slide môn hóa vô cơ chương 5 - nguyên tố không chuyển tiếp

Chương V
NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ
KHÔNG CHUYỂN TIẾP
II. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ I VÀ II
III. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ
III VÀ CÁC CHU KỲ TIẾP THEO

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN
TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP
1. Cấu tạo nguyên tử và đặc điểm liên kết
2. Quy luật biến đổi tính chất
a. Trong một phân nhóm
b. Trong một chu kỳ

1. Cấu tạo nguyên tử và đặc điểm lk
•
Ngtố không CT: ngtố họ s và p. Tạo 8 PNC.
•
AO HT và e HT: lớp vỏ ngoài cùng. Các ngtố
cùng PN có ∑e HT = nhau và = STT nhóm.
•
KN tạo lk cht của ngtố không CT phụ thuộc
vào số orbital hóa trị / số e hóa trị của ngtố.
•
lk π
p-p
: ngtố chu kỳ II
lk π
p-d

: ngtố các ckỳ dưới (kém đặc trg dần).
•
Số oxi hoá của các ngtố không chuyển tiếp.

Khả năng tạo liên kết cộng hóa trị
•
Số e HT= số AO HT: lk được tạo thành từ
các ↑, Ví dụ C.
•
Số e HT < số AO HT: lk được tạo thành từ
các ↑ và các AO trống. Ví dụ: Li, Be, B:
nguyên tố sớm.
•
Số e HT > số AO HT: lk được tạo thành từ
các ↑ và các ⇅. Ví dụ: N, O, F: ngtố muộn.
•
Ở các chu kỳ dưới, AO nd có thể trở thành
AO HT → các ngtố cuối chu kỳ vẫn mang
đặc tính lk của các ngtố sớm → các ngtố
chu kỳ II khác nhiều so với các ngtố chu kỳ
dưới.

a. Quy luật biến đổi t/c trong một PN
•
Tính kim loại tăng dần.
•
Các h.chất bậc 2: tính axit HX ↑.
•
Khuynh hướng tạo phức oxo (O
2-

) ↓, phức
hydroxo (OH
-
) ↑, phù hợp với sự ↓ độ bền
của lk π
p-p
và π
p-d
và ↑ SPT của ngtố t.tâm.
Ví dụ: Chu kỳ III H
3
PO
4
H
2
SO
4
HClO
4
Chu kỳ V Sb(OH)
5
Te(OH)
6
H
5
IO
6
•
Độ bền của số OXH (+) max ↓ dần (tuần
hoàn thứ cấp). Quy luật này thể hiện ở các

ngtố muộn rõ ràng hơn ở các ngtố sớm.

b. Quy luật biến đổi t/c trong 1 c.kỳ
•
Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng
dần
•
Độ bền của các số OXH cao nhất giảm
dần (do ∆E
ns – np
↑→ khả năng tham gia
liên kết của các electron ns↓).

II. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ I VÀ II
1. Hydro
2. Các nguyên tố chu kỳ II

1. Hydro
•
Chỉ có 1e → không bị chắn → lực hút hn – e
lớn, mặc dù Z = 1
•
H được xếp vào cả nhóm IA và VIIA
•
H
+
– proton → r rất nhỏ → tác dụng phân cực
rất lớn → lk giữa H
+
và các ngtố khác chỉ có

thể là cht phân cực mạnh, không là ion.
•
Với các ngtố có độ âm điện mạnh (F, O, N) H
có khả năng tạo liên kết Hydro.
•
H có kích thước nhỏ và xu hướng nhường e
giống KL nên dễ xâm nhập vào mạng tinh thể
của KL tạo thành những hợp chất có lk KL.

Xếp vào phân nhóm IA và VIIA
•
Xếp vào IA vì:
–
Có 1e ở lớp ngoài cùng
–
Có số oxi hóa +1
–
Có thể thế các KL hóa trị I trong các muối.
•
Xếp vào VIIA vì:
–
Thiếu 1e ở lớp ngoài cùng
–
Thể hiện số oxi hóa -1.
Quá trình: H + 1e → H
-
, ∆H = -17kcal/mol
–
Là chất khí ở điều kiện thường
–

Phân tử có 2 nguyên tử giống halogen.

2. Các nguyên tố chu kỳ II
các ngtố CK II khác rất nhiều so với các CK còn lại vì:
–
r min, χ max → hút e nhiều nhất.
–
Các ngtố chu kỳ II có tính tuần hoàn chéo
Ví dụ:
•
6Li
+
+ N
2
→ 2Li
3
N
4Mg
2+
+ 3N
2
→ 2Mg
3
N
2
•
Độ tan của muối Li giống của muối Mg hơn so với KLK
•
Al và Be có thế oxi hóa gần bằng nhau:
Be

2+
/Be ϕ
0
= 1,85V
Al
3+
/Al ϕ
0
= 1,66V
Về nguyên tắc cả hai KL này đều có thể tác dụng với
các axit không có tính oxi hóa. Thực tế phản ứng khá
chậm vì trên bề mặt có tạo một lớp oxit tương đối bền.

Modern Periodic Table

III. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ III
VÀ CÁC CHU KỲ TIẾP THEO
1. Khả năng tạo liên kết σ ϖ◊ π χ αủ
ορβιταλ δ
2. Sự tạo thành liên kết π χ α χ〈χ
ορβιταλ π
3. Tính tuần hoàn thứ cấp

1. Khả năng tạo lk σ và π của orb d
•
Số phối trí có thể là 4, 5, 6, 7, 8, 9
•
Orbital d còn có thể tạo lk π:



LK π trong P = O rất bền:E = 500 – 600 kJ/mol

LK π trong N = O E = 200 – 300 kJ/mol
Vì mức năng lượng của orbital d tương
đối cao nên khó tham gia vào liên kết. Liên
kết của orbital d chỉ đặc trưng với P, còn
lại không đặc trưng.

2. Sự tạo thành lk π của các orbital p
•
Lk π
p-p
chỉ bền khi hình thành giữa các ngtử chu
kỳ II: C = C, O = O, N ≡ N, C = O, N = O.
•
Đối với các ngtố chu kỳ ≥ III: C = Si, Si = Si, lk π
p-
p
kém bền vì:
–
Bán kính ngtử lớn → khoảng cách giữa hai hạt nhân xa
hơn → khả năng xen phủ p – p kém hơn.
–
Sự hình thành các lk σ khác do sự tham gia của orbital d
thuận lợi hơn
Ví dụ:

CO
2
: monomer: O = C = O, liên kết đôi

SiO
2
:polimer: gồm các tứ diện dùng chung tất cả các
đỉnh, liên kết đơn

Với P có liên kết HC ≡ P (điều chế được năm 1961) là
chất khí, cháy ở nhiệt độ thường.
HCN – là chất khí, bền.

3. Tính tuần hoàn thứ cấp
•
BironE.V. 1915 : các tính chất thay đổi một
cách không đơn điệu mà thường có sự
thay đổi độ dốc, thậm chí có sự thay đổi
ngược với quy luật biến thiên thông
thường ở một số nguyên tố.
•
Sự bất thường xảy ra ở chu kỳ IV, sau đó
là chu kỳ VI
•
Tính chất tuần hoàn thứ cấp càng thể hiện
rõ ở các phân nhóm có nhiều electron. Ở
phân nhóm chính rõ hơn phân nhóm phụ.

Ví dụ: tính tuần hoàn thứ cấp
•
Ví dụ: Năng lượng ion hóa I = I
1
+ I
2

+ I
3
+ I
4

(eV), bán kính r (Å) và độ âm điện Pauling
χ (eV) của các nguyên tố nhóm IVA:
C Si Ge Sn Pb
I (eV) 148 103 105 92 95
χ (eV) 2,55 1,90 2,01 1,96 2,33
R (Å) 0,77 1,17 1,22 1,40 1,75
•
Năng lượng đứt gẫy liên kết (kJ/mol):
F Cl Br I
Si 580 380 310 230
Ge 452 354 275 218

Nguyên nhân của tính tuần hoàn thứ cấp
•
Sự sắp xếp e vào các phân lớp (n - 1)d và (n - 2)f →

lực hút của hạt nhân đối với e hóa trị ↑

hiệu ứng chắn ↑ → điện tích hạt nhân hiệu dụng Z’↓.
•
Tính đối xứng của các AO d, f ≠ ns nên khi sắp xếp
e vào (n - 1)d và (n - 2)f → hiệu ứng xâm nhập và Z
↑ ↑ → các e ns lại bị hạt nhân hút mạnh hơn.
•
Hiệu ứng xâm nhập của các e ns > np > nd.

•
Hạt nhân hút e 4s
2
> 5s
2
vì các AO 3d có tính đối
xứng khác hẳn với các AO đã có trước đó → tác
dụng chắn của 3d đối với 4s không cao.
•
Đặc biệt, khi e được điền vào 4f và 5d → Z ↑ ↑ →
các e 6s
2
bị hn hút rất chặt, tạo thành cặp e trơ
→Độ bền của số OXH (+) max ↓dần từ trên xuống và
đặc biệt kém bền ở các nguyên tố p chu kỳ IV và VI.

Electroneg ativity
Electroneg ativity

Trong một phân nhóm chính
số lớp e ↑→ hiệu ứng chắn↑→ r↑