Trả lời nhanh
Bán kính nguyên tử phụ thuộc chủ yếu vào cấu hình electron, cụ thể là số lớp electron và điện tích hạt nhân (lực hút của hạt nhân lên electron ngoài cùng). Vì vậy phương án A (cấu hình electron nguyên tử) đúng, còn phương án B (khối lượng nguyên tử) sai vì khối lượng không quyết định kích thước đám mây electron.
Phân tích đề
Đề hỏi: “Bán kính nguyên tử phụ thuộc vào yếu tố nào?”, trong đó có hai phương án đọc rõ là A. cấu hình electron nguyên tử và B. khối lượng nguyên tử. Phương án C bị cắt dở nên trang này không đoán nội dung. Em hãy đối chiếu với đề của mình theo nguyên tắc dưới đây.
- Phương án nói về số lớp electron, điện tích hạt nhân, số electron lớp ngoài cùng hay cấu hình electron: đúng.
- Phương án nói về khối lượng nguyên tử, số khối, số neutron: sai.
Vì sao cấu hình electron quyết định bán kính?
Nguyên tử không có “mép” cố định. Bán kính nguyên tử là khoảng cách ước lượng từ hạt nhân đến lớp electron ngoài cùng, nên kích thước phụ thuộc vào electron chiếm lớp nào và bị hạt nhân hút mạnh đến đâu. Cấu hình electron cho ta biết đúng hai điều đó.
- Số lớp electron: càng nhiều lớp, electron ngoài cùng càng ở xa hạt nhân, bán kính càng lớn.
- Điện tích hạt nhân (số proton): khi số lớp không đổi, hạt nhân mang điện dương càng lớn thì hút các electron càng mạnh, đám mây co lại, bán kính nhỏ đi.
- Hiệu ứng chắn của các lớp electron bên trong: các lớp trong che bớt lực hút của hạt nhân lên electron ngoài cùng, nên làm bán kính lớn hơn so với khi không bị chắn.
Vì sao khối lượng nguyên tử không phải yếu tố quyết định?
Khối lượng nguyên tử tập trung gần như hoàn toàn ở hạt nhân, mà hạt nhân rất nhỏ so với cả nguyên tử. Thêm neutron làm khối lượng tăng nhưng không thêm điện tích dương và không thêm lớp electron, nên kích thước đám mây electron gần như không đổi. Ví dụ, các đồng vị của cùng một nguyên tố có khối lượng khác nhau nhưng bán kính gần như bằng nhau.
Em cũng đừng nhầm: nguyên tố nặng hơn không có nghĩa là bán kính lớn hơn. Trong chu kì 3, Cl nặng hơn Na nhưng bán kính nhỏ hơn nhiều.
Quy luật biến đổi bán kính trong bảng tuần hoàn
| Vị trí | Chiều biến đổi bán kính | Nguyên nhân |
|---|---|---|
| Trong một chu kì, từ trái sang phải | Giảm dần | Số lớp không đổi, điện tích hạt nhân tăng nên lực hút tăng |
| Trong một nhóm A, từ trên xuống dưới | Tăng dần | Số lớp electron tăng |
Số liệu minh hoạ (giá trị gần đúng, đơn vị pm): chu kì 3 gồm Na 186, Mg 160, Al 143, Si 118, P 110, S 103, Cl 99. Nhóm IA gồm Li 152, Na 186, K 227. Tuỳ nguồn tra cứu, các số có thể lệch nhau chút ít, nhưng xu hướng thì giống nhau.
Mẹo nhớ
- “Nhiều lớp thì to, nhiều proton thì chặt“: thêm lớp làm nguyên tử phình ra, thêm proton (cùng lớp) làm nguyên tử bị kéo gọn lại.
- Khi so sánh hai nguyên tử, hãy so số lớp trước, nếu bằng nhau mới so điện tích hạt nhân.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng khối lượng lớn thì nguyên tử lớn. Đây là lỗi hay gặp nhất.
- Quên rằng xu hướng “giảm theo chu kì” chỉ đúng khi cùng số lớp electron.
- Nhầm bán kính nguyên tử với bán kính ion: cation nhỏ hơn nguyên tử (mất lớp ngoài cùng hoặc mất electron), anion lớn hơn nguyên tử (thêm electron, lực đẩy tăng).
Bài luyện tập
- So sánh bán kính nguyên tử của Mg và Ca.
Đáp án: Cùng nhóm IIA, Ca (chu kì 4) có nhiều lớp hơn Mg (chu kì 3) nên bán kính Ca > Mg. - Sắp xếp N, O, F theo bán kính tăng dần.
Đáp án: Cùng chu kì 2, điện tích hạt nhân tăng N < O < F nên bán kính giảm dần từ N đến F. Thứ tự tăng dần là F < O < N. - Vì sao bán kính ion Na+ nhỏ hơn bán kính nguyên tử Na?
Đáp án: Na (2/8/1) mất 1 electron ở lớp ngoài cùng, còn 2 lớp electron (2/8) trong khi điện tích hạt nhân vẫn là 11+, nên ion co lại so với nguyên tử.
Câu hỏi thường gặp
Bán kính nguyên tử phụ thuộc vào yếu tố nào?
Chủ yếu phụ thuộc cấu hình electron: số lớp electron và điện tích hạt nhân (cùng hiệu ứng chắn của các lớp trong). Khối lượng nguyên tử không quyết định bán kính.
Trong một chu kì, bán kính nguyên tử biến đổi thế nào?
Giảm dần từ trái sang phải vì số lớp electron không đổi còn điện tích hạt nhân tăng, làm lực hút lên electron ngoài cùng mạnh hơn.
Trong một nhóm A, bán kính nguyên tử biến đổi thế nào?
Tăng dần từ trên xuống dưới vì số lớp electron tăng, electron ngoài cùng ở xa hạt nhân hơn.
Khối lượng nguyên tử có ảnh hưởng đến bán kính không?
Không đáng kể. Neutron làm tăng khối lượng nhưng không thêm điện tích hạt nhân hay lớp electron, nên kích thước nguyên tử gần như giữ nguyên.