Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố hoá học – định luật tuần hoàn

Ngày đăng: 24/07/2014, 20:40

1. Vài nét về lịch sử xây dựng Hệ thống tuần hoàn 1.1. Các mô hình Hệ thống tuần hoàn trước Mendeleep Vào năm 330 TCN, Aristotle đã đưa ra học thuyết 4 yếu tố cấu thành nên thế giới, đó là đất, không khí, lửa và nước. Đây là quan niệm sơ khai, nhưng được xem như là một học thuyết đầu tiên về các nguyên tố. Thời Trung cổ, loài người đã biết các nguyên tố vàng, bạc, đồng, chì, sắt, thủy ngân và lưu huỳnh. Năm 1649, loài người tìm ra nguyên tố photpho. Đến năm 1869, mới có 63 nguyên tố được tìm ra. Nhiều hợp chất hóa học khác nhau đã được nghiên cứu, nhiều tính chất đặc trưng của nguyên tố, hợp chất đã được thiết lập. Tuy nhiên, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghiệp lúc bấy giờ đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu về các nguyên tố và hợp chất của chúng một cách mạnh mẽ và có hệ thống. Vấn đề quan trọng là có thể sắp xếp chúng theo một quy luật, trật tự nhất định nào đó, nhằm tìm ra những tính chất chung và phân loại các đơn chất, hợp chất. Chính những yêu cầu này đã khiến cho các nhà hóa học thời bấy giờ cùng nhau thúc đẩy tư duy để sắp xếp các nguyên tố lại. Và đã có nhiều quy luật được đưa ra: 1.1.1. Quy tắc tam tử Năm 1817, Johann W. Dobereiner nhận thấy trọng lượng của nguyên tử Sr rơi vào khoảng trọng lượng của Ca và Ba. Ông lại quan sát thấy những quy luật như vậy trong các nhóm halogen (Cl, Br, I) và nhóm kim loại kiềm (Li, Na, K), từ những quan sát này ông đã chia một số nguyên tố được phát hiện trước đó thành những nhóm 3 nguyên tố và gọi chúng là những “bộ ba” (tam tử). Tính chất chứa đựng trong các “bộ ba” là nguyên tố nằm giữa có tính chất bằng trung bình cộng tính chất của hai nguyên tố nằm cạnh nó, thứ tự các nguyên tố được sắp xếp theo sự tăng dần trọng lượng nguyên tử. Hình 1: Quan niệm “bộ ba” của Johann W. Dobereiner. 1 Quan niệm về “bộ ba” không được chấp nhận do sự phát hiện ra những nhóm mới gồm 4 nguyên tố (nhóm cancogen: O, S, Se, Te) hay 5 nguyên tố (N, P, As, Sb, Bi). 1.1.2. Mô hình của De Chancourtois Hình 2: Mô hình của De Chancourtois Năm 1862, nhà địa chất Pháp này đã sắp xếp các nguyên tố hóa học theo chiều tăng của khối lượng nguyên tử lên một băng giấy (băng giấy này được quấn lên hình trụ theo kiểu lò xo xoắn). Ông nhận thấy tính chất của các nguyên tố cũng giống như tính chất của các con số, và tính chất đó được lặp lại sau mỗi 7 nguyên tố. Trong mô hình này các nguyên tố của một “họ” nằm trên cùng một đường sinh của hình trụ được chia thành 16 đơn vị, con số này đã được gắn là khối lượng của oxi. 1.1.3. Mô hình của John Newlands Năm 1864, J. Newlands đã tìm ra quy luật: Mỗi nguyên tố hóa học đều thể hiện tính chất tương tự như nguyên tố thứ 8 khi xếp các nguyên tố theo khối lượng nguyên tử tăng dần. Ông dựa trên những quan niệm của Chancuortois để xây dựng một hệ thống mới, cũng dựa trên sự tăng dần khối lượng nguyên tử các nguyên tố. Ông chia các nguyên tố đã biết thành 7 nhóm, mỗi nhóm gồm 8 nguyên tố, đứng đầu mỗi nhóm là 1 trong 7 nguyên tố nhẹ nhất đã được xác định thời bấy giờ là H, Li, Be (Gl), B, C, N và O: Nhóm 1: H, F, Cl, Co/Ni, Br, Pd, I, Pt/Ir Nhóm 2: Li, Na, K, Cu, Rb, Ag, Cs, Tl Nhóm 3: Gl, Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, Ba/V, Pb Nhóm 4: Bo, Al, Cr, Y, Ce/La, U, Ta, Th Nhóm 5: C, Si, Ti, In, Zr, Sn, W, Hg Nhóm 6: N, P, Mn, As, Di/Mo, Sb, Nb, Bi Nhóm 7: O, S, Fe, Se, Ro/Ru, Te, Au, Os. Newlands đã quan niệm sự phân chia, sắp xếp các nguyên tố như bảy nốt trong thang âm nhạc. Từ Li đến Na là một quãng tám của 8 nguyên tố, nguyên tố thứ 8 lặp lại tính chất cơ sở của nguyên tố đầu tiên. Quy tắc của ông được gọi là “định luật quãng tám” 2 Hình 3: Sự sắp xếp trên thang âm nhạc. Ông nói rằng từ Li đến Na là một chu kì của 8 nguyên tố, trên Li và Na là các chu kì khác. Tuy nhiên đến chu kì thứ 4 của Co/Ni thì đã xảy ra lỗi. Như vậy lại một hệ thống nữa ra đời nhưng vẫn chưa thể sắp xếp được chính xác các nguyên tố theo một trật tự nhất định, đồng nhất. Cho đến trước Mendeleep, các nhà bác học vẫn chưa khám phá được thực chất của định luật tuần hoàn. 1.2. Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleep Dmitri Ivanovich Mendeleep (1834-1907) là nhà hóa học, nhà hoạt động xã hội, nhà sư phạm nổi tiếng nước Nga. Cống hiến vĩ đại nhất của ông là nghiên cứu ra Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Đây là một cống hiến xuyên thời đại đối với lĩnh vực hóa học, là chìa khóa dẫn đến sự phát minh nhiều nguyên tố hóa học mới, là kim chỉ nam cho những nghiên cứu trong hóa học nói chung. Người sau mệnh danh ông là “thần cửa của khoa học Nga”. Hình 4: Dmitri Ivanovich Mendeleep (1834-1907) Trong quá trình nghiên cứu và sắp xếp các nguyên tố, nhà hóa học Nga Medeleev đã phân tích một cách sâu sắc mối quan hệ giữa khối lượng nguyên tử với những tính chất lý, hóa học, đặc biệt là hóa trị của chúng. Ông nhận thấy có sự biến đổi tuần hoàn những tính chất đó theo chiều tăng của khối lượng nguyên tử. Năm 1869, Mendeleep công bố định luật tuần hoàn và thể hiện định luật đó dưới dạng một bảng: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hay gọi là Hệ thống tuần hoàn. Hệ thống tuần hoàn không chỉ là sự sắp xếp giản đơn các nguyên tố theo tính chất hóa học và một số tính chất vật lý của chúng, mà nó thể hiện một trong những định luật cơ bản của tự nhiên. Vì vậy vừa mới ra đời xong nó đã tỏ ra là một công cụ sắc bén trong việc nghiên cứu hóa học và một số ngành khoa học khác. Dựa vào bảng tuần hoàn, Mendeleep đã sửa lại khối lượng nguyên tử của khoảng 1/3 số nguyên tố đã biết lúc bấy giờ, đã tiên đoán sự tồn tại của 11 nguyên tố lúc bấy giờ còn chưa biết, trong số đó ông dự 3 đoán đầy đủ tính chất của 3 nguyên tố, ít lâu sau người ta tìm ra ba nguyên tố đó là Sc, Ga, Ge với những tính chất phù hợp một cách kỳ lạ với dự đoán của Mendeleep. Định luật tuần hoàn đã dần dần được mọi người thừa nhận. Năm 1870, nhà khoa học người Đức Lothar Mayernghieen cứu độc lập cũng đã đưa ra một bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học tương tự như của Mendeleep. 2. Lịch sử phát triển của Định luật tuần hoàn 2.1. Định luật tuần hoàn của Mendeleep (giai đoạn hóa học) Định luật tuần hoàn được Mendeleep phát biểu như sau: “Tính chất của các nguyên tố cũng như tính chất của các đơn chất và hợp chất cấu tạo nên từ nguyên tố đó, phụ thuộc tuần hoàn vào khối lượng nguyên tử của chúng”. Thực chất của định luật là: Nếu sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử, thì qua một số nguyên tố nhất định có sự lặp lại những tính chất hóa học cơ bản (chu kỳ lặp lại). Như vậy tính chất hóa học của nguyên tố là hàm số tuần hoàn với khối lượng nguyên tử của chúng. Nhưng nếu lấy chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử làm nguyên tắc sắp xếp thì trong một số trường hợp, để đảm bảo sự tuần hoàn phải đổi vị trí của một số nguyên tố, chẳng hạn Co và Ni, Te và I và như vậy, phải vi phạm nguyên tắc trên. Số nguyên tố đất hiếm và vị trí của chúng trong hệ thống tuần hoàn cũng chưa được xác định một cách dứt khoát. Rõ ràng trong cấu tạo nội tại của nguyên tử có điều gì đó gây nên hiện tượng tuần hoàn mà dựa vào khối lượng nguyên tử không giải đáp được. 2.2. Định luật tuần hoàn hiện đại (giai đoạn electron) Bước tiến quan trọng trong việc giải quyết vấn đề nêu trên là tìm được phương pháp xác định điện tích hạt nhân nguyên tử. Từ đó các nhà khoa học đã kết luận: “Điện tích hạt nhân nguyên tử, về trị số số học bằng số thứ tự của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn.” Như vậy, các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử, đồng thời là sồ thứ tự của nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn. Mỗi nguyên tố ứng với một điện tích hạt nhân xác định, nó quy định số e trong lớp vỏ nguyên tử trung hòa và chính lớp vỏ e này quy định tính chất hóa học của nguyên tố. Ngày nay nhân loại đã biết nhiều dạng nguyên tử có điện tích hạt nhân như nhau, khối lượng khác nhau nhưng vẫn có tính chất tương tự nhau (hiện tượng đó là các đồng vị). Ví dụ: Cl có hai đồng vị là 35 Cl và 37 Cl. Ngược lại, người ta cũng biết được nhiều dạng nguyên tử có khối lượng nguyên tử như nhau nhưng do điện tích hạt nhân khác nhau nên dẫn đến tính chất hóa học khác nhau (hiện tượng đó là các đồng lượng). Ví dụ: Ra và As Từ đó mà ngày nay Định luật tuần hoàn được phát biểu như sau: “Tính chất của các đơn chất cũng như tính chất các dạng hợp chất của những nguyên tố phụ thuộc tuần hoàn vào điện tích hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố.” Giữa khối lượng nguyên tử và điện tích hạt nhân nguyên tử có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Khi điện tích hạt nhân tăng (số proton tăng) thì khối lượng trung bình của các 4 đồng vị của một nguyên tố cũng tăng (tức là tăng khối lượng nguyên tử). Nhưng vì trong hạt nhân nguyên tử, số proton và notron không thay đổi theo một tỷ lệ nhất định nên ở một số ít trường hợp sự thay đổi khối lượng nguyên tử không theo cùng trật tự với sự thay đổi điện tích hạt nhân. Định luật tuần hoàn hiện đại không phủ định mà trái lại còn khẳng định và chính xác hóa Định luật tuần hoàn do Mendeleep khởi xướng. 2.3. Định luật tuần hoàn dưới dạng mới (giai đoạn hạt nhân) Sự khám phá ra cấu tạo hạt nhân nguyên tử và mối liên quan có tính quy luật giữa cấu tạo với các tính chất của hạt nhân có thể phát biểu Định luật tuần hoàn dưới dạng mới, sâu sắc và tổng quát hơn như sau: “Các đặc tính của nguyên tử, đơn chất, hợp chất cũng như của hạt nhân các nguyên tố thay đổi tuần hoàn theo chiều tăng số nuclon trong hạt nhân và electron trong lớp vỏ nguyên tử của các nguyên tố”. Như vậy, định luật tuần hoàn dạng mới đã chỉ ra mối liên hệ có tính quy luật không những giữa các nguyên tử với nhau mà còn giữa các thành phần của chúng là lớp vỏ e và hạt nhân nguyên tử. Sự phát triển học thuyết cấu tạo nguyên tử đã cho phép mở rộng tính chất tuần hoàn so với giai đoạn Mendeleep cho phép phát hiện hàng loạt hợp chất vô cơ khác nhau có tính chất và điều kiện tạo thành được xác định bởi vị trí của các nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn (các hydrua, cacbua, nitrua, borua, sunfua, kim loại, phức chất, khí trơ…). Từ những thành tựu mới này dựa trên cơ sở Định luật tuần hoàn và Hệ thống tuần hoàn người ta đã thiết lập hàng trăm hệ thống tuần hoàn khác nhau không những đối với các tiểu phân như nguyên tử, phân tử, ion, hạt nhân và các electron mà còn đối với tính chất của chúng nữa. Nói tóm lại, ngày nay Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố đã trở thành cơ sở cho hệ thống hóa hóa học. 3. Cấu trúc hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học 3.1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Ngày nay, dưới ánh sáng của thuyết cấu tạo nguyên tử, các nguyên tố hóa học được sắp xếp trong bảng tuần hoàn theo các nguyên tắc: – Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của 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 số electron hóa trị trong nguyên tử như nhau được xếp thành một cột. Bảng các nguyên tố được sắp xếp theo các nguyên tắc trên được gọi là bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học (gọi tắt là bảng tuần hoàn). 5 3.2. Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học 3.2.1. Ô nguyên tố Hình 5: Ô nguyên tố Natri Mỗi nguyên tố hóa học được xếp vào một ô của bảng, gọi là ô nguyên tố. Số thứ tự của ô nguyên tố đúng bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó. 3.2.2. Chu kỳ Chu kỳ là dãy các nguyên tố của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần. Chu kỳ thường bắt đầu bằng một kim loại kiềm và kết thúc bằng một khí hiếm (trừ chu kỳ 1 chỉ có 2 nguyên tố hidro và heli và chu kỳ 7 chưa hoàn thành). Ba chu kỳ đầu tiên là các chu kỳ nhỏ, bốn chu kỳ sau là các chu kỳ lớn. Chu kỳ 1: 2 nguyên tố là hidro và heli Chu kỳ 2: 8 nguyên tố, bắt đầu từ liti, kết thúc là neon Chu kỳ 3: 8 nguyên tố, bắt đầu từ natri, kết thúc là argon Chu kỳ 4: 18 nguyên tố, bắt đầu từ kali, kết thúc là kripton Chu kỳ 5: 18 nguyên tố, bắt đầu từ rubidi, kết thúc là xenon Chu kỳ 6: 32 nguyên tố, bắt đầu từ cesi, kết thúc là radon Chu kỳ 7: theo lý thuyết có 32 nguyên tố, đây là chu kỳ chưa hoàn thiện. Số thứ tự của chu kỳ bằng số lớp electron trong nguyên tử. 3.2.3. Nhóm và phân nhóm Nhóm gồm các nguyên tố có số electron lớp ngoài cùng hoặc của những phân lớp ngoài cùng giống nhau và bằng số thứ tự của nhóm. Nói cách khác, các nguyên tố trong cùng một nhóm có cấu hình electron lớp ngoài cùng giống nhau, trong đó tổng số electron của các phân lớp ngoài cùng luôn bằng số thứ tự của nhóm. Một số nguyên tố như Co, Ni… có số electron ngoài cùng lớn hơn 8 nhưng vẫn đặt vào nhóm VIII. Phân nhóm gồm các nguyên tố có cấu trúc electron ở lớp ngoài cùng hoặc của những phân lớp ngoài cùng giống nhau. Phân nhóm chính gồm các nguyên tố s hoặc p có cấu hình electron lớp ngoài cùng tương ứng là ns x hoặc ns 2 np x .Chúng luôn có số electron ngoài cùng bằng số nhóm. Phân nhóm chính còn được đặt tên từ nhóm IA đến VIIIA Phân nhóm phụ gồm các nguyên tố d có cấu hình electron các phân lớp ngoài cùng là (n-1)d x-1 ns 2 (có một số ngoại lệ Cu, Ag, Au có cấu hình (n-1)d 10 ns 1 ). Các nguyên tố họ Lantan và họ Actini gồm các nguyên tố f có cấu hình electron lớp ngoài cùng là (n-2)f x (n-1)d 10 ns 2 6 4. Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố trong Hệ thống tuần hoàn 4.1. Tính kim loại, tính phi kim Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ mất electron để trở thành ion dương. Nguyên tử càng dễ mất electron, tính kim loại của nguyên tố càng mạnh. Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nó dễ thu electron để trở thành ion âm. Nguyên tử càng dễ thu electron thì tính phi kim của nguyên tố càng mạnh. Trong một chu kì, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố yếu dần, đồng thời tính phi kim mạnh dần. Trong một nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại của nguyên tố mạnh dần, đồng thời tính phi kim yếu dần. 4.2. Bán kính nguyên tử Trong một chu kỳ, bán kính nguyên tử giảm dần khi điện tích hạt nhân tăng. Sự giảm bán kính xảy ra nhanh hơn trên chu kỳ nhỏ, chậm hơn ở các chu kỳ lớn. Trong một phân nhóm, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân thì bán kính nguyên tử tăng dần do tăng số lớp electron. 4.3. Năng lượng ion hóa Năng lượng ion hóa I là mức năng lượng cần thiết tối thiểu để tách 1 electron ra khỏi nguyên tử tự do ở thể khí và ở trạng thái cơ bản. Năng lượng ion hóa biến thiên tuần hoàn, tăng khi đi từ trái sang phải trong một chu kỳ, giảm khi đi từ trên xuống dưới trong mỗi nhóm. 4.4. Độ âm điện Độ âm điện của một nguyên tử đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử đó khi hình thành liên kết hóa học. Như vậy, độ âm điện của nguyên tử càng lớn thì tính phi kim của nó càng mạnh. Ngược lại, độ âm điện của nguyên tử càng nhỏ thì tính kim loại của nó càng mạnh. Trong một chu kì, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, giá trị độ âm điện của các nguyên tử nói chung tăng dần. Trong một nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, giá trị độ âm điện của các nguyên tử nói chung giảm dần. 4.5. Hóa trị của các nguyên tố Trong một chu kì, đi từ trái sang phải, hóa trị cao nhất của các nguyên tố trong hợp chất với oxi tăng lần lượt từ 1 đến 7, còn hóa trị của các phi kim trong hợp chất với hiđro giảm từ 4 đến 1. 4.6. Oxit và hiđroxit của các nguyên tố nhóm A Trong một chu kì, đi từ trái sang phải theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính bazơ của các oxit và hiđroxit tương ứng yếu dần, đồng thời tính axit của chúng mạnh dần. 7 5. Ý nghĩa của Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleep Dựa vào vị trí của một nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn có thể suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố đó và dự đoán các tính chất hóa học cơ bản của nó 5.1. Biết vị trí của nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn có thể suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố và ngược lại, từ cấu tạo nguyên tử của nguyên tố đó có thể suy ra được vị trí của nó trong hệ thống tuần hoàn 5.2. Biết được vị trí của một nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn có thể suy ra tính chất hóa học cơ bản của nó Đó là tính kim loại, tính phi kim, hóa trị cao nhất, công thức hợp chất với oxi, tính axit hay bazơ của oxit, hidroxit. Ví dụ: Canxi có số thứ tự 20, thuộc chu kỳ 4, nhóm IIA. Nó là nguyên tố kim loại, hóa trị cao nhất là II, công thức oxit CaO. CaO, và Ca(OH) 2 có tính bazơ mạnh. 5.3. Dựa vào quy luật biến đổi tính chất trong hệ thống tuần hoàn có thể so sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố xung quanh Ví dụ: Trong một chu kỳ, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính kim loại yếu dần, tính phi kim mạnh dần. Đầu chu kì là một kim loại kiềm, áp cuối chu kỳ là một halogen. Trong một nhóm A, tính kim loại tăng dần theo chiều tăng của điện tích hạt nhân. Vì vậy, có thể so sánh được tính kim loại, phi kim của các nguyên tố với nhau thông qua quy luật này. 5.4. Dựa vào hệ thống tuần hoàn có thể dự đoán cấu tạo nguyên tử và tính chất hóa học của các nguyên tố chưa được tìm ra Nguyên tố có số thứ tự 87 không tồn tại trong tự nhiên, nhưng trước khi được điều chế nhân tạo được nguyên tố đó, người ta đã dự đoán được tính chất cơ bản của nó là: nằm ở chu kỳ 7, lớp ngoài cùng có 1e, tính chất kim loại kiềm, là kim loại mạnh nhất. 6. Các dạng bảng tuần hoàn Cho đến ngày nay, người ta đã cố gắng rất nhiều trong việc hoàn thiện cách biểu diễn Định luật tuần hoàn và đã công bố trên 500 kiểu bảng khác nhau. 6.1. Bảng tuần hoàn dạng bảng ngắn 6.1.1. Cấu tạo – Nhóm, phân nhóm Các nguyên tố được bố trí thành 8 cột dọc, có số thứ tự từ I đến VIII. Trong mỗi nhóm được chia thành phân nhóm chính và phân nhóm phụ, Các nguyên tố f thường được đặt thành 2 dãy nằm riêng ở cuối bẳng và có tên gọi các nguyên tố Lantanit và Actinit. – Chu kỳ Được bố trí thành hàng ngang và có số thứ tự từ 1 đến 7. Chúng bắt đầu từ kim loại kiềm và kết thúc bằng nguyên tố khí hiếm (trừ chu kỳ 1 và chu kỳ 7). 8 Ba chu kỳ đầu là chu kỳ nhỏ, trong đó chu kỳ 1 chỉ 2 nguyên tố, bốn chu kỳ sau là chu kỳ dài. 6.1.2. Đánh giá Bảng tuần hoàn dạng bảng ngắn có nhiều ưu điểm: – Phản ánh tốt nhất mọi mối liên hệ quan trọng nhất giữa các nguyên tố. – Nêu lên được sự tuần hoàn nội tại trong một chu kỳ. – Sự phân chia phân nhóm phụ và chính nêu lên được sự khác nhau về tính chất giữa các nguyên tố của các phân nhóm nhưng cũng nêu lên được sự giống nhau về số oxi hóa của chúng thì bằng với số nhóm. Tuy vậy, bảng tuần hoàn dạng ngắn vẫn còn thiếu sót: – Các Lantanit và Actinit trên thực tế bị đặt ra ngoài hệ thống chung và không cho thấy mối liên hệ hữu cơ với các nguyên tố khác trong hệ thống. – Không phản ánh được sự phát triển liên tục trong một chu kỳ (với các chu kỳ lớn). – Không nêu được đầy đủ mức độ liên quan giữa các nguyên tố trong cùng một nhóm. Hình 6: Bảng tuần hoàn dạng ngắn 9 6.2. Bảng tuần hoàn dạng bảng dài 6.2.1. Cấu tạo – Nhóm, phân nhóm Những nguyên tố mà trong nguyên tử, electron cuối cùng điền vào phân mức s hoặc p của lớp lượng tử ngoài cùng (nguyên tố s hoặc p) thì hợp thành những nguyên tố thuộc nhóm A, là những nguyên tố điển hình. Các nguyên tố có electron tiếp theo điền vào phân lớp d hoặc f gọi là các nguyên tố nhóm d hoặc f, thuộc nhóm B, là các nguyên tố kim loại chuyển tiếp. – Chu kỳ Hệ thống tuần hoàn được trải theo hàng ngang, mỗi chu kỳ chỉ có một hàng, và các họ nguyên tố s, p, d, f được sắp xếp liên tục nhau. Đầu chu kỳ các nguyên tố bắt đầu xây dựng phân lớp ns, cuối chu kỳ các nguyên tố kết thúc việc xây dựng phân lớp np. Hình 7: Bảng tuần hoàn dạng bảng dài 6.2.2. Đánh giá Bảng tuần hoàn dạng dài không gọn và chặt chẽ bằng dạng ngắn nhưng có ưu điểm là phản ánh được rõ ràng sự phân chia các họ nguyên tố theo đặc điểm cấu hình electron. Các nguyên tố nhóm A hoặc B, nguyên tố s, p, d, f đều tập trung lại một chỗ nên rất đễ nhận xét, tra cứu. 10 […]… .2 1.2 Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleep 3 2 Lịch sử phát triển của Định luật tuần hoàn .4 2.1 Định luật tuần hoàn của Mendeleep (giai đoạn hóa học) 4 2.2 Định luật tuần hoàn hiện đại (giai đoạn electron) 4 2.3 Định luật tuần hoàn dưới dạng mới (giai đoạn hạt nhân) 5 3 Cấu trúc hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học .5 3.1 Nguyên… trò của Định luật tuần hoàn Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn là cống hiến quan trọng nhất của Mendeleep trong sự phát triển khoa học tự nhiên 7.1 Đính chính lại các dữ kiện sai lầm và đi sâu tìm hiểu Dựa vào định luật tuần hoàn, Mendeleep đã đính chính lại khối lượng nguyên tử và hóa trị của nhiều nguyên tố trước đó bị xác định sai Hệ thống tuần hoàn các… những phát hiện vĩ đại về nguyên tố phóng xạ và điện tử, các nhà khoa học đã từng bước vạch ra bản chất của định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học Họ dựa vào những nội dung hợp lý trong định luật tuần hoàn Mendeleep để đưa ra định luật tuần hoàn mới, khoa học hơn so với lý luận của ông Định luật này chỉ ra các nguyên tố trong bảng tuần hoàn được sắp xếp theo hoá trị của nguyên tử, nguyên tử số tăng thì… định luật tuần hoàn Mendeleep để đưa ra định luật tuần hoàn mới, khoa học hơn so với lý luận của ông Từ đó giải quyết được vấn đề mà Mendeleep còn bỏ ngỏ Tuy vậy, chắc chắn một điều rằng không ai có thể phủ nhận bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleep là phát hiện có tính cách mạng trong lĩnh vực hoá học 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 2 3 4 5 6 7 8 Định luật tuần hoàn và Hệ thống tuần hoàn – Nhà…6.3 Bảng tuần hoàn dạng tháp Dạng này đã khắc phục được đáng kể những thiếu sót đã nêu đối với các dạng kể trên Về dạng này có 2 kiểu đáng chú ý: – Kiểu bảng do N.Bo công bố, kiểu này bao gồm một cách tự nhiên các họ Lantanit và Actinit – Kiểu bảng do Necraxop hoàn thiện từ kiểu bảng của Bo Hình 8: Bảng tuần hoàn dạng tháp Hình 9: Bảng tuần hoàn dạng vòng 6.4 Bảng tuần hoàn dạng vòng 6.4.1… khoa học lớn như Mendeleep thụt lùi trên con đường nghiên cứu bí ẩn của định luật tuần hoàn, mất đi cơ hội phát triển định luật này Theo dòng phát triển của khoa học và với các kiểm định nghiêm túc trên cơ sở những phát hiện vĩ đại về nguyên tố phóng xạ và điện tử, các nhà khoa học đã từng bước vạch ra bản chất của định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học Họ dựa vào những nội dung hợp lý trong định luật. .. tuần hoàn có thể dự đoán cấu tạo nguyên tử và tính chất hóa học của các nguyên tố chưa được tìm ra 8 6 Các dạng bảng tuần hoàn .8 6.1 Bảng tuần hoàn dạng bảng ngắn .8 16 6.1.1 Cấu tạo 8 6.1.2 Đánh giá 9 6.2 Bảng tuần hoàn dạng bảng dài 10 6.2.1 Cấu tạo 10 6.2.2 Đánh giá 10 6.3 Bảng tuần. .. việc học tập hóa học một cách có quy luật và hệ thống 7.5 Về mặt triết học Định luật tuần hoàn là một định luật tổng quát của tự nhiên, là sự phản ánh một cách đầy đủ và sáng tỏ mối liên hệ giữa các nguyên tố hóa học, sự biến đổi từ nguyên tố này sang nguyên tố khác Khi “lượng” proton trong hạt nhân thay đổi, thì “chất”, nghĩa là bản chất hóa học của nguyên tố cũng thay đổi Hệ thống tuần hoàn các nguyên… Hóa trị của các nguyên tố 7 4.6 Oxit và hiđroxit của các nguyên tố nhóm A 7 5 Ý nghĩa của Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleep .8 5.2 Biết được vị trí của một nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn có thể suy ra tính chất hóa học cơ bản của nó 8 5.3 Dựa vào quy luật biến đổi tính chất trong hệ thống tuần hoàn có thể so sánh tính chất hóa học. .. tố trong bảng tuần hoàn 5 3.2 Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học 6 3.2.1 Ô nguyên tố 6 3.2.2 Chu kỳ .6 3.2.3 Nhóm và phân nhóm 6 4 Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố trong Hệ thống tuần hoàn 7 4.1 Tính kim loại, tính phi kim 7 4.2 Bán kính nguyên tử 7 4.3 Năng lượng ion hóa . là bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học (gọi tắt là bảng tuần hoàn) . 5 3.2. Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học 3.2.1. Ô nguyên tố Hình 5: Ô nguyên tố Natri Mỗi nguyên tố hóa học. vai trò của Định luật tuần hoàn Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn là cống hiến quan trọng nhất của Mendeleep trong sự phát triển khoa học tự nhiên học đã từng bước vạch ra bản chất của định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Họ dựa vào những nội dung hợp lý trong định luật tuần hoàn Mendeleep để đưa ra định luật tuần hoàn mới, khoa học