Lý thuyết Hóa học 10 Bài 5: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

- Khi đã biết đáng kể các nguyên tố hóa học, người ta đã tìm cách phân loại chúng.

+ Cách phân loại đầu tiên được A. Lavoiser thực hiện năm 1789, xếp 33 nguyên tố hóa học thành nhóm các chất khí, kim loại, phi kim và “đất”.

+ Năm 1829, J. W. Dobereiner 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 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, hai nhà hóa học, D. I. Mendeleev và J. L. Meyer đều sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng khối lượng nguyên tử vào 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. Trong bảng tuần hoàn của mình, Mendeleev đã thay đổi vị trí một số nguyên tố để tính chất của nguyên tố phù hợp với quy luật, đồng thời để trống một số chỗ cho các nguyên tố chưa biết.

- Sau này, các nguyên tố hóa học ở vị trí còn trống đó được tìm ra và tính chất của chúng đều phù hợp với dự đoán của Mendeleev.

- Hiện nay, với những hiểu biết về cấu tạo nguyên tử, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hiện đại sắp xếp 118 nguyên tố theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử.

- Bảng tuần hoàn chứa 118 nguyên tố hóa học được sắp xếp theo các nguyên tắc sau:

+ Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử.

+ Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng.

+ Các nguyên tố có cùng số electron hóa trị trong nguyên tử được xếp thành một cột.

- Khi sắp xếp như vậy, sự tuần hoàn tính chất của các đơn chất và hợp chất được thể hiện qua chu kì (hàng) và nhóm (cột).

Chú ý:

Electron hóa trị là các electron có khả năng tham gia tạo thành liên kết hóa học, chúng thường nằm ở lớp electron ngoài cùng và phân lớp sát lớp ngoài cùng.

1. Ô nguyên tố

- Mỗi nguyên tố hóa học được xếp vào một ô trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, gọi là ô nguyên tố.

- Số thứ tự của một ô nguyên tố bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố hóa học trong ô đó.

- Mỗi ô nguyên tố có các thông tin quan trọng về nguyên tố hóa học.

- Ví dụ:

2. Chu kì

- Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần.

- Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trong chu kì. Bảng tuần hoàn gồm 7 chu kì:

+ Các chu kì 1, 2 và 3 là các chu kì nhỏ.

+ Các chu kì 4, 5, 6 và 7 là các chu kì lớn.

3. Nhóm nguyên tố

- Nhóm nguyên tố gồm các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp thành một cột.

- Bảng tuần hoàn hiện nay có 18 cột, chia thành 8 nhóm A (IA đến VIIIA) và 8 nhóm B (IB đến VIIIB). Mỗi cột tương ứng với một nhóm, riêng nhóm VIIIB có 3 cột.

- Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng một nhóm A có số electron hóa trị bằng nhau và bằng số thứ tự của nhóm (trừ He).

4. Phân loại nguyên tố

a) Theo cấu hình electron

- Các nguyên tố s, p, d, f là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s, p, d, f tương ứng.

Ví dụ: ₁₂Mg: 1s²2s²2p⁶3s² (nguyên tố s)

- Các nhóm A: gồm các nguyên tố s (IA, IIA) và các nguyên tố p (từ IIIA đến VIIIA, trừ He).

- Các nhóm B: gồm các nguyên tố d (từ IB đến VIIIB) và các nguyên tố f (lanthanides và actinides).

b) Theo tính chất hóa học

- Các nhóm IA, IIA, IIIA: gồm các nguyên tố s, p là kim loại (trừ H, B).

- Các nhóm VA, VIA, VIIA: gồm các nguyên tố p, thường là phi kim.

- Nhóm VIIIA: gồm các nguyên tố khí hiếm.

- Các nhóm B: gồm các nguyên tố d và f đều là kim loại chuyển tiếp.