Hóa đại cương nguyên ngọc thích

BQ GIAO DUC VA E>AO T�O

G D�I HOC SU PH�M KY THU! T
�003

TS. NGUYE� NGQC THICH
CN. DO HOANG

(LUIJ nAND N()I B())

TP,HCM2005


f
.

BQ GIAO I>(,JC v A DAO T�0
TRUONG D�I HQC SU PH�M KY THU�T
roO�

TS. NGUYE� NGOC THICH
CN.DO HOANG

Irll«Jl-\ B>l-\K ClfJdl\fG
'J

(I�t!tJ IIANII

Nt)l Dt))

Tt• IICM 2005

'-,

'.



·''�,
A�

?

A

CHu'dNG I : CAU T�O NGUYEN TU
1.1. CAC

CAU TU CHiNH CUA NGUYEN TU:

Vao cuoi the' ky 19, bang thi nghi�m ph6ng di<$n trong khi loang, nha bac hQc Anh

Crook da kham pha ra tia am cl,fc. Nhil'ng c6ng trlnh nghien cuu tie'p theo chung to rang
ban cha't cua cac tia am cl,ft la dong cac h�t mang di<$n am gQi la electron hay di<$n ttl' c6
28
19
khoi lu<;1ng bang 9, 1.10. gam va di<$n tich bang 1,602.10- Coulomb.
Hi<$n tlt<;1ng ph6ng X� do A.Becquerel kham pha ra va dU'QC 6ng ba Pierre Curie va

Marie Curie nghien cuu cho thfry con c6 nhi� u lo<;1i h<;tt vi mo khac ca'u t�o nen cac cha't.

£>e'n dftu the' ky 20, quan ni<$m V� cfru t<;lO phuc t<;tp CUa nguyen tlr moi dltQC xac nh�n hoan
toan.
Nguyen ttl' g6m m(>t nhan mang di<$n tich duong bao quanh bdi cac h<;�.t electron
mang di<$n tich am vua du d� trung hoa di<$n tich duong cua nhan. Trong nhan c6 hai h�t la:

proton va neutron; so proton bang voi so electron ben ngoai-gQi la b�c so nguyen ttl' z hay

di<$n tich h�t nhan cua nguyen ttl', con neutron kh6ng mang di<$n tich.
Cac so li<$u co ban cua nguyen ttl' da tlm dttqc:
H<;1t

1.1.

Ky
hi<$u

Proton

p

Neutron

n

Electron

e

Khoi luqng (gam)
24

1,6725.1o24
1,6748.1028
9,1.10·

.E>i<$n tich
Tuong doi
+1

.E>on vt Coulomb
19
+1,602.10-

0

0

19
-1,602.10-

-1

Ky hieu nguye n tti':
£>� bi�u tht m(>t nguyen ttl' X, nguoi ta dung m(>t t�p h<;1p hai ky hi<$u: b�c nguyen ttl'

(Z) va so khoi cua nguyen ttl' (A) :

B�c nguyen ttl' Z bi�u di�n .so proton trong nhan va so khoi A bi�u di�n t6ng so proton va
neutron cua h<:1t nhan nguyen ttl'. Do v�y so neutron bang hi<$u

so giil'a so khoi va so

proton. Vi du :
- Cacbon c6 6 proton va 6 neutron trong nhan, v�y Z=6 va A=6+6=12 dt1<;1c ky hi<$u
- Ky hi<$u

;0

'

c6 nghia la nguyen ttl' oxi nay c6 8 proton va

9 neutron trong nhan.

1�C.

Chu thich: So proton Z va so di<$n tli' cua m(>t nguyen tlt trung hoa di<$n lu6n lu6n
bang nhau.

1.2. Nguyen tti' d6ng vi:
Nhung nguyen ttl' dtt<;1c gQi 1a d6ng vt khi chung c6 cung so proton Z nhttng so khoi
A khac nhau. N6i each khac cac nguyen tli' d6ng vt c6 so neutron trong nhan khac nhau.


Vi du:
I
IH

Hidrogen

1

0

So proton
So neutron

2H
I

Deuterium

1
1

3
IH

1620

Tritium

1
2

6
6

1630

6
7

14c
6

6
8

Ta't ca nhltng nguyen ttl' d6ng vi ciia m()t nguyen to d6u tieu bi€'u cho nguyen to
do. Nhu v�y m()t nguyen to kh6ng phai chi duqc bi€u di�n b�ng m()t nguyen ttl' , tnli l�i c6
th€ g6m nhi6u nguyen ttl' d6ng vj voi thanh phftn thu'ong ra't xac djnh.
Vi du:
Nguyen to
Hydrogen
Clo
Cacbon

Ky hi�u

Thanh phftn

99,985 %
0,0 1 5 %
75,4%
24,6 %
98,892%
1 , 108 %

I
H
I

2
IH

3S
17 C/
37C/
17
12c
6
13 c
6

+C6 nhung d6ng vj b6nkh6ng bj huy bien bdi thoi gian , d6 Ia nhung d6ng vj kh6ng
ph6ng x�.

I
H

I

+MQt so d6ng vi khac bi huy bien bdi thoi gian , d6 Ia nhung d6ng vj ph6ng x�
kh6ng b6n.
Vi du:
Oic d&ng vi ph6ng x� ho�c kh6ng ph6ng x� c6 ra't nhi6u U'ng d1.,mg trong c6ng
nghi�p. y hQc va ngay cii trong k.hoa hQc co ban . C.ic nhakhoa hQc thuong sli' d1,mg nhung
dong vikh6ng ph6ng x:,t n,!W: �H , 1:c , 1:0 , 1i N € thinh dffu nhtrng ph§n ttl'· hoa

�

chat trong mi,IC dich tim hi€u CO che phan ung hoa hQC hay theo doi Sl,l' bien d6i Sinh hoa

hQC cua hoa cha't trong co che d()ng v�t va thl!c v�t . . . Nhung d6ng vj ph6ng X� thu'ong
duqc dung d€ theo doi m()t so b�nh t�t trong co th€ hay d€ xac dinh tu6i ciia c6 v�t , ho�c
xac djnh CO che phan ung hoa hQC.

1.2. CAC

MAU NGUYEN TU:

.E>§u theky thu XIX nguyen ttl' duqc xem Ia phfrri ttfkh6ng th€ phan chia duqc nua .
trHli den cuoi theky XIX va dfru the'ky XX do vi�c nghien cuu ban cha't c·ua tia am cl,l'c ( J.
Thomson 1 897) , do vi�c tim ra tinh ph6ng XC;� (Becquerel, Marie Sklodowska_ Pierre Curie
1896_1899) , do giai doan duqc ph6 buc x� ciia v�t nung n6ng , cilng nhu nho thi nghi�m
cua E.Rutherford ( 1 907) khi nghien cuu sl,l' dam xuyen qua Ia vang dat th�t mong ciia chum
tia a. (nhan ciia nguyen tlt He) dachang to nguyen ttl' c6 ca'u t�o phuc �p. Thi nghi�m cho

tha'y da so h�t a. kh6ng thay d6i phu'ong chuy€n d()ng , m()t so h�t bj l�ch khoi phttong
chuy€n d()ng ba-n d§u voi muc dQ khac nhau 'con l�i c6 m()t so it h<,lt d()i h�n trd l�i. .E>i6u

-4-


nay chi du'Qc giai thich bAng hfc dffy cua m()t h'].t c6 khO'i I119ng Ion mang dit$n tich duong
Ion nhl!ng c6 kich thudc nho n�m trong nguyen tl't vang d6 chinh la h<;it nhan nguyen tl't
vang . Thi nghit$m cling chung to nguyen tl't c6 dQ r6ng rfft lon, ·h<;it tich dit$n duong c6 kich
thu'oc ra't nho. Chi khi hl,lt a va ch(,lm vfw n6 moi b�t trd ll,li .
_

Thi nghic$m cua Rutherford
2.1. Miu ctia Rutherfor d:

Tren co sd d6, Rutherford da xay dlfng mau nguyen tlt ki€u hanh tinh. Theo mau
nay dit$n tlt chuy€n d()ng quanh h(,lt nhan giO'ng nhu' cac hanh tinh chuy€n d()ng xung quanh
m�t troi .
+lfu diim :Giai thich du'CJc:
• Nguyen tl't g6m mca w-IS m)so voi kich thu'oc nguyen tlt ( ban kinh ngyuen tlt ca w-IO m), nhu'ng n6 la noi
t�p trung hfiu he't khO'i lu'Qng cua nguyen tlt .Xung quanh h<;it nhan c6 cac dit$n tlt chuy€n
d(_)ng trcn cac quy d<;tO khac nhau .
• Nguyen tlt trung hoa dit$n nen s6 dien tl't bftng voi s6 dit$n tich cua h<:tt nhan.
+Nhlldc

diim:

Theo thuye't cd hQc c6 di€n , khi m()t h(,lt mang dit$n tich am di chuy€n quanh
hl,lt mang dit$n tich duong thl se c6 slf ph6ng thich buc X<:t tu h<:tt mang dit$n am. Nhu' v�y
dit$n tlt Se mfft dftn nang lu'Qng du'oi d(,lng buc X<;\ , dan toi khoang each r giua n6 VOi nhan
se giiim vl nang lu'CJng toan phftn cua dit$n tl't giam. H�u qua la dit$n tl't se bj rdi vao nhan
va nguyen tlt khong b�n . f)i�u nay hoan toan trai voi thlfc nghit$m vl da s6 cac nguyen tlt
d�u kha b�n.
•
Nang lu'Qng cua dit$n tlt d�u giam mQt each lien ti.;IC du'a de'n h�u qua la
nhung buc x(]. ph6ng thich ra c6 tfin sO' thay d6i lien t�:Jc nen quang ph6 phat Xl,l thu du'Qc se
lien t�:JC. f)i�u nay trai voi thlfc nghit$m la quang ph6 phat X<;\ cua nguyen tlt Hydro la
quang ph6 V(,lch gian do(,ln.
•

•

2.2. Miu ctia Bohr:

nhung khuye't di€m neu tren , nam 1913 Bohr dlfa tren gia thuye't lu'Qng tlt nang
lu'Qng cua Planck ( 1900) dua ra mau nguyen tl't mang ten 6ng d€ giai thich cffu t(,lo cua
nguyen tlt Hydro voi nhung di�m chinh nhu' sau:
V1

-5-


+Trong nguyen nl' , di�n ttl' chi duqc phep chuy�n d<)ng tren m<)t so guy d;;to 6n djnh

, cac guy d;;to do co hlnh tro n va ban kfnh xac djnh. Di�n ttl' chuy�n d<)ng tren guy d;;to nay
co nang luqng xac djnh _do gQi la guy d;;to dung .
+Khi di�n ttl' chuy�n d<)ng tren guy d;;to dung nhat djnh , no kh6ng bU'c x;;t ho�c hap
th� nang lu'Qng.
+Slf hap th� ho�c bU'c X<;l nang lu'Qng chi' xay

ra

khi di�n ttl' chuy�n ddi tu guy d<;to

nay sang guy d<;J.o kh:ic.Nang lu<;1ng hap th� hay buc x;;t ch1 bang m<)t lu<;1ng ttl' nang lu'Qng.

[M_� IE:- E1! hvl
=

£1 :Tqng thai nang lu'Qng cua di�n ttl'

£2 :Tqng thai nang lu'Qng cua di�n ttl'

h: hang so Planck. h = 6,625.10v

:tan so bU'c x;;t

34

C1 guy d;;to ban dau
C1 guy d;;to cuoi

27
J.sec = 6,625. 1 0. erg.sec

Qua mau cua Bohr ve nguyen llr Hydro cho phcp tfnh du'QC ban kfnh nguyen tlr ,
na ng lu'Qng ion hoa va giiii thfch dung du'QC quang ph6 Vc;tch cua nguyen tlr Hydro. NhG'ng
dG' li�u thu du'QC tu nguyen ttl' Hydro phu hQp voi thlfc nghi�m . Tuy nhien khi ap d�;�ng
mau Bohr cho cac nguyen tlr khac l;;ti thu du'Qc de ket qua kh6ng nhu mong dQi . Do v�y
mQt mau nguyen tlr hoan thi�n han i<;ti ra ddi , do la mau dlfa tren nen tang Cd hQC iu'Qng
tlr.
2.3.

Mftu nguyen tii' thco thuyet co hoc ltiThuyet co hoc lu<;1ng ttl' dlfa trcn ban chat song cua cac h;;tt vi m6 giong nhu ban

chat cua song anh sang. Khoa hQC nghien cuu Slf chuy�n d<)ng cua cac vi h;;tt gQi la co hQC
lu'Qng ttl'.
D� t nen mong cho nganh cd hoc nay la de nha v�t ly

Phap , Heisenberg nguC:fi DU'c. Sch

d i nger nguoi Ao , . . .

:

Louis de Broglie nguoi

2. 3.l.Gid tlmyet ctla De Broglie (1924) :

CUng nhu song anh sang , de h;;tt vi m6 cUng co ban chat song - h<;tt. Thco giii
thuyet nay, U'ng vdi m<)t vi h;;tt co khoi lu'Qng m di chuy6n voi v� n toe v nguC:fi ta co th� gan
cho no m<)t ban chat song void(> dai song A cho bCii:

h

mv

A : d<) dai buoc song

v:v�n toe chuy�n d<)ng cua h;;tt
m:khoi lu'Qng h;;tt

�

h:h ng so Planck
Tren co sd d6, di�n ttl' Ia m<)t vi h<;tt chuy�n d<)ng quanh nhan co tfnh chat song vl

the co th� m6 ta chuy�n d<)ng cua no bang m<)t ham song If/ .

Gia thuyet De Broglie da du'Qc hai nha bac h9c nglfdi My Davisson va Germer

chung minh bang thlfc nghi�m ft nam sau do ( 1 927). 1-19 thiet ke thi nghi�m nhieu x;;t
- 6-

electron, r6i chie'u chum electron vao tam Niken kim lo�i ,va quan sat thay c6 hi�n tu<;fng
nhi€u Xl;l tuong tV nhu nhi€u Xl;l tia X . E>i� u do chting to v�t chat hay it ra Ia electron co
tinh song , da xac nM n cho gia thuye't song v� t chat cua De Broglie .

vila co
tinh h�t ; v� t chat co tinh h�t cling co tinh song- Nang lu'<;fng thtfc Stf Ia m<)t d�ng cua v�t
V�y khoa hQC dii di m<)t vong tron khep kin :nang lu'<;fng vila co tinh song

'

chat , mQi v� t chat t6n t�i cci tinh h:;tt Ian tinh song.

2.3.2. Thuyet tlldng dol tinh sting :
Nam 1 900, nha bac h9c Dtic Planck dii chi ding: Co th€ m6 ta d!nh lu<;fng chinh xac

kha nang phat Xl;l CUa chat du'QC d6t nong , chi sau khi gia thie't ding nang Ju'<;fng btic X� do

cac chat phat ra va hap thu Ia kh6ng lien ti,IC rna gian do�n ' nghia Ia thanh nhung phfr n

rieng bi�t- nhung il1<;1ng tlr. Khi do nang lu<;fng E cua moi phan nhu the lien h� voi tfr n s6
btic x� v bhng M thtic sau gQi Ia phuong trlnh Planck :

� hfl
=hv =

c : v� n t6c anh s�ng 'c= 300.000km/sec

2.3.3. Nguyen ly hilt djnh Heisenberg (1925) :

Nhu ta da bie't : m<)t qua trlnh song Ia dao d<)ng tufr n hoan trong m6i truong lien t1,1c

. Trong khoang kh6ng gian r<)ng JOn , nguoi ta co th€ xac dinh chinh xac d6ng thai d d<)
dai song va v� n t6c Jan truy� n cua song. Nhung trong kh6ng gian rat nho nhu nguyen tlr ,
Heisenberg dii chting minh du'<;fc ding

:

Khong thi d6ng thiJi xdc djnh chinh xdc tot;� dq cua
di?n tu va vt;1n tck chuyin dqngcua n6 ( ho(ic dqng lur;ng p=:.mv).
V� m�t tmin h9c nguyen ly bat dinh du'<;fc c6ng thtic hoa nhu' sau :
Llx.�Vx 2::

Hay

"

--

--,

2mn

l

j.

·

•11\x.l\p, t:-1
;,

�. �vx, �p)a nhung sai so v� to� d<) , v� n toe ,d<)ng lu'<;fng theo tn:�c x (tuong tV cho

tn:�c y va z ).

Qua do , ta thay ne'u phep do v� n toe ci'lng chinh xac ( �v � 0) thl phep do to� d<)

ci'lng kern chinh xac ( � � 00) va nguQ
' C l�i . NghTa Ia trong J? at ky tru'ong h<;fp nao ket qua

cac phep do cua chung ta Ju6n Ju6n nhm trong mC)t mtic d<) bat d!nh nao do.

2.3.4. Phttdng trinh song Sch dinger :
Do ba n chat song cua di�n tlr va can cti vao nguyen ly bat dinh thay rhng tr�ng thai
cua di�n tu khong cho phep xac dinh chinh xac vi tri cua di�n tu m<)t khi xac dinh chinh

xac nang lu'<;fng cua di�n tu . Tuy nhien co th€ xac dinh du'QC xac suat lu'u l�i cua di�n tu (j
m<)t vi tri hoi)c trong m<)t th€ tich dV xung quanh h�t nhiin . Nam 1 927, Sch clinger dii gan
cho moi di�n tlr mC)t ham so song lf/ (x,y,z) gQi la ham s6 xac suat.

-7-


Theo d6 lf/2 (x,y,z) bi€u dien xac sua't tlm tha'y di�n ttl' d di€m x,y,z va lf/2 (x,y,z)dV
bi€u dien xac sua't tlm tha'y di�n ttl' trong khoiing kh6ng gian nho dV bao quanh di€m x,y,z .
fIf 2 dV bi€u dien xac sua't tlm tha'y di�n tlr trong kh6ng gian T rna dien tt( ctang chuy€n

d9ng trong tnrong hfc hut ella h:;tt nhan .

z

dV

Vung kh6ng gian quanh h:;tt nhan duqc gidi h:;tn bdi be m�t d6ng xac sua't c6 slf hi<;n
di�n ella di�n ttl' cao nha't ( khoiing 90-99%) gQi Ia dam may di�n ttl' (hay orbital nguyen
tlr).
v� phliong di�n to:in hQC ham s6 song 'I' la nghi<;m ella phlic1ng trlnh vi phan g(_)j Ia
phuong trlnh Sch dinger :
-

2
= - h v- + U :To:in ttl' Halmilton
8;r2m
82 82 82
\72
:To:in tlr Laplace
+
+
ax 2
ay 2 az 2
1\

H

)

--

= -

-

1\

-

Voi nguyen ttl' Hydro hay ion Hydrogenoid:

.

:Toan tl1 thA'e nang
E: nang luqng ella di�n ttl'
m: khoi ILiqng electron
.E>€ ghii phuong trlnh tren nguoi ta phai d6i sang tQa d9 clfc, d tQa d9 nay xua't hi�n
3 d�i luqng d9c l�p: r, 8, qJ.
1\

U

=

ze 2
---

,

r

l.f (q)

=

•

l.f (r .(},qJ)

-8-

�


Do nhung yeu du v� mi,it v�t 1y d6i voi ham song b�t bu()c ham song phai thoa
man m9t sO' di�u ki�n nhu': don trL lien t1,1c hua h<;tn , chufin hoa .. . Nhung di�u ki�n do
khien ham song du'QC XaC dinh VOi 3 1oc;ti chi sO': n,1,m1 nh�n nhung gia tq nguyen nen du'QC
gQi 1a ba s6 1u<;Jng tl'r.
n = 1, 2, 3, ...
1 = 0, 1, 2, 3, . . . , n-1
m1=0, ±1, ±2, ±3, ... , ±1
2.3.4.1. So' luang tit chinh n: Xac dinh:
+
Cac muc nang 111<;1ng trong nguyen tlr. Voi nguyen tlr Hydro va ion
Hydrogenoid cac muc nang 111<;1ng du'QC cho bdi :
En

=

-13,6

(z)2
-;;

eV

=

-313,6

(z)2
-;;

kcall mol

l eV= 23,06 kcal/mo1 = 1,602.10-19 J/mol
+
Cac lop (hay tfing) nang lu'<;Jng cua di�n tl'r. Vi n la nhung so nguyen duong
nen nang h.t<;Jng cua di�n tl'r trong nguyen tl'r chi co th� la nhung gia tri gian do<;1n. Khi n
cang Ion di�n tl'r co nang 111<;1ng cang cao va hi�u giua hai muc nang lu'<;Jng lien tiep cang
nho, tuc la cac muc nang 111<;1ng cang sit 1<;ti gffn nhau. Nguoi ta thuong dung cac chu K, L,
M, N, . . . d� ky hi�u cac muc nang 111<;1ng.

I

�

3

6

0
M
N
KY hi�u lOp
K
p
Q
Blnh thu'ong di�n tl'r co khuynh huang n�m a muc nang lu<;Jng tha'p nhat (En) gQi 1a
trc;tng thai co ban.
Khi ta kich thich nguyen tlr bfing each cung cap nang lu'<;Jng (nhu : chieu sang, phong
di�n. nung nong, . . . )thl di�n tl'r se nh�n them nang lu'<;Jng va chuy�n len muc cao han (En·).
Tuy nhien (J trc;tng thai nang lu'<;Jng cao rat kern b�n nen di�n tl'r chi t6n tc;1i trong thoi gian
het sue ng�n (khoang phfin tri�u giay), sau do no 1<;ti trd v� cac muc nang 111<;1ng thap b�n
han va giai phong ra m9t nang lu<;Jng Ll E duoi d<;tng buc X<;i di�n tu. Gia thiet di�n tl'r tu
muc n' v� n, khi d6:
4

5

7

Tftn sO' buc X<;l di�n tu du'QC xac dinh:
= hv

LlE

v

=

LlE

--

h

Tu do ngu'oi ta co th� giai thich dung du'<;Jc quang ph6 V<;iCh cua nguyen tlr Hydro
(hlnh ). Bay 1a di�m th6ng nhat giua thuyet co PQC lu'<;Jng tlr va gia thuyet cua Bohr.
1.1

-9-


[
leY I

�

'-�

n �.CXJ
n=)
n
I

-l t
Ynn
'----v---"

11

U;i; P:tschen

1

D
n
�
[);l) Lyman

li111h 1.1: S

2.3.4.2.

Sf/ luang til phu

tid,)

c:ic d�ly

ctia

c:i�: 111Li\: Hang lu'qug va �i.f xu�i't htcn

quang phd' ctia nguyen

(si/ [/1(Jng tit orbital) l: Xac dtnh:

•

Momcn d(mg ILtcJng .\! ma de) Ion cho bcii:

•

Hlnh d�ng de da m may di�n ttl' (orbital di�n ttl'):

tti

Hydro.

-�

Cli.t tq cl.b 1 bj rang bu(>c bdi n ur 0 den (n-1).

cCtc gd tri kha c nhau cl.b n nhu sau:
n
2

So de gi:i lrj k!J�ll' nhau CLb I ung voi

0
0

0

2

2

0

3

Noi chung, ung voi mc)t gia trt cua n co n gia trt co th� co khac nhau cua I va dUQC

gQi Ia cac phan muc (phan lOp) nang Iuc;1ng cua di�n ttl' trong nguyen ttl'. Ca c phan lOp nay

duc;1c ky hi�u bang de chiT sau:

Ky

:

j �

- -------- 3 -----+ -- -P
,- p
�
r
h i-��� 1rha �-w
!

Moi phan ldp gc')m nhftng di�n tl't co cung gia trt cua I, ca c di<;n ttl' co 1=0hc}p thanh
s. de di(;n tl't u1 1=1 hc;1p th�mh phan lop p ....

phan ldp

l:)� chi phan lOp thuc)c lOp nao, truoc tien ghi chiT so chi gia tq cua lop truoc chiT chi

ky hi�u phan lop.

Ch�ng h:;m :ky hi�u 2p ung voi di�n ttl' co n=2 va 1=1
"
n=� " 1=2, ...
3d

- 10-


2. 3.4. 3.
•

Sf/ luang

tit tit m,: Xac dinh :

Hinh chieu cua momen d()ng hiQng M len m()t trong ba tn.IC
. (thuong la tn.,IC
-->

z), co gia tri: Mz

=

m,

h
2Jr

m1la so nguyen, co gia trj bj gio i h�n bdi I cho tnroc nam trong khoang:

-1,

-1+1' . .

'-1

.

' 0' +1' . . + 1
.

'

-

1 '+1

fit

0
1
.

. .

-1
-1
-1

-2

2

3
. .....

-2

-3

0
0
0
0

Noi chung, U'ng vo i moi gia tri cua I co

+1
+1
+1

(2 I+ 1 )

+2
+2

gia tft co thti co cua

(21+ 1) Slf sap xep CO thti CUa da m may e trong khong gian.
•

fit

+3
mt,

nghTa la co

xac dinh huang phan bo dam may di�n ttl' trong khong gian -moi huang

(hay moi gia tft m1) la m()t orbital . V�y U'ng voi m()t phan lOp co gia tft 1 co (21+1) orbital.
phan lOp s co l orbital

phan lOp p co

3 orbital

phan lOp d co 5 orbital
phan lop fco 7 orbital

M()t tq.ng tha i cua di�n tll' trong nguyen tll' dUQC d�c trung bang c:ic gia tri xac dinh

cua c:ic so lu<;jng tlr n,

fit

1,

va mo t:i bang m()t ham song lf/ n.l.m, (xac dtnh m()t orbital).

Ta thfry cac gia tri cua n ,l,mt rang bu()c H1n nhau . Voi m()t gia tft cua nco n gia tft

co thti co cua 1 va voi m()t gia tri cua 1 co

(21+ l) gia

tft cua

fit

'nhu v�y voi m()t gia tft cua

n thl mtco thti nMn bao nhieu gia trt khl=n-1

V�y voi

1 l �p c6 gia

I ( 2/
1=0

+

1)

=

n2

tft n co toi da n2 orbital di�n tl'r .

Cac orbital co so lu<;1ng tll' chinh nho han 4 d11<;1c t6ng ket trong bang sau:

Bang: C1c orbital cua nguyen tu hydro.
n (lop)

1 (K)
2

(L)

3 (M)

I

0
0
1
0
1

Ky hi�u
orbital
ls

2s
2p

�---·-·-·---

---····----

· ··-·--·-------

3s

orbital
z
(n )

0
0
-1 0 + 1
0
-1 0 + 1

1

---·---

3p

- 11 -

so

fit

1
3

1
3


4 (N)
2.3.4.4.

3d

2
0
1
2
3

-2 -1 0
0
-1 0
-2 -1 0
-3 -2 -1 0

4s
4p
4d
4f

So' Iuong til spin:

+1 +2

5

+1
+1 +2
+1 +2 +3

3
5

1

7

Otfa vfw thtfc nghi�m (quang ph6 ) nguoi ta tha'y r�ng ngoai momen d¢ng lu'qng
orbital , di�n tl't con co momen d¢ng luqng rieng Ia d�c tntng n¢i t�i cua h�t vi mo gio'ng
nhu' eric d�c tru'ng k.hac cua h�t vi mo nhu' di�n tich ' kho'i lu'qng, . . .
ffinh chie'u Msz cua spin tren tn;�c z cling Ia m¢t d�i luqng bi luqng tl't hoa .
Msz

Ms

=

h
ms 2Jr

la so lu'qng tl't spin chi co hai gia tti + .!._ va
2

2

Tom l�i ' m¢t tr�ng thai lu'qng tlt du'QC d�c tntng b�ng 4 so lu'qng tlt n, 1, ffit va ffis
trong do 3 SO lu'qng tlt dfiu pht;� thUQC VaO di€u ki�n ben ngoai ( tO� dQ khong gian ) COn so'
luqng tl't thu tu' la do ban cha't ben trong ciia di�n tii'.
2.3.4.5. Hinh dang cdc orbital nguyen til:

I'll

12

bi�u thi m�t d¢ xac sua't tlm tha'y di�n tlt t�i to� d¢ (x,y ,z).
Ta da biet n,l
Neu ve nhil'ng m�t gioi h�n bao Iffy k.hu VtfC k.hong gian rna (J do thu'ong xuyen co m�t cua
di�n tlt nha't (>90%) ta se du'<;fc cac orbital nguyen tlt ,hay" dam may di�n tl't" co hlnh d:,tng
xac dinh .
GQi dam may di�n tl't 1a vl di�n tl't chuy�n d¢ng trong nguyen tl't co tinh song va
di�n tich loang ra tren song ciia no giong nhu' may. ffinh d�ng cac dam may (orbital) rna
chung ta nhln tha'y du'qc chiing qua la cac m6 hlnh d�c bi�t bhng khoi , b€ ngoai gio'ng nhu'
eric dam may xac sua't ciia di�n tl't : dam co d�ng cfiu , dam co d�ng qua t� d6i , v.v . . . . Stf
so sanh vi von nay xua't phat tu mQt phu'ong phap quen thUQC cua v�t ly Ia phu'ong phap mo
hlnh . V�y m6 hlnh la gl ? No ch�ng qua la m¢t hlnh anh rna con ngu'oi tu'CJng tu'<;fng ra d�
m6 ta m¢t v�t nao do rna m�t ta kh6ng quan sat du'<;fc . V€ m�t hlnh thuc thl v�t nay du'<;fc
xen Ia gio'ng voi m6 hlnh , no ch�ng qua la m¢t each so sanh vi von , vi stf v�t voi qua trlnh
rna ta khong tha'y voi Stf v�t va qua trlnh rna ta tha'y du'<;fc ' tu'CJng tu'qng du'<;fc . Nho do rna
ta co co sd d� tinh toan , l�p lu�n. suy dien . . . Va neu ke't quii nMn du'qc phu hqp voi thtfc
nghi�m thl stf vi von cua ta Ia hqp lyva mo hlnh ta du'a ra Ia dung.

,m,

V(ly mo hinh chdng qua Ia 1 gid thuytt va baa gil! no ding chju Sl/ phdn xet cua tht!c

nghifm.

Sau day Ia stf djnh hu'ong cua eric orbital s, p, d trong nguyen tl't bi�u dien ham song
lf/ n,l,m1 (hay d�ng cac orbital nguyen tl't).

- 12 -


s

b,
�

�fL,

.

�
Py

p,

�/,

�
.

.

Pz

� $-' -ffi-,
d,

2

-y

2

ffinh 1.2: ffinh d�ng Va Stf djnh hlfong khong gian ca.C orbital di�n tii' S, p, d.

Dfru d�t tren gian d6 la dfru cua ljl trong vung fry:
Vdi orbital s xac sua't hi�n di�n di�n tlt theo kh�p m<;>i hu'dng trong khong gian d�u
nhu' nhau.
Vdi orbital p hay d tren nguyen ta'c hudng nao cua orbital no r9ng ra la hu'dng tu'dng
ung vdi xac sua't hi�n di�n di�n tlt ql'c d(,li.
Dfru d�t trong orbital ra't quan trQng trong vi�c giai thich cac lien ke't h6a. h9c- M9t
lien ke't h6a hQC du'QC hlnh thanh khi nhung phftn. CUa orbital nguyen tlt cung dfru xen phu
len nhau.
Cac orbital s, p thuong duqc slt dt,mg nhi�u trong cac hqp cha't huu cd. Orbital d
duqc dung nhi�u trong cac hqp cha't vo cd, nha't la cac cha't chuy�n tie'p. Orbital f tu'dng dO'i
chua slt dt,mg nhi�u.
Mfiu nguyen tlt theo thuye't cd h9c luqng tlt chi ap dt,mg chinh xac cho nguyen tlt
Hydro va ion Hydrogenoid. Nhung u'U di�m cua mfiu nay la b�ng phu'dng phap gfin dung,
ngu'oi ta c6 th� t6ng quat h6a cho tru'ong hqp phuc t(,lp hdn cua nhung nguyen ui da di�n tlt

·rna ke't qua nh�n du'qc cling ra't gfin vdi thlfc nghi�m.
•

•

1.3. NGUYEN TU DA

JJIEN TU :

Trong nguyen tlt Hydro, di�n tlt o trong tru'ong life chi do h�t nhan t�o nen. Trong
nguyen tlt da di�n tii' khong nhung chi do h(}.t nhan tac dvng len m oi di�n tlt rna con Hi't cii
cac di�n tii' con l�i, nen vi�c giai phu'dng trlnh Sch dinger cho h� phuc t�p nhu' the' thu'ong
khong thlfc hi�n du'QC rna thu'ong ap dt,mg phu'dng phap gftn dung d6 la phep gfin dung 1
di�n tii', nghia la gia thie't rhng ham song cua h� nhi�u di�n tlt c6 th� vie't du'di d<,lng t6ng
-

- 1 3-


de hfun song cua c:ic dic$n tlr rieng bic$t. Khi do co th� giai phuong trlnh Sch clinger m9t
each rieng bic$t cho moi dic$n tlr rna tr�ng thai cua moi dic$n tlr cling dt1<;5c xac d!nh bdi cac
s6 lt1<;1ng tlr n,

1, m, va ms gi6ng nhtt nguyen tlr Hydro. Tuy nhien cling kh6ng phiii don giiin

vi doi hoi m9t kh6i lt1<;1ng tinh toan IOn. Trong nhil'ng nam gfrn day nguoi ta di'i dung may vi

tinh d� tht!c hic$n nhil'ng he$ phuc t�p, ke't qua nh�n dt19c cling gfrn voi thtfc nghic$m nen

dt1<;1c chfrp nh�n.

Vic$c nghien cuu ph6 cua ngu yen tl'c da di¢n tl'c chung to ran.§! n5ng ltcong cua de

s6 IL(cfng tL'( chinh n 111�1 c(lll phu thu(>c d v�to s6 lV(jng
tlr orbit a l. Dicu d6 lien quan den cho di¢n llltrong nguyen tl'f khC>n� nhCfng ht h�tt nhan ht.'it

di�n tlr kh6ng nhCCng ph�t thu(K

\

�w

rna con bi dfry bdi cac dic$n ttl' nam giil'a dic$n tlr do va h;:tt nhan. C:ic lOp di¢n tl'f ben trong
t;:to thanh m9t mang che
lt!c hut cua dic$n tlr voi h;:tt nhan, ho� c nguoi ta cling thtiong

bot

noi cac lOp dic$n tlr ben trong ch:ln dic$n tlr ben ngoa i khoi c1i(!n tich h�1 t nhan. Ngoa i ra, slf

ch:ln na y cling kh6ng gi6ng nhau d6i voi cac dic$n tlr co 1 khac nhau.

f)� hi�u vfrn a€ na y chung ta xem hlnh 1 .3 trlnh bay Slf phan b6 xuyen tam xac sufrt

cua 1 1 dic$n tlr trong nguyen tlr Natri, g6m

10 e- cua hai lop trong (n= 1 ,2) va

lOp ngoa i (n=3).

1 e- duy nhfrt d

10 dic$n tlr cua lop K vaL

3s

3d

3p

--:::-'----------_ �:- -�------Hlnh

1.3: S� pha n bo xuyen

r(A)

tam xac suat dit;n tit trong Natri. Phfin gc.tch cheo Ia dit;n tit lOp trong
giong cua Neon (Z= 1 0).

MLfoi di9n tlr ben trong c o hai clfc G<;li ling vdi lOp K va lop L. Phfrn IOn dam may

di�n ttr ben ngoa i cua Natri nam ngoai khu vtfc do cac dic$n ttl' ben trong chie'm nen bi chAn
m;:tnh. Tuy nhien m9t phfrn dam may nay xam nh�p vao khoa ng kh6ng gian do cac dic$n tlr
ben trong chiem ncn no bj ch:ln ye'u hon. Dam may di t;n tlr cua 3s xam nh�p vao trong

nhieu hon la 3 p nen no bj chan ye'u hon so vdi 3p. Dam may dit;n tlr cua 3 d nam ngoai khu
VlfC do cac aic$n tlt ben trong chie'm nen bj chan m;:tnh nhfrt Va bj nhfrn hut ye'u nhfrt Se CO
nang lt1<;1ng c:w nhfrt.
Tom la i. trong nguyen tlr da dic$n tlr cac dam may dic$n ttl' co cling gia trj cua n se

t;1ng d�tn t hc o thu t�( s < p < d < f ttiorig u·ng voi tinh xam nh�p vao nhan
giiim then thi.Y t�f s > p >d >f.

co nang lti{jng

- 1-:l

-


day:

Nhli'ng di�u trlnh bay tren diiy hoan toan phu hqp voi quy

3.1. Nguy�n ly vii'ng b� n

de

Klechkowski duoi

guy Hie Klechkowski:

NguC1i ta gQi tqmg thai Cd ban la tri;lng thai rna nang luqng cua nguyen tti c6 gia tri
nho nha't. Tren cd so d6, nguyen ly vli'ng b�n phat bi�u : i'J tr{lng thai c(J bdn, cdc di�n ttl se

chie'm ca nhilng mac nang Lu<;Jng thap nha't truac
den
' nhilng mac cao hcJn tiep theo.

_

tac La tr{lng thai vilng bin truac, r6i mc!i

Thu tl! tien cua nang lu'Qng duqc Klechkowski xac d�nh dt!a tren orbital nao c6 t6ng
so (n+l) Ion hcJn se c6 nang luqng cao hcJn. Neu hai orbital c6 t6ng so (n+l) bang nhau thl
orbital nao c6 n Ion se c6 nang luqng cao hcJn.
Vi du:
3d
4s
3p
n+l
5
4
4
Chi�u tang nang luqng : 3p<4s<3d
Tom l;;ti, thu tt! tien nhu sau :
l s<2s<2p<3s<3p < 4s<3d<4p <5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<756d<7p< . . .
Ta c6 th� nho thu tt! tren qua quy t�c Klechkowski th� hic$n bang d6 th� (hlnh 1 .4) .
Cach di�n dic$n tu vao du'QC tien hanh theo thu tt! tu nho den IOn cua t6ng (n+l) va du'QC chi
bang cac mui ten.

Hlnh 1.4: Sd d6 thU' tl,l' di�n vao cac phan lop trong nguyen tii'.
3.2. Nguy�n ly ngoai trii cua Pauli:

Nguyen ly Pauli c6 tac dl;lng gioi h;;tn so dic$n tti trong m6i phiin lOp duqc phat bi�u
nhu sau :Trong mJi nguyen til, khong thi co hai di�n til c6 cung m9t trc;mg thai ht<;Jng til
(n,l,m,,ms) giong nhau.

Nguyen ly ngo;;ti tru Pauli dua tdi nhli'ng he$ qua sau day :

+Khi cac dic$n tu o trong mqt orbital , chung c6 cung ba so luqng tll' n,l,m1 thl bat
buqc so luqng tlr thu tu ms phai khac nhau .Do d6 m6i orbital chi c6 th� chua toi da 2e vdi
spin nguqc chi�u ung vdi hai gia tri cua ffis·
-- 1 5 -


+Moi phan ldp I c6 (21+ 1 ) orbital . Do d6 c6 th� chua nhieu nha't
+Moi lop n c6 n 2 orbital , do d6 chua to'i da 2n 2 di� n tl'r

Ia 2 (21+ 1 ) di� n tl'r.

C6 th� tom t�t thanh bang sau da y :

Ky hi�u ldp

n

I

K

1

0
0

L

2

3

Ky hi�u

m,

phan ldp
ls
2s

1

2p

0

3s

1

3p

0
0
-1
0
+1
0
-1
0

+1
-2
-1
0
+1
+2
0
-1
0
+1
-2
-1
0
+1
+2
-3

M
2

3d

0

4s

I

4p

2

4d

N

4

-2

I

3

i

4f

.

-1
0
+1
+2
+3

ms
±

112

± 112
± 112
± 112
± 1 /2
± 112
± 1 /2
± 1 /2 .
± 112
± 1 /2
± 112
± 1 /2
± 1 12
± 1 12
± 112
± 112
± 112
± 112
't 112
± 112
± 112
± 112
± 112
± 112
± 112
± 1 12
± 112
± 112
± 112
.t 112

S6 e t6i da
Ldp
Phan ldp
2
2=2x l
2
2
8=2x2 2

6

.

2
6

1 8=2x3 2
10

2
6

10
·

-

32=2x4

2

-

14

-· · ·-

'-- --- ----

3.3.Quy t:ic Hun d:
D<;t ng don gin n nhat cua quy de Hund du<;jc pha t bi�u nhu sa u:

;")..,"":...:.�

: �� ......

Trang m6i phan top cdc difn til co khuynh hutJng chie'm rieng mqt difn til
trong m6i orbital vtli spin cung chiiu . Chl sau khi ta't cd cdc orbital cua phan lop dii co
mqt difn til, cdc orbital nay mtli nh{j,n them mf}t difn til thri hai vtli spin ngu{!c chiJu .
'

- 16 -

-


Vi du :Ba di�n ttl' ciia phan lop p c6 th� xe'p theo 2 each :
(a)

It It t

t

(b)

ChQn (a).
Trong m6i phan lOp sd di cac di�n ttl' chie'm cac orbital khac nhau Ia d� tra nh
u.rong tac d�y giua cac di�n ttl' .

3.4.Ca'u hinh electron cua nguyen til':
Ngttoi ta con bi�u bi€n m6i orbital b�ng m()t 6 vu6ng va di�n ttl' b�ng mui ten ,
trttong h<;fp hai di� n ttl' vao cling m()t orbital thl bi�u di€n bfing hai mui ten ngtt<;fc chi�u
trong m()t 6 vu6ng

[!]

Do v�y , ca'u hlnh di�n ttl' ciia Nitd c6 th� dtt<;fc bi�u di€ n theo 2 each sau:
2s
,---2�g--,! i-----:- --,-,-- ---,

[ill

Tttong tU: : 0

( Z= 8)

N

lt]tltl

(Z= 7) 1 s2 2s2 2p3

�J

2s

[ill

I !

t

I

t

l s2

4s

K (Z= 1 9)

[JJ
3s

[ill

3p

I !t I

!t

I !t I

3
3
V (Z= 23 ) : l s2 2s 2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d hay [Ar] 3d 4s2
S n (Z= 50) : l s 2 2s 2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d 10 4p6 5s 2 4d 10 5p 2 hay [Kr] 4d 10 5s2 5p 2
4
Hf (Z=72) : l s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d 10 4p6 5s2 4d 10 5p6 6s 2 4f1 5d2
4
hay [Xe] 4f1 5d 2 6s2
N6i chung , dlfa vao cac quy lu� t tre n ngtfoi ta c6 th� vie't cau hlnh di�n ttl' ciia bat
ky nguyen to nao . Tat nhien d n lttu y de'n vai ngoq.i 1� sau day:
4
Cr (Z=24) :dang ly ra phai c6 ca'u hlnh l s 2 2s 2 2p6 3s 2 3p6 4s2 3d
4
hay [Ar] 4s2 3d 1Q.i c6 ca'u hlnh [Ar] 3d5 4s 1 .
Tttong tt! nhtt v�y , cau hlnh di� n ttl' ciia :
Cu (Z=29) la l s 2 2s 2 2p6 3s2 3p6 4s 1 3d 10 hay [Ar] 3d 1 0 4s 1
Thay vl ca'u hlnh [Ar] 3d 9 4s2.
Di�n ttl' da du' <;f c sfrp xe'p nhtt tren trong cac nguyen ttl' Cr va Cu Ia vl thong thttong
cac nguyen ttl' trd thanh b�n han khi cac orbital d6ng nang chua so di�n ttl' toi da (bao hoa):
3
s 2 , p6 , d 10 ho�c ban bao hoa : p , d5 .

- 17 -

hie:m ho(IC c6 h�p ngo�l i cung chtfa so di�n tu' t6i da (lie. Ne ) . ho(IC
ldp ngoai cung chi c6 hai phjn ldp s v:l p chlfa day dl'1 di�n tl'f ctH1 c �\ c phan hlp d. r tr6ng
(i\r ,Kr .Xe .Rn) de c[\u hlnll n�1y cLing rat ben va co it lloat tlnh hoa h.
l ll' nen n'1n g9i Ia khi
Ngoa i ra cac khi

tnL

,3--'�.J)J�I'!Ji..;b _l)it}u d�•ng ciia nha.n_ili,ly_t�<;Jhlf� l)�hit}•!l.S!lt_t�r.:_:

llf da dicn t[i' de orbital 3s . 3p. 3d trong. dmg ldp
M L'l) nf1ng IL(dng kllac nhau . Sl_f ·do tn)n de Im·rc n�ing l u'cJ n g .dy ra do �inh lur(jng ho
NIH( da xet i
l trcn . tl'llng. nguyen

tLI'cing. giLTa de di�n t['r. Cac dicn tt'c ii hlp trong (mang c.li�n tich f11n) hao hl.JC quanh nhan (
l

mang di�n tich ducing

1�1111 giiim l�cc lnlt cl'1a nhan deli vdi de dien tl'r hen ng.o:li . Mac

khac , m(it di�n tlf trong nguyen tl'r da di�n tl'r ngoai chju lt£�:Jl!_1_t__ctia nhan n6 d1n chju tac

dL,tng ® eua de dit;n tL( khae trong dmg Wr:> ho;;t c Wp hen trong t<.lO th�lnh m(>t 111�111 ehc
hot sue hut cl'1a nhan

_

gqi ll1 hi�u t'rng ehc hay hi�u t'fng ml1n.

M(ll e�ieh gan dt.'1ng . ngLfl'ii ta e6 the xcm h� th6ng di9n tl'r va nhan trong nguyen tL(

da di�n tti' llt'clng thfdng VIJi mC>t ion llydrogcnoid trong cfc) di�n t['r i dang khiio sat hj hut
hh
l
m6t nllan mang dicn tic h 1:, (< /)

i va d u't ic de djnh lx5i :

XCI.

Slater:

_

gqi Ia di�n tich hi�u d�mg cl'1a nhan d6i vdi di<;n tl'r

Z'i=Z-Si

sl Ia hang s6 chc . d�c tnfng eho iinh hLfdng chc

s,

cua de di<;n tlf j len di�n tlf i dang

Si= LSi

Ia hang scl clle ri0ng. cho tLfng nh6m di�n tt'r .i len di�n tl'f i . chrc_1c tinh theo quy Ide
•

Di<;n tl'r trong de orbital duc_Jc chia nhi�u nh6m

Is

orbital
Nh()m

c·.I

3s 3p

2s 2p
2

( ns v�1 np dLft_ie coi Ia m()t nh6m )

3d
4

3

4s 4p

4d
6

5

Di�n t['r i dang kll�io s�it e6 the 0 de tnfc'ing ht.ip sau:

!

• •

:.

•

I

I

4f

7

j > i : nh6m di<;n tl'r t j ) nam ngoai di<;n tt'r ( i): s1 = 0
j

=

i : di<; n tt'r ( i) nh m dmg nh6m dil;n tl'r ( j ) : si

Trlr trueing h\iP ( i) va ( j ) d6u

la di�n tL( l s : Sj = 0,30

=

0.�5

.i < i : dil;n tL( ( i) nam ngoai nh6m di<;n lL( ( j ) : Sj = I
Trtr tnfc'ing hl_1p ( i l xet l�1 di<;n tl'r s hay p va ( i) , ( j ) nam d 2 tang ILrc.ing tl'r
:

· ·

ehinh each nhau I d tin vi ( 6n
•

th;\nh n,

=

I)

:s1

=

0,85

De pht:1 hdp 'di thLfc nghil;m ngLfc'ii ta ccm hi<;u ch'inh so lu'c_Jng tt'r chfnh n;'
__ . _

l'!L

11i

;!=

I

j

2. -.
2

3

3

- 18 -

4
3,7

5

4

6

4"
, ..

..


Vi d1,1 sau da y cho thay each tinh di�n tich hi� u d1,1ng doi vdi cac di� n ttl' trong Ti (Z

= 22):

o
o
o
o
o

2
2
2
2
2s 2p6 3s 3p6 3d 4s
V di di�n ttl' I s chi bi di�n ttl' 1 s kia che rna thoi
'
= 21,7
Z = 22 - 0,3
Vdi di� n ttl' 2s hay 2p
= I 7,85
Z ' = 22 - ( 7 X 0,35 + 2 X 0,85 )
Vdi di� n ttl' 3s hay 3p
Z ' = 22 - ( 7 X 0,35 + 8 X 0,85 + 2 X 1 ) = 10,75
V di di� n ttl' 3d
= 3,65
Z ' = 22 - ( 1 X 0,35 + 1 8 X 1 )
V di di� n ttl' 4s
Z ' = 22 - ( I X 0,35 + 1 0 X 0,85 + 10 X 1 ) = 3, 1 5

li.

Ung dung Z':
Tinh nang lttong ion hoa :

1)

Dt!a vao di� n tich hi�u dl,lng ' nguoi ta tinh du'QC na ng luqng cua m6i di�n ttl' trong
nguyen nr da di�n tu:
E

=

n,

Va tinh nang luqng cua nguyen ttl' :
E

-

I3 '6

n,
z

·2

'

*

2

eV

=I

Vi du : Tinh niing lu(fng cua nguyen ttl Cacbon
2
2 2
C ( Z = 6) 1s 2s 2p
Z ' Is = 6 - 1 X 0,3
= 5, 7
Z ' 2 s hay 2 p = 6 - ( 3 X 0,35 + 2 X 0,85 ) = 3,25'
E

=

-2

(;f
5 7

l3,6-4

( �f
3

· 5

l3,6

=

-1027 ,38eV

* Theo dinh nghia ' nang luqng ion hoa ( I!) la nang luqng can thiet de' tach roi IDQt
di�n ttl' ra khoi nguyen ttl' ,tat ca (5 tn;tng tha i khi.

Tuong tt! cho tinh h :

2)

M(k) + 1 1 -7 M +(k) + 1e
I, = EM+ - EM
2
M + (k) + h -7 M +(k) + 1 e
lz = EM 2+ - EM+

Tinh a i luc dien tu :

Theo dinh nghia , ai life di�n ttl' la nang luqng giai ph6ng ra hay hap thu vao khi
nguyen tlt nMn them mX(k)

+

1 e -7 X-(k)
- 19 -

±E

Nang h.t<;1ng ion ho:i I = Ex- - Ex
do suy ra :ii ltfc dic$ n tli cu a X b�ng -I Ia nang lt1<;1ng tm1
dic$n tli.
Tu

ra

khi X nh�n them m
Ngoa i ra z· con dt1<;1c ling dt,mg d� giiii thich c:ic tinh cha't tufin hoan cua ba n
kinh nguyen tlt , na ng lt1<;1ng ion , dQ fim dic$n V.V
,

. • .

- 20 -


?

"

,.,.,

�

'

CHUONG II : BANG H:e THONG TUAN HOAN MENDELEEV
The' ky XIX la thai ky bih dfiu kha m pha ra cac nguyen t6 boa hQc . De'n na m 1840
' ngu'ai ta da bie't du'QC 55 nguyen t6 . CCing trong thai ky nay ' cac nha boa hQC da tich luy
du'<;1c nhi�u kie'n thuc v� phan ung boa hQc , tinh chfft nguyen t6 . Vi d�:� m9t s6 kim lo<,1i c6
ho1;1t tinh ra't m1;1nh du'<;1c xe'p chung vao nh6m kim lo<,1i ki�m ( Li, Na , K, . . . ). MQt s6 cha't
khi c6 ma u phan til' g6m hai nguyen t6 rfft ho1;1t d9ng boa hQc du'<;1c xe'p vao nh6m kim lo<:t i
Halogen (Ch , Br2 , h , . . . ) .Tlt d6 cac nha boa hQc lu6n lu6n mu6n h� th6ng boa cac
nguyen t6 boa hQc , tlm ra m6i quan M giUa chung dcf \lt d6 thuc dffy slf nghien cuu boa
hQc mNhi� u nha boa hQc da s�p xe'p cac nguyen t6 theo nhi�u kicfu khac nhau , trong d6
Meyer va Mendeleev la nhung ngu'ai sifp xe'p cac nguyen t6 h6a hQC thanh cac ha ng va CQt
theo thu tt! tang dfin kh6i luqng nguyen tti'. Va Mendeleev Ia nguai s�p xe'p thanh c6ng
nhfft bang phan lo1;1i tufin hoan da xua't ban nam 1 872.

11.1. BANG PHAN LOAI TU...\N HOAN MENDELEEV:
•

Mendeleev s�p xe'p cac nguyen t6 dlfa tre n Slf tang dfrn kh6i lu'qng nguye n ttl
va Slf thay d6i tinh chfft h6a hQC cua cac nguyen t6 d<;!ng oxyt va hydrua cua chung. Cac
nguyen t6 c6 tinh cha't tu'dng tt! nhau du<;1c xe'p chung vao m9t c7 hang. M6i CQt tlt I de'n VII chia lam hai CQt phl,l A va B , CQt thu VIII kh6ng chia.
Bang s�p h1;1ng cac nguyen t6 cua Mendeleev du'qc gQi Ia bang tufr n hoan Ia vl cu
sau m6i hang (m9t chu ky ) g6m m9t s6 nguyen t6 xac djnh nguai ta l<:ti tlm thffy mmoi voi nguyen t6 lfin lu'<;1t c6 d�c tinh kha gi6ng nhung nguyen t6 cua chu ky tren.
•

Thai Mendeleev chua tlm ra he't cac nguyen t6 trong bang, nhung 6ng da
kh6ng ngffn ng<;1i chua nhung khoang tr6ng va dt! doan c6 nhung nguyen t6 , cii d�c tfnh
h6a hQC CUa Chung dcf lffp vao ch6 tr6ng ffy .
S t! tien doan cua 6ng da kich thich cac nha khoa hQC c6 g�ng tlm ra nguyen t6 moi

va ke't qua da kha m pha du'<;1c Gali (Ga) nam 1 874 tu'dng tt! nh6m, Scandi (Sc) nam 1 879
tu'dng tt! Bohr va Germani (Ge) nam 1 885 tu'dng tt! Silic. Sau d6 cac nguyen t6 Technic
(Tc), Rheni (Re) va Protacti (Pa) lfrn lu'Qt du'qc tlm ra rna ta't cii d� u phu hqp voi cac d�c
tinh da dt! doan.
•

M�c du cd sd cua Slf sifp xe'p Ia thu tt! tie'n cua kh6i lu'qng nguyen ttl, nhu'ng
c6 mtu'dng tt! vao 1 CQt. Vi du : Telur (Te) c6 kh6i lu'<;1ng IOn hdn Iod (I) da d�t tru'oc Iod, tu'dng
tt! Cobalt (Co) c6 kh6i lu'qng Ion hdn Nickel (Ni) nhu'ng cCing d�t tru'oc Nickel.
Bang phan lo<;1i tufrn hoan cua Mendeleev Ia bang phan lo<:ti du'qc chffp nMn r9ng
ra i nhfft thai ba'y gia. Nhu ta da tha'y, dicfm khac bi�t can ba n duy nha't cua bang tufrn hoan
hi�n nay voi bang cua Mendeleev Ia trong bang pha n lo<;1 i tufr n hoan hi�n nay cac nguyen
to h6a hQC du'QC sap Xep theo chi� U tang dfrn di�n tich h<;lt nhan nguyen ttl chu kh6ng phai
Ia khoi luqng nguyen ttl nua.

- 21 -


Sang dfru the ky XX duoi a nh sang cua thuyet cau t::;to nguyen tlr, nguoi ta da kh&ng
dinh Slf dung dan cua dinh lu�t tufrn hoan va bang phan lo::;ti tufrn hoan thoi Mendeleev
thong qu a dit$n tfch h::;tt nhan nguyen tlr va cau true lOp vo electron cua n6. Do v�y dinh
lu�t tufrn hoan Mendeleev dt1<;1c phat bitiu :

"Tinh cha't cua cdc nguyen t{/ cilng nhu cdc dcm chcit ciing nhu cdc hr;p chi{t cua
chung bie'n thien tudn hoim thea chi�u tang chin cua di�n tfch h(lt nhan nguyen ti't."
V�y tri s6 dit$n tich h::;tt nha n nguyen tlr la d::;ti lt1<;1ng quyet dinh tinh chat cua
nguyen t6 hoa h9 c
.

11.2.

,...

�

'

,..

BANG PHAN LOAI TUAN HOAN HIEN TAl:
?

2.1. N guyen Hie

xay dting bang:

Olfa tren 2 nguyen tac chinh sau day :
+

Cac nguyen t6 dt1<;1c sap xep theo chi� u ta ng dfrn cua di�n tich h::;tt nha n . Da y
cac nguyen t6 thu(>c cung m(>t chu ky thl xep thfmh m(>t hay nhieu hang ngang
0

+

Nhung nguye n t6 c6 cau true lop vo dit$n tlr ngoai cung gi6ng nhau thl xep
chung vao m(>t c(>t gQi la nh6m.
2.2.

Cau t rue bang he t hong t uiin hoan:

Duoi day chung ta chi khao sat d::;tng bang dai
D::;tng bang dai c6 cac d�c ditim :

_

d6 la d::;tng ph6 bien nhat hit$n nay .

+

Cac nguyen t6 trong m(>t chu ky dt1<;1c xep thanh m(>t hang , t<;\i d6 c6 slf xay
dlfng them m(>t lop dit$n tlr moi so voi lOp cua d e nguyen t6 thu(>c chu ky tru'oc . Khi d6
thu tlf chu ky trung voi lOp dit$ n tlr ng oai cung .
•

Cac nguyen t6 c6 cau true cua cac lOp electron ngoai cung gi6ng nhau du'QC
xep chung vao m(>t CQt hQp tha nh m(>t nh6m .
Nh6m dt1<;1c chia lam hai phan nh6m :
Phan nh6m chinh (A) :G6m de nguyen t6 c6 dit$n tlr ch6t dang xay
dlfng tren cac pna n lOp s ' p cua lop ngoai cung ' con c:ic lOp ben trong thl da bao hoa ho�c
chufrn bao hoa. Thu tlf nh6m bang t6ng dit$n tlr lOp ngoai cung .
•

Vi du:

2

2

2

2

2

2

6
Mg (Z= l2) l s 2s 2p 3s
Mg thu(>c chu ky 2 , phan nh6m chinh IIA
2

5

Br (Z= 35) ls 2s 2p6 3s 3p6 4 s 3d 10 4p
Br thu(>c chu ky 4 , phan nh6m chinh VIlA
•

Phan nh6m phl;l (B) : G6m de nguyen t6 c6 dit$ n tlr ch6t dang xay

dlfng tre n phan lOp d ke ngoa i cung (n- l )d x (n thu tlf chu k y ' n(4 va XE 1-:- 10). D6i voi cac
nguyen t6 d, cac dit$n tlr ns cua lOp ngoa i cung va cac dit$ n tlr tre n (n- l )d cua lOp k� ngoai
cung d�u lien ket vdi h::;tt nha n tu'ong d6i yeu nen d� u la nhung dit$n tlr hoa tq (la nhung
dit$n tli c6 thti tham gia t::;to lien ket hoa hQc), dt1<;1c gQi la cac nguye n t6 chuytin tiep (tru

- 22 -


nh6m ciia Zn , Cd , Hg c6 x=lO) . .ThU' tlf nh6m b�ng t6ng di�n tlr tren ns va (n-l)d tU'c b�ng

2+X VOi XE 1+6.
Vi du :Ti (Z=22) : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2: Nh6m IVs
Fe (Z=26): Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 : Nh6m VIlis
Ngoai le: Chin nguyen t6 tu n(4 voi ca'u h1nh electron :ns2 (n-l)d6 +8 cling dl.l'<;Jc xe'p
vao nh6m VIlis ciia hQ Fe_Co_Ni va ns2 (n-l)d9 hay (n- l )d 1 0 ns1 thu()c rth6m Is ciia
Cu_Ag_Au va ns2 (n-l)d 1 0 thudl.l'<;Jc tr1nh bay C1 bang 3. 1 .
Ten
Nh6m
Ten
Nh6m
HQ Halogen
VIlA
Kim lo�i ki�m
lA
Kim lo�i quy
Is
IIA Kim lo�i ki�m th6
Khi hie'm con gQi Ia
VIllA
HQ picogen
VA
khi quy hay khi tro
Ho calcogen
VIA
·

Bang 3.1 : Ten cua v�li nh6m nguyen to.

Oic nguyen t6 trong bang tu�n hoan thl.l'ong dl.l'<;Jc chia lam 2 lo<).i Ia kim loc,ti va phi

kim dl.l'<;Jc phan bi�t b�ng nhi�u tinh cha't ciia chung _xem bang 3.2.
Phi kim
Kim lo�i
-Dfin di�n va nhi�t kern .
-D§n di�n va nhi�t t6t.
-C6 th€ tan mong va keo thanh -Khong th€ tan mong va keo
thanh s<;1i C1 th� rdn,se bi vo vt,m.
s<;1i .
-Phan chie'u anh sang gan nhl.l' -ft phan chie'u anh sang ' c6 khi
trong suot.
hoan toan.
-Ion hoa cho anion.
-Ion hoa cho cation.
-C6 d9 am di�n Ion.
-C6 d9 am di�n nho.
?

\

;,

Bang 3.2: Phan bi�t kim lo<,ti va phi kim.

Cac nguyen t6 kim lo�i chie'm ph�n ben tnii va cac nguyen to phi kim chie'm ph�n
ben phai ciia bang phan loc:_li tu�n hoan. Trong bang 3. 1 c6 dl.l'ong cheo chinh theo phl.l'ong
Tay B�c- Dong Nam di qua cac phan nh6m tlt IliA de'n VIA Ia dl.l'ong chec chinh phan chia
kim lo�i va phi kim. Cac nguyen t6 (1 ngay c:;mh dl.l'ong cheo nay nhl.l' :B, Si , Ge , As , Sb ,
Te , Po c6 tinh cha't trung gian gii:i'a kim lo�i va phi kim nen dl.l'<;Jc gQi Ia a kim thl.l'ong dung
lam v�t li�u ban dan trong ky thu�t di�n ttr.
Chu thich : Hidro n�m C1 c9t lA la m

. d9c nha't ) nhl.l' cac kim lo�i ki�m , nhl.l'ng Hydro cho ion H+ kh6 khan bon nhi�u so voi kim
lo�i ki�m (nang ll.l'<;Jng dn thie't Ia 13,6 eV). Hon nii'a Hydro cling c6 th€ nh�n them le d�
t�o ion H- nhl.l' trong NaH, CaH2 . Di�u nay se khong xay ra voi kim lo�i (chi c6 t�o ion
dl.l'ong).
11.3. su BIEN THIEN TUAN HOAN MOT vAI TINH CHAT:

Ca'u true vo di�n ttr ciia cac nguyen t6 bien d6i tu�n hoan theo chi�u tang ciia di�n
tich h<;tt nhan. V1 v�y tinh cha't cac nguyen t6 ph1,1 thu- 23 -


bie'n thien tuan hoan- d6 la ban kinh nguyen tlt va ban kinh ion, nang lu'Qng ion h6a, ai ltfc

di�n tlt, dQ am di�n va s6 oxy h6a.

3.1.

Ban kinh nguyen tii" va ion:

Vl eac orbital di�n tU' cua nguyen tU' kh6ng c6 gidi h:;m ro net nen kh6ng thti xac
dinh du'QC ban kinh nguyen tlt va ion th�t chinh xac. Do v�y nguoi ta xac dinh d�i lt1<;1ng
nay dlfa tren khoang each giua cac h�t nhan nguyen tlt t�o nen don chat hay h<;1p chat
tu'ong ung (gQi Ia ban kinh hi<;u d�;�ng) nen n6 Ia gia tri quy tide.
+

Ban kinh kim lo�i du'<;jc tinh bang each chia cho hai khoang each giua hai tam

•

Vdi phi kim, ban kinh CQng h6a tri Ou'QC tinh bang phan nua khoang each giUa

nguyen ttl' qnh nhau trong m�ng tinh thti kim lo�i.
hai h�t nhan trong phan tU'.
I

fA= - dAA
2

Vi du : Khoang each ngi.in nhat giua hai h�t nhan trong tinh thti Cu la 2,56 A. Do d6

ban kinh cua Cu bang : 2•56
2

A

=

1,28 A

Ban kinh CQng h6a tri cua F trong F bang : _!_ dF-F = 0,7 1 A
2
2
2
+

Doi vdi h<;1p chat ion, khoang each giua eac nhan du'QC xem bang t6ng ban
kinh giua hai ion du'dng va am, do d6 khi bie't ban kinh cua mcua ion kia.
Vi du : Trang tinh thti NaF khoang each giua hai h�t nhan bang 2, 3 1 A trong d6 da
xac dinh Ou'QC ban kinh F- bang 1 ,36 A. Suy ra ban kinh Na+ =

2,31-1,36 = 0,95 A

Cung dn lu'u y rang Slf mat bdt di�n tlt t�o cation luon kem thea slf giiim ban kinh:
o

1 ,95 A = fNa


+

Va slf nh�n them di�n tU' luon tang ban kinh :
0,99 A = rc1
3.2.


=

1,8 1 A

Tinh tu�n hoan cua ban kinh nguyen tii":

3.2. 1. Theo chu ky:

Trang cung mQt chu ky' tu trai sang phai ban kinh nguyen �Lt giam khi z tang.

Z'

Z'

Giai thich: Trang cung mQt chu ky (tuc cung lop), khi di tu nguyen to nay sang

Z

tang,
nguyen to kia : tang nen
tang_ trong khi d6 ldp lt1<;1ng tlt chinh khong ct6i dan
toi llfc hut cua nhan doi vdi ldp di�n tlt ngoai cung m�nh lam cho dam may di�n tlt bi co
l�i. r giam. Slf giam nay ro rang trong nhung chu ky ngi.in nhung l�i khong ro rang trang
nhung chu ky dai.

- 24 -