Mở đầu
Sắt, đồng và chromium có nhiều ứng dụng quen thuộc. Trước khi xét hợp chất, ta đặt chúng vào bảng tuần hoàn và xem electron được phân bố như thế nào.
Đặc điểm cấu hình electron
Cấu hình electron có dạng:
$$[\mathrm{Ar}]3d^{1-10}4s^{1-2}.$$
Số electron 3d tăng dần từ Sc đến Cu; phân lớp 4s thường có 2 electron, trừ:
- Cr: $[\mathrm{Ar}]3d^54s^1$;
- Cu: $[\mathrm{Ar}]3d^{10}4s^1$.
Nhiều electron hóa trị thuộc 3d và 4s là cơ sở để các nguyên tố này tạo hợp chất với nhiều số oxi hóa.
Kiểm tra nhanh
Cấu hình electron của nguyên tử Cu ở trạng thái cơ bản là gì?
Cu là trường hợp ngoại lệ.
Cu có phân lớp 3d bão hòa và một electron 4s.
Phân lớp s chỉ chứa tối đa hai electron.
Cấu hình không đúng thứ tự phân lớp.
Lời giải
**Cách làm**
Cu là trường hợp ngoại lệ, có cấu hình $[\mathrm{Ar}]3d^{10}4s^1$.
Tính chất vật lí nổi bật
So với kim loại họ s trong cùng chu kì, kim loại chuyển tiếp thường:
- khó nóng chảy và có độ cứng cao;
- có khối lượng riêng lớn;
- dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
Một vài trường hợp có điểm riêng: Sc và Ti tương đối nhẹ; Cu dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt; Cr có độ cứng cao.
Tính chất quyết định ứng dụng
- Độ cứng và nhiệt độ nóng chảy cao: chế tạo máy móc, dụng cụ, hợp kim chịu nhiệt.
- Khối lượng riêng thích hợp và độ bền cao: vật liệu hàng không, phương tiện giao thông.
- Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt: dây dẫn điện, thiết bị trao đổi nhiệt.
Khi giải thích một ứng dụng, cần nêu đúng tính chất trực tiếp làm nên ứng dụng đó.
Ví dụ mẫu
Fe có 18 + 6 + 2 = 26 electron nên Z = 26 đối với nguyên tử trung hòa.
> **Dễ nhầm:** Phần [Ar] biểu diễn 18 electron lớp trong; không cộng riêng 3 và 4 vì đó là số thứ tự lớp, không phải số electron.
Luyện tập
Tính chất nào là cơ sở quan trọng để dùng Cu làm dây dẫn điện?
Cu dẫn điện tốt.
Màu sắc không quyết định công dụng này.
Số oxi hóa không phải tính chất trực tiếp.
Khả năng tạo kết tủa không liên quan.
Lời giải
**Cách làm**
Cu được dùng làm dây dẫn chủ yếu vì có độ dẫn điện tốt.
Ghi nhớ
- Dãy chuyển tiếp thứ nhất trong chương trình gồm Sc đến Cu.
- Cấu hình electron có dạng [Ar]3d¹⁻¹⁰4s¹⁻²; Cr và Cu là hai trường hợp cần nhớ.
- Kim loại chuyển tiếp thường cứng, nặng, khó nóng chảy và dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.
Đang học