Mở đầu
Bảng tuần hoàn cho phép đi từ vị trí đến cấu hình electron và tính chất, hoặc suy ngược từ cấu hình electron về vị trí. Cơ sở của mối liên hệ này là định luật tuần hoàn.
Định luật tuần hoàn
Khi điện tích hạt nhân tăng dần, **tính chất của nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của hợp chất, biến đổi tuần hoàn**.
Sự tuần hoàn bắt nguồn từ việc cấu hình electron lớp ngoài cùng được lặp lại sau mỗi chu kì. Vì vậy, các nguyên tố cùng nhóm có nhiều tính chất gần giống nhau.
Mối liên hệ hai chiều
Có thể dùng chuỗi suy luận:
$$Z\longleftrightarrow\text{cấu hình electron}\longleftrightarrow\text{vị trí trong bảng tuần hoàn}\longrightarrow\text{tính chất}.$$
Quy trình thường dùng:
1. Từ $Z$, viết cấu hình electron; hoặc cộng các số mũ để tìm $Z$.
2. Lấy số $n$ lớn nhất để xác định chu kì.
3. Với nguyên tố nhóm A, dùng số electron lớp ngoài cùng để xác định nhóm.
4. Từ vị trí, dự đoán tính kim loại hoặc phi kim, công thức oxide cao nhất, hydroxide tương ứng và tính acid–base.
Ví dụ mẫu: Từ vị trí của sulfur đến tính chất
Sulfur ở ô 16, chu kì 3, nhóm VIA:
- có 16 proton và 16 electron;
- có 3 lớp electron và 6 electron lớp ngoài cùng;
- cấu hình electron: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$;
- là phi kim;
- oxide cao nhất là $\mathrm{SO_3}$, acid tương ứng là $\mathrm{H_2SO_4}$.
Mỗi kết luận đều xuất phát từ số hiệu nguyên tử, chu kì hoặc nhóm, không phải từ việc nhớ rời rạc.
Kiểm tra nhanh
Nguyên tử có cấu hình $[Ne]3s^2 3p^1$ thuộc vị trí nào?
Có electron ở lớp $n=3$.
Lớp ngoài cùng có 3 electron nên thuộc nhóm IIIA.
Đây là nguyên tố p thuộc nhóm A.
[Ne] đại diện cho 10 electron lớp trong.
Lời giải
**Cách làm**
Số $n$ lớn nhất là 3; lớp ngoài cùng $3s^2 3p^1$ có 3 electron nên nguyên tố thuộc chu kì 3, nhóm IIIA.
Suy từ cấu hình electron về tính chất
Phosphorus có cấu hình:
$$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3.$$
- Tổng số electron bằng 15 nên $Z=15$.
- $n$ lớn nhất bằng 3 nên thuộc chu kì 3.
- Có 5 electron lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm VA.
- Phosphorus là phi kim; oxide cao nhất là $\mathrm{P_2O_5}$ và acid tương ứng là $\mathrm{H_3PO_4}$.
Đây là chiều suy luận ngược với ví dụ sulfur nhưng dùng cùng một mối liên hệ.
So sánh với nguyên tố lân cận
Dựa vào xu hướng tuần hoàn có thể so sánh một nguyên tố với nguyên tố cùng hàng hoặc cùng cột.
Ví dụ, phosphorus và sulfur cùng chu kì 3 nên sulfur có tính phi kim mạnh hơn. Nitrogen và phosphorus cùng nhóm VA nên nitrogen có tính phi kim mạnh hơn phosphorus.
Khi so sánh, phải nêu rõ đang dùng xu hướng theo chu kì hay theo nhóm.
Luyện tập
X thuộc chu kì 3, nhóm IIA. Nhận xét nào phù hợp?
Đó là Mg; MgO là oxide base.
$3s^2 3p^2$ thuộc nhóm IVA.
Nhóm VIIA không phải nhóm IIA.
Nguyên tố nhóm IIA có 2 electron lớp ngoài cùng.
Lời giải
**Cách làm**
Chu kì 3, nhóm IIA là Mg: cấu hình $[Ne]3s^2$; Mg là kim loại và MgO là oxide base.
Ghi nhớ
- Định luật tuần hoàn mô tả sự biến đổi tuần hoàn của tính chất theo Z.
- Vị trí, cấu hình electron và tính chất liên hệ chặt chẽ; từ hai đại lượng đầu có thể suy ra đại lượng còn lại và dự đoán xu hướng tính chất.
Đang học