhn (Ec) n pht ra bc x vi tn s tha mn: h = E Ec

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    4

    M hnh nguyn t ca Bohr ch gii thch c cho nguyn t hoc ion mt electron

    nh hydro, khng ng cho nguyn t nhiu electron. 2. NHNG C S CA C HC LNG T (tham kho) 2.1. Sng vt cht Louis de Broglie

    Mi ht vt cht bt k c khi lng m, khi chuyn ng vi tc v s to nn sng truyn i vi bc sng Phng trnh th hin bn cht sng - ht ca mt ht vt cht:

    h=

    mv

    Vi h l hng s Planck. Vi trng hp mt vt th c khi lng ln, nh mt ngi ang i xe my, cng th

    hin bn cht sng ht, nhng do khi lng ln nn di sng nh, khng th pht hin c tnh cht sng.

    Xt trong nguyn t, electron l mt ht vi m chuyn ng quanh ht nhn, v khi lng ca electron rt nh nn n th hin tnh cht sng. V th c th m t chuyn ng ca n bng mt hm sng . 2.2. H thc bt nh Heisenberg

    V nguyn tc khng th ng thi xc nh chnh xc c ta v tc ht vi m. h

    x v4 m

    Vi x: sai s v v tr; v: sai s v tc . Khi ta ca ht c xc nh cng chnh xc (ngha l sai s x cng nh), th tc

    chuyn ng ca n c xc nh cng km chnh xc (ngha l sai s v cng ln). i vi nguyn t, quang ph vch cho bit chnh xc nng lng ca electron, tc tc

    chnh xc ca n, v th ta khng th bit chnh xc v tr ca n. Vi c hc lng t khng tn ti khi nim qu o chuyn ng c th ca electron. Ngi ta ch c th xc nh kh nng xut hin electron ti mt im vo mt thi im l nhiu hay t, tc l ch c th bit c xc sut tn ti ca electron ti thi im cho.

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    5

    2.3. Phng trnh sng Schrodinger

    T bn cht sng ca electron v da vo nguyn l bt nh cho thy rng khng th biu din electron bng mt qu o xc nh m ch bit c vng khng gian, trong xc sut tm thy electron l ln nht (90-99%) hay cn gi l orbital nguyn t (AO, m my in t).

    Theo c hc lng t, trng thi ca electron trong nguyn t mt im v thi im c c trng bi mt hm sng (x,y,z) cn gi l hm s xc sut.

    Theo , 2(x,y,z) biu din xc sut tm thy electron im (x, y, z) v 2(x,y,z)dV biu din xc sut tm thy electron trong khong khng gian nh dV bao quanh im (x, y, z).

    V phng din ton hc, hm s sng l nghim ca phng trnh vi phn gi l

    phng trnh sng Schrodinger. = E

    : ton t Hamilton E : nng lng ton phn ca electron

    ngha ca phng trnh: ng vi mt mc nng lng xc nh, electron c mt trng thi xc nh v ngc li.

    n gin ha vic gii phng trnh ny ngi ta thng chuyn n v h ta cu, trong ht nhn nguyn t c t ti tm h ta . Nh vy s l hm s ca ba bin s bn knh vector r (khong cch t tm n electron), cc gc v .

    Nghim ca phng trnh Schrodinger l tch ca:

    = [R(r)] [()] [()] Do electron c 3 s bc t do r, v nn cc hm s R, v phi cha 3 s lng t,

    c k hiu n, l v m, trong n v l xc nh hm s bn knh, cn l v m xc nh cc hm s gc.

    R(r) = f1(n, l): hm s bn knh. () = f2(l, ml): hm s gc. () = f3(ml): hm s gc.

    Kt qu gii phng trnh sng Schrodinger cho thy hm sng ca electron lun lun

    cha ba thng s khng c th nguyn v l nhng s nguyn. Nhng thng s ny c gi l

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    6

    s lng t v c k hiu n, l, ml. Mi b ba s lng t n, l, ml xc nh mt orbital nguyn t (k hiu AO, atomic orbital) v miu t trng thi ca electron.

    Ngoi ra, ngi ta cn thy rng trng thi ca electron trong nguyn t cn c xc nh bi s lng t th t, c trng cho s t quay ca electron xung quanh trc ca mnh v c k hiu ms.

    3. NGHA CA B BN S LNG T

    Trng thi electron trong nguyn t c c trng bi nhng gi tr nht nh ca cc s lng t (n, l, ml, ms).

    3.1. S lng t chnh n v mc nng lng

    Nhn gi tr nguyn dng t 1 n S lng t chnh n : 1 2 3 4 5 6 7 Lp lng t : K L M N O P Q ...

    Nhng electron c cng gi tr n lp nn mt lp electron. Xc nh trng thi nng lng ca electron: n cng ln th electron c nng lng cng

    cao. 2

    nZE = - 13,6 (eV)n

    vi n = 1, 2, 3,

    Lin quan n kch thc orbital nguyn t: n cng ln, kch thc orbital nguyn t cng ln.

    3.2. S lng t orbital l v hnh dng orbital Nhn tng cng n gi tr nguyn dng t 0 n (n-1). c trng cho ln ca moment ng lng ca electron. Xc nh hnh dng v tn orbital nguyn t: l : 0 1 2 3 4 5 K hiu phn lp : s p d f g h

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    7

    3.3. S lng t t ml v cc orbital nguyn t ( lng t) Nhn tng s (2l + 1) gi tr, t - l n + l. c trng cho s nh hng cc orbital nguyn t trong t trng. Quyt nh s orbital nguyn t ( lng t) c trong mt phn lp.

    3.4. S lng t spin, ms c trng cho thuc tnh ring ca electron. C th nhn mt trong 2 gi tr: +1/2 hoc -1/2 (hai gi tr ny thng c biu th bng

    hai mi tn c chiu ngc nhau, v ). Mt electron c biu din bng b bn s lng t (n, l, ml, ms)

    V d: V sao mi b bn s lng t di y khng th l b 4 s lng t ca mt electron trong mt nguyn t no ?

    a) n = 3, l = +3, ml = +1, ms = +1/2 b) n = 3, l = +1, ml = +2, ms = +1/2

    c) n = 2, l = +1, ml = -1, ms = 0 d) n = 4, l = +3, ml = -4, ms = -1/2

    4. C HC LNG T CHO NGUYN T NHIU ELECTRON

    p dng c hc lng t cho nguyn t nhiu electron l vic khng n gin, phng trnh sng Schrodinger ch c gii theo phng php gn ng. Trong nguyn t c nhiu electron, trng thi nng lng electron khng nhng ty thuc vo s lng t chnh n m cn ph thuc vo c s lng t orbital l. Nguyn nhn: do 2 hiu ng: hiu ng chn v hiu ng xm nhp.

    lng t

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    8

    Trong nguyn t nhiu electron, ngoi tng tc gia electron vi ht nhn cn c tng

    tc gia cc electron vi nhau. Tng tc th hai gy nn trong nguyn t nhiu electron 2 hin tng, gi l hiu ng chn v hiu ng xm nhp.

    Hiu ng chn: do lc y ca mnh cc electron bn trong to nn mt mn chn gia ht nhn

    v electron ang xt, lm yu i lc ht gia ht nhn v cc electron bn ngoi. Ni cch khc, ch mt phn in tch ht nhn c tc dng tht s ln electron . in tch ht nhn tht s cn gi l in tch ht nhn hiu dng, Z*.

    Hiu ng xm nhp: cc electron bn ngai trong khang thi gian nht nh no c th xut hin vng gn ht nhn, ngha l c th xm nhp vo gn ht nhn qua cc lp electron bn trong. Hiu ng xm nhp ngc li vi hiu ng chn: n lm tng lc ht ca ht nhn vi electron xm nhp vo gn ht nhn v y electron t b chn hn.

    5. S PHN B CC ELECTRON TRONG NGUYN T TRNG THI C BN

    S phn b cc electron trong phn t trng thi c bn c th hin bng cu hnh electron ca nguyn t. S phn b ny tun theo cc nguyn l v nguyn tc sau y. 5.1. Nguyn l ngai tr Pauli

    Trong mt nguyn t khng th c hai hoc nhiu electron c 4 s lng t nh nhau. Mt orbital (hay lng t) cha ti a 2 electron, vy 2 electron phi c spin tri chiu.

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    9

    5.2. Nguyn l vng bn - Quy tc Kletskopxki trng thi c bn, trong nguyn t, cc electron chan nhng mc nng lng thp

    trc (tc l trng thi bn vng trc) ri mi n nhng trng thi c mc nng lng cao hn tip theo.

    Theo d kin quang ph, th t tng dn cc mc nng lng AO trong nguyn t trung ha in:

    1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f 5d < 6p < 7s < 5f 6d < 7p

    Trnh t phn b ny c tm tt bng quy tc Kletskopxki:

    Quy tc Kletskopxki Khi in tch ht nhn tng, cc electron s chan cc mc nng lng c tng s (n+l) ln

    dn. i vi cc phn lp c tng s (n+l) bng nhau th electron c in vo phn lp c tr

    s n nh trc ri n phn lp c n ln hn. S :

    5.3. Quy tc Hund

    Trong mt phn lp, cc electron c sp xp sao cho tng s spin l cc i (ngha l c mt s ti a electron c thn).

    Vi cch biu din cu hnh electron bng lng t, cc electron c thn c biu din bng cc mi tn cng chiu, thng hng ln trn. 5.4. Cu hnh electron nguyn t

    C hai cch biu din cu hnh electron: Tp hp cc k hiu trng thi lng t c sp xp theo trt t tng dn gi tr s

    lng t chnh n v s lng t ph l, ng thi ghi km theo s electron xp vo trng thi di dng s m.

    K hiu lng t: mi vung tng ng vi mt orbital nguyn t v electron c biu din bng mi tn.

    Cch vit cu hnh electron nguyn t theo cc bc sau:

    Xc nh s electron ca nguyn t. Phn b electron theo mc nng lng AO tng dn, theo cc quy tc v nguyn l. Vit cu hnh electron theo th t cc phn lp trong mt lp v theo th t ca cc lp

    electron.

    1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f 7s 7p 7d 7f

    n+l 7 6 5 4 3 2 1

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    10

    V d: Biu din cu hnh electron ca nguyn t Sc (Z=21)

    S electron ca Sc l 21. Phn b electron theo mc nng lng: 1s22s22p63s23p64s23d1

    Vit cu hnh sp xp cc phn lp theo tng lp: 1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2 hay vit gn l [Ar] 3d14s2

    Lu mt s ngoi l bn cu hnh electron th hin : lp electron bo ha : l 2 khi n=1, l 8 khi n=2, l 18 khi n=4, l 32 khi n=4 phn lp bo ha s2, p6, d10, f14 V d: p6 phn lp bn bo ha p3, d5, f7 V d: p3

    V d:

    Cr (Z=24) s electron l 24: 1s22s22p63s23p63d44s2 hay vit gn hn [Ar] 3d44s2

    nhng li c cu hnh [Ar] 3d54s1 v thng thng cc nguyn t tr nn bn hn khi cc orbital cng mc nng lng cha ti a s electron (bo ha hoc bn bo ha). Phn bit: electron cht cng (in cui cng vo cu hnh) electron lp ngai cng

    V d:

    Sc (Z=21) s electron l 21: 1s22s22p63s23p63d14s2 hay vit gn l [Ar] 3d14s2

    Electron cht cng (in cui cng) trn 3d1. Electron ngoi cng trn 4s2.

    S tch / thm electron to ion: To cation: tch electron t lp ngoi cng trc. To anion: thm electron nh quy tc.

    V d: a) Cr (Z=24) s electron l 24: 1s22s22p63s23p63d44s2 hay vit gn l [Ar] 3d44s2

    Cr3+ mt 3 electron t lp ngoi cng trc nn c cu hnh l [Ar] 3d3

    2s 2p 1s

    3s 3p 4s 3d

    2s 2p 1s

    3s 3p 4s 3d

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    11

    b) O (Z=8) s elctron l 8: 1s22s22p4 hay vit gn l [He] 2s22p4

    O2- thm 2 electron theo th t mc nng lng v theo cc quy tc nn c cu hnh l [He] 2s22p6 V d: Xc nh b 4 s lng t ca electron in cht cng trong nguyn t N (Z=7) V d: Bit electron in cht cng trong nguyn t X c biu din bng b 4 s lng t (2,1,0,-1/2). Hy xc nh cu hnh electron ca nguyn t X. V d: Vit cu hnh electron ca nguyn t V (Z=23) v ion V3+ . Xc nh b 4 s lng t ca electron in cht cng trong nguyn t V.

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    12

    6. BNG H THNG TUN HAN CC NGUYN T HA HC

    6.1. Nguyn tc xy dng bng h thng tun han

    Pht biu nh lut tun hon: Tnh cht ca cc nguyn t ph thuc tun han vo in tch ht nhn nguyn t ca nguyn t.

    Nguyn tc xy dng bng: Cc nguyn t c sp xp theo chiu tng dn ca in tch ht nhn. Dy cc nguyn t thuc cng mt chu k c xp thnh mt hay nhiu hng ngang. Nhng nguyn t c cu trc lp v electron ngoi cng ging nhau c xp chung vo

    mt ct gi l nhm. 6.2. Cu trc ca bng h thng tun han cc nguyn t ha hc

    H thng tun han ngy nay gm 118 nguyn t, vi 7 hng (chu k) v 18 ct (nhm) [8 nhm A v 8 nhm B (ring nhm VIIIB chim 3 ct) (dng bng di). 6.2.1. Chu k

    Chu k l mt dy nguyn t sp xp theo s th t tng dn m nguyn t ca chng c cng s lp. Mi chu k m u l kim loi in hnh, cui cng l phi kim in hnh, kt thc l kh him.

    c bit, cc nguyn t f thuc chu k 6 v chu k 7 c xp vo hai h, v c tnh cht ging nhau: Chu k 6 vi h Lantanid. Chu k 7 vi h Actinit.

    6.2.2. Nhm Nhm bao gm cc nguyn t c cng s electron ha tr cu hnh electron tng t

    nhau tnh cht ha hc tng t nhau. Nhm A: gm cc nguyn t s v p. Nhm B: gm cc nguyn t d, u l kim lai chuyn tip. Ring Zn, Cd v Hg c phn

    lp d bo ha nn khng c coi l kim loi chuyn tip cng nh nguyn t in hnh.

    Ch thch: - Nguyn t s, p, d, f l nguyn t tng ng trong phn lp s, p, d, f ang c xy dng. - Electron ha tr: L nhng electron lp ngoi cng (n ln nht) v phn lp cn ngoi cng (d hoc f)

    cha bo ha, C nng lng cao nht v xa ht nhn nht, Xc nh tnh cht ha hc ca nguyn t. C kh nng to lin kt ha hc.

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    13

    V d: C (Z=6): 1s22s22p2 s electron ha tr l 4. V (Z=23): 1s22s22p63s23p64s23d3 s electron ha tr l 5. Zn (Z=30): 1s22s22p63s23p64s23d10 s electron ha tr l 2. (khng tnh 10e trn phn lp

    3d do phn lp ny bo ha). 6.2.3. S lin h gia c cu electron v bng HTTH

    S th t ca chu k c xc nh t s lp electron. S th t ca nhm c xc nh t s electron ha tr.

    Electron ha tr thuc phn lp s, p nhm A: s th t nhm = tng s electron lp ngoi cng

    Electron ha tr thuc phn lp d nhm B: Cc electron trn phn lp d cha bo ha cng c kh nng to thnh lin kt ha hc nn

    cng c coi l electron ha tr. S electron ha tr trong trng hp nhm B c tnh bng tng s electron thuc lp ngoi cng v phn lp cn ngoi cng cha bo ha.

    (n-1)dx ns2 vi x 16, s th t nhm = (2+x)B (n-1)d6ns2, (n-1)d7ns2 v (n-1)d8ns2 cng thuc nhm VIIIB (n-1)d9ns2 (n-1)d10ns1 nhm IB (n-1)d10 ns2 nhm IIB.

    6.2.4. Xc nh tnh cht kim lai v phi kim Thc ra, khng c ranh gii r rt gia tnh kim lai v phi kim. Mt cch tng i, trong

    bng HTTH, cc nguyn t kim lai v phi kim c phn cch bng ng cho bc thang, bn tri l kim lai, bn phi l phi kim. in hnh, cc nguyn t cc nhm IA, IIA, IIIA (tr hidro v bo) c tnh kim lai. Cc nguyn t nhm VA, VIA, VIIA c tnh phi kim (tr antimon, bismut v poloni). Cc nguyn t ngay cnh ng cho c tnh cht trung gian gia kim loi v phi kim.

    Bi tp : Vit cu hnh electron nguyn t ca cc nguyn t sau :

    a) X thuc chu k 4, nhm IIA b) Y thuc chu k 4, nhm IIB c) Z thuc chu k 5, nhm IB d) T thuc chu k 6, nhm IVA

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    14

    Bi tp: a) Xc nh nguyn t X, bit X cng chu k vi Ag (Z=47) v cng nhm vi Ge (Z=32) b) Xc nh nguyn t Y, bit Y thuc chu k 4 v cng nhm vi Si (Z=14)

    Bi tp: Cation R+ c cu hnh electron 1s22s22p63s23p6. Trong h thng tun han, nguyn t R thuc chu k v phn nhm no ? Bi tp: Anion R- c cu hnh electron 1s22s22p63s23p6. Trong h thng tun han, nguyn t R thuc chu k v phn nhm no ?

    6.3. S bin i tun han mt s tnh cht ca cc nguyn t ha hc 6.3.1. Bn knh 6.3.1.1. Khi nim

    Do cc orbital nguyn t khng c gii hn r nt nn khng th xc nh c bn knh nguyn t v ion mt cch chnh xc. Do , ngi ta xc nh i lng ny da trn khong cch gia cc ht nhn nguyn t to nn n cht hay hp cht tng ng (gi l bn knh hiu dng), y ch l i lng quy c.

    Bn knh kim loi bng khong cch gia cc ht nhn nguyn t trong tinh th. Bn knh cng ha tr bng khong cch gia cc ht nhn nguyn t trong tinh th

    hay phn t n cht. i vi hp cht ion khong cch gia hai ht nhn c xem l tng bn knh ca 2 ion

    dng v ion m. 6.3.1.2. Cc yu t nh hng n bn knh nguyn t

    S lp electron : n cng ln kch thc orbital cng ln bn knh nguyn t cng ln.

    in tch ht nhn hiu dng: Z* cng ln lc ht ca ht nhn i vi cc electron cng mnh m my in t b co li bn knh nguyn t gim.

    6.3.1.3. Bin thin bn knh nguyn t Theo chu k, t tri sang phi, in tch

    ht nhn tng, bn knh nguyn t c khuynh hng gim dn. V : s lp electron ging nhau, nn hiu ng chn ca electron lp bn trong l nh nhau, in tch ht nhn hiu dng tng nn lc ht electron lp ngai cng cng mnh, bn knh nguyn t gim.

    S gim ny r rng i vi cc nguyn t s, p nhng li khng r rng vi nhng chu k ln. Do nhng chu k ln, a s nguyn t c electron sp xp vo cc orbital (n-1)d hoc

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    15

    (n-1)f k ngoi cng, nhng electron ny c tc dng che chn mnh ht nhn i vi lp electron ngoi cng ns, lm cho lc ht gia cc ht nhn vi cc electron ngoi cng ns ny thay i khng r rng, dn ti s gim khng u n bn knh nguyn t khi i t u n cui chu k, l s co d hay co f.

    Theo nhm, t trn xung di, s tng s lp electron din ra nhanh hn s tng in tch ht nhn nn bn knh nguyn t tng.

    i vi nguyn t nhm A, t trn xung di bn knh nguyn t c khuynh hng tng dn. L do s lp electron tng v hiu ng chn chim u th so vi s tng in tch ht nhn lm cho lc ht gia ht nhn vi cc electron ngoi cng gim xung. Do vy, bn knh nguyn t tng dn.

    i vi nguyn t nhm B, t trn xung di, t nguyn t chu k 4 n chu k 5, bn knh c tng ln. T chu k 5 n chu k 6, bn knh t thay i (khng i hoc gim cht t). L do: s co rt lantan ca nguyn t f.

    6.3.1.4. Bin thin bn knh ion

    Khi mt nguyn t trung ha nhn electron chuyn thnh mt anion, bn knh ca n tng. Khi mt nguyn t trung ha nhng electron chuyn thnh mt ion dng, bn knh ca

    n gim.

    Ion ng electron (c cng s electron lp v): ion no c in tch ht nhn Z ln hn s

    c bn knh nh hn. i vi cc cation v anion ng electron th cation c bn knh nh hn anion.

    V d:

    Na+ (Z=11, 10 electron) c cu hnh electron: 1s22s22p6. F- (Z=9, 10 electron) c cu hnh electron: 1s22s22p6. Ht nhn nguyn t Na (Z=11) c nhiu in tch ht nhn hn so vi F (Z=9) bn knh ion

    Na+ nh hn bn knh F-.

    Al3+ Mg2+ Na+ Ne F- O2- N3-Al3+ Mg2+ Na+ Ne F- O2- N3-

    CCng 10 electronng 10 electron

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    16

    Bi tp: Sp xp cc nguyn t v ion sau y theo bn knh tng dn : a) Ca (Z=20), Al (Z=13), P (Z=15), K (Z=19) b) Cl (Z=17), Al (Z=13) , P (Z=15) , Na (Z=11) , Ar (Z=18) c) Na+ (Z=11) , Ne (Z=10) d) Mg2+ (Z=12) , F- (Z=9) , Na+ (Z=11) , O2- (Z=8) , Al3+ (Z=13)

    e) Be (Z=4), Mg (Z=12), Ba (Z=56) 6.3.2. Nng lng ion ha (I) 6.3.2.1. Khi nim

    Nng lng ion ha l nng lng ti thiu cn thit tch hon ton mt electron ra khi nguyn t trng thi c bn v trng thi kh. c trng cho kh nng nhng electron ca nguyn t, th hin tnh kim loi. I cng nh nguyn t cng d nhng electron, do tnh kim loi v tnh kh ca nguyn t cng mnh.

    M(k) + I1 M+(k) + 1e (I1 > 0) Nng lng ion ha th 2 (I2), th 3 (I3), th 4 (I4), l nng lng cn bt electron

    th 2, th 3, th 4 ra khi ion dng c in tch +1, +2, +3, lun lun c I1 < I2 < I3 < < In. Nng lng ion ha lun lun mang du dng. Nng lng ion ha cng ln cng kh

    tch electron ra khi nguyn t. 6.3.2.2. Cc yu t nh hng

    in tch ht nhn Z ln gi electron cng cht I ln Bn knh nguyn t nh gi electron cng cht I ln. Cu hnh electron bo ha nguyn t cng bn I ln.

    6.3.2.3. S bin thin nng lng ion ha trong bng HTTH Theo chu k, t tri sang phi ni chung Z tng, I1 tng.

    Cu hnh bo ha 1s2 v ns2np6 (kh him) l bn vng nht nn c nng lng ion ha rt ln, cu hnh bn bo ha p3 tng i bn vng c nng lng ion ha kh ln.

    Cc nguyn t chuyn tip c nng lng ion ha t thay i. Theo nhm:

    Trong cc nguyn t nhm A, t trn xung, n tng, bn knh tng mnh, ng thi hiu ng chn ca cc lp electron bn trong cng tng ln, tt c nhng iu ny lm gim lc ht gia ht nhn vi cc electron bn ngoi I1 gim (tnh kim loi tng).

    Trong cc nguyn t nhm B, vic tng in tch ht nhn v hiu ng xm nhp ca cc electron s lp ngoi cng lm ht nhn gi electron ngoi cng cht hn I1 tng (tnh kim loi gim).

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    17

    Bi tp: Sp xp cc tiu phn sau theo nng lng ion ha tng dn : a) O2-(Z=8), F-(Z=9), Na+(Z=11), Mg2+(Z=12)

    b) K+ (Z=19), Ar (Z=18), Cl- (Z=17) Bi tp: Gii thch cc gi tr nng lng ion ha (I1, kJ/mol) ca cc nguyn t sau : a) Na (Z=11, I1=496), Mg (Z=12 , I1=738), Al (Z=13 , I1=578) b) C (Z=6 , I1=1086), N (Z=7 , I1=1400), O (Z=8, I1=1314) 6.3.3. i lc electron (E) 6.3.3.1. Khi nim

    i lc electron l nng lng ta ra (mang du m, -) hay hp th (mang du dng, +) khi c mt electron kt hp vo mt nguyn t t do trng thi kh cho mt ion m. c trng cho kh nng nhn electron ca nguyn t, th hin tnh phi kim. E cng m nguyn t cng d nhn electron, do tnh phi kim loi v tnh oxy ha ca nguyn t cng mnh.

    X(k) + 1e X-(k) + E Quy c v du ca E:

    E0) Ne(k) + e Ne(k) E = 40 kJ/mol

    E cng m cng d nhn electron, tnh phi kim v tnh oxy ha ca n cng mnh. Phn ln cc nguyn t ha hc c E0 do t cu hnh electron

    bo ha phn lp hoc lp nn khng nhn thm electron. Mg (Z=12) 1s22s22p63s2 Zn (Z=30) 1s22s22p63s23p64s23d10 Ar (Z=18) 1s22s22p63s23p6

    6.3.3.2. Cc yu t nh hng in tch ht nhn Z ln D nhn electron E cng m Bn knh nguyn t nh D nhn electron E cng m Cu hnh electron bo ha nguyn t cng bn, kh nhn thm e E cng dng.

    6.3.3.3. Bin thin i lc electron Trong chu k, t tri sang phi theo chiu tng in tch ht nhn E cng m (tr kh

    him). Trong phn nhm chnh, t trn xung do s tng bn knh nn electron mi thm vo

    t c nhn gi cht nn E cng dng, nhng s thay i khng ng k do nh hng bi hai yu t tri chiu nhau (in tch ht nhn tng d nhn e v bn knh nguyn t tng kh nhn e). Ring nhm 2A, 5A v 8A c s thay i bt thng, do cc nguyn t ny c phn lp ngoi cng bo ha hoc bn bo ha, vic thm electron cc nhm ny kh khn hn.

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    18

    Cc phi kim c E m hn kim lai. Cc halogen c E m hn cc nguyn t khc, v nhm ny d thu thm electron. Cc nguyn t kh him lun c E>0 v lp electron ngai cng vi cu hnh bo ha s2p6

    kh thu thm electron. Trong thc t, vic xc nh bng thc nghim i vi i lc electron kh khn hn vic xc nh nng lng ion ha v ch yu thc hin bng phng php gin tip.

    6.3.4. m in 6.3.4.1. Khi nim

    Theo Pauling, m in ca mt nguyn t trong phn t l kh nng ca nguyn t ny ht m my electron v pha mnh khi to lin kt vi nguyn t khc. Lc ht cng mnh th m in cng ln. Flor l nguyn t phi kim mnh nht nn c m in ln nht (3.98). Da vo Pauling tnh c m in ca tt c cc nguyn t cn li trong bng HTTH.

    Nguyn t c m in ln c khuynh hng ht in t th hin tnh cht phi kim. Nguyn t c m in nh c khuynh hng y in t th hin tnh cht kim loi. 6.3.4.2. Bin thin m in trong bng HTTH

    m in lin quan n nng lng ion ha v i lc electron. Nng lng ion ha cng nh (cng d nhng in t th hin tnh kim loi) th m in cng nh. i lc electron cng m (cng d nhn in t th hin tnh phi kim) m in cng ln.

    Theo phn nhm chnh t trn xung, m in c khuynh hng gim t trn xung di.

    Theo chu k, m in c khuynh hng tng dn t tri sang phi. Flor c m in ln nht (3.98), tip l oxy:

    F > O > Cl > N > S > C > P > B > Si

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    19

    6.3.5. S oxy ha 6.3.5.1. Khi nim

    S oxy ha ca nguyn t bng s electron m nguyn t nhng (s oxy ha dng) hay nhn (s oxy ha m) to thnh ion c cu hnh bo ha ns2np6 hay ns2np6(n-1)d10. 6.3.5.2. Cch xc nh s oxy ha

    S oxy ha dng cao nht ca mt nguyn t bng s electron ha tr ca n = s nhm (ngoi tr cc nguyn t O, F, IB v VIIIB).

    S oxy ha m thp nht (nu c) = s nhm 8. Cc nguyn t kim loi chuyn tip thng c s oxy ha thp nht +2 v cao nht ng vi

    s nhm; ngoi ra nhiu trng hp biu l s oxy ha bt thng : Oxy c cc s oxy ha -2, -1, 0 v +2, s oxy ha dng cao nht +2. (H2O, H2O2, O2,

    OF2) Flo c cc s oxy ha -1 v 0, s oxy ha m -1.(HF, F2) Nhm IB c s oxy ha cao nht ln hn s nhm. VD : Cu +1 v +2, Au +1 v +3.

    (CuCl, CuCl2, AuCl, Au(OH)3) Nhm VIIIB c s oxy ha dng cao nht nh hn s nhm, s oxy ha ca chng

    khng qu +6. Ring Ru v Os c s oxy ha dng cao nht +8. Lu : Kim lai ch c s oxy ha dng, khng c s oxy ha m v lun c tnh kh.

    TNG KT S THAY I TNH CHT CA CC NGUYN T TRONG BNG HTTH

    Atomic radius : Bn knh nguyn t. Electron affinity : i lc electron Ionization energy : Nng lng ion ha Metallic character : Tnh kim loi Nonmetallic character : Tnh khng kim loi

    BI TP 1.Nguyn t X , Y c electron cui biu din bng 4 s lng t :

    X : n = 4 , l =0 , ml = 0 , ms = +1/2 Y : n = 3 , l =1 , ml = 0 , ms = -1/2 Z l nguyn t thuc chu k 4, nhm VIIB

    a) Vit cu hnh electron ca X , Y, Z. Xc nh v tr X, Y trong bng HTTH. b) Xc nh s oxi ha m thp nht v dng cao nht ca X, Y, Z. 2.Cho cc nguyn t ca nguyn t A, B, C, D c electron cht cng c biu din bng 4 s

    lng t nh sau : A : n = 3 , l =1 , ml = -1 , ms = -1/2 B : n = 3 , l =1 , ml = +1 , ms = +1/2 C : n = 3 , l =2 , ml = 0 , ms = +1/2 D : n = 4 , l =1 , ml = +1 , ms = +1/2

  • HA I CNG Chng 1: Cu to nguyn t v HTTH cc nguyn t ha hc

    20

    a) Xc nh v tr cc nguyn t trong bng HTTH. b) So snh nng lng ion ha th nht I1 ca A, B. Gii thch ? c) Xc nh s oxi ha m thp nht v dng cao nht ca A, B.

    3.Nguyn t X thuc chu k 4, s oxi ha m thp nht l -3 Nguyn t Y thuc chu k 2, s oxi ha m thp nht l -2. Vit cu hnh electron ca X, Y.

    4. Cho nguyn t A chu k 2, nguyn t B chu k 3, nguyn t C chu k 4. A, B, C u to vi hydro hp cht c cng thc H2X (X = A, B, C), trong A, B, C th hin s oxi ha m thp nht.

    a) Vit cu hnh electron ca A, B, C. b) Xc nh 4 s lng t ca in t cui cng ca A, B, C.

    5. Vit cu hnh electron ca cc nguyn t A, B, C, D, E , F v xc nh : a) in tch ht nhn Z, chu k, phn nhm trong bng HTTH b) L kim loi hay phi kim, s oxi ha m thp nht (nu c) v s oxi ha dng cao nht.

    Bit rng cc nguyn t A, B, C vi cc ion tng ng A2-, B-, C+ c cu hnh electron ca nguyn t kh tr Ne (Z=10), cc nguyn t D, E, F vi vi cc ion tng ng D2-, E- v F+ c lp v ngoi cng l 3p6.

    6. C ba orbital nguyn t : 1) n=5, l=2 2) n=4, l=3 3) n=3, l=0

    Hy xc nh tn ca ba orbital nguyn t trn. 7. Electron cht cng in vo cu hnh ca nguyn t R c b 4 s lng t: n = 3, l = 2, ml = -2, ms = -1/2 Hy xc nh s th t Z ca nguyn t R 8. Mt nguyn t c s th t Z=24. Hy xc nh b 4 s lng t ca electron lp ngai cng. 9. Hy xc nh s electron c thn ca nguyn t Fe (Z=26). 10.Hy xc nh s electron c thn ca nguyn t Cr (Z=24). 11. Trong h thng tun han, nguyn t vng thuc chu k 6, nhm IB. Hy xc nh electron

    ha tr ca ion Au3+ nm trn phn lp no ? 12. Electron ha tr ca lu hynh (Z=16) l nhng electron thuc cc lp v phn lp no ? 13. Cation R+ c cu hnh electron 1s22s22p63s23p6. Trong bng h thng tun han, nguyn t R

    thuc chu k v phn nhm no ? 14. Anion R- c cu hnh electron 1s22s22p63s23p6. Trong bng h thng tun han, nguyn t R

    thuc chu k v phn nhm no ? 15. Nguyn t R c cu hnh electron phn lp cht cng l 4p3. Trong bng h thng tun han,

    nguyn t R thuc chu k v phn nhm no ?