Trả lời nhanh
Trong bốn nguyên tố H, C, He và Be, nguyên tử có bán kính nhỏ nhất là C. He. Hiđro và heli cùng chu kì 1, chỉ có một lớp electron, nhưng hạt nhân heli mang điện tích +2 nên kéo lớp đó sát hơn hạt nhân hiđro. Beri và cacbon đã có hai lớp electron nên bán kính lớn hơn hẳn.
Đề bài và các phương án
Bán kính nguyên tử của nguyên tố nào sau đây nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn?
- A. H.
- B. C.
- C. He.
- D. Be.
Chọn C. Lưu ý: thứ tự phương án có thể khác trong đề của em. Câu này thuộc bài xu hướng biến đổi tính chất nguyên tử, Hóa học 10.
Vì sao heli nhỏ hơn hiđro
Bán kính nguyên tử là khoảng cách từ tâm hạt nhân tới lớp vỏ electron ngoài cùng, khi nguyên tử đang ở trạng thái cơ bản. Muốn so sánh, em nhìn hai thứ: số lớp electron và lực hút của hạt nhân lên lớp ngoài.
H có Z = 1, cấu hình 1s1. He có Z = 2, cấu hình 1s2. Cả hai đều dừng ở lớp thứ nhất, nên không có chuyện “heli thêm một lớp nên to hơn”. Lớp thì như nhau, điện tích hạt nhân thì heli lớn gấp đôi. Hai proton kéo cặp electron 1s mạnh hơn một proton kéo một electron. Đám mây electron của heli bị ép lại, bán kính giảm.
Đó là lý do câu “nguyên tử nhỏ nhất phải là hiđro vì Z = 1” sai. Z nhỏ không tự động làm nguyên tử nhỏ. Z nhỏ mà cùng số lớp thì lực hút yếu, lớp electron phình ra. Trong chu kì 1, thứ tự đúng là H > He.
He còn đứng đầu nhóm VIIIA. Trong một nhóm A, đi xuống là thêm lớp electron, bán kính tăng: He < Ne < Ar < Kr. Nguyên tố vừa ở cuối chu kì 1 vừa ở đỉnh nhóm khí hiếm nên nhỏ nhất trong bảng theo quy luật sách đang dạy. Em không cần nhớ số picomet. Em chỉ cần hai mũi tên: ngang thì giảm, dọc thì tăng.
Vì sao beri và cacbon không được chọn
Be có Z = 4, cấu hình 1s2 2s2, chu kì 2, nhóm IIA. C có Z = 6, cấu hình 1s2 2s2 2p2, chu kì 2, nhóm IVA. Cả hai đã có lớp thứ hai. Lớp thứ hai nằm xa hạt nhân hơn lớp thứ nhất, nên Be và C đều lớn hơn He.
Giữa Be và C, cùng chu kì 2, điện tích hạt nhân tăng từ 4 lên 6, bán kính giảm: Be > C. C nhỏ hơn Be nhưng vẫn lớn hơn He, vì thêm cả một lớp electron thì “lớp” thắng “lực hút trong cùng chu kì”. Phương án B và D cùng bị loại bởi một lý do: chúng không thuộc chu kì 1.
Thứ tự bốn nguyên tố trong đề là He < H < C < Be. He nhỏ nhất, Be lớn nhất trong bộ này. Nếu đề đổi thành “lớn nhất” mà vẫn bốn tên này, em khoanh Be, không khoanh H.
| Nguyên tố | Z | Chu kì | Vì sao so với He |
|---|---|---|---|
| H | 1 | 1 | Cùng một lớp nhưng hạt nhân yếu hơn, bán kính lớn hơn |
| He | 2 | 1 | Một lớp, điện tích hạt nhân lớn nhất trong lớp đó |
| Be | 4 | 2 | Thêm lớp thứ hai, lớn hơn rõ |
| C | 6 | 2 | Cùng chu kì 2 với Be nhưng nhỏ hơn Be, vẫn lớn hơn He |
Quy luật cần nhớ để khỏi chọn nhầm câu sau
Trong một chu kì, từ trái sang phải, số lớp electron không đổi, điện tích hạt nhân tăng. Lực hút lên electron lớp ngoài tăng, bán kính nguyên tử có xu hướng giảm. Ngoại lệ hay gặp là khí hiếm khi người ta đo bằng bán kính van der Waals, số đó lớn hơn bán kính cộng hóa trị của các nguyên tố bên cạnh. Sách phổ thông khi nói “trong một chu kì bán kính giảm dần” vẫn xếp He nhỏ hơn H, vì hai nguyên tố này được so cùng kiểu lớp 1s. Em làm trắc nghiệm theo quy luật chu kì, không lấy một bảng picomet trộn hai kiểu đo để lật đáp án.
Trong một nhóm A, từ trên xuống, mỗi nguyên tố thêm một lớp electron. Lớp mới xa hạt nhân, lực hút bị các lớp trong che bớt, bán kính tăng. Nhóm IA: Li < Na < K. Nhóm VIIA: F < Cl < Br. Nhóm VIIIA: He nhỏ nhất nhóm.
Khi đề cho bốn nguyên tố không cùng chu kì cũng không cùng nhóm, em so từng cặp. Cùng chu kì thì chọn Z lớn hơn làm nguyên tố nhỏ hơn. Cùng nhóm thì chọn chu kì nhỏ hơn. Nguyên tố vừa chu kì nhỏ vừa Z lớn trong chu kì đó sẽ thắng. He thắng cả H (cùng chu kì, Z lớn hơn) lẫn Be, C (chu kì nhỏ hơn).
Độ âm điện và tính phi kim đi gần như ngược bán kính: nguyên tử càng nhỏ, càng hút electron hóa trị mạnh, trong cùng chu kì thường càng phi kim. He là ngoại lệ về phản ứng hóa học vì lớp 1s đã đủ hai electron, rất bền, không phải vì bán kính lớn. Đừng thấy “khí hiếm trơ” rồi kết luận bán kính của He lớn.
Bài luyện
Bài 1. Trong Li, Be, B, nguyên tử nào có bán kính nhỏ nhất?
Đáp án: B. Cả ba thuộc chu kì 2. Z tăng từ 3 đến 5, bán kính giảm, B nhỏ nhất.
Bài 2. Trong He, Ne, Ar, nguyên tử nào có bán kính nhỏ nhất?
Đáp án: He. Cùng nhóm VIIIA, He ở chu kì 1, ít lớp electron nhất.
Bài 3. Nhận định “Nguyên tử có bán kính nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn có Z = 1” đúng hay sai?
Đáp án: sai. Z = 1 là H. He có Z = 2, cùng lớp 1s nhưng điện tích hạt nhân lớn hơn, bán kính nhỏ hơn H.
Câu hỏi thường gặp
Nguyên tử có bán kính nhỏ nhất trong H, C, He, Be là nguyên tố nào?
Heli. He và H cùng một lớp electron, nhưng hạt nhân He hút mạnh hơn. Be và C đã có hai lớp nên lớn hơn.
Vì sao không chọn hiđro dù Z của hiđro nhỏ nhất?
Z nhỏ mà cùng số lớp thì lực hút yếu, bán kính lớn hơn. Trong chu kì 1, H lớn hơn He.
Cacbon và beri nguyên tố nào nhỏ hơn?
Cacbon nhỏ hơn beri vì cùng chu kì 2 mà Z của C lớn hơn. Cả hai vẫn lớn hơn He.
Trong một nhóm A, bán kính nguyên tử thay đổi thế nào?
Đi từ trên xuống, số lớp electron tăng, bán kính tăng. He nhỏ hơn Ne, Ne nhỏ hơn Ar.
Có được dùng bán kính van der Waals của khí hiếm để so với hiđro không?
Trong bài trắc nghiệm này thì không. Sách so theo quy luật chu kì, cùng lớp 1s, nên He nhỏ hơn H.