Chuyên đề 1. Nguyên tử bảng tuần hoàn nâng cao

- 0 / 0
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: vũ biên thùy
Ngày gửi: 18h:41' 13-11-2023
Dung lượng: 379.5 KB
Số lượt tải: 383
Nguồn:
Người gửi: vũ biên thùy
Ngày gửi: 18h:41' 13-11-2023
Dung lượng: 379.5 KB
Số lượt tải: 383
Số lượt thích:
0 người
CHUYÊN ĐỀ
1.
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
Đặc tính hạt
Vỏ nguyên tử
electron (e)
Điện tích (q)
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
proton (p)
Hạt nhân
nơtron (n)
Khối lượng (m)
II. Kích thước, khối lượng nguyên tử
1. Kích thước
• Nguyên tử được xem như một khối cầu, đường kính độ 0,1mm =
có bán kính khoảng 0,053 nm.
• Hạt nhân nguyên tử xem như một khối cầu, đường kính khoảng
. Nguyên tử nhỏ nhất là H
.
• Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn, vào khoảng
.
• Đường kính của electron và của proton còn nhỏ hơn nhiều (khoảng 10-8 nm). Electron chuyển động xung
quanh hạt nhân trong không gian rỗng của nguyên tử.
2. Khối lượng nguyên tử
• Điện tích của proton và electron có trị số trị số tuyệt đối bằng nhau. Nhưng khối lượng của proton gấp
1836 lần khối lượng của electron.
• Khối lượng của nguyên tử bằng tổng số khối lượng của proton, nơtron và electron:
Nhưng vì khối lượng electron quá nhỏ so với khối lượng proton, nên ta xem như khối lượng nguyên tử gần
bằng tổng số khối lượng proton và nơtron.
III, Hạt nhân nguyên tử
1. Điện tích hạt nhân
Nếu hạt nhân có Z proton, thì điện tích của hạt nhân bằng Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z.
Nguyên tử trung hoà điện nên số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử.
Vậy: Số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron
2. Số khối A. Bằng tổng số hạt proton (Z) và số nơtron (N).
A = Z+N
Chú ý: - Đối với những nguyên tử có 2 < Z ≤ 82 thì 1≤
≤1,5 (*)
Biểu thức trên thường dùng để xác định Z, N và A khi biết tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử
(hoặc ion).
IV. Nguyên tố hoá học
1. Định nghĩa
Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử có cùng số điện tích hạt nhân.
2. Số hiệu nguyên tử
Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.
Số hiệu nguyên tử (kí hiệu là Z) cho biết:
- Số proton trong hạt nhân nguyên tử.
- Số electron trong nguyên tử.
3. Kí hiệu nguyên tử
Nguyên tử của nguyên tố X có số hiệu nguyên tử Z và số khối A, được kí hiệu
V. Đồng vị
1. Định nghĩa
.
Các đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron,
do đó số khối A của chúng khác nhau.
2. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình
• Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị
khối lượng nguyên tử.
• Hầu hết các nguyên tố hoá học là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định,
nên nguyên tử khối của các nguyên tố có nhiều đồng vị là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị có
tính đến tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.
Giả sử nguyên tố A có hai đồng vị A1 và A2. Gọi
là nguyên tử khối trung bình, A1 là nguyên tử khối của
đồng vị A1, x1 là tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của đồng vị A 1; A2 là nguyên tử khối của đồng vị A2, x2 là tỉ lệ
phần trăm số nguyên tử đồng vị A2.
Ta có:
Tổng quát:
4. Lớp và phân lớp electron
a) Lớp electron
Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp, các lớp được sắp xếp từ gần hạt nhân ra ngoài.
Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Những electron lớp trong liên kết với hạt
nhân bền chặt hơn những electron ở lớp ngoài. Do đó, năng lượng của electron ở lớp trong thấp hơn năng lượng
của electron ở lớp ngoài. Vì vậy, năng lượng của electron chủ yếu phụ thuộc vào số thứ tự của lớp. Thứ tự các
lớp electron được ghi bằng các số nguyên n= 1, 2, 3, ....7
n
1
2
3
4
5
6
7
Tên lớp
K
L
M
N
O
P
Q
Theo trình tự sắp xếp trên, lớp K (n=1) là lớp gần hạt nhân nhất. Năng lượng của clectron trên lớp này là
thấp nhất. Sự liên kết giữa electron trên lớp này với hạt nhân là bền chặt nhất, rồi tiếp theo là những electron
của lớp ứng với n lớn hơn có năng lượng cao hơn.
Số electron tối đa trong mỗi lớp được xác địng bởi công thức 2n2 với
1 ≤ n ≤ 4 (n là số thứ tự của lớp).
Vậy:
Lớp K (n = 1) có tối đa 2e
Lớp L (n = 2) có tối đa 8e
Lớp M (n = 3) có tối đa 16e
Lớp N (n = 4) có tối đa 32e
Các lớp O, P, Q cũng tối đa 32e.
b) Phân lớp electron
Mỗi lớp electron phân chia thành các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường: s, p, d, f.
Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.
Lớp thứ n có n phân lớp (1 ≤ n ≤ 4). Các lớp có n ≥ 5 có 4 phân lớp.
Electron ở phân lớp nào thì gọi tên theo phân lớp đó.
Số electron tối đa trong phân lớp như sau:
* Phân lớp s có tối đa 2e, kí hiệu s2
* Phân lớp p có tối đa 2e, kí hiệu p6
* Phân lớp d có tối đa 2e, kí hiệu d10
* Phân lớp f có tối đa 2e, kí hiệu f14
Các phân lớp: s2, p6, d10 và f14 có đủ số electron tối đa gọi là phân lớp bão hoà. Còn phân lớp chưa đủ số
electron tối đa gọi là phân lớp chưa bão hoà. Thí dụ các phân lớp s1, p3, d7, f12, ...
VI. Năng lượng của các electron trong nguyên tử và cấu hình electron
nguyên tử
1. Năng lượng của electron trong nguyên tử
a) Mức năng lượng obitan nguyên tử
Trong nguyên tử, các electron trên mỗi obitan có một năng lượng xác định. Người ta gọi mức năng lượng
này là mức năng lượng obitan nguyên tử (mức năng lượng AO).
Các electron trên các obitan khác nhau của cùng một phân lớp có năng lượng như nhau. Thí dụ: Ứng với n
= 2, ta có hai phân lớp 2s và 2p. Phân lớp 2s chỉ có một obitan 2s, còn phân lớp 2p có 3 obitan: 2p x, 2py, 2pz,.
Các electron của các obitan p trong phân lớp này tuy có sự định hướng trong không gian khác nhau, nhưng
chúng có cùng mức năng lượng AO.
b) Trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử
Thực nghiệm và lí thuyết cho thấy khi số hiệu nguyên tử Z tăng, các mức năng lượng AO tăng dần theo
trình tự sau:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 6f 7d 7f
Từ trình tự mức năng lượng AO trên cho thấy khi điện tích hạt nhân tăng có sự chèn mức năng lượng, mức
4s trở nên thấp hơn 3d, mức 5s thấp hơn 4d, 6s thấp hơn 4f, 5d, ...
3. Cấu hình electron nguyên tử
a) Cấu hình electron nguyên tử
Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
Quy trước cách viết cấu hình electron nguyên tử:
- Số thứ tự lớp electron được viết bằng các chữ số (1, 2, 3, ...)
- Phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường (s, p, d, f)
- Số clectron được ghi bằng chỉ số ở phía trên, bên phải của phân lớp.
Cách viết cấu hình electron nguyên tử
- Xác định số electron của nguyên tử
- Các electron được phân bổ theo thứ tự tăng dân các mức năng lượng AO, theo các nguyên lí và quy tắc
phân bố electron trong nguyên tử (đối với các nguyên tử không có phân lớp d hoặc f thì thứ tự tăng dần mức
năng trùng với cấu hình electron).
- Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự các lớp electron.
Thí dụ:
• Mg (Z = 12) Thứ tự tăng dần mức năng lượng 8 cấu hình electron
• Mn (Z = 25): Do sự chèn mức năng lượng, các electron được phân bố như sau:
Sau đó phải sắp xếp các phân lớp theo từng lớp 4
Cấu hình electron
hoặc viết gọn là [Ar]
[Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố agon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Mn.
Chú ý:
1. Cần hiểu electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ không phải theo thứ tự tăng dần mức năng
lượng.
2. Đối với một số nguyên tố nhóm phụ (nhóm B), khi trên phân lớp 4 sát lớp ngoài cùng có 4 electron hoặc
9 electron thường xảy ra hiện tượng "bán bão hòa gấp" hoặc "bão hòa gấp". Tức là 1 electron trên phân lớp ns
chuyển vào phân lớp (n - 1)d để làm bền phân lớp này.
Bán bão hoà gấp
Bão hoà gấp
Thí dụ:
Cr (Z = 24):
Thực tế:
(do hiện tượng "bán bão hòa gấp")
Cu (Z = 29):
Thực tế:
(do hiện tượng "bão hòa gấp")
3. Cấu hình electron còn mở rộng cho cả ion, khi đó để viết cấu hình electron của ion, ta phải xuất từ cấu hình
electron của nguyên tử, bằng cách bớt đi (cation) hoặc nhận vào (anion) số electron dùng bằng điện tích của
ion.
Thí dụ: Cl (Z = 17)
Fe (Z = 26)
b) Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
Các electron ở lớp ngoài cùng quyết định tính chất hoá học của một nguyên tố.
- Đối với nguyên tử của các nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng tối đa là 8. Các nguyên tử có 8 electron
lớp ngoài cùng đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học. Đó là các khí hiếm
(trừ He có số electron lớp ngoài cùng là 2).
- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là các nguyên tử kim loại (trừ 11, He và B).
- Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là các nguyên tử phi kim.
DẠNG 1: BÀI TẬP VỀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC HẠT VÀ CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
HOẶC ION
Ví dụ 1. Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản (nơtron, proton, electron) bằng 36.
a) Xác định tên nguyên tố X.
b) Viết cấu hình electron và sự phân bố electron vào các AO trong nguyên tử X.
Giải
a) Gọi Zx, Nx lần lượt là số proton và số nơtron của nguyên tử X. Ta có:
2Zx + Nx = 36 => Nx = 36 - 2Zx
Từ điều kiện:
Do ZX ∈ N nên ZX = 13 hoặc ZX = 12 (Mg)
• ZX = 13
Nx = 36 - 26 = 10
Ax = 13 + 10 = 23 (loại vì không có đồng vị ở Na )
• ZX = 12
Nx = 36 - 24 = 12
Ax = 12 + 12 = 24 (nhận)
X là magie (Mg).
b) Cấu hình electron: Mg (Z =12):
Sự phân bố electron vào các AO:
Ví dụ 4: Hợp chất M được tạo thành từ cation X + (do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố phi kim tạo nên) và anion Y ( tạo bởi 4 nguyên tử của 2 nguyên tố phi kim). Tổng số proton trong X + bằng 11 và trong Y- là 31. Hãy xác
định công thức phân tử của M.
Giải
+
+
Xét cation X = [AxBy]
Theo đề ra ta có hệ:
Giả sử
Thay Z = 1 vào hệ trên, ta rút ra:
1 (H) và ZA = 2 (He) (loại)
và ZB = 7 (N)
x = 5 -1 = 4
Xét ion
ion X+ là NH
tương tự ta có hệ:
Giả sử
C thuộc chu kì 2.
Do C là phi kim nên C chỉ có thể là B(ZC = 5); C (ZC = 6) hoặc N (ZC =7).
Biện luận:
n = 3 và ZD = 16 (S)
11 chia hết cho 4 - n (1 ≤ n ≤ 3)
Y là B3S (loại)
-
-
n = 3 và ZD = 13 (Al) (loại)
3 chia hết cho
n = 1 hoặc n = 3
Nếu n = 1 thì m = 3 và ZD = 8 (O) => Y- là
(loại)
Nếu n = 3 thì m = 1 và ZD = 8 (O) => Y- là NO
(nhận)
Hợp chất M là
Ví dụ 5: Hãy viết phương trình hoá học và cấu hình electron tương ứng của chất
đầu, sản phẩm trong mỗi tường hợp sau đây:
a) Cu2+ (Z = 29 ) nhận thêm 2e
b) Fe2+ (Z = 26 ) nhường bớt le
o
c) Br (Z = 35 ) nhận thêm le
d) Hgo (Z = 80 ) nhường bớt 2e
Giải
a)
b)
c)
d)
Kí hiệu [Ar] chỉ cấu hình e của nguyên tử Ar (Z= 18)
[Kr]
Kr (Z = 36)
[Xe]
Xe (Z= 54)
Ví dụ 6: 1. Hãy dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn các trường hợp số lượng
electron trong một obitan nguyên tử.
2. Mỗi phân tử XY, có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 196; trong đó, số hạt mang điện nhiều
hơn số hạt không mang điện là 60, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 76.
a) Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY3.
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y.
Giải
1. Có ba trường hợp:
Obitan nguyên tử: trống
có le
có 2e
2. a) Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Z X, Y là ZY; số nơtron (hạt không mang điện) của X là
NY , Y là Ny. Với XY3, ta có các phương trình:
Tổng số ba loại hạt: 2ZX + 6ZY + NX + 3NY = 196
(1)
2ZX + 6ZY - NX - 3NY = 60
(2)
6ZY - 2ZX = 76
(3)
Cộng (1) với (2) và nhân (3) với 2, ta có:
Vậy X là nhôm, Y là clo, XY3 là AlCl3.
b) Cấu hình electron:
Al (Z = 13):
Cl (Z = 17):
Ví dụ 7: Có cấu hình electron
(1)
a) Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1).
b) Cấu hình electron (1) là cấu hình electron của nguyên tử hay ion ? Tại sao ?
Giải
a) Dùng ô lượng tử biểu diễn cấu hình:
b) (1) là cấu hình electron của nguyên tử vì cấu hình d bán bão hoà nên thuộc kim loại chuyển tiếp (theo
HTTH các nguyên tố).Thuộc kim loại chuyển tiếp thì ion không thể là anion; nếu là cation, số
e = 24 thì Z có thể là 25, 26, 27... Không có cấu hình cation nào ứng với các số liệu này. Vậy Z chỉ có thể là 24.
(Nguyên tố Ga có cấu hình [Ar]
, ion Ga2+ có cấu hình [Ar]
vào lớp ngoài cùng 4s1 để suy ra nguyên tử).
DẠNG 2: TÍNH THEO PHẦN TRĂM CÁC ĐỒNG VỊ
bền nên không thể căn cứ
Ví dụ 1: Trong tự nhiên đồng có hai đồng vị
Cu và
Cu. Nguyên tử khối trung binh của Cu là 63,54. Tính
phần trăm khối lượng của Cu trong Cu(OH)2.CuCO3. (cho O = 16; H = 1; C= 12)
Giải
Gọi x là % đồng vị
Cu
% đồng vị
Cu là (100 - x) (0 < x < 100). Ta có:
x = 73%
Cứ 1 mol Cu(OH)2.CuCO3 chứa 2 mol Cu ứng với 1,46 mol
Cu
Ví dụ 2: Tính khối lượng nguyên tử trung bình của argon và kali biết rằng trong tự nhiên:
- Argon có 3 đồng vị:
- Kali có 3 đồng vị:
Từ kết quả trên hãy giải thích vì sao nguyên tử có số hiệu nguyên tử nhỏ lại có khối lượng nguyên tử trung
bình lớn hơn và ngược lại.
Giải
Ta thấy argon có nguyên tử khối lớn hơn kali, trong khi đó số hiệu nguyên tử argon lại nhỏ hơn kali. Sở dĩ
như vậy là do argon có đồng vị có số khối cao chiếm tỷ lệ cao nhất, còn ở kali thì đồng vị có số khối thấp nhất
lại chiếm tỷ lệ cao nhất.
Ví dụ 3: Hiđro được điều chế bằng phương pháp điện phân nước, hiđro đó gồm 2 loại đồng vị H và
D. Hỏi
trong 180 gam nước nói trên có bao nhiêu gam đồng vị D, biết khối lượng nguyên tử trung bình của hiđro là
1,008.
Giải
Đặt x là % đồng vị H = % đồng vị
Phần trăm đồng vị
D là (100 - x) (0 < x < 100). Ta có:
D là 100% - 99,2% = 0,8%
Trong = 1mol H2O có 2 mol H ứng với
Khối lượng
= 0,016 mol ) D
D chứa trong 180 gam H2O là 2.0,16 = 0,32 gam
Ví dụ 4: Khối lượng nguyên tử trung bình của brom là 79,91 . Brom có 2 đồng vị là
nhiêu phần trăm khối lượng đồng vị
Gọi x là phần trăng đồng vị
- Phần trăm đồng vị
Br và
Br. Có bao
Br trong muối NaBrO3 ?
Giải
Br.
Br là (100 - x) (0 < x < 100). Ta có:
Cứ 1 mol NaBrO3 có 1 mol Br ứng với 0,545 mol
Phần trăm khối lượng của
Br
Br trong NaBrO3 là
Bài tập tự giải:
1. Cho X, Y là hai phi kim, trong nguyên tử X và Y có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện lần
lượt là 14 và 16. Biết trong hợp chất XYn.
- X chiếm 15,0486% về khối lượng
- Tổng số proton là 100
- Tổng số nơtron là 106
a) Xác định tên của hai nguyên tố X, Y và viết cấu hình electron nguyên tử của chúng.
b) Xác định công thức của hợp chất XYn.
2. Tổng số proton, nơtron, electron trong nguyên tử của hai nguyên tố M và X lần lượt bằng 82 và 52. M và X
tạo thành hợp chất MXa, trong phân tử của hợp chất đó có tổng số proton của các nguyên tử bằng 77.
a) Viết cấu hình electron nguyên tử và các ion bền có thể tạo ra từ M và N.
b) Xác định công thức của hợp chất MXa.
3. Viết cấu hình electron của các nguyên tử và ion sau ở trạng thái cơ bản:
Mn2+ (Z = 25); Cu (Z = 29); K (2= 19); S2- (Z = 16)
4. Cấu hình electron ngoài cùng của một nguyên tố X là 5p 5. Tỉ lệ số nơtron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962.
Số nơtron trong nguyên tử X gấp 3,7 lần số nơtron trong nguyên tử Y. Khi cho 10,725 gam X tác dụng với
lượng dư X thu được 45,65 gam sản phẩm có công thức XY.
a) Viết đầy đủ cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X.
b) Xác định số hiệu nguyên tử, số khối và tên của X, Y.
c) X và Y là kim loại hay phi kim?
5. a) Các ion X+, Y+ và nguyên tử Z nào có cấu hình electron là
? Viết cấu hình electron của nguyên
tử trung hòa X và Y ?
b) Tổng số proton, nơtron, electron trong nguyên tử của một nguyên tố A là 34. Viết cấu hình electron của
nguyên tử A và cho biết nó là kim loại, phi kim hay khí hiếm.
6. Nguyên tử của nguyên tố hóa học X có tổng số các hạt proton, nơtron, electron là 180, trong đó tổng các hạt
mang điện gấp 1,4324 lần số hạt không mang điện.
a) Viết cấu hình electron của nguyên tử X. Cho biết X là kim loại hay phi kim.
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố mà electron ngoài cùng là 4s 1. Từ đó cho biết tên
nguyên tố, số hiệu nguyên tử và số electron hóa trị của chúng.
7. a) Nguyên tố X, cation Y2+, anion Z đều có cấu hình electron là
. X, Y, Z là kim loại hay phi kim?
Tại sao?
b) Viết cấu hình electron của Cu (Z = 29). Trên cơ sở đó hay giải thích vì sao Cu có hóa trị I và II.
1. a) Gọi ZX, ZY là số proton X, Y; NX, NY là số nơtron của X, Y. Ta có:
(1)
(2)
(1)(2)
= 31 (3)
Mặt khác:
= 14. (4)
(3)(4) => ZX = 15 và NX = 16
X là photpho (P)
Thay ZX, NX vào hệ trên ta được:
n(NY – ZY) = 5 (5)
Ngoài ra: 2ZY – NY = 16 (6)
(5) + (6)
Do ZY ∈ N* => n = 1 hoặc 5
Nếu n = 1 => ZY = 21 (T1) (Loại)
Nếu n = 5 => ZY = 17 (Cl) (Nhận)
Vậy Y là clo (Cl) Cấu hình electron nguyên tử:
P(Z = 15):
Cl (Z = 17):
b) Công thức của hợp chất là PCl5
2. a) Kí hiệu số p, n, e trong nguyên tử X là Z, N, E theo đầu bài ta có:
Z + N + E = 52 (vì nguyên tử trung hoà điện Z = E)
2Z + N= 52
N = 52 - 2Z
Đối với các nguyên tử bền (trừ H):
• Z = 15 (P)
N = 22
A = 37 (loại vì photpho không có đồng vị
• Z = 16 (S)
N = 20
A = 36 (loại vì lưu huỳnh không có đồng vị
• Z = 17 (Cl)
N = 18
A = 35 (nhận clo có đồng vị
Kí hiệu số p, n, e trong nguyên tử M là
Z' + N'+E' = 82 hay 2Z' + N' = 82
P)
S)
Cl)
theo đầu bài ta có:
N' = 82 – 2Z'
Mặt khác:
(Fe)
Vậy X là Cl và M là Fe
Cấu hình electron nguyên tử và ion:
Cl (Z = 17):
C1-:
Fe (Z = 26):
Cấu hình electron:
b) Công thức phân tử của hợp chất là FeCl3.
3. Mn (Z = 25):
Cu (Z = 29):
K (Z = 19):
S (Z = 16):
4. a) Cấu hình electron đầy đủ của X:
= số e = 53
Vậy X là iot (I)
= 1,3962
53 + 74 = 127
Số nơtron trong nguyên tử Y:
Vậy Y là kali (K)
5. a) Ứng với cấu hình electron:
Ion
Na+ (Z = 11)
Na:
2+
Mg (Z = 12)
A13+ (Z = 13)
F- (Z = 9)
ZY = 39 – 20 = 19
có các ion và nguyên tử:
Cấu hình electron của nguyên tử
O2- (Z = 8)
N3-( Z = 7)
C4-(Z = 6)
Ne ( Z= 10):
b) Gọi Z, N lần lượt là số proton và số nơtron của A. Ta có: 2Z + N = 34
Từ điều kiện:
• Z = 10 (Ne) => N = 34 - 20 = 14 (loại vì Ne không có đồng vị ở
• Z = 11 (Na) => N = 34 - 2.11 = 12 (nhận)
Ne)
Cấu hình electron của Na:
Na là kim loại điển hình vì có 1 electron lớp ngoài cùng.
6. a) Theo dể ta có hệ:
X là iot (I). Cấu hình electron của I là:
Iot là phi kim điển hình vì có 7 electron lớp ngoài cùng
b) Nếu nguyên tố đó thuộc nhóm A
Cấu hình electron đầy đủ:
Z = số e = 19 => Kali (K) có 1 electron hóa trị
Nếu nguyên tố đó thuộc nhóm B thì do có lớp ngoài cùng là 4s 1 nên ở đây xảy ra hiện tượng "bán bão hòa
gấp”
và "bão hòa gấp"
Cấu hình electron đầy đủ:
•
Z = 24 Crom (Cr) có 1 ÷ 6 electron hóa trị
•
Z = 29 Đồng (Cu) có 1 hoặc 2 electron hóa trị
Chú ý: Đối với các nguyên tố nhóm A thì số electron hóa trị chính là số electron lớp ngoài cùng. Còn các
nguyên tố nhóm B thì bao gồm electron lớp ngoài cùng và một số electron ở phân lớp 4 sát lớp ngoài cùng.
7. a) X:
X là khí hiếm vì có 8 electron lớp ngoài cùng
Y là kim loại vì có 2 electron lớp ngoài cùng
Z- :
Z là phi kim vì có 7 electron lớp ngoài cùng
b) Cu (Z = 29):
Do có 1 electron lớp ngoài cùng nên Cu có hóa trị I. Tuy nhiên, còn 1 electron trên phân lớp 4s nhảy sang
phân lớp 3d do hiện tượng "bão hòa gấp" liên kết yếu với obitan 3d nên dễ bị bứt ra khỏi nguyên tử Cu để tạo
liên kết với nguyên tử nguyên tố khác nên Cu còn có hóa trị II.
CẤU TẠO BẢNG TUẦN HOÀN
1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố hoá học:
* Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.
* Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử xếp thành 1 hàng ngang và xếp
theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần ( chu kì ).
* Các nguyên tố có CH e tương tự nhau đựơc xếp thành 1 cột ( nhóm ).
2. Cấu tạo của BTH.
a. ô. Mỗi nguyên tố hoá học được xếp vào 1 ô.
b. Chu kì:
- Gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron.
- BTH gồm 7 chu kì: Gồm 3 c.kì nhỏ ( Chu kì 1,2,3 ) và 4 chu kì lớn ( Chu kì 4, 5, 6, 7),
trong đó chu kì 7 chưa hoàn thành.
c. Nhóm: Được đánh số bằng chữ số La Mã từ I VIII
* Chia thành nhóm A và nhóm B
- Nhóm A: Gồm các nguyên tố s và nguyên tố p.( là những nguyên tố mà electron “ cuối
cùng ” thuộc phân lớp s hoặc p )
- Nhóm B: Gồm các nguyên tố d và nguyên tố f..( là những nguyên tố mà electron “ cuối
cùng ” thuộc phân lớp d hoặc f )
Chú ý: Khi xét 1 nguyên tố nhóm A hay nhóm B ta phải dựa vào cấu hình electron theo
năng lượng.
GV hướng dẫn HS làm biết được phương pháp làm các dạng bài.
Dạng 1: Xác định vị trí của các nguyên tố HH trong BTH và T/CHH của chúng khi biết
số hiệu nguyên tử Z
* Phương pháp: Ta làm theo các bước sau:
Bước 1: Viết cấu hình electron theo năng lượng.
Bước 2: Xác định nguyên tố đó thuộc nhóm A hay nhóm B (theo định nghĩa).
Bước 3: Nếu là nhóm A ta có:
STT ô = Số p = số e = Z.
STT ckì = Số lớp e.
STT nhóm A = Số e lớp ngoài cùng.
Bước 4: Nếu là nhóm B ta có:
STT ô = Số p = số e = Z.
STT ckì = Số lớp e.
STT nhóm B được xác định như sau: Nguyên tử nguyên tố nhóm B có CH electron
dạng: (n - 1)dxnsy. Ta đặt a = x + y.
a là STT của nhóm.
Nếu a < 8
Nếu 8 a 10 Nguyên tố này thuộc nhóm VIIIB.
STT của nhóm = a - 10
Nếu a > 10
Dạng 2:
Xác định 2 nguyên tố thuộc 1 nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp nhau trong BHTTH
các nguyên tố HH.
* Phương pháp: 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử: ZA, ZB.
ZA - ZB = 8
(Chu kì nhỏ)
ZA - ZB = 18
(Chu kì lớn )
Xác định 2 nguyên tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp nhau trong BHTTH các nguyên tố HH.
* Phương pháp: 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử: ZA, ZB.
ZA - ZB = 1
ZA - ZB = 7
(chu kì nhỏ )
ZA - ZB = 9
ZA - ZB = 17
(chu kì lớn )
ZA - ZB = 19
3. Định luật tuần hoàn
Tính chất của các nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo
nên từ các nguyên tố biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân.
Nhóm A
Tính KL tăng
Tính PK giảm
Tính bazơ tăng
Chu kì
(ngược lại với
nhóm)
Hoạt động 2: Bài tập (85')
Bài 1: A và B là 2 nguyên tố thuộc cùng nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong BTH. Tổng
số hạt proton trong 2 hạt nhân nguyên tử A, B bằng 30.
Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
Bài 2: A và B là 2 ng.tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong BTH. Tổng số hạt proton trong nguyên
tử A, B bằng 19. A, B tạo được hợp chất X có tổng số proton là 70.
1. Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
2. Tìm CTPT của X.
Bài 3: Cho 2 nguyên tố A, B nằm trong 1 nhóm A của 2 chu kì liên tiếp. Tổng số điện tích hạt
nhân của 2 nguyên tố là 24.
Hai nguyên tố C, D đứng kế tiếp nhau trong 1 chu kì, tổng số khối của chúng là 51. Số nơtron
của D lớn hơn của C là 2, số electron của C bằng số nơtron của nó.
a. Xác định các nguyên tố trên và viết cấu hình electron của chúng.
b. Sắp xếp các nguyên tố trên theo chiều tăng tính khử.
c. Hãy viết công thức các hợp chất giữa chúng (nếu có).
Bài 4: Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số hạt cơ bản là 60, trong hạt nhân số hạt mang điện
bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố D có tổng số hạt electron trên các phân
lớp p là 11. Nguyên tử nguyên tố E có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. Dựa trên cấu hình
electron, xác định nguyên tố và cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn.
Bài 5: Cho số hiệu của các nguyên tử của các nguyên tố: O (Z = 8), Ne (Z = 10), Mg (Z=12),
Ar (Z=18). Hãy sắp xếp các nguyên tử, ion sau: O 2-, Ne, Mg2+, Ar theo chiều bán kính tăng dần
từ trái sang phải. Giải thích ngắn gọn sự sắp xếp đó.
Bài 1: A và B là 2 nguyên tố thuộc cùng nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong BTH. Tổng
số hạt proton trong 2 hạt nhân nguyên tử A, B bằng 30.
Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
Hướng dẫn: Gọi ZA, ZB lần lượt là số hạt proton của nguyên tử A và nguyên tử B
Theo bài ra ta có ZA + ZB = 19 (1)
ZA – ZB = 8 (2)
Giải (1) và (2) ta được ZA = 19; ZB = 11
Cấu hình electron A (Z=19) 1s22s22p63s23p64s1
=> A+ : 1s22s22p63s23p6
B (Z=11) 1s22s22p63s1
=> B+ : 1s22s22p6
Bài 2: A và B là 2 ng.tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong BTH. Tổng số hạt proton trong nguyên
tử A, B bằng 19. A, B tạo được hợp chất X có tổng số proton là 70.
1. Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
2. Tìm CTPT của X.
Hướng dẫn: Gọi ZA, ZB lần lượt là số hạt proton của nguyên tử A và nguyên tử B
Gọi CTPT của hợp chất X là AxBy
Theo bài ra ta có ZA + ZB = 19 (1)
xZA + yZB = 70 (2)
Từ (1) và (2) ta có nhóm trung bình của A và B là 70/19 = 3,6
Mà A, B thuộc 2 nhóm A liên tiếp => A thuộc nhóm IIIA, B thuộc nhóm IVB
=> x = 4, y = 3 thay vào phương trình (2) ta có 4x + 3y = 70 (3)
Giải phương trình (1) và (3) ta được ZA = 13; ZB = 6
A là Al, B là C
Al (Z=13) 1s22s22p63s23p1
Al3+ : 1s22s22p6
C (Z = 6) 1s22s22p2
C4- :1s22s22p6
CTPT của X là Al4C3
Bài 3: Cho 2 nguyên tố A, B nằm trong 1 nhóm A của 2 chu kì liên tiếp. Tổng số điện tích hạt
nhân của 2 nguyên tố là 24.
Hai nguyên tố C, D đứng kế tiếp nhau trong 1 chu kì, tổng số khối của chúng là 51. Số nơtron
của D lớn hơn của C là 2, số electron của C bằng số nơtron của nó.
a. Xác định các nguyên tố trên và viết cấu hình electron của chúng.
b. Sắp xếp các nguyên tố trên theo chiều tăng tính khử.
c. Hãy viết công thức các hợp chất giữa chúng (nếu có).
Hướng dẫn: a) Gọi ZA, ZB lần lượt là số hạt proton của nguyên tử A và nguyên tử B
Theo bài ra ta có ZA + ZB = 24 (1)
ZA – ZB = 8 (2)
Giải (1), (2) ta được ZA= 16; ZB = 8 => A là S, B là O
Cấu hình electron O (Z =8) 1s22s22p4; S (Z = 16) 1s22s22p63s23p4
Gọi ZC, ZD, NC, ND lần lượt là số hạt proton, số hạt nơtron của nguyên tử C và nguyên tử D
Theo bài ra ta có ZC + ZD + NC + ND = 51
(3)
ND – NC = 2 => ND = NC +2
(4)
Z C = NC
(5)
Thay (4), (5) vào (3)ta được 3ZC + ZD = 49
=> số proton trung bình của ZC, ZD là 49/4 = 12,75 mà C, D đứng kế tiếp nhau trong1 chu kì nên
Nếu ZC = 12 => ZD = 13 => C là Mg, D là Al
Cấu hình electron Mg (Z=12) 1s22s22p63s2; Al (Z=13) 1s22s22p63s23p1
b) Theo chiều tăng tính khử: Oc) Al2O3, Al2S3, MgO, MgS, SO2, SO3
Bài 4: Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số hạt cơ bản là 60, trong hạt nhân số hạt mang điện
bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố D có tổng số hạt electron trên các phân
lớp p là 11. Nguyên tử nguyên tố E có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. Dựa trên cấu hình
electron, xác định nguyên tố và cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn.
Hướng dẫn:
Theo bài ta có
2ZA + NA = 60
=> ZA = NA = 20 => Cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p64s2
A là nguyên tố Ca: ô 20, chu kì 4, nhóm IIA trong BTH
Vì D có tổng số hạt trên phân lớp p là 11 => D có cấu hình e là 1s22s22p63s23p5
D là nguyên tố Cl: ô 17, chu kì 3, nhóm VIIA
Nguyên tử E có 4 lớp electron và 6 electron độc thân
=> cấu hình electron của E là: 1s22s22p63s23p63d54s1
E là nguyên tố Cr: ô 24, chu kì 4, nhóm VIB
Bài 5: Cho số hiệu của các nguyên tử của các nguyên tố: O (Z = 8), Ne (Z = 10), Mg (Z=12),
Ar (Z=18). Hãy sắp xếp các nguyên tử, ion sau: O 2-, Ne, Mg2+, Ar theo chiều bán kính tăng dần
từ trái sang phải. Giải thích ngắn gọn sự sắp xếp đó.
BÀI TẬP BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC
Câu 1
Cation M2+ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 3d6 , anion X- có cấu hình eletron ở phân lớp
ngoài cùng là 3p6 .
a) Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố M, X và gọi tên chúng.
b) Viết các phương trình hóa học xảy ra khi cho đơn chất của X lần lượt tác dụng với M; MX 2; MSO4;
dung dịch NaOH (nhiệt độ thường); dung dịch KOH( đun nóng); dung dịch Ca(OH)2.
Đáp án
Câu 1: a) M2+ +2e M
Cấu hình electron của M2+ là 1s22s22p63s23p63d6
Cấu hình electron của M là 1s22s22p63s23p63d64s2
Z = 26 vậy M là sắt ( Fe)
X- X + 1e
Cấu hình electron của X- là 1s22s22p63s23p6
Cấu hình electron của X là 1s22s22p63s23p5
Z = 17 vậy M là Clo ( Cl)
b) Các phương trình hóa học:
o
(1) 3Cl2 + 2Fe t→ 2FeCl3
(2) Cl2 + 2FeCl2 2FeCl3
(3) 3Cl2 + 6FeSO4 2FeCl3 +2Fe2(SO4)3
(4) Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
o
(5) 3Cl2 + 6KOH t→ 5KCl + KClO3 + 3H2O
(6) 2Cl2 + 2 Ca(OH)2 (dung dịch) CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
Câu 2:
Cho các nguyên tử của các nguyên tố sau: 11Na; 16S; 26Fe.
a) Em hãy viết cấu hình electron của các ion tương ứng: Na + , S2- , Fe2+ ,Fe3+ .
b) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho các đơn chất tương ứng của các nguyên tố trên tác dụng
lần lượt với dung dịch H2SO4 đặc, nóng (sản phẩm khử của S+6 trong các phản ứng đều là S+4).
Đáp án
a) Cấu hình electron của các ion tương ứng:
Na+ : 1s22s22p6
S 2- : 1s22s22p63s23p6
Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6
Fe3+: 1s22s22p63s23p63d5
b) 2Na + 2H2SO4 đặc, nóng Na2SO4 + SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 đặc, nóng 3SO2 + 2H2O
2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (*)
Nếu Fe dư sau phản ứng (*) sẽ có phản ứng: Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4
Câu 3:
Tổng số hạt mang điện trong ion AB 2−¿¿
bằng 82. Số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử A
3
nhiều hơn số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử B là 8. Xác định số hiệu nguyên tử của hai
nguyên tố A và B. Viết cấu hình electron của hai nguyên tử A và B. Xác định vị trí của hai nguyên tố A
và B trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học.
Đáp án
Gọi số hạt proton, electron trong hai nguyên tử A và B tương ứng là Z A , EA và ZB , EB .
Trong nguyên tử: ZA = EA , ZB = EB .
Theo đề bài, ta có:
2(ZA + 3 ZB ) + 2 = 82 (a)
ZA - ZB = 8 (b)
Giải hệ 2 phương trình (a) và (b), được ZA = 16, ZB = 8
⇒Số hiệu nguyên tử của A là ZA = 16 và của B là ZB = 8
Viết cấu hình electron của hai nguyên tử A và B:
ZA = 16 ⇒ cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p4
ZB = 8 ⇒ cấu hình electron của B là 1s22s22p4
A ở ô thứ 16, chu kỳ 3, nhóm VIA: B ở ô thứ 8, chu kỳ 2, nhóm VIA
BÀI TẬP NGUYÊN TỬ
Bài 1: Một kim loại M có số khối bằng 55. Tổng số các hạt cơ bản trong ion M 2+ là 79. Tìm M
và viết kí hiệu nguyên tử của kim loại M.
Hướng dẫn: Kí hiệu P và N lần lượt là số hạt proton và số nơtron của nguyên tử M
Theo bài ta có hệ phương trình
P + N = 55
P = 26
2P + N – 2 = 79
N = 29
M là Fe, kí hiệu nguyên tử
Bài 2: Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong 2 nguyên tử kim loại X và Y là 142, trong đó
tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 42. Số hạt mang điện của
nguyên tử Y nhiều hơn của X là 12. Viết cấu hình electron của X và Y? Xác định hại kim loại X
và Y?
Hướng dẫn: Kí hiệu PX, PY và NX, NY lần lượt là số hạt proton và số nơtron của nguyên tử X và
Y.
Theo bài ra ta có hệ phương trình sau:
2PX + 2PY + NX + NY = 142
PX =20
2PX + 2PY – (NX + NY) = 42
PY = 26
2PY – 2PX = 12
Cấu hình electron X (Z = 20) 1s22s22p63s23p64s2
Cấu hình electron Y (Z = 26) 1s22s22p63s23p63d64s2
X là Ca, Y là Fe
Bài 3: Tổng số hạt proton, nơtron, eletron trong nguyên tử một nguyên tố là 34. Biết rằng tỉ số
N/Z (N là tổng số hạt nơtron, Z là tổng số hạt proton) của các nguyên tố có Z = 1 đến Z= 20 có
giá trị lớn nhất là 1,2. Xác định nguyên tử khối của nguyên tố?
Hướng dẫn: Kí hiệu Z và N lần lượt là số hạt proton và số nơtron của nguyên tố cần tìm
Theo bà...
1.
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
Đặc tính hạt
Vỏ nguyên tử
electron (e)
Điện tích (q)
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
proton (p)
Hạt nhân
nơtron (n)
Khối lượng (m)
II. Kích thước, khối lượng nguyên tử
1. Kích thước
• Nguyên tử được xem như một khối cầu, đường kính độ 0,1mm =
có bán kính khoảng 0,053 nm.
• Hạt nhân nguyên tử xem như một khối cầu, đường kính khoảng
. Nguyên tử nhỏ nhất là H
.
• Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn, vào khoảng
.
• Đường kính của electron và của proton còn nhỏ hơn nhiều (khoảng 10-8 nm). Electron chuyển động xung
quanh hạt nhân trong không gian rỗng của nguyên tử.
2. Khối lượng nguyên tử
• Điện tích của proton và electron có trị số trị số tuyệt đối bằng nhau. Nhưng khối lượng của proton gấp
1836 lần khối lượng của electron.
• Khối lượng của nguyên tử bằng tổng số khối lượng của proton, nơtron và electron:
Nhưng vì khối lượng electron quá nhỏ so với khối lượng proton, nên ta xem như khối lượng nguyên tử gần
bằng tổng số khối lượng proton và nơtron.
III, Hạt nhân nguyên tử
1. Điện tích hạt nhân
Nếu hạt nhân có Z proton, thì điện tích của hạt nhân bằng Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z.
Nguyên tử trung hoà điện nên số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử.
Vậy: Số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron
2. Số khối A. Bằng tổng số hạt proton (Z) và số nơtron (N).
A = Z+N
Chú ý: - Đối với những nguyên tử có 2 < Z ≤ 82 thì 1≤
≤1,5 (*)
Biểu thức trên thường dùng để xác định Z, N và A khi biết tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử
(hoặc ion).
IV. Nguyên tố hoá học
1. Định nghĩa
Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử có cùng số điện tích hạt nhân.
2. Số hiệu nguyên tử
Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.
Số hiệu nguyên tử (kí hiệu là Z) cho biết:
- Số proton trong hạt nhân nguyên tử.
- Số electron trong nguyên tử.
3. Kí hiệu nguyên tử
Nguyên tử của nguyên tố X có số hiệu nguyên tử Z và số khối A, được kí hiệu
V. Đồng vị
1. Định nghĩa
.
Các đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron,
do đó số khối A của chúng khác nhau.
2. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình
• Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị
khối lượng nguyên tử.
• Hầu hết các nguyên tố hoá học là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định,
nên nguyên tử khối của các nguyên tố có nhiều đồng vị là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị có
tính đến tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.
Giả sử nguyên tố A có hai đồng vị A1 và A2. Gọi
là nguyên tử khối trung bình, A1 là nguyên tử khối của
đồng vị A1, x1 là tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của đồng vị A 1; A2 là nguyên tử khối của đồng vị A2, x2 là tỉ lệ
phần trăm số nguyên tử đồng vị A2.
Ta có:
Tổng quát:
4. Lớp và phân lớp electron
a) Lớp electron
Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp, các lớp được sắp xếp từ gần hạt nhân ra ngoài.
Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Những electron lớp trong liên kết với hạt
nhân bền chặt hơn những electron ở lớp ngoài. Do đó, năng lượng của electron ở lớp trong thấp hơn năng lượng
của electron ở lớp ngoài. Vì vậy, năng lượng của electron chủ yếu phụ thuộc vào số thứ tự của lớp. Thứ tự các
lớp electron được ghi bằng các số nguyên n= 1, 2, 3, ....7
n
1
2
3
4
5
6
7
Tên lớp
K
L
M
N
O
P
Q
Theo trình tự sắp xếp trên, lớp K (n=1) là lớp gần hạt nhân nhất. Năng lượng của clectron trên lớp này là
thấp nhất. Sự liên kết giữa electron trên lớp này với hạt nhân là bền chặt nhất, rồi tiếp theo là những electron
của lớp ứng với n lớn hơn có năng lượng cao hơn.
Số electron tối đa trong mỗi lớp được xác địng bởi công thức 2n2 với
1 ≤ n ≤ 4 (n là số thứ tự của lớp).
Vậy:
Lớp K (n = 1) có tối đa 2e
Lớp L (n = 2) có tối đa 8e
Lớp M (n = 3) có tối đa 16e
Lớp N (n = 4) có tối đa 32e
Các lớp O, P, Q cũng tối đa 32e.
b) Phân lớp electron
Mỗi lớp electron phân chia thành các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường: s, p, d, f.
Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.
Lớp thứ n có n phân lớp (1 ≤ n ≤ 4). Các lớp có n ≥ 5 có 4 phân lớp.
Electron ở phân lớp nào thì gọi tên theo phân lớp đó.
Số electron tối đa trong phân lớp như sau:
* Phân lớp s có tối đa 2e, kí hiệu s2
* Phân lớp p có tối đa 2e, kí hiệu p6
* Phân lớp d có tối đa 2e, kí hiệu d10
* Phân lớp f có tối đa 2e, kí hiệu f14
Các phân lớp: s2, p6, d10 và f14 có đủ số electron tối đa gọi là phân lớp bão hoà. Còn phân lớp chưa đủ số
electron tối đa gọi là phân lớp chưa bão hoà. Thí dụ các phân lớp s1, p3, d7, f12, ...
VI. Năng lượng của các electron trong nguyên tử và cấu hình electron
nguyên tử
1. Năng lượng của electron trong nguyên tử
a) Mức năng lượng obitan nguyên tử
Trong nguyên tử, các electron trên mỗi obitan có một năng lượng xác định. Người ta gọi mức năng lượng
này là mức năng lượng obitan nguyên tử (mức năng lượng AO).
Các electron trên các obitan khác nhau của cùng một phân lớp có năng lượng như nhau. Thí dụ: Ứng với n
= 2, ta có hai phân lớp 2s và 2p. Phân lớp 2s chỉ có một obitan 2s, còn phân lớp 2p có 3 obitan: 2p x, 2py, 2pz,.
Các electron của các obitan p trong phân lớp này tuy có sự định hướng trong không gian khác nhau, nhưng
chúng có cùng mức năng lượng AO.
b) Trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử
Thực nghiệm và lí thuyết cho thấy khi số hiệu nguyên tử Z tăng, các mức năng lượng AO tăng dần theo
trình tự sau:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 6f 7d 7f
Từ trình tự mức năng lượng AO trên cho thấy khi điện tích hạt nhân tăng có sự chèn mức năng lượng, mức
4s trở nên thấp hơn 3d, mức 5s thấp hơn 4d, 6s thấp hơn 4f, 5d, ...
3. Cấu hình electron nguyên tử
a) Cấu hình electron nguyên tử
Cấu hình electron nguyên tử biểu diễn sự phân bố electron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau.
Quy trước cách viết cấu hình electron nguyên tử:
- Số thứ tự lớp electron được viết bằng các chữ số (1, 2, 3, ...)
- Phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường (s, p, d, f)
- Số clectron được ghi bằng chỉ số ở phía trên, bên phải của phân lớp.
Cách viết cấu hình electron nguyên tử
- Xác định số electron của nguyên tử
- Các electron được phân bổ theo thứ tự tăng dân các mức năng lượng AO, theo các nguyên lí và quy tắc
phân bố electron trong nguyên tử (đối với các nguyên tử không có phân lớp d hoặc f thì thứ tự tăng dần mức
năng trùng với cấu hình electron).
- Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự các lớp electron.
Thí dụ:
• Mg (Z = 12) Thứ tự tăng dần mức năng lượng 8 cấu hình electron
• Mn (Z = 25): Do sự chèn mức năng lượng, các electron được phân bố như sau:
Sau đó phải sắp xếp các phân lớp theo từng lớp 4
Cấu hình electron
hoặc viết gọn là [Ar]
[Ar] là cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố agon, là khí hiếm gần nhất đứng trước Mn.
Chú ý:
1. Cần hiểu electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ không phải theo thứ tự tăng dần mức năng
lượng.
2. Đối với một số nguyên tố nhóm phụ (nhóm B), khi trên phân lớp 4 sát lớp ngoài cùng có 4 electron hoặc
9 electron thường xảy ra hiện tượng "bán bão hòa gấp" hoặc "bão hòa gấp". Tức là 1 electron trên phân lớp ns
chuyển vào phân lớp (n - 1)d để làm bền phân lớp này.
Bán bão hoà gấp
Bão hoà gấp
Thí dụ:
Cr (Z = 24):
Thực tế:
(do hiện tượng "bán bão hòa gấp")
Cu (Z = 29):
Thực tế:
(do hiện tượng "bão hòa gấp")
3. Cấu hình electron còn mở rộng cho cả ion, khi đó để viết cấu hình electron của ion, ta phải xuất từ cấu hình
electron của nguyên tử, bằng cách bớt đi (cation) hoặc nhận vào (anion) số electron dùng bằng điện tích của
ion.
Thí dụ: Cl (Z = 17)
Fe (Z = 26)
b) Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
Các electron ở lớp ngoài cùng quyết định tính chất hoá học của một nguyên tố.
- Đối với nguyên tử của các nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng tối đa là 8. Các nguyên tử có 8 electron
lớp ngoài cùng đều rất bền vững, chúng hầu như không tham gia vào các phản ứng hoá học. Đó là các khí hiếm
(trừ He có số electron lớp ngoài cùng là 2).
- Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng là các nguyên tử kim loại (trừ 11, He và B).
- Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng thường là các nguyên tử phi kim.
DẠNG 1: BÀI TẬP VỀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC HẠT VÀ CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
HOẶC ION
Ví dụ 1. Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản (nơtron, proton, electron) bằng 36.
a) Xác định tên nguyên tố X.
b) Viết cấu hình electron và sự phân bố electron vào các AO trong nguyên tử X.
Giải
a) Gọi Zx, Nx lần lượt là số proton và số nơtron của nguyên tử X. Ta có:
2Zx + Nx = 36 => Nx = 36 - 2Zx
Từ điều kiện:
Do ZX ∈ N nên ZX = 13 hoặc ZX = 12 (Mg)
• ZX = 13
Nx = 36 - 26 = 10
Ax = 13 + 10 = 23 (loại vì không có đồng vị ở Na )
• ZX = 12
Nx = 36 - 24 = 12
Ax = 12 + 12 = 24 (nhận)
X là magie (Mg).
b) Cấu hình electron: Mg (Z =12):
Sự phân bố electron vào các AO:
Ví dụ 4: Hợp chất M được tạo thành từ cation X + (do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố phi kim tạo nên) và anion Y ( tạo bởi 4 nguyên tử của 2 nguyên tố phi kim). Tổng số proton trong X + bằng 11 và trong Y- là 31. Hãy xác
định công thức phân tử của M.
Giải
+
+
Xét cation X = [AxBy]
Theo đề ra ta có hệ:
Giả sử
Thay Z = 1 vào hệ trên, ta rút ra:
1 (H) và ZA = 2 (He) (loại)
và ZB = 7 (N)
x = 5 -1 = 4
Xét ion
ion X+ là NH
tương tự ta có hệ:
Giả sử
C thuộc chu kì 2.
Do C là phi kim nên C chỉ có thể là B(ZC = 5); C (ZC = 6) hoặc N (ZC =7).
Biện luận:
n = 3 và ZD = 16 (S)
11 chia hết cho 4 - n (1 ≤ n ≤ 3)
Y là B3S (loại)
-
-
n = 3 và ZD = 13 (Al) (loại)
3 chia hết cho
n = 1 hoặc n = 3
Nếu n = 1 thì m = 3 và ZD = 8 (O) => Y- là
(loại)
Nếu n = 3 thì m = 1 và ZD = 8 (O) => Y- là NO
(nhận)
Hợp chất M là
Ví dụ 5: Hãy viết phương trình hoá học và cấu hình electron tương ứng của chất
đầu, sản phẩm trong mỗi tường hợp sau đây:
a) Cu2+ (Z = 29 ) nhận thêm 2e
b) Fe2+ (Z = 26 ) nhường bớt le
o
c) Br (Z = 35 ) nhận thêm le
d) Hgo (Z = 80 ) nhường bớt 2e
Giải
a)
b)
c)
d)
Kí hiệu [Ar] chỉ cấu hình e của nguyên tử Ar (Z= 18)
[Kr]
Kr (Z = 36)
[Xe]
Xe (Z= 54)
Ví dụ 6: 1. Hãy dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn các trường hợp số lượng
electron trong một obitan nguyên tử.
2. Mỗi phân tử XY, có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 196; trong đó, số hạt mang điện nhiều
hơn số hạt không mang điện là 60, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 76.
a) Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY3.
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y.
Giải
1. Có ba trường hợp:
Obitan nguyên tử: trống
có le
có 2e
2. a) Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Z X, Y là ZY; số nơtron (hạt không mang điện) của X là
NY , Y là Ny. Với XY3, ta có các phương trình:
Tổng số ba loại hạt: 2ZX + 6ZY + NX + 3NY = 196
(1)
2ZX + 6ZY - NX - 3NY = 60
(2)
6ZY - 2ZX = 76
(3)
Cộng (1) với (2) và nhân (3) với 2, ta có:
Vậy X là nhôm, Y là clo, XY3 là AlCl3.
b) Cấu hình electron:
Al (Z = 13):
Cl (Z = 17):
Ví dụ 7: Có cấu hình electron
(1)
a) Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1).
b) Cấu hình electron (1) là cấu hình electron của nguyên tử hay ion ? Tại sao ?
Giải
a) Dùng ô lượng tử biểu diễn cấu hình:
b) (1) là cấu hình electron của nguyên tử vì cấu hình d bán bão hoà nên thuộc kim loại chuyển tiếp (theo
HTTH các nguyên tố).Thuộc kim loại chuyển tiếp thì ion không thể là anion; nếu là cation, số
e = 24 thì Z có thể là 25, 26, 27... Không có cấu hình cation nào ứng với các số liệu này. Vậy Z chỉ có thể là 24.
(Nguyên tố Ga có cấu hình [Ar]
, ion Ga2+ có cấu hình [Ar]
vào lớp ngoài cùng 4s1 để suy ra nguyên tử).
DẠNG 2: TÍNH THEO PHẦN TRĂM CÁC ĐỒNG VỊ
bền nên không thể căn cứ
Ví dụ 1: Trong tự nhiên đồng có hai đồng vị
Cu và
Cu. Nguyên tử khối trung binh của Cu là 63,54. Tính
phần trăm khối lượng của Cu trong Cu(OH)2.CuCO3. (cho O = 16; H = 1; C= 12)
Giải
Gọi x là % đồng vị
Cu
% đồng vị
Cu là (100 - x) (0 < x < 100). Ta có:
x = 73%
Cứ 1 mol Cu(OH)2.CuCO3 chứa 2 mol Cu ứng với 1,46 mol
Cu
Ví dụ 2: Tính khối lượng nguyên tử trung bình của argon và kali biết rằng trong tự nhiên:
- Argon có 3 đồng vị:
- Kali có 3 đồng vị:
Từ kết quả trên hãy giải thích vì sao nguyên tử có số hiệu nguyên tử nhỏ lại có khối lượng nguyên tử trung
bình lớn hơn và ngược lại.
Giải
Ta thấy argon có nguyên tử khối lớn hơn kali, trong khi đó số hiệu nguyên tử argon lại nhỏ hơn kali. Sở dĩ
như vậy là do argon có đồng vị có số khối cao chiếm tỷ lệ cao nhất, còn ở kali thì đồng vị có số khối thấp nhất
lại chiếm tỷ lệ cao nhất.
Ví dụ 3: Hiđro được điều chế bằng phương pháp điện phân nước, hiđro đó gồm 2 loại đồng vị H và
D. Hỏi
trong 180 gam nước nói trên có bao nhiêu gam đồng vị D, biết khối lượng nguyên tử trung bình của hiđro là
1,008.
Giải
Đặt x là % đồng vị H = % đồng vị
Phần trăm đồng vị
D là (100 - x) (0 < x < 100). Ta có:
D là 100% - 99,2% = 0,8%
Trong = 1mol H2O có 2 mol H ứng với
Khối lượng
= 0,016 mol ) D
D chứa trong 180 gam H2O là 2.0,16 = 0,32 gam
Ví dụ 4: Khối lượng nguyên tử trung bình của brom là 79,91 . Brom có 2 đồng vị là
nhiêu phần trăm khối lượng đồng vị
Gọi x là phần trăng đồng vị
- Phần trăm đồng vị
Br và
Br. Có bao
Br trong muối NaBrO3 ?
Giải
Br.
Br là (100 - x) (0 < x < 100). Ta có:
Cứ 1 mol NaBrO3 có 1 mol Br ứng với 0,545 mol
Phần trăm khối lượng của
Br
Br trong NaBrO3 là
Bài tập tự giải:
1. Cho X, Y là hai phi kim, trong nguyên tử X và Y có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện lần
lượt là 14 và 16. Biết trong hợp chất XYn.
- X chiếm 15,0486% về khối lượng
- Tổng số proton là 100
- Tổng số nơtron là 106
a) Xác định tên của hai nguyên tố X, Y và viết cấu hình electron nguyên tử của chúng.
b) Xác định công thức của hợp chất XYn.
2. Tổng số proton, nơtron, electron trong nguyên tử của hai nguyên tố M và X lần lượt bằng 82 và 52. M và X
tạo thành hợp chất MXa, trong phân tử của hợp chất đó có tổng số proton của các nguyên tử bằng 77.
a) Viết cấu hình electron nguyên tử và các ion bền có thể tạo ra từ M và N.
b) Xác định công thức của hợp chất MXa.
3. Viết cấu hình electron của các nguyên tử và ion sau ở trạng thái cơ bản:
Mn2+ (Z = 25); Cu (Z = 29); K (2= 19); S2- (Z = 16)
4. Cấu hình electron ngoài cùng của một nguyên tố X là 5p 5. Tỉ lệ số nơtron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962.
Số nơtron trong nguyên tử X gấp 3,7 lần số nơtron trong nguyên tử Y. Khi cho 10,725 gam X tác dụng với
lượng dư X thu được 45,65 gam sản phẩm có công thức XY.
a) Viết đầy đủ cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X.
b) Xác định số hiệu nguyên tử, số khối và tên của X, Y.
c) X và Y là kim loại hay phi kim?
5. a) Các ion X+, Y+ và nguyên tử Z nào có cấu hình electron là
? Viết cấu hình electron của nguyên
tử trung hòa X và Y ?
b) Tổng số proton, nơtron, electron trong nguyên tử của một nguyên tố A là 34. Viết cấu hình electron của
nguyên tử A và cho biết nó là kim loại, phi kim hay khí hiếm.
6. Nguyên tử của nguyên tố hóa học X có tổng số các hạt proton, nơtron, electron là 180, trong đó tổng các hạt
mang điện gấp 1,4324 lần số hạt không mang điện.
a) Viết cấu hình electron của nguyên tử X. Cho biết X là kim loại hay phi kim.
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố mà electron ngoài cùng là 4s 1. Từ đó cho biết tên
nguyên tố, số hiệu nguyên tử và số electron hóa trị của chúng.
7. a) Nguyên tố X, cation Y2+, anion Z đều có cấu hình electron là
. X, Y, Z là kim loại hay phi kim?
Tại sao?
b) Viết cấu hình electron của Cu (Z = 29). Trên cơ sở đó hay giải thích vì sao Cu có hóa trị I và II.
1. a) Gọi ZX, ZY là số proton X, Y; NX, NY là số nơtron của X, Y. Ta có:
(1)
(2)
(1)(2)
= 31 (3)
Mặt khác:
= 14. (4)
(3)(4) => ZX = 15 và NX = 16
X là photpho (P)
Thay ZX, NX vào hệ trên ta được:
n(NY – ZY) = 5 (5)
Ngoài ra: 2ZY – NY = 16 (6)
(5) + (6)
Do ZY ∈ N* => n = 1 hoặc 5
Nếu n = 1 => ZY = 21 (T1) (Loại)
Nếu n = 5 => ZY = 17 (Cl) (Nhận)
Vậy Y là clo (Cl) Cấu hình electron nguyên tử:
P(Z = 15):
Cl (Z = 17):
b) Công thức của hợp chất là PCl5
2. a) Kí hiệu số p, n, e trong nguyên tử X là Z, N, E theo đầu bài ta có:
Z + N + E = 52 (vì nguyên tử trung hoà điện Z = E)
2Z + N= 52
N = 52 - 2Z
Đối với các nguyên tử bền (trừ H):
• Z = 15 (P)
N = 22
A = 37 (loại vì photpho không có đồng vị
• Z = 16 (S)
N = 20
A = 36 (loại vì lưu huỳnh không có đồng vị
• Z = 17 (Cl)
N = 18
A = 35 (nhận clo có đồng vị
Kí hiệu số p, n, e trong nguyên tử M là
Z' + N'+E' = 82 hay 2Z' + N' = 82
P)
S)
Cl)
theo đầu bài ta có:
N' = 82 – 2Z'
Mặt khác:
(Fe)
Vậy X là Cl và M là Fe
Cấu hình electron nguyên tử và ion:
Cl (Z = 17):
C1-:
Fe (Z = 26):
Cấu hình electron:
b) Công thức phân tử của hợp chất là FeCl3.
3. Mn (Z = 25):
Cu (Z = 29):
K (Z = 19):
S (Z = 16):
4. a) Cấu hình electron đầy đủ của X:
= số e = 53
Vậy X là iot (I)
= 1,3962
53 + 74 = 127
Số nơtron trong nguyên tử Y:
Vậy Y là kali (K)
5. a) Ứng với cấu hình electron:
Ion
Na+ (Z = 11)
Na:
2+
Mg (Z = 12)
A13+ (Z = 13)
F- (Z = 9)
ZY = 39 – 20 = 19
có các ion và nguyên tử:
Cấu hình electron của nguyên tử
O2- (Z = 8)
N3-( Z = 7)
C4-(Z = 6)
Ne ( Z= 10):
b) Gọi Z, N lần lượt là số proton và số nơtron của A. Ta có: 2Z + N = 34
Từ điều kiện:
• Z = 10 (Ne) => N = 34 - 20 = 14 (loại vì Ne không có đồng vị ở
• Z = 11 (Na) => N = 34 - 2.11 = 12 (nhận)
Ne)
Cấu hình electron của Na:
Na là kim loại điển hình vì có 1 electron lớp ngoài cùng.
6. a) Theo dể ta có hệ:
X là iot (I). Cấu hình electron của I là:
Iot là phi kim điển hình vì có 7 electron lớp ngoài cùng
b) Nếu nguyên tố đó thuộc nhóm A
Cấu hình electron đầy đủ:
Z = số e = 19 => Kali (K) có 1 electron hóa trị
Nếu nguyên tố đó thuộc nhóm B thì do có lớp ngoài cùng là 4s 1 nên ở đây xảy ra hiện tượng "bán bão hòa
gấp”
và "bão hòa gấp"
Cấu hình electron đầy đủ:
•
Z = 24 Crom (Cr) có 1 ÷ 6 electron hóa trị
•
Z = 29 Đồng (Cu) có 1 hoặc 2 electron hóa trị
Chú ý: Đối với các nguyên tố nhóm A thì số electron hóa trị chính là số electron lớp ngoài cùng. Còn các
nguyên tố nhóm B thì bao gồm electron lớp ngoài cùng và một số electron ở phân lớp 4 sát lớp ngoài cùng.
7. a) X:
X là khí hiếm vì có 8 electron lớp ngoài cùng
Y là kim loại vì có 2 electron lớp ngoài cùng
Z- :
Z là phi kim vì có 7 electron lớp ngoài cùng
b) Cu (Z = 29):
Do có 1 electron lớp ngoài cùng nên Cu có hóa trị I. Tuy nhiên, còn 1 electron trên phân lớp 4s nhảy sang
phân lớp 3d do hiện tượng "bão hòa gấp" liên kết yếu với obitan 3d nên dễ bị bứt ra khỏi nguyên tử Cu để tạo
liên kết với nguyên tử nguyên tố khác nên Cu còn có hóa trị II.
CẤU TẠO BẢNG TUẦN HOÀN
1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố hoá học:
* Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.
* Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử xếp thành 1 hàng ngang và xếp
theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần ( chu kì ).
* Các nguyên tố có CH e tương tự nhau đựơc xếp thành 1 cột ( nhóm ).
2. Cấu tạo của BTH.
a. ô. Mỗi nguyên tố hoá học được xếp vào 1 ô.
b. Chu kì:
- Gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron.
- BTH gồm 7 chu kì: Gồm 3 c.kì nhỏ ( Chu kì 1,2,3 ) và 4 chu kì lớn ( Chu kì 4, 5, 6, 7),
trong đó chu kì 7 chưa hoàn thành.
c. Nhóm: Được đánh số bằng chữ số La Mã từ I VIII
* Chia thành nhóm A và nhóm B
- Nhóm A: Gồm các nguyên tố s và nguyên tố p.( là những nguyên tố mà electron “ cuối
cùng ” thuộc phân lớp s hoặc p )
- Nhóm B: Gồm các nguyên tố d và nguyên tố f..( là những nguyên tố mà electron “ cuối
cùng ” thuộc phân lớp d hoặc f )
Chú ý: Khi xét 1 nguyên tố nhóm A hay nhóm B ta phải dựa vào cấu hình electron theo
năng lượng.
GV hướng dẫn HS làm biết được phương pháp làm các dạng bài.
Dạng 1: Xác định vị trí của các nguyên tố HH trong BTH và T/CHH của chúng khi biết
số hiệu nguyên tử Z
* Phương pháp: Ta làm theo các bước sau:
Bước 1: Viết cấu hình electron theo năng lượng.
Bước 2: Xác định nguyên tố đó thuộc nhóm A hay nhóm B (theo định nghĩa).
Bước 3: Nếu là nhóm A ta có:
STT ô = Số p = số e = Z.
STT ckì = Số lớp e.
STT nhóm A = Số e lớp ngoài cùng.
Bước 4: Nếu là nhóm B ta có:
STT ô = Số p = số e = Z.
STT ckì = Số lớp e.
STT nhóm B được xác định như sau: Nguyên tử nguyên tố nhóm B có CH electron
dạng: (n - 1)dxnsy. Ta đặt a = x + y.
a là STT của nhóm.
Nếu a < 8
Nếu 8 a 10 Nguyên tố này thuộc nhóm VIIIB.
STT của nhóm = a - 10
Nếu a > 10
Dạng 2:
Xác định 2 nguyên tố thuộc 1 nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp nhau trong BHTTH
các nguyên tố HH.
* Phương pháp: 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử: ZA, ZB.
ZA - ZB = 8
(Chu kì nhỏ)
ZA - ZB = 18
(Chu kì lớn )
Xác định 2 nguyên tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp nhau trong BHTTH các nguyên tố HH.
* Phương pháp: 2 nguyên tố A, B có số hiệu nguyên tử: ZA, ZB.
ZA - ZB = 1
ZA - ZB = 7
(chu kì nhỏ )
ZA - ZB = 9
ZA - ZB = 17
(chu kì lớn )
ZA - ZB = 19
3. Định luật tuần hoàn
Tính chất của các nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo
nên từ các nguyên tố biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân.
Nhóm A
Tính KL tăng
Tính PK giảm
Tính bazơ tăng
Chu kì
(ngược lại với
nhóm)
Hoạt động 2: Bài tập (85')
Bài 1: A và B là 2 nguyên tố thuộc cùng nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong BTH. Tổng
số hạt proton trong 2 hạt nhân nguyên tử A, B bằng 30.
Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
Bài 2: A và B là 2 ng.tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong BTH. Tổng số hạt proton trong nguyên
tử A, B bằng 19. A, B tạo được hợp chất X có tổng số proton là 70.
1. Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
2. Tìm CTPT của X.
Bài 3: Cho 2 nguyên tố A, B nằm trong 1 nhóm A của 2 chu kì liên tiếp. Tổng số điện tích hạt
nhân của 2 nguyên tố là 24.
Hai nguyên tố C, D đứng kế tiếp nhau trong 1 chu kì, tổng số khối của chúng là 51. Số nơtron
của D lớn hơn của C là 2, số electron của C bằng số nơtron của nó.
a. Xác định các nguyên tố trên và viết cấu hình electron của chúng.
b. Sắp xếp các nguyên tố trên theo chiều tăng tính khử.
c. Hãy viết công thức các hợp chất giữa chúng (nếu có).
Bài 4: Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số hạt cơ bản là 60, trong hạt nhân số hạt mang điện
bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố D có tổng số hạt electron trên các phân
lớp p là 11. Nguyên tử nguyên tố E có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. Dựa trên cấu hình
electron, xác định nguyên tố và cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn.
Bài 5: Cho số hiệu của các nguyên tử của các nguyên tố: O (Z = 8), Ne (Z = 10), Mg (Z=12),
Ar (Z=18). Hãy sắp xếp các nguyên tử, ion sau: O 2-, Ne, Mg2+, Ar theo chiều bán kính tăng dần
từ trái sang phải. Giải thích ngắn gọn sự sắp xếp đó.
Bài 1: A và B là 2 nguyên tố thuộc cùng nhóm A và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong BTH. Tổng
số hạt proton trong 2 hạt nhân nguyên tử A, B bằng 30.
Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
Hướng dẫn: Gọi ZA, ZB lần lượt là số hạt proton của nguyên tử A và nguyên tử B
Theo bài ra ta có ZA + ZB = 19 (1)
ZA – ZB = 8 (2)
Giải (1) và (2) ta được ZA = 19; ZB = 11
Cấu hình electron A (Z=19) 1s22s22p63s23p64s1
=> A+ : 1s22s22p63s23p6
B (Z=11) 1s22s22p63s1
=> B+ : 1s22s22p6
Bài 2: A và B là 2 ng.tố thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong BTH. Tổng số hạt proton trong nguyên
tử A, B bằng 19. A, B tạo được hợp chất X có tổng số proton là 70.
1. Xác định cấu hình e của nguyên tử A, B và của các ion mà A, B tạo ra
2. Tìm CTPT của X.
Hướng dẫn: Gọi ZA, ZB lần lượt là số hạt proton của nguyên tử A và nguyên tử B
Gọi CTPT của hợp chất X là AxBy
Theo bài ra ta có ZA + ZB = 19 (1)
xZA + yZB = 70 (2)
Từ (1) và (2) ta có nhóm trung bình của A và B là 70/19 = 3,6
Mà A, B thuộc 2 nhóm A liên tiếp => A thuộc nhóm IIIA, B thuộc nhóm IVB
=> x = 4, y = 3 thay vào phương trình (2) ta có 4x + 3y = 70 (3)
Giải phương trình (1) và (3) ta được ZA = 13; ZB = 6
A là Al, B là C
Al (Z=13) 1s22s22p63s23p1
Al3+ : 1s22s22p6
C (Z = 6) 1s22s22p2
C4- :1s22s22p6
CTPT của X là Al4C3
Bài 3: Cho 2 nguyên tố A, B nằm trong 1 nhóm A của 2 chu kì liên tiếp. Tổng số điện tích hạt
nhân của 2 nguyên tố là 24.
Hai nguyên tố C, D đứng kế tiếp nhau trong 1 chu kì, tổng số khối của chúng là 51. Số nơtron
của D lớn hơn của C là 2, số electron của C bằng số nơtron của nó.
a. Xác định các nguyên tố trên và viết cấu hình electron của chúng.
b. Sắp xếp các nguyên tố trên theo chiều tăng tính khử.
c. Hãy viết công thức các hợp chất giữa chúng (nếu có).
Hướng dẫn: a) Gọi ZA, ZB lần lượt là số hạt proton của nguyên tử A và nguyên tử B
Theo bài ra ta có ZA + ZB = 24 (1)
ZA – ZB = 8 (2)
Giải (1), (2) ta được ZA= 16; ZB = 8 => A là S, B là O
Cấu hình electron O (Z =8) 1s22s22p4; S (Z = 16) 1s22s22p63s23p4
Gọi ZC, ZD, NC, ND lần lượt là số hạt proton, số hạt nơtron của nguyên tử C và nguyên tử D
Theo bài ra ta có ZC + ZD + NC + ND = 51
(3)
ND – NC = 2 => ND = NC +2
(4)
Z C = NC
(5)
Thay (4), (5) vào (3)ta được 3ZC + ZD = 49
=> số proton trung bình của ZC, ZD là 49/4 = 12,75 mà C, D đứng kế tiếp nhau trong1 chu kì nên
Nếu ZC = 12 => ZD = 13 => C là Mg, D là Al
Cấu hình electron Mg (Z=12) 1s22s22p63s2; Al (Z=13) 1s22s22p63s23p1
b) Theo chiều tăng tính khử: O
Bài 4: Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số hạt cơ bản là 60, trong hạt nhân số hạt mang điện
bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố D có tổng số hạt electron trên các phân
lớp p là 11. Nguyên tử nguyên tố E có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. Dựa trên cấu hình
electron, xác định nguyên tố và cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn.
Hướng dẫn:
Theo bài ta có
2ZA + NA = 60
=> ZA = NA = 20 => Cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p64s2
A là nguyên tố Ca: ô 20, chu kì 4, nhóm IIA trong BTH
Vì D có tổng số hạt trên phân lớp p là 11 => D có cấu hình e là 1s22s22p63s23p5
D là nguyên tố Cl: ô 17, chu kì 3, nhóm VIIA
Nguyên tử E có 4 lớp electron và 6 electron độc thân
=> cấu hình electron của E là: 1s22s22p63s23p63d54s1
E là nguyên tố Cr: ô 24, chu kì 4, nhóm VIB
Bài 5: Cho số hiệu của các nguyên tử của các nguyên tố: O (Z = 8), Ne (Z = 10), Mg (Z=12),
Ar (Z=18). Hãy sắp xếp các nguyên tử, ion sau: O 2-, Ne, Mg2+, Ar theo chiều bán kính tăng dần
từ trái sang phải. Giải thích ngắn gọn sự sắp xếp đó.
BÀI TẬP BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC
Câu 1
Cation M2+ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 3d6 , anion X- có cấu hình eletron ở phân lớp
ngoài cùng là 3p6 .
a) Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố M, X và gọi tên chúng.
b) Viết các phương trình hóa học xảy ra khi cho đơn chất của X lần lượt tác dụng với M; MX 2; MSO4;
dung dịch NaOH (nhiệt độ thường); dung dịch KOH( đun nóng); dung dịch Ca(OH)2.
Đáp án
Câu 1: a) M2+ +2e M
Cấu hình electron của M2+ là 1s22s22p63s23p63d6
Cấu hình electron của M là 1s22s22p63s23p63d64s2
Z = 26 vậy M là sắt ( Fe)
X- X + 1e
Cấu hình electron của X- là 1s22s22p63s23p6
Cấu hình electron của X là 1s22s22p63s23p5
Z = 17 vậy M là Clo ( Cl)
b) Các phương trình hóa học:
o
(1) 3Cl2 + 2Fe t→ 2FeCl3
(2) Cl2 + 2FeCl2 2FeCl3
(3) 3Cl2 + 6FeSO4 2FeCl3 +2Fe2(SO4)3
(4) Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
o
(5) 3Cl2 + 6KOH t→ 5KCl + KClO3 + 3H2O
(6) 2Cl2 + 2 Ca(OH)2 (dung dịch) CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
Câu 2:
Cho các nguyên tử của các nguyên tố sau: 11Na; 16S; 26Fe.
a) Em hãy viết cấu hình electron của các ion tương ứng: Na + , S2- , Fe2+ ,Fe3+ .
b) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho các đơn chất tương ứng của các nguyên tố trên tác dụng
lần lượt với dung dịch H2SO4 đặc, nóng (sản phẩm khử của S+6 trong các phản ứng đều là S+4).
Đáp án
a) Cấu hình electron của các ion tương ứng:
Na+ : 1s22s22p6
S 2- : 1s22s22p63s23p6
Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6
Fe3+: 1s22s22p63s23p63d5
b) 2Na + 2H2SO4 đặc, nóng Na2SO4 + SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 đặc, nóng 3SO2 + 2H2O
2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (*)
Nếu Fe dư sau phản ứng (*) sẽ có phản ứng: Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4
Câu 3:
Tổng số hạt mang điện trong ion AB 2−¿¿
bằng 82. Số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử A
3
nhiều hơn số hạt mang điện trong hạt nhân của nguyên tử B là 8. Xác định số hiệu nguyên tử của hai
nguyên tố A và B. Viết cấu hình electron của hai nguyên tử A và B. Xác định vị trí của hai nguyên tố A
và B trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học.
Đáp án
Gọi số hạt proton, electron trong hai nguyên tử A và B tương ứng là Z A , EA và ZB , EB .
Trong nguyên tử: ZA = EA , ZB = EB .
Theo đề bài, ta có:
2(ZA + 3 ZB ) + 2 = 82 (a)
ZA - ZB = 8 (b)
Giải hệ 2 phương trình (a) và (b), được ZA = 16, ZB = 8
⇒Số hiệu nguyên tử của A là ZA = 16 và của B là ZB = 8
Viết cấu hình electron của hai nguyên tử A và B:
ZA = 16 ⇒ cấu hình electron của A là 1s22s22p63s23p4
ZB = 8 ⇒ cấu hình electron của B là 1s22s22p4
A ở ô thứ 16, chu kỳ 3, nhóm VIA: B ở ô thứ 8, chu kỳ 2, nhóm VIA
BÀI TẬP NGUYÊN TỬ
Bài 1: Một kim loại M có số khối bằng 55. Tổng số các hạt cơ bản trong ion M 2+ là 79. Tìm M
và viết kí hiệu nguyên tử của kim loại M.
Hướng dẫn: Kí hiệu P và N lần lượt là số hạt proton và số nơtron của nguyên tử M
Theo bài ta có hệ phương trình
P + N = 55
P = 26
2P + N – 2 = 79
N = 29
M là Fe, kí hiệu nguyên tử
Bài 2: Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong 2 nguyên tử kim loại X và Y là 142, trong đó
tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 42. Số hạt mang điện của
nguyên tử Y nhiều hơn của X là 12. Viết cấu hình electron của X và Y? Xác định hại kim loại X
và Y?
Hướng dẫn: Kí hiệu PX, PY và NX, NY lần lượt là số hạt proton và số nơtron của nguyên tử X và
Y.
Theo bài ra ta có hệ phương trình sau:
2PX + 2PY + NX + NY = 142
PX =20
2PX + 2PY – (NX + NY) = 42
PY = 26
2PY – 2PX = 12
Cấu hình electron X (Z = 20) 1s22s22p63s23p64s2
Cấu hình electron Y (Z = 26) 1s22s22p63s23p63d64s2
X là Ca, Y là Fe
Bài 3: Tổng số hạt proton, nơtron, eletron trong nguyên tử một nguyên tố là 34. Biết rằng tỉ số
N/Z (N là tổng số hạt nơtron, Z là tổng số hạt proton) của các nguyên tố có Z = 1 đến Z= 20 có
giá trị lớn nhất là 1,2. Xác định nguyên tử khối của nguyên tố?
Hướng dẫn: Kí hiệu Z và N lần lượt là số hạt proton và số nơtron của nguyên tố cần tìm
Theo bà...
 









Các ý kiến mới nhất