Bài 6: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Cấu hình electron của các nguyên tử nguyên tố:

Mg (Z = 12): 1s²2s²2p⁶3s²

Li (Z = 3): 1s²2s¹

P (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³

F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵

Số thứ tự chu kì = số lớp electron

⇒ Các nguyên tố thuộc chu kì 2 là: Li (Z = 3),  F (Z = 9).

Mendeleev sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử và nhận thấy các nguyên tố trong một hàng có tính chất tương tự nhau: dãy halogen (Cl, Br và I), kim loại kiềm (K, Rb, Cs) và kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba).

Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố vào bảng tuần hoàn năm 1869 của Mendeleev:

Các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau được sắp xếp vào cùng một hàng.

Theo hàng dọc, các nguyên tố được sắp xếp theo thứ tự tăng dần khối lượng nguyên tử

Ý nghĩa của dấu hỏi chấm ở đây là dự đoán của Mendeleev về những nguyên tố này.

Bảng tuần hoàn có 7 hàng, 18 cột và 118 nguyên tố hóa học.

Từ ô nguyên tố vanadium ta biết:

+ Số hiệu nguyên tử: 23

+ Kí hiệu hóa học: V

+ Tên nguyên tố: Vanadium

+ Nguyên tử khối trung bình: 50,942 amu

Oxygen (kí hiệu là O) là nguyên tố phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất, chiếm hơn 46% về khối lượng.

Oxygen nằm ở ô số 8 trong bảng tuần hoàn.

Nguyên tố được bổ sung vào muối ăn để giảm nguy cơ bướu cổ là iodine (kí hiệu là I).

Iodine thuộc chu kì 5 trong bảng tuần hoàn.

Các nguyên tố nhóm IA đều có 1 electron ở lớp ngoài cùng. Do đó, cấu hình electron lớp ngoài cùng dạng ns¹

Cấu hình electron nguyên tử Na là 1s²2s²2p⁶3s¹

Số hiệu nguyên tử = số electron = số thứ tự ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn = 11

Số thứ tự chu kì = số lớp electron của nguyên tử nguyên tố = 3

Số thứ tự nhóm = số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử nguyên tố = 1.

Từ cấu hình electron của Fe ta thấy:

Có 26 electron ⇒ Fe thuộc ô số 26 trong bảng tuần hoàn

Có 4 lớp electron ⇒ Fe thuộc chu kì 4

Cấu hình electron phân lớp ngoài cùng và sát ngoài cùng là 3d⁶4s²⇒ Fe thuộc nhóm VIIIB.

+ Với Z = 11 ta có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s¹ ⇒ Là nguyên tố s.

+ Với Z = 20 ta có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² ⇒ Là nguyên tố s

+ Với Z = 29 ta có cấu hình electron là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰4s¹ ⇒thuộc nhóm B ⇒ Là nguyên tố d.

Hiện nay có khoảng hơn 90 nguyên tố kim loại, gần 20 nguyên tố phi kim và 7 nguyên tố khí hiếm.

1. Ngoài Mendeleev, một số nhà khoa học cũng có đóng góp vào việc xây dựng bảng và quy luật tuần hoàn, ở những mức độ khác nhau như:

- Năm 1789, A. Lavoisier (La-voa-die, người Pháp) đã thực hiện xếp 33 nguyên tố hóa học thành các nhóm chất khí, kim loại, phi kim và “đất”.

- Năm 1829, J, Ư, Dobereiner (Đô-be-rai-nơ, người Đức) phân loại các nguyên tố thành các nhóm có tính chất hóa học giống nhau. Ví dụ: Lithium, sodium và potassium là nhóm các kim loại mềm, dễ phản ứng.

- Năm 1866, J Newlands (Niu-lan, người Anh) đã xếp các nguyên tố hóa học theo chiều tăng khối lượng nguyên tử thành các octave (quãng tám), trong đó nguyên tố thứ tám lặp lại tính chất của nguyên tố đầu tiên.

- Năm 1869, ngoài Mendeleev thì J.L. Meyer (May-ơ, người Đức) cũng sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng khối lượng nguyên tử và các hàng và cột, bắt đầu mỗi hàng (bảng của Mendeleev) hoặc cột mới (bảng của Mayer) khi các tính chất của nguyên tố bắt đầu lặp lại.

2. Nhờ định luật tuần hoàn của mình, 3 nguyên tố Sc, Ga và Ge đã được Mendeleev tiên đoán khá tỉ mỉ về tính chất của đơn chất và hợp chất của chúng.

- Năm 1871, Mendeleev đã dự đoán một nguyên tố hóa học cùng “nhóm của nhôm”, có nguyên tử lượng (nguyên tử khối) khoảng 68, tỉ trọng là 5,9 – 6,0.

Đến năm 1875, một nhà khoa học người Pháp đã tạo ra được một nguyên tố mới trong quặng kẽm trắng và đặt tên là Galium (Ga). Sau một thời gian nghiên cứu chính xác, nhà khoa học người Pháp này đã kết luận các chỉ số của nguyên tố Gali đúng như những dự đoán của Mendeleev.

- Năm 1871, Mendeleev đã dự đoán một nguyên tố hóa học nằm trong “nhóm của Bo”.

Đến năm 1879, tại Thụy Điển người ta đã sử dụng phương pháp phân tích quang phổ và tìm thấy một nguyên tố mới trong các khoáng chất euxenit và gadolinit. Nguyên tố này được đặt tên là Scandium (Sc), nó có những tính chất hóa học phù hợp với dự đoán của Mendeleev.

- Năm 1871, germanium (Ge) là một trong các nguyên tố mà Mendeleev dự đoán tồn tại như là nguyên tố tương tự nhưng còn thiếu của nhóm silic (Mendeleev gọi nó là "eka-silicon"). Sự tồn tại của nguyên tố này được Clemens Winkler (nhà hóa học người Đức) chứng minh năm 1886.

3. Một số hình ảnh các bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học khác nhau:

Đáp án A

Mendeleevsắp xếp các nguyên tố hóa học vào bảng tuần hoàn dựa theo quy luật về khối lượng nguyên tử.

Định luật tuần hoàn của Mendeleev được phát biểu như sau: “Tính chất của các đơn chất, cấu tạo và tính chất các hợp chất của chúng có tính tuần hoàn theo khối lượng nguyên tử của các nguyên tố”

- Cấu hình electron của nguyên tố X (Z = 21) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹4s²

+ Số hiệu nguyên tử = số thứ tự ô nguyên tố X = 21.

+ Có 4 lớp electron ⇒X thuộc chu kì 4

+ Cấu hình electron lớp ngoài cùng và sát ngoài cùng là 3d¹4s²⇒ Thuộc nhóm IIIB

- Cấu hình electron của nguyên tố Y (Z = 35) là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰4s²4p⁵

+ Số hiệu nguyên tử = số thứ tự ô nguyên tố Y = 35.

+ Có 4 lớp electron ⇒Y thuộc chu kì 4

+ Có 7 electron lớp ngoài cùng ⇒ Thuộc nhóm VIIA.

Chu kì 2 gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 3 đến 10.