Đầy đủ lý thuyết định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học

1. Khái niệm định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học

Định luật tuần hoàn là cơ sở đóng vai trò thiết yếu trong quá trình nghiên cứu cấu tạo các chất và tổng hợp các nguyên tố mới. Định luật tuần hoàn các nguyên tố được phát biểu là: Tính chất của các nguyên tố hóa học và đơn chất cũng như tính chất thành phần, của các hợp chất được tạo thành từ các nguyên tố đó có sự biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân.

2. Ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Khi biết vị trí của 1 nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, ta có thể dễ dàng suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố hoá học đó và ngược lại. Từ vị trí của nguyên tố và cấu tạo của nguyên tử của nguyên tố đó, ta có thể suy ra những tính chất hóa học cơ bản của nó.

Ví dụ: Mối quan hệ giữa cấu hình e, vị trí, và tính chất của sodium:

3. Những tính chất biến đổi tuần hoàn của các nguyên tố

3.1. Tính kim loại và phi kim

Tính kim loại là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nguyên tố đó dễ cho đi electron để trở thành ion dương. Nếu nguyên tử của nguyên tố đó càng dễ mất electron thì tính kim loại của nguyên tố đó càng mạnh.

Tính phi kim là tính chất của một nguyên tố mà nguyên tử của nguyên tố đó dễ nhận thêm electron để trở thành ion âm. Nếu nguyên tử của nguyên tố đó càng dễ nhận electron thì tính phi kim của nguyên tố đó càng mạnh.

Ở trong cùng một chu kỳ, nếu điện tích hạt nhân tăng thì tính kim loại giảm và tính phi kim tăng dần.

Ở trong cùng nhóm A, nếu điện tích hạt nhân tăng thì tính kim loại tăng còn tính phi kim giảm dần.

Đăng ký ngay khóa học DUO để được lên lộ trình ôn thi tốt nghiệp sớm nhất!

3.2. Độ âm điện của các nguyên tố hoá học

Độ âm điện của 1 nguyên tử là một đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử nguyên tố đó khi nó tham gia hình thành liên kết hóa học

Xét theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử:

• Ở trrong cùng 1 chu kỳ, độ âm điện của nguyên tố tăng.

• Ở trong cùng 1 nhóm, độ âm điện của nguyên tố giảm.

3.3. Sự biến đổi tính axit - bazơ của oxit và hiđroxit

Theo định luật tuần hoàn của nguyên tố hóa học, ở trong cùng 1 chu kỳ tính theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính axit của các oxit và hidroxit tương ứng tăng dần, tính bazơ của chúng giảm dần.

Trong 1 nhóm A xét theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, tính axit của các oxit và hidroxit tương ứng giảm dần và tính bazơ của chúng tăng dần.

3.4. Sự biến đổi hóa trị

Trong cùng 1 chu kỳ, khi điện tích hạt nhân tăng , hóa trị cao nhất với oxi tăng từ 1 đến 7, hóa trị đối với hidro giảm từ 4 xuống 1.

Hóa trị đối với H = STT nhóm - hóa trị đối với oxi

- Công thức phân tử ứng với các nhóm nguyên tố ( gọi R là nguyên tố)

R2 On: trong đó n là số thứ tự của nhóm.

R H8-n: trong đó n là số thứ tự của nhóm.

3.5. Sự biến đổi một số đại lượng vật lý

Khi điện tích hạt nhân tăng dần, sự biến đổi tuần hoàn của bán kính nguyên tử cụ thể như sau:

Trong cùng 1 chu kỳ, bán kính của nguyên tử giảm.

Trong cùng 1 nhóm A, bán kính của nguyên tử tăng.

Khi điện tích hạt nhân tăng, sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tố cụ thể như sau:

Trong cùng 1 chu kỳ, năng lượng ion hóa của các nguyên tố tăng.

Trong cùng 1 nhóm, năng lượng ion hóa của các nguyên tố giảm.

Cần lưu ý, năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử chính là năng lượng tối thiểu cần phải có để tách e thứ nhất ra khỏi nguyên tử đang ở trạng thái cơ bản (được tính bằng đơn vị Kj/mol).

4. Bài tập áp dụng định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học

Câu 1: Francium (Fr) là nguyên tố phóng xạ được phát hiện bởi Peray (Pơ - rây) vào năm 1939, nguyên tố này nằm trong chu kì 7, nhóm IA. Hãy dự đoán tính chất hóa học cơ bản của Fr (Đó là nguyên tố kim loại hay phi kim? Mức độ hoạt động hóa học của Fr như thế nào?)

Hướng dẫn giải

Nhóm IA gồm các nguyên tố kim loại (trừ Hidro) ⇒ Fr là kim loại.

Trong 1 nhóm, tính kim loại tăng dần theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân ⇒ Fr ở chu kì 7 nên nó là kim loại hoạt động hóa học rất mạnh.

Câu 2: Viết công thức hidroxit của nguyên tố Sr (Z = 38) và dự đoán hidroxit này có tính bazơ mạnh hay yếu.

Hướng dẫn giải

Sr (Z = 38), nằm trong chu kì 5, nhóm IIA.

Công thức hydroxide: Sr(OH)2

Sr(OH)2 là bazơ mạnh do là hidroxit của kim loại nhóm IIA (nhóm kim loại hoạt động mạnh).

Câu 3: Một axit của Se (Z = 34) có công thức H2SeO4. Axit này là axit mạnh hay yếu?

Hướng dẫn giải

Se (Z = 34) nằm trong chu kì 4, nhóm VIA.

⇒ H2SeO4 là axit mạnh.

Câu 4: Nguyên tố X có Z = 38, có cấu hình electron lớp ngoài cùng và lớp sát ngoài cùng là 4s2 4p6 5s2 .

a) Cho biết vị trí của nguyên tố X trong bảng tuần hoàn.

b) Hãy cho biết tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố X.

c) Viết công thức oxit và hidroxit cao nhất của nguyên tố X.

d) Viết phương trình phản ứng hóa học khi cho X phản ứng với Cl2.

Hướng dẫn giải

a) Dựa vào cấu hình e của nguyên tố X, ta có:

Có 5 lớp electron ⇒ X nằm trong chu kì 5

Có 2 electron lớp ngoài cùng, nguyên tố s ⇒ X nằm trong nhóm IIA

b) X là nguyên tố họ s, chu kì 5, nhóm IIA ⇒ X là kim loại hoạt động hóa học mạnh.

c) X thuộc nhóm IIA ⇒ hóa trị cao nhất là II

Công thức oxit cao nhất của nguyên tố X là XO

Công thức hydroxide của X là X(OH)2

d) Phương trình phản ứng hóa học khi cho X phản ứng với Cl2:

X + Cl2 → XCl2

Câu 5: Hidroxit của nguyên tố T có tính base mạnh và tác dụng với HCl theo tỉ lệ mol giữa hidroxit của T và HCl là 1 : 2. Hãy dự đoán nguyên tố T thuộc nhóm nào trong bảng tuần hoàn hóa học.

Hướng dẫn giải

Hidroxit của nguyên tố T có dạng T(OH)2

Phương trình hóa học:

T(OH)2 + 2HCl → TCl2 + 2H2O

⇒ T nằm trong nhóm IIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Câu 6: Trình bày các quy luật về xu hướng biến đổi bán kính, độ âm điện, tính kim loại và tính phi kim của nguyên tử các nguyên tố trong 1 chu kì và trong 1 nhóm A

Hướng dẫn giải

- Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố trong nhóm A:

+ Trong 1 chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính các nguyên tử có khuynh hướng giảm dần.

+ Trong 1 nhóm, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính của nguyên tử có khuynh hướng tăng dần.

- Xu hướng biến đổi độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố trong nhóm A:

+ Trong 1 chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có khuynh hướng tăng dần.

+ Trong 1 nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có khuynh hướng giảm dần

- Xu hướng biến đổi tính kim loại và tính phi kim của các nguyên tố trong nhóm A:

+ Trong 1 chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng giảm dần, tính phi kim của các nguyên tố có khuynh hướng tăng dần.

+ Trong 1 nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính phi kim của các nguyên tố có khuynh hướng giảm dần.

Câu 7: Oxit cao nhất của 2 nguyên tố X và Y khi tan trong nước tạo dung dịch làm giấy quỳ chuyển sang màu xanh. Biết rằng tỉ lệ nguyên tử X cũng như Y với oxygen trong các oxit cao nhất là bằng nhau, khối lượng phân tử oxit cao nhất của Y lớn hơn khối lượng phân tử oxide cao nhất của X.

a) Dự đoán X và Y là loại nguyên tố nào (kim loại, phi kim,…). Giải thích.

b) Dự đoán 1 nguyên tố X và Y thuộc cùng 1 chu kì hay cùng 1 nhóm? Giải thích.

c) So sánh số hiệu nguyên tử giữa X và Y. Giải thích.

Hướng dẫn giải

a) Oxit cao nhất của 2 nguyên tố X và Y khi tan trong nước tạo dung dịch làm giấy quỳ chuyển sang màu xanh

⇒ Oxit cao nhất của X và Y có tính bazo

⇒ X và Y là kim loại.

b) Tỉ lệ nguyên tử X cũng như Y với Oxi trong các oxit cao nhất là bằng nhau

⇒ Các oxit cao nhất của 2 nguyên tố X và Y lần lượt là XO và YO

⇒ X và Y đều có hóa trị II

⇒ X và Y đều nằm trong nhóm IIA.

c) Các oxit cao nhất của 2 nguyên tố X và Y lần lượt là XO và YO

mà khối lượng phân tử oxit cao nhất của Y lớn hơn oxide cao nhất của X.

⇒ Khối lượng phân tử Y lớn hơn X.

⇒ Số hiệu nguyên tử Y lớn hơn X.

Định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học là một kiến thức hết sức quan trọng đối với Hoá học lớp 10 cũng như Hoá học THPT. Biết được tầm quan trọng của định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học, VUIHOC đã viết bài viết này nhằm củng cố lý thuyết và kèm bộ bài tập áp dụng định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Để học thêm được nhiều các kiến thức hay và thú vị về Hoá học 10 cũng như Hoá học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!