Mở đầu
Bảng tuần hoàn không chỉ là danh sách các nguyên tố. Cách sắp xếp theo cấu tạo nguyên tử làm xuất hiện quy luật, nhờ đó có thể liên hệ vị trí của nguyên tố với cấu hình electron và tính chất hóa học.
Từ phân loại nguyên tố đến bảng tuần hoàn
Khi số nguyên tố được phát hiện ngày càng nhiều, các nhà khoa học đã thử phân loại theo tính chất, hóa trị và nguyên tử khối. Năm 1869, D. I. Mendeleev công bố bảng tuần hoàn, để trống vị trí cho một số nguyên tố chưa biết và dự đoán tính chất của chúng.
Bảng tuần hoàn hiện đại sắp xếp nguyên tố theo **chiều tăng của điện tích hạt nhân**, tức theo số hiệu nguyên tử $Z$.
Ba nguyên tắc sắp xếp
Các nguyên tố trong bảng tuần hoàn được sắp xếp theo ba nguyên tắc:
1. Điện tích hạt nhân tăng dần.
2. Nguyên tử có cùng số lớp electron được xếp trong cùng một hàng.
3. Nguyên tử có cấu hình electron hóa trị tương tự được xếp trong cùng một cột.
Hàng ngang gọi là **chu kì**; cột dọc gọi là **nhóm**.
Kiểm tra nhanh
Nguyên tắc nào đúng khi sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn hiện đại?
Bảng hiện đại không lấy nguyên tử khối làm nguyên tắc chính.
Cùng số lớp electron được xếp cùng hàng.
Số hiệu nguyên tử tăng dần là nguyên tắc cơ bản.
Cấu hình electron hóa trị tương tự được xếp cùng cột.
Lời giải
**Cách làm**
Bảng tuần hoàn hiện đại sắp xếp nguyên tố theo chiều tăng của số hiệu nguyên tử $Z$.
Ô nguyên tố
Mỗi nguyên tố được xếp vào một ô. Số thứ tự của ô bằng số hiệu nguyên tử $Z$.
Một ô nguyên tố thường cho biết:
- số hiệu nguyên tử;
- kí hiệu và tên nguyên tố;
- nguyên tử khối trung bình.
Ví dụ, ô chlorine có $Z=17$. Nguyên tử chlorine trung hòa có 17 proton và 17 electron. Giá trị nguyên tử khối trung bình không dùng để suy trực tiếp số neutron.
Chu kì và nhóm
**Chu kì** là dãy nguyên tố mà nguyên tử có cùng số lớp electron, xếp theo chiều $Z$ tăng. Bảng tuần hoàn có 7 chu kì; số thứ tự chu kì bằng số lớp electron.
**Nhóm** gồm các nguyên tố có cấu hình electron tương tự nên tính chất hóa học gần giống nhau. Bảng dạng dài có 18 cột. Theo cách ghi nhóm A:
- IA và IIA tương ứng nhóm 1 và 2;
- IIIA đến VIIIA tương ứng nhóm 13 đến 18.
Với nguyên tố nhóm A, số electron hóa trị thường bằng số thứ tự nhóm A; He là ngoại lệ, thuộc nhóm VIIIA nhưng có cấu hình $1s^2$.
Ví dụ mẫu: Xác định vị trí của phosphorus
Phosphorus có $Z=15$:
$$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3.$$
- Lớp lớn nhất có $n=3$ nên phosphorus thuộc chu kì 3.
- Lớp ngoài cùng có 5 electron nên thuộc nhóm VA, tức nhóm 15.
- Electron cuối cùng điền vào phân lớp p nên phosphorus là nguyên tố p.
Luyện tập
Nguyên tử có cấu hình $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ nằm ở vị trí nào?
Số $n$ lớn nhất là 3, không phải 2.
Có 3 lớp electron và 2 electron lớp ngoài cùng.
Nhóm IIIA có 3 electron hóa trị.
Cấu hình này chưa phải cấu hình khí hiếm.
Lời giải
**Cách làm**
Số $n$ lớn nhất bằng 3 nên thuộc chu kì 3; lớp ngoài cùng $3s^2$ có 2 electron nên thuộc nhóm IIA.
Ghi nhớ
- Bảng tuần hoàn sắp xếp nguyên tố theo Z tăng dần.
- Số thứ tự ô bằng Z; số thứ tự chu kì bằng số lớp electron.
- Các nguyên tố cùng nhóm có cấu hình electron hóa trị tương tự và tính chất gần giống nhau.
Đang học