Ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học: Vị trí, Cấu tạo và Tính chất - Hóa 10 bài 10

Bài này chúng ta cùng tìm hiểu về ý nghĩa của bảng tuần hoàn, về quan hệ giữa vị trí của nguyên tố và cấu tạo nguyên tử của nó; giữa vị trí và tính chất của nguyên tố và so sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố lân cận.

I. Quan hệ giữa vị trí của nguyên tố và cấu tạo nguyên tử của nó

• Biết vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn, có thể suy ra cấu tạo của nguyên tố đó và ngược lại.

+ Số thứ tự của nguyên tố ↔ Số proton, số electron.

+ Số thứ tự của chu kì ↔ Số lớp electron.

+ Số thứ tự của nhóm A ↔ Số electron lớp ngoài cùng.

* Ví dụ 1: Nguyên tố có số thứ tự 20, chu kì 4, nhóm IIA. Hãy cho biết:

- Số proton, số electron trong nguyên tử?

- Số lớp electron trong nguyên tử?

- Số eletron lớp ngoài cùng trong nguyên tử?

* Hướng dẫn

- Nguyên tử có 20p, 20e

- Nguyên tử có 4 lớp electron

- Số electron lớp ngoài cùng là 2

⇒ Nguyên tố này là Canxi (Ca).

* Ví dụ 2: Cho biết cấu hình electron nguyên tử của một nguyên tố là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ cho biết vị trí của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn?

* Hướng dẫn:

Nguyên tố này ở:

- Ô nguyên tố thứ 16 vì có tổng số 16e (nguyên tử có 16 electron, 16 proton, số đơn vị điện tích hạt nhân là 16, bằng số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn).

- Chu kì 3 vì có 3 lớp electron.

- Nhóm VIA vì có 6 electron lớp ngoài cùng.

⇒ Đó là nguyên tố Lưu huỳnh (S).

II. Quan hệ giữa vị trí và tính chất của nguyên tố

• Biết vị trí một nguyên tố trong bảng tuần hoàn, ta có thể suy ra những tính chất hóa học cơ bản của nó:

- Tính kim loại, tính phi kim:

+ Các nguyên tố ở các nhóm IA, IIA, IIIA (trừ H và B) có tính kim loại.

+ Các nguyên tố ở các nhóm VA, VIA, VIIA (trừ antimon, bitmut và poloni) có tính phi kim.

- Hóa trị cao nhất của nguyên tố trong hợp chất với oxi, hóa trị của nguyên tố trong hợp chất với hiđro.

- Công thức oxit cao nhất.

- Công thức hợp chất khí với hiđro (nếu có)

- Công thức hiđroxit tương ứng (nếu có) và tính axit hay bazơ của chúng.

* Ví dụ: Nguyên tố lưu huỳnh ở ô thứ 16, nhóm VIA, chu kì 3. 

⇒ lưu huỳnh là phi kim.

- Hoá trị cao nhất với oxi là 6, công thức oxit cao nhất là SO₃.

- Hoá trị với hiđro là 2, công thức hợp chất khí với hiđro là H₂S.

- SO₃ là oxit axít và H₂SO₄ là axít mạnh.

III. So sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố lân cận

• Dựa vào quy luật biến đổi tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn có thể so sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố lân cận.

* Ví dụ 1: So sánh: P(Z=15) với Si(Z=14)và S(Z=16)

⟶ Si, P, S thuộc cùng một chu kì ⇒ theo chiều tăng của Z ⇒ tính phi kim tăng dần Si<P<S.

* Ví dụ 2: So sánh: P(Z=15) với N(Z=7) và As(Z=33)

⟶ N, P, As thuộc cùng nhóm A ⇒ theo chiều tăng của Z ⇒ tính phi kim giảm dần As<P<N

Kết luận:

- Trong chu kì theo chiều tăng của điện tích hạt nhân thì:

  + Tính phi kim mạnh dần, tính kim loại yếu dần.

  + Oxit và hiđroxit có tính bazơ yếu dần, tính axit mạnh dần.

- Trong nhóm A theo chiều tăng của diện tích hạt nhân thì: Tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần.

IV. Bài tập về ý nghĩa của bảng hệ thống tuần hoàn

* Bài 1 trang 51 SGK Hóa 10: Số hiệu nguyên tử Z của các nguyên tố X, A, M, Q lần lượt là 6, 7, 20, 19. Nhận xét nào sau đây đúng?

A. X thuộc nhóm VA.

B. A, M thuộc nhóm IIA.

C. M thuộc nhóm IIB.

D. Q thuộc nhóm IA.

* Lời giải:

- Chọn đáp án đúng: D. Q thuộc nhóm IA.

Vì Z của các nguyên tố X, A, M, Q lần lượt là 6, 7, 20, 19 nên:

Z_X = 6 có cấu hình e là: 1s²2s²2p²

Z_A = 7 có cấu hình e là: 1s²2s²2p³

Z_M= 20 có cấu hình e là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Z_Q = 19 có cấu hình e là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

* Bài 2 trang 51 SGK Hóa 10: Số hiệu nguyên tử Z của các nguyên tố X, A, M, Q lần lượt là 6, 7, 20, 19. Nhận xét nào sau đây đúng?

A. Cả 4 nguyên tố trên thuộc 1 chu kì.

B. M, Q thuộc chu kì 4.

C. A, M thuộc chu kì 3.

D. Q thuộc chu kì 3.

* Lời giải:

Chọn đáp án đúng: B. M, Q thuộc chu kì 4.

- Vì M, Q có 4 lớp electron nên thuộc chu kì 4.

Z_M= 20 có cấu hình e là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Z_Q = 19 có cấu hình e là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

- Còn Z, A có 2 lớp electron nên thuộc chu kì II

Z_X = 6 có cấu hình e là: 1s²2s²2p²

Z_A = 7 có cấu hình e là: 1s²2s²2p³

* Bài 3 trang 51 SGK Hóa 10: Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố X có số thứ tự 16, nguyên tố X thuộc:

A. chu kì 3, nhóm IVA.

B. chu kì 4, nhóm VIA.

C. chu kì 3, nhóm VIA.

D. chu kì 4, nhóm IIA.

Chọn đáp án đúng

* Lời giải:

Chọn đáp án đúng: C. chu kì 3, nhóm VIA.

- Vì X có số thứ tự 16 nên

Z_X = 16 có cấu hình e là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Có 3 lớp e nên X thuộc chu kì 3; có 6 electron lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm VIA.

* Bài 4 trang 51 SGK Hóa 10: Dựa vào vị trí của nguyên tố Mg (Z = 12) trong bảng tuần hoàn:

a) Hãy nêu tính chất hóa học cơ bản của nó:

 Là kim loại hay phi kim.

- Hóa trị cao nhất đối với oxi.

- Viết công thức của oxit cao nhất và hidroxit tương ứng và tính chất của nó.

b) So sánh tính chất hóa học của nguyên tố Mg (Z = 12) với Na (Z = 11) và Al (Z = 13).

* Lời giải:

a) Cấu hình electron của nguyên tử Mg: 1s²2s²2p⁶3s².

Mg có 2e ở lớp ngoài cùng nên thể hiện tính kim loại, hóa trị cao nhất với oxi là II, chất MgO là oxit bazơ và Mg(OH)₂ là bazơ.

b) So sánh tính chất hóa học:

 Na: 1s²2s²2p⁶3s¹.

 Mg: 1s²2s²2p⁶3s².

 Al: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹.

- Có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng nên đều là kim loại.

- Tính kim loại giảm dần theo chiều Na> Mg > Al.

- Tính bazơ giảm dần theo chiều NaOH > Mg(OH)₂ > Al(OH)₃.

* Bài 5 trang 51 SGK Hóa 10: a) Dựa vào vị trí của nguyên tố Br (Z = 35) trong bảng tuần hoàn, hãy nêu các tính chất sau:

- Tính kim loại hay tính phi kim.

- Hóa trị cao nhất trong hợp chất với oxi và với hiđro.

- Công thức hợp chất khí của brom với hiđro.

b) So sánh tính chất hóa học của Br với Cl (Z = 17) và I (Z = 53).

* Lời giải:

a) Br thuộc nhóm VIIA, chu kì 4 có 35 electron nên cấu hình theo lớp electron là 2, 8, 18, 7.

- Br có 7e lớp ngoài cùng nên là phi kim.

- Hóa trị cao nhất với oxi là VII. Hóa trị trong hợp chất khí với hiđro là I và có công thức phân tử là HBr.

b) Tính phi kim giảm dần Cl > Br > I.

* Bài 6 trang 51 SGK Hóa 10: Dựa vào quy luật biến đổi tính kim loại, tính phi kim của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, hãy trả lời các câu hỏi sau:

a) Nguyên tố nào là kim loại mạnh nhất? Nguyên tố nào là phi kim mạnh nhất?

b) Các nguyên tố kim loại được phân bố ở khu vực nào trong bảng tuần hoàn?

c) Các nguyên tố phi kim được phân bố ở khu vực nào trong bảng tuần hoàn?

d) Nhóm nào gồm những nguyên tố kim loại điển hình? Nhóm nào gồm hầu hết những phi kim điển hình?

e) Các nguyên tố khí hiếm nằm ở khu vực nào trong bảng tuần hoàn?