Hóa học đại cương/Nguyên tố

Mọi vật chất được tạo ra từ vật chất nhỏ nhất vẩn còn giữ tính chất của vật chất được gọi là Nguyên tố . Nguyên tố là phần tử vật chất nhỏ nhất tạo nên vật chất .

Tính chất

Mỗi nguyên tố hóa học đều có một Tên gọi và Ký hiệu riêng để dễ nhận biết. Các nguyên tố hóa học cũng được cấp cho một ký hiệu hóa học thống nhất, dựa trên cơ sở tên gọi của nguyên tố, phần lớn là viết tắt theo tên gọi La tinh. (Ví dụ, cacbon có ký hiệu hóa học 'C', natri có ký hiệu hóa học 'Na' từ tên gọi La tinh natrium). Ký hiệu hóa học của nguyên tố được thống nhất và hiểu trên toàn thế giới trong khi tên gọi thông thường của nó khi chuyển sang một ngôn ngữ khác thì phần lớn không giống nhau.

Ký hiệu

Tên gọi

• H có tên gọi Hydrogen
• He có tên gọi Helium

Đơn vị đo lường

Mô - Nguyên tố lượng

1 Mô = $N_{A}=6,02\times 10^{23}$ nguyên tử

Bảng nguyên tố tuần hoàn

Các nguyên tố hóa học được sắp xếp và liệt kê trong một bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học theo thứ tự tăng dần của số nguyên tử, Z. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học cho biết những thông tin về các tính chất cơ bản của một nguyên tố. Ví dụ như dạng thể, độ bay hơi, độ đông đặc v.v. Xem thêm danh sách các nguyên tố theo tên, theo ký hiệu và theo số nguyên tử. Phương thức thuận tiện nhất để tra cứu các nguyên tố là trình bày chúng trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, bảng này nhóm các nguyên tố với những thuộc tính hóa học tương tự nhau trong cùng một nhóm.

Cấu tạo Bảng nguyên tố tuần hoàn

Bảng nguyên tố tuần hoàn được sắp xếp theo Nhóm của 18 cột dọc và Chu kỳ của 7 hàng ngang như sau

Nhóm

Trong Bảng nguyên tố tuần hoàn , 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, halogen và khí 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.

• Khí trơ

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. Hêli 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

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 axít với hiđrô, chẳng hạn axít flohiđric, axít clohiđric, axít brômhiđric và axít iốthiđric, tất cả đều trong dạng HX. Độ axít 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

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

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 phan tu.

Chu kỳ

Trong Bảng nguyên tố tuần hoàn, 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 điện và năng 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 Lantan và actinoid 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.