Trả lời nhanh
Trong toàn bảng tuần hoàn, nguyên tử có bán kính nhỏ nhất là heli (He). Heli nằm ở góc trên bên phải: chu kì 1 nên chỉ có một lớp electron, lại ở cuối chu kì nên điện tích hạt nhân hút electron rất mạnh. Nếu đề không cho He, hãy chọn nguyên tố nằm càng cao và càng gần bên phải càng tốt.
Quy luật biến đổi bán kính nguyên tử
Muốn so sánh bán kính nguyên tử, em chỉ cần nhớ hai quy luật gắn với vị trí trong bảng tuần hoàn:
- Trong một chu kì, đi từ trái sang phải, bán kính nguyên tử giảm dần. Số lớp electron không đổi, nhưng điện tích hạt nhân tăng nên lực hút lên lớp electron ngoài cùng mạnh hơn.
- Trong một nhóm A, đi từ trên xuống dưới, bán kính nguyên tử tăng dần. Mỗi chu kì thêm một lớp electron, lớp mới nằm xa hạt nhân hơn.
Ghép hai quy luật lại: bán kính nhỏ dần theo hướng “lên trên và sang phải”. Vì vậy nguyên tử lớn nhất nằm ở góc dưới bên trái (nhóm kim loại kiềm, chu kì lớn như Cs, Fr), còn nguyên tử nhỏ nhất nằm ở góc trên bên phải, đó là He.
Vì sao là heli mà không phải hiđro hay flo?
Em hay nhầm vì H là nguyên tố đầu bảng, có một electron duy nhất. Nhưng H chỉ có 1 proton hút 1 electron, còn He có 2 proton hút 2 electron cùng lớp K. Lực hút của hạt nhân He lên lớp electron mạnh hơn nhiều nên đám mây electron bị “co” lại.
Bảng dưới đây là giá trị bán kính tính toán (đơn vị pm, chỉ để tham khảo xu hướng) của các nguyên tố đầu bảng:
| Chu kì 1 | H | He |
|---|---|---|
| Bán kính (pm) | 53 | 31 |
| Chu kì 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bán kính (pm) | 167 | 112 | 87 | 67 | 56 | 48 | 42 | 38 |
Hai bảng cho thấy bán kính giảm đều trong chu kì 2 và He (31 pm) nhỏ hơn H (53 pm) cũng như mọi nguyên tử khác. Lưu ý: tuỳ cách đo (bán kính cộng hoá trị, van der Waals, tính toán) mà số liệu mỗi tài liệu có thể lệch nhau, nhưng bài trắc nghiệm ở phổ thông luôn dựa vào quy luật vị trí ở trên.
Cách xử lí khi đề cho các phương án khác nhau
- Nếu có He trong 4 phương án: chọn He.
- Nếu không có He nhưng có khí hiếm khác như Ne: so sánh theo vị trí, nguyên tố nào ở chu kì nhỏ hơn thường có bán kính nhỏ hơn.
- Nếu các phương án cùng nhóm (ví dụ Li, Na, K, Rb): chọn nguyên tố ở chu kì nhỏ nhất, tức Li.
- Nếu các phương án cùng chu kì (ví dụ Na, Mg, Al, Cl): chọn nguyên tố ở nhóm lớn nhất, tức Cl.
- Nếu các phương án khác chu kì và khác nhóm: ưu tiên chu kì nhỏ trước, rồi mới xét nhóm.
Loại trừ các phương án thường gặp
- Kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs): luôn có bán kính lớn nhất trong chu kì của chúng, nên hầu như không bao giờ là đáp án “nhỏ nhất”.
- Halogen (F, Cl, Br): nhỏ trong chu kì của mình, nhưng vẫn lớn hơn He do có thêm lớp electron (F có 2 lớp, He chỉ 1 lớp).
- H: có 1 lớp electron nhưng điện tích hạt nhân chỉ +1 nên lớn hơn He.
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo: vẽ mũi tên chéo từ góc dưới trái lên góc trên phải, đó là chiều bán kính giảm.
- Lỗi 1: cho rằng nguyên tố có số hiệu nguyên tử lớn thì bán kính luôn lớn. Sai, trong chu kì Z tăng nhưng bán kính lại giảm.
- Lỗi 2: chọn H chỉ vì “đầu bảng”. Cần so với He.
- Lỗi 3: quên rằng số lớp electron quan trọng hơn điện tích hạt nhân khi so hai nguyên tử khác chu kì.
Bài luyện tập
Câu 1. Nguyên tử nào có bán kính nhỏ nhất: Na, Mg, Al, Cl?
Đáp án: Cl. Bốn nguyên tố cùng chu kì 3, Cl ở nhóm VIIA (bên phải nhất) nên bán kính nhỏ nhất. Thứ tự: Na > Mg > Al > Cl.
Câu 2. Sắp xếp theo chiều bán kính tăng dần: O, S, Se.
Đáp án: O < S < Se, vì cùng nhóm VIA, đi xuống thì thêm lớp electron.
Câu 3. Trong các nguyên tử Li, F, K, Cs, nguyên tử nào có bán kính nhỏ nhất?
Đáp án: F. F ở chu kì 2, nhóm VIIA nên nhỏ hơn Li (cùng chu kì, bên trái) và nhỏ hơn K, Cs (chu kì lớn hơn).
Nếu đề bài của em có các phương án cụ thể, hãy áp dụng đúng các bước ở mục trên: so sánh chu kì trước, nhóm sau. Cách này giúp giải nhanh mọi câu hỏi tương tự.
Câu hỏi thường gặp
Nguyên tử có bán kính nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn là gì?
Là heli (He), nằm ở góc trên bên phải bảng tuần hoàn, có một lớp electron và điện tích hạt nhân +2 hút electron rất mạnh.
Bán kính nguyên tử biến đổi thế nào trong chu kì và nhóm?
Trong một chu kì, bán kính giảm dần từ trái sang phải; trong một nhóm A, bán kính tăng dần từ trên xuống dưới.
Vì sao He nhỏ hơn H dù H có ít electron hơn?
Hạt nhân He có 2 proton hút 2 electron cùng lớp K, lực hút mạnh hơn hạt nhân H chỉ có 1 proton, nên đám mây electron của He co lại nhiều hơn.
Nguyên tử nào có bán kính lớn nhất?
Theo quy luật, đó là nguyên tố ở góc dưới bên trái bảng, thuộc nhóm kim loại kiềm ở chu kì lớn như xesi (Cs) hay franxi (Fr).