Bài Giảng Hóa Đại Cương 1 - Chương 6

Từ thế kỷ XIX khi người ta biết được khoảng hơn một nửa số nguyên tố so với hiện nay, người ta nhận thấy tính chất của một số nguyên tố có tính tương tự, lại có phần khác hẳn nhau. Người ta cố gắng phân loại chúng, muốn tìm sự liên quan giữa tính chất của nguyên tố với một thuộc tính nào đó của nguyên tố. Nói theo góc cạnh toán học, người ta muốn tìm một hàm số là tính chất của các nguyên tố theo một biến số nào đó và người ta đã cố gắng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài Giảng Hóa Đại Cương 1 - Chương 6Chương 6 : HỆ THỐNG TUẦN HOÀN HỆ THỐNG TUẦN HOÀNCHƯƠNG 6 CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Từ thế kỷ XIX khi người ta biết được khoảng hơn một nửa số nguyên tố so với hiện nay,người ta nhận thấy tính chất của một số nguyên tố có tính tương tự, lại có phần khác hẳnnhau. Người ta cố gắng phân loại chúng, muốn tìm sự liên quan giữa tính chất của nguyên tốvới một thuộc tính nào đó của nguyên tố. Nói theo góc cạnh toán học, người ta muốn tìm mộthàm số là tính chất của các nguyên tố theo một biến số nào đó và người ta đã cố gắng tìmkiếm biến số này. Đến Mendeleep, ông đã chọn biến số là khối lượng nguyên tử, và phát biểuđịnh luật mang tên ông ; bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học (HTTH) ngày naycũng trên cơ sở của bảng do ông đề nghị.6.1.ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN : 6.1.1.Định luật tuần hoàn Mendeleep : Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất củachúng phụ thuộc một cách tuần hoàn vào trọng lượng nguyên tử của chúng. Từ ngữ “ trọng lượng ” lúc ấy để chỉ khối lượng. Như vậy nếu sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tố thì quamột số nguyên tố nhất định, có sự lặp lại những tính chất hoá học cơ bản. Nhưng nếu lấychiều tăng dần của khối lượng nguyên tử làm nguyên tắc sắp xếp thì trong một số trường hợpphải đổi chỗ một số nguyên tố để đảm bảo tính tuần hoàn như Te và I, Ar và K, Co và Ni. Vì vậy mỗi nguyên tố phải có một vị trí nhất định cho phù hợp với tính chất của nguyêntố. Số chỉ vị trí của nguyên tố này trong HTTH gọi là số thứ tự hay số hiệu nguyên tử Z. Đến năm 1913 Van Del Brook nêu lên giả thiết là điện tích hạt nhân của bất kỳ nguyêntố nào cũng bằng số thứ tự trong HTTH. Cũng năm đó Moseley đã chứng minh được rằng độdài sóng của tia X phụ thuộc vào số thứ tự của nguyên tố trong HTTH và đúng bằng Z, cũngđúng bằng giá trị điện tích dương của hạt nhân nguyên tử của nguyên tố. Vậy thì các nguyêntố được sắp xếp theo chiều tăng của Z và định luật tuần hoàn hiện nay ra đời. 6.1.2.Định luật tuần hoàn hiện nay : Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần và tính chất của các nguyên tố và hợpchất của nó phụ thuộc tuần hoàn vào số điện tích hạt nhân nguyên tử (cũng là số thứ tự) củanguyên tố đó. Ta thấy khi Z tăng thì số neutron cũng tăng, dẫn đến khối lượng tăng nên Mendeleep đãđưa ra như định luật của ông, nhưng vì số proton và neutron không tăng theo một tỉ lệ nhấtđịnh nên có những ngoại lệ mà ta đã ghi nhận. Dựa vào số điện tích hạt nhân nguyên tử - đó là điều cực kỳ quan trọng, người ta xácđịnh được các nguyên tố còn chưa tìm ra, như biết chắc giữa H có số khối bằng 1 (có Z = 1)và He có số khối bằng 4 (có Z = 2) không thể có một nguyên tử nào khác Nhưng khi xác định tính chất của các nguyên tố biến đổi tuần hoàn theo Z cũng chưaphải là đã khám phá ra nguyên nhân của hiện tượng tuần hoàn. Tại sao tính chất của các nguyên tố lại biến đổi tuần hoàn theo Z ? Trong khi Z lạibiến đổi đồng biến từ nguyên tố này sang nguyên tố khác từ 1 đến 110 ? Một nguyên tố trung hoà điện thì tổng số electron bằng Z. Vậy thì phải chăng tính chấthoá học của nguyên tố là do lớp vỏ electron ? Từ các chương trước ta cũng đã biết, tính chấtcủa các nguyên tố phụ thuộc vào cấu hình electron và năng lượng liên kết của electron vớinhân, nhất là lớp vỏ electron ngoài cùng. Thế thì liệu tính chất tuần hoàn của nguyên tố phảichăng phụ thuộc vào cấu hình electron của lớp ngoài cùng ? Theo thuyết cấu tạo nguyên tử, talại thấy số electron của lớp ngoài cùng cứ lặp đi lặp lại từ 1 - 8 electron (chỉ có số lớp tăng)khi Z tăng – phù hợp với tính tuần hoàn (lặp đi lặp lại) tính chất của các nguyên tố. Vậy thì sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố là do sự lặp đi lặp lại tuầnhoàn cấu tạo lớp electron ngoài cùng hay nói cách khác : kiến trúc electron của nguyên tử củacác nguyên tố là cơ sở để xây dựng HTTH. HOÁ ĐẠI CƯƠNG 1 37Chương 6 : HỆ THỐNG TUẦN HOÀN Dựa trên định luật và tuân theo một số nguyên tắc nhất định, người ta đã đưa ra 5 dạngbảng : + Dạng ngắn kiểu ô cờ : + Dạng dài kiểu ô cờ : Hai dạng này được in trên bìa cứng và dùng phổ biến hiện nay. + Dạng bậc thang + Dạng vòng xòe + Dạng trôn ốc. Ba dạng sau này tuy có một số ưu điểm riêng nhưng ít được dùng vìkhông thuận tiện khi sử dụng 6.1.3.Nguyên tắc xây dựng HTTH : Nguyên nhân của sự tuần hoàn tính chất của các nguyên tố ta đã biết là do lớp electronngoài cùng quyết định, nên dù là theo bất kỳ dạng bảng nào, khi xây dựng bảng HTTH, cũngphải chú ý đến lớp vỏ electron vì vậy luôn tuân thủ theo 3 nguyên tắc : a) Mỗi nguyên tố chiếm một ô ...