Trả lời nhanh
Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (số hiệu nguyên tử). Bảng gồm các ô nguyên tố, 7 chu kì (hàng ngang) và các nhóm (cột dọc). Số thứ tự chu kì bằng số lớp electron; số thứ tự nhóm A bằng số electron ở lớp ngoài cùng.
1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn
Năm 1869, nhà hóa học người Nga Mendeleev công bố bảng tuần hoàn đầu tiên. Ông xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần của khối lượng nguyên tử và chừa chỗ trống cho những nguyên tố khi đó chưa được tìm ra, đồng thời dự đoán tính chất của chúng.
Về sau, khi hiểu rõ cấu tạo nguyên tử, người ta sắp xếp lại theo nguyên tắc chính xác hơn. Bảng tuần hoàn hiện nay được xây dựng theo ba nguyên tắc:
- Các nguyên tố xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân của nguyên tử.
- Các nguyên tố có cùng số lớp electron được xếp vào cùng một hàng (chu kì).
- Các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau (cùng số electron lớp ngoài cùng) được xếp vào cùng một cột (nhóm).
Nhớ nhanh: điện tích hạt nhân = số proton = số electron = số hiệu nguyên tử (Z) của nguyên tử trung hòa. Vì vậy “xếp theo điện tích hạt nhân” cũng chính là xếp theo Z tăng dần: 1, 2, 3, …
2. Cấu tạo của bảng tuần hoàn
2.1. Ô nguyên tố
Mỗi nguyên tố hóa học chiếm một ô trong bảng. Ô nguyên tố cho biết bốn thông tin: số hiệu nguyên tử, kí hiệu hóa học, tên nguyên tố và khối lượng nguyên tử.
Ví dụ ô carbon cho ta biết: Z = 6 (nguyên tử có 6 proton, 6 electron), kí hiệu C, khối lượng nguyên tử xấp xỉ 12 amu.
2.2. Chu kì
Chu kì là dãy các nguyên tố xếp thành hàng ngang, theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần. Nguyên tử của các nguyên tố trong cùng chu kì có cùng số lớp electron, và số thứ tự chu kì bằng số lớp electron đó.
Bảng tuần hoàn hiện nay có 7 chu kì, đánh số từ 1 đến 7:
| Chu kì | Số nguyên tố | Phân loại |
|---|---|---|
| 1 | 2 | Chu kì nhỏ |
| 2 | 8 | Chu kì nhỏ |
| 3 | 8 | Chu kì nhỏ |
| 4 | 18 | Chu kì lớn |
| 5 | 18 | Chu kì lớn |
| 6 | 32 | Chu kì lớn |
| 7 | 32 | Chu kì lớn |
Cộng lại: 2 + 8 + 8 + 18 + 18 + 32 + 32 = 118 nguyên tố, đúng bằng số nguyên tố đã biết trong bảng.
2.3. Nhóm
Nhóm là tập hợp các nguyên tố xếp thành cột dọc. Nguyên tử các nguyên tố trong cùng một nhóm có số electron ở lớp ngoài cùng bằng nhau nên có tính chất hóa học tương tự nhau.
- Bảng có 8 nhóm A (kí hiệu IA đến VIIIA) và 8 nhóm B (IB đến VIIIB).
- Với nhóm A: số thứ tự nhóm = số electron ở lớp ngoài cùng. Ví dụ nhóm VIIA có 7 electron lớp ngoài cùng.
- Chương trình lớp 7 chủ yếu yêu cầu em làm việc với các nguyên tố nhóm A, nhất là 20 nguyên tố đầu tiên.
Quan sát hình trên, em thấy hiện tượng quan trọng: đi từ trái sang phải trong một chu kì, số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8 (riêng chu kì 1 chỉ từ 1 đến 2). Hết chu kì, lại bắt đầu một chu kì mới với 1 electron ở lớp ngoài cùng. Đó là lý do bảng được gọi là “tuần hoàn”.
3. Một số nhóm nguyên tố tiêu biểu
| Nhóm | Tên gọi | Nguyên tố tiêu biểu | Đặc điểm |
|---|---|---|---|
| IA | Kim loại kiềm (trừ H) | Li, Na, K | 1 electron lớp ngoài cùng; kim loại hoạt động hóa học mạnh, phản ứng mạnh với nước. |
| VIIA | Halogen | F, Cl, Br, I | 7 electron lớp ngoài cùng; phi kim hoạt động mạnh. |
| VIIIA | Khí hiếm | He, Ne, Ar | Lớp ngoài cùng có 8 electron (He có 2); rất trơ, hầu như không tham gia phản ứng hóa học. |
Lưu ý: hydrogen (H) đứng ở nhóm IA vì có 1 electron lớp ngoài cùng, nhưng không phải kim loại kiềm; nó là phi kim.
4. Cách xác định vị trí nguyên tố và suy ra cấu tạo nguyên tử
Từ vị trí trong bảng, ta suy được cấu tạo nguyên tử và ngược lại.
- Số hiệu nguyên tử Z cho biết số proton, số electron.
- Viết số electron theo từng lớp (lớp 1 tối đa 2, lớp 2 tối đa 8, lớp 3 với các nguyên tố đầu tiên tối đa 8).
- Số lớp electron → số thứ tự chu kì; số electron lớp ngoài cùng → số thứ tự nhóm A.
Ví dụ 1. Nguyên tố sodium (Na) có Z = 11. Electron phân bố 2/8/1: có 3 lớp electron nên ở chu kì 3; lớp ngoài cùng có 1 electron nên ở nhóm IA. Na là kim loại kiềm.
Ví dụ 2. Nguyên tố chlorine (Cl) có Z = 17. Electron phân bố 2/8/7: chu kì 3, nhóm VIIA, thuộc nhóm halogen.
Ví dụ 3 (ngược chiều). Nguyên tố X ở chu kì 2, nhóm IIA. Nguyên tử có 2 lớp electron, lớp ngoài cùng có 2 electron, nên cấu hình 2/2 và Z = 4. Đó là beryllium (Be).
5. Ý nghĩa của bảng tuần hoàn
- Biết vị trí nguyên tố sẽ suy ra được cấu tạo nguyên tử và dự đoán tính chất hóa học cơ bản.
- Các nguyên tố cùng nhóm có tính chất tương tự, nên chỉ cần học kĩ một nguyên tố đại diện là suy ra được cả nhóm.
- Là công cụ tra cứu nhanh kí hiệu, tên, khối lượng nguyên tử của các nguyên tố.
- Giúp các nhà khoa học dự đoán và tìm ra nguyên tố mới, như Mendeleev đã làm.
6. Lỗi sai thường gặp
- Nhầm chu kì với nhóm: chu kì là hàng ngang (số lớp electron), nhóm là cột dọc (số electron lớp ngoài cùng). Mẹo: “Chu kì – ngang – lớp; Nhóm – dọc – electron ngoài”.
- Đếm cả electron các lớp trong khi xác định nhóm. Chỉ đếm lớp ngoài cùng.
- Nói bảng sắp xếp theo khối lượng nguyên tử như thời Mendeleev. Bảng hiện nay theo điện tích hạt nhân.
- Cho rằng H là kim loại kiềm vì đứng đầu nhóm IA.
- Nhầm khí hiếm He có 8 electron ở lớp ngoài cùng; He chỉ có 2 electron (lớp 1 đã đầy).
7. Bài tập luyện tập
Bài 1. Nguyên tố S có Z = 16. Xác định chu kì, nhóm và cho biết S thuộc nhóm có tên gọi đặc biệt không.
Đáp án: Cấu hình electron 2/8/6 → 3 lớp electron nên chu kì 3; 6 electron lớp ngoài cùng nên nhóm VIA. Nhóm VIA ở chương trình này chưa có tên gọi đặc biệt cần nhớ.
Bài 2. Nguyên tố Y ở chu kì 2, nhóm VA. Tìm Z và tên nguyên tố.
Đáp án: 2 lớp electron, lớp ngoài cùng 5 electron → cấu hình 2/5, Z = 7. Y là nitrogen (N).
Bài 3. Mg (Z = 12) và Ca (Z = 20) có cùng nhóm không? Vì sao?
Đáp án: Có. Mg: 2/8/2; Ca: 2/8/8/2. Cả hai đều có 2 electron ở lớp ngoài cùng nên cùng nhóm IIA (Mg ở chu kì 3, Ca ở chu kì 4), tính chất hóa học tương tự nhau.
Bài 4. Trong các nguyên tố F, Ne, Na, nguyên tố nào là khí hiếm? Nguyên tố nào là halogen?
Đáp án: Ne (Z = 10, cấu hình 2/8, nhóm VIIIA) là khí hiếm; F (Z = 9, cấu hình 2/7, nhóm VIIA) là halogen; Na là kim loại kiềm.
8. Tóm tắt kiến thức cần nhớ
- Bảng tuần hoàn xếp theo điện tích hạt nhân tăng dần.
- Ô nguyên tố: số hiệu nguyên tử, kí hiệu, tên, khối lượng nguyên tử.
- 7 chu kì; số thứ tự chu kì = số lớp electron.
- Nhóm A: số thứ tự nhóm = số electron lớp ngoài cùng.
- IA: kim loại kiềm (trừ H); VIIA: halogen; VIIIA: khí hiếm.
Câu hỏi thường gặp
Bảng tuần hoàn hiện nay sắp xếp các nguyên tố theo nguyên tắc nào?
Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân. Các nguyên tố cùng số lớp electron nằm trên cùng một hàng (chu kì), các nguyên tố có cùng số electron lớp ngoài cùng nằm trong cùng một cột (nhóm).
Bảng tuần hoàn có bao nhiêu chu kì và bao nhiêu nguyên tố?
Bảng có 7 chu kì, gồm 118 nguyên tố: chu kì 1 có 2, chu kì 2 và 3 mỗi chu kì 8, chu kì 4 và 5 mỗi chu kì 18, chu kì 6 và 7 mỗi chu kì 32 nguyên tố.
Làm sao xác định chu kì và nhóm của một nguyên tố khi biết số hiệu nguyên tử?
Viết cấu hình electron theo lớp từ Z. Số lớp electron là số thứ tự chu kì, số electron lớp ngoài cùng là số thứ tự nhóm A. Ví dụ Z = 17 có cấu hình 2/8/7 nên ở chu kì 3, nhóm VIIA.
Vì sao hydrogen đứng ở nhóm IA nhưng không phải kim loại kiềm?
Hydrogen có 1 electron lớp ngoài cùng nên được xếp vào nhóm IA, nhưng nó là phi kim, có tính chất khác hẳn các kim loại kiềm như Li, Na, K.