Hóa học đại cương/Bảng tuần hoàn nguyên tố

Tủ sách mở Wikibooks
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm

Khái Niệm[sửa]

Bảng tuần hoàn Nguyên Tố do Mendeleev sáng chế, là một bảng liệt kê những nguyên tố hóa học đã được khám phá xắp xếp theo thứ tự số nguyên tố và ký hiệu hóa học của nguyên tố khi đọc từ trái sang phải. hoặc theo nhóm tính chất khi đọc từ trên xuống dưới . Các nguyên tố được sắp xếp theo cấu trúc electron. Do cấu trúc electron là yếu tố quyết định tính chất hóa học của nguyên tố . Sự sắp xếp này giúp cho việc tra xét nguyên tố và tính chất của nguyên tố được dể dàng theo các hàng và cột.

Bảng tuần hoàn tiêu chuẩn cho biết các dữ liệu cơ bản của nguyên tố như số nguyên tố , khối lượng, độ bốc hơi,....

Sắp xếp[sửa]

Với sự phát triển của các học thuyết về cấu trúc nguyên tử (ví dụ thuyết của Henry Moseley) nó trở thành rõ ràng là Mendeleev đã sắp xếp các nguyên tố theo trật tự tăng của số nguyên tố (tức là số lượng proton trong hạt nhân). Trật tự này gần như là đồng nhất với kết quả thu được từ trật tự tăng của nguyên tử lượng.

Nhằm minh họa các thuộc tính tuần hoàn, Mendeleev đã bắt đầu các hàng mới trong bảng của mình sao cho các nguyên tố với các tính chất tương tự nhau nằm trong cùng một cột đứng ("nhóm").

Với sự phát triển của các lý thuyết trong cơ học lượng tử hiện đại về cấu hình electron trong phạm vi nguyên tử, nó trở thành rõ ràng là mỗi hàng ngang ("chu kỳ") trong bảng tuần hoàn tương ứng với sự điền đầy lớp lượng tử của các electron. Trong bảng ban đầu của Mendeleev, mỗi chu kỳ đều có độ dài như nhau. Các bảng ngày nay có các chu kỳ dài hơn tăng dần lên về về phía cuối bảng, và nhóm các nguyên tố trong các khối s, p, df để thể hiện sự hiểu biết của con người về cấu hình electron của chúng.

Trong các bảng in ra, mỗi nguyên tố thường được thể hiện bằng ký hiệu nguyên tốsố nguyên tử; nhiều phiên bản còn liệt kê cả nguyên tử lượng và các thông tin khác, như cấu hình electron vắn tắt của chúng, độ âm điện và các hóa trị phổ biến nhất. Vào thời điểm năm 2005, bảng tuần hoàn chứa 116 nguyên tố hóa học mà sự phát hiện ra chúng đã được xác nhận. Trong số đó, 94 nguyên tố được tìm thấy trong tự nhiên trên Trái Đất, phần còn lại là các nguyên tố tổng hợp đã được tạo ra một cách nhân tạo trong các máy gia tốc hạt.

Tính tuần hoàn của các tính chất hóa học[sửa]

Giá trị chính của bảng tuần hoàn là khả năng dự đoán các tính chất hóa học của nguyên tố, dựa trên vị trí của nó trong bảng tuần hoàn. Cũng cần lưu ý là các tính chất hóa học đó thay đổi đáng kể khi chuyển từ cột này sang cột kia hơn là khi thay đổi từ hàng này sang hàng kia.

Nhóm và chu kỳ[sửa]

Nhóm[sửa]

Một nhóm, còn gọi là một họ, là một cột thẳng đứng trong bảng tuần hoàn.

Các nhóm được coi là phương thức quan trọng nhất trong phân loại các nguyên tố. Trong cùng một nhóm, các nguyên tố có các tính chất rất giống nhau và thể hiện một xu hướng rõ ràng (mạnh dần lên hay yếu dần đi) trong các tính chất dọc theo chiều tăng của nhóm — các nhóm này được đặt các tên gọi chung, chẳng hạn nhóm các kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, kim loại chuyển tiếp, halogenkhí trơ. Một số nhóm trong bảng tuần hoàn thể hiện sự giống nhau ít hơn và/hoặc các xu hướng theo chiều đứng cũng ít hơn (ví dụ các nhóm 14 và 15). Các thuyết về cấu trúc nguyên tử trong cơ học lượng tử hiện đại giải thích rằng các nguyên tố trong cùng một nhóm có cấu hình electron như nhau trong lớp hóa trị của chúng, và đây là yếu tố lớn nhất trong việc xem xét sự giống nhau của chúng về các tính chất hóa học.

Chu kỳ[sửa]

Một chu kỳ là một hàng ngang trong bảng tuần hoàn gồm những nguyên tố có cùng số lớp electron. Trong một chu kì theo chiều tăng của Z, bán kính nguyên tử giảm dần, độ âm điệnnăng lượng ion hóa tăng dần, do đó khả năng nhường e của nguyên tố giảm, đồng thời khả năng nhận e của nguyên tố tăng dần. Do đó trong một chu kì thì tính kim loại giảm còn tính phi kim tăng dần.

Mặc dù nhóm là cách thức thông dụng nhất để phân loại các nguyên tố, nhưng ở đây có một vài vùng trong bảng tuần hoàn mà các xu hướng theo chiều ngang và sự giống nhau trong các tính chất lại là đáng kể hơn so với các xu hướng theo chiều đứng. Điều này có thể là đúng trong khối d (hay "các kim loại chuyển tiếp"), và đặc biệt là trong khối f, trong đó các nguyên tố thuộc các nhóm lanthanoidactinoid tạo ra hai nhóm cùng gốc giống nhau một cách đáng kể theo chiều ngang. Số chu kỳ cũng chỉ ra là có bao nhiêu lớp điện tử có trong nguyên tố thuộc chu kỳ đó.

Ví dụ[sửa]

Khí trơ[sửa]

Tất cả các nguyên tố của nhóm 8A (8 hay 0 nếu không kể đến các nguyên tố chuyển tiếp), là các khí trơ (khí quý), có lớp hóa trị được điền đầy. Điều này có nghĩa là chúng không cần thiết phải phản ứng với các nguyên tố khác để điền đầy lớp điện tử hóa trị, và như thế là trơ về mặt hóa học. Heli là nguyên tố trơ nhất trong các khí trơ và khả năng phản ứng trong nhóm này tăng dần lên theo chu kỳ: có thể làm cho các khí trơ nặng nhất phản ứng do chúng có các lớp electron lớn hơn. Tuy nhiên, khả năng phản ứng của chúng về tổng thể vẫn là rất thấp và kém.

Halogen[sửa]

Trong nhóm 7A, (7 nếu loại đi các kim loại chuyển tiếp) được biết đến như là nhóm các halogen, các nguyên tố đều chỉ còn thiếu 1 electron là điền đầy lớp điện tử hóa trị. Vì thế, trong các phản ứng hóa học chúng có xu hướng thu thêm điện tử (xu hướng thu thêm điện tử gọi là độ âm điện). Thuộc tính này là rõ nét nhất ở flo (nguyên tố có độ âm điện lớn nhất trong tất cả các nguyên tố) và nó giảm dần theo sự tăng lên của chu kỳ.

Kết quả là tất cả các halogen tạo ra các axit với hiđrô, chẳng hạn axit flohiđric, axit clohiđric, axit brômhiđricaxít iothiđric, tất cả đều trong dạng HX. Độ axit của chúng tăng lên theo sự tăng của chu kỳ, do ion I- lớn là ổn định hơn trong dung dịch khi so với ion F- nhỏ.

Kim loại chuyển tiếp[sửa]

Trong các kim loại chuyển tiếp (các nhóm từ 3 đến 12), sự khác nhau giữa các nhóm là không quá lớn, và các phản ứng diễn ra ở trạng thái hỗn hợp, tuy nhiên, vẫn có thể thực hiện các dự đoán có ích tại đây được.

Các nhóm Lantan và Actini[sửa]

Các tính chất hóa học của nhóm Lantan (các nguyên tố từ 58 đến 71) và nhóm Actini (các nguyên tố từ 90 đến 103) là rất giống nhau trong nội nhóm hơn là giống các kim loại chuyển tiếp khác, và việc tách hỗn hợp các nguyên tố này có thể là rất khó. Nó là quan trọng trong sự làm tinh khiết hóa học cho urani (số nguyên tử bằng 92), một nguyên tố quan trọng trong năng lượng phân tử.

Bảng Tuần Hoàn Nguyên Tố[sửa]

Bảng Tuần Hoàn Nguyên Tố là bảng danh sách liệt kê các nguyên tố hóa học đả được phát hiện và các tính chất hóa học bằng cách Nhóm các phân tử hóa học dựa vào Số Nguyên Tố

Extended Periodic Table of the Elements
Period s1 s2
1 1

H

2

He

p1 p2 p3 p4 p5 p6
2 3

Li

4

Be

5

B

6

C

7

N

8

O

9

F

10

Ne

3 11

Na

12

Mg

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 13

Al

14

Si

15

P

16

S

17

Cl

18

Ar

4 19

K

20

Ca

21

Sc

22

Ti

23

V

24

Cr

25

Mn

26

Fe

27

Co

28

Ni

29

Cu

30

Zn

31

Ga

32

Ge

33

As

34

Se

35

Br

36

Kr

5 37

Rb

38

Sr

f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 39

Y

40

Zr

41

Nb

42

Mo

43

Tc

44

Ru

45

Rh

46

Pd

47

Ag

48

Cd

49

In

50

Sn

51

Sb

52

Te

53

I

54

Xe

6 55

Cs

56

Ba

57

La

58

Ce

59

Pr

60

Nd

61

Pm

62

Sm

63

Eu

64

Gd

65

Tb

66

Dy

67

Ho

68

Er

69

Tm

70

Yb

71

Lu

72

Hf

73

Ta

74

W

75

Re

76

Os

77

Ir

78

Pt

79

Au

80

Hg

81

Tl

82

Pb

83

Bi

84

Po

85

At

86

Rn

7 87

Fr

88

Ra

g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18 89

Ac

90

Th

91

Pa

92

U

93

Np

94

Pu

95

Am

96

Cm

97

Bk

98

Cf

99

Es

100

Fm

101

Md

102

No

103

Lr

104

Rf

105

Db

106

Sg

107

Bh

108

Hs

109

Mt

110

Ds

111

Rg

112

Uub

113

Uut

114

Uuq

115

Uup

116

Uuh

117

Uus

118

Uuo

8 119

Uue

120

Ubn

121

Ubu

122

Ubb

123

Ubt

124

Ubq

125

Ubp

126

Ubh

127

Ubs

128

Ubo

129

Ube

130

Utn

131

Utu

132

Utb

133

Utt

134

Utq

135

Utp

136

Uth

137

Uts

138

Uto

139

Ute

140

Uqn

141

Uqu

142

Uqb

143

Uqt

144

Uqq

145

Uqp

146

Uqh

147

Uqs

148

Uqo

149

Uqe

150

Upn

151

Upu

152

Upb

153

Upt

154

Upq

155

Upp

156

Uph

157

Ups

158

Upo

159

Upe

160

Uhn

161

Uhu

162

Uhb

163

Uht

164

Uhq

165

Uhp

166

Uhh

167

Uhs

168

Uho

9 169

Uhe

170

Usn

171

Usu

172

Usb

173

Ust

174

Usq

175

Usp

176

Ush

177

Uss

178

Uso

179

Use

180

Uon

181

Uou

182

Uob

183

Uot

184

Uoq

185

Uop

186

Uoh

187

Uos

188

Uoo

189

Uoe

190

Uen

191

Ueu

192

Ueb

193

Uet

194

Ueq

195

Uep

196

Ueh

197

Ues

198

Ueo

199

Uee

200

Bnn

201

Bnu

202

Bnb

203

Bnt

204

Bnq

205

Bnp

206

Bnh

207

Bns

208

Bno

209

Bne

210

Bun

211

Buu

212

Bub

213

But

214

Buq

215

Bup

216

Buh

217

Bus

218

Buo

Blocks
s-block p-block d-block f-block g-block

Liên kết bên ngoài[sửa]

Sau đây là địa chỉ trang mạng xem bảng Tuần Hoàn