Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 2: Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học

CHƯƠNG II

HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC
NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

Dimitri Mendeleev


CHƯƠNG II. HỆ THỐNG TUẦN HOÀN
I.

ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ ĐIỆN TÍCH
HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

II.

CẤU TRÚC ELECTRON NGUYÊN TỬ VÀ
HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN
TỐ HÓA HỌC

III. CẤU TRÚC ELECTRON NGUYÊN TỬ VÀ
SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA CÁC
NGUYÊN TỐ TRONG HTTH


I. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ ĐIỆN
TÍCH HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
• Tính chất các đơn chất cũng như
dạng tính chất của các hợp chất
thay đổi tuần hoàn theo chiều tăng
điện tích hạt nhân nguyên tử.

Modern Periodic Table


II. ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN VÀ ĐIỆN
TÍCH HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
1. Các họ nguyên tố s, p, d, f
2. Chu kỳ
3. Nhóm
4. Cách xác định vị trí ngtố trong bảng
HTTH


1. Các họ nguyên tố s, p, d, f
a. Các nguyên tố họ s (ns1,2):

ns1 – kim loại kiềm
ns2 – kim loại kiềm thổ

b. Các nguyên tố họ p (ns2np1-6) :
ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4
B - Al

C - Si

N-P

ns2np5

ns2np6

O - S Halogen Khí trơ

c. Các nguyên tố họ d (n-1)d1-10ns1,2 : KL chuyển tiếp
d. Các nguyên tố họ f (n-2)f1-14(n-1)d0,1ns2 :
các nguyên tố đất hiếm

4f1 – 14 : lantanoit
5f1 – 14 : actinoit


‘s’-groups

Beyond the d-orbitals

d-transition elements

lanthanides
actinides
f-transition elements

‘p’-groups


s- and p-orbitals

1s

2s

n=1
l=0
ml = 0

n=2
l=0
ml = 0

2p

H: 1s1
n=2
l=0
ml = -1 ml = 0

ml = 1


s- and p-orbitals

1s

2s

n=1
l=0
ml = 0

n=2

l=0
ml = 0

2p

He: 1s2
n=2
l=0
ml = -1 ml = 0

ml = 1


s- and p-orbitals

1s

2s

n=1
l=0
ml = 0

n=2
l=0
ml = 0

2p

Li: 1s2 2s1

n=2
l=0
ml = -1 ml = 0

ml = 1


s- and p-orbitals

1s

2s

n=1
l=0
ml = 0

n=2
l=0
ml = 0

2p

Be: 1s2 2s2
n=2
l=0
ml = -1 ml = 0

ml = 1

s- and p-orbitals

1s

2s

2p

B: 1s2 2s22p1
electron hoá trị


s- and p-orbitals

1s

2s

2p

C: 1s2 2s22p2
Hund’s rule: maximum number of unpaired electrons is
the lowest energy arrangement.


s- and p-orbitals

1s

N: 1s2 2s22p3
O: 1s2 2s22p4

2s

2p


s- and p-orbitals

1s

F: 1s2 2s22p5
Ne: 1s2 2s22p6

2s

2p


s- and p-orbitals

Na: 1s22s22p63s1

or [Ne]3s1

1s22s22p63s2

[Ne]3s2

Mg:

or

P: [Ne]3s23p3
Ar: [Ne]3s23p6


2. Chu kỳ.
Là dãy các nguyên tố viết theo hàng ngang
trong CK tính chất các ngtố biến đổi tuần hoàn
STT chu kỳ = n của lớp electron ngoài cùng
Chu kỳ I (CK đặc biệt): chỉ có 2 nguyên tố họ s
Chu kỳ II, III (CK nhỏ): 8 nguyên tố = 2(s) + 6(p)
Chu kỳ IV, V (CK lớn): 18 ngtố = 2(s) + 10(d) + 6(p)
Chu kỳ VI (CK hoàn hảo): 32 ngtố = 2(s) + 14(f) +
10(d) + 6(p)
Chu kỳ VII (CK dở dang): có 2(s) + 14(f) + ... (d)


3. Nhóm:

là cột dọc các ngtố có tổng số e hóa trị bằng nhau

 Phân nhóm: Các ngtố có cấu trúc e tương tự nhau
 tính chất hóa học tương tự nhau
 8 phân nhóm chính A (nguyên tố họ s và p)
 8 phân nhóm phụ B (nguyên tố họ d và f)

 Phân nhóm chính A (nguyên tố họ s và p)
Số thứ tự PN chính = tổng số e ở lớp ngoài cùng
( tổng số e hóa trị)
IA

IIA

ns1

ns2

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6


 Phân nhóm phụ B (các nguên tố họ d và f)
Số thứ thự PNP = tổng số e trên ns và (n - 1)d
IIIB

IVB

VB

VIB

ns2(n-1)d1
Nguyên tố f
VIIB

ns2(n-1)d2

ns2(n-1)d3

VIIIB

IB

ns2(n-1)d4
ns1(n-1)d5
IIB

ns2(n-1)d5

ns2(n-1)d6,7,8

ns2(n-1)d9
ns1(n-1)d10

ns2(n-1)d10

 Tất cả các nguyên tố d và f đều là kim loại
• PNP VIIIB có 9 nguyên tố
• PNP IIIB có 14 PNP thứ cấp (PNP loại 2):
 6s24f1 – 14 : lantanoit
 7s25f1 – 14 : actinoit


4. Cách xác định vị trí ngtố trong bảng HTTH
• Số thứ tự = Z = e + q
• Số thứ tự chu kỳ = nmax
• Số thứ tự nhóm = tổng số e hoá trị (nằm trên
AO hóa trị)
– Các nguyên tố họ s, p: nằm ở PNC (A).
AO hóa trị: nsnp
– Các nguyên tố họ d:
nằm ở PNP (B).
AO hoá trị: ns(n – 1)d
Nguyên tố d (n-1)dansb a = 10 số nhóm = b
a < 6 số nhóm = a+b
a = 6,7,8 số nhóm = VIIIB

– Các nguyên tố họ f thuộc PNP IIIB


III. CẤU TRÚC e NGTỬ VÀ SỰ THAY
ĐỔI T/C CỦA CÁC NGTỐ
1. Bán kính nguyên tử và ion
2. Năng lượng ion hóa I
3. Ái lực electron F

4. Độ âm điện 
5. Số oxy hóa


Trong một phân nhóm:
Cấu trúc e tương tự  tính chất hóa học tương tự.
Từ trên xuống: số lớp electron tăng → lực hút của
hạt nhân đối với e ngoài cùng giảm:
• tính kim loại tăng, tính phi kim giảm
• tính khử tăng, tính oxi hóa giảm


Trong một chu kỳ:
số lớp e không thay đổi,
tổng số e lớp ngoài cùng tăng  lực hút của
hạt nhân đối với e ngoài cùng tăng:
• tính kim loại giảm, tính phi kim tăng
• tính khử giảm, tính oxi hóa tăng


1. Bán kính nguyên tử và ion
a. Quy ước về bán kính
b. Bán kính nguyên tử
c. Bán kính ion