Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Nguyên tắc sắp xếp và ô nguyên tố
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phát biểu được nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn và đọc được đầy đủ thông tin của một ô nguyên tố: kí hiệu hoá học, số hiệu nguyên tử, nguyên tử khối trung bình và tên nguyên tố.
Kiến thức nền cần nhớ
Course 1 đã cho em quen với kí hiệu nguyên tử ᴬZX, trong đó Z là số hiệu nguyên tử (bằng số proton, bằng số electron ở nguyên tử trung hoà điện) và A là số khối. Course 2 lại cho thấy electron sắp xếp thành các lớp quanh hạt nhân, và electron lớp ngoài cùng quyết định phần lớn tính chất hoá học của nguyên tố. Bài này ghép hai mảnh kiến thức đó lại: bảng tuần hoàn chính là công cụ tổ chức toàn bộ các nguyên tố dựa trên hai đại lượng em đã biết — Z và cấu hình electron.
Khởi động
Năm 1869, Dmitri Mendeleev sắp xếp 63 nguyên tố đã biết theo khối lượng nguyên tử tăng dần, rồi làm một việc táo bạo: ông để trống vài ô và tiên đoán tính chất của những nguyên tố "chưa ai tìm ra". Vài năm sau, gallium và germanium được phát hiện, tính chất khớp gần như chính xác với dự đoán của ông. Điều gì trong cách sắp xếp đó mạnh đến mức dự đoán được cả nguyên tố chưa từng quan sát?
Kiến thức trọng tâm
Bảng tuần hoàn hiện đại sắp xếp hơn 118 nguyên tố hoá học theo ba nguyên tắc.
**(1) Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân** (số hiệu nguyên tử Z). Đây là điểm khác biệt cốt lõi so với bảng của Mendeleev — ông sắp theo khối lượng nguyên tử, thỉnh thoảng phải đảo chỗ hai nguyên tố "trái quy luật" (như Te và I) để tính chất khớp với các nguyên tố xung quanh; ngày nay ta biết chính Z, không phải khối lượng, mới là căn cứ đúng.
**(2) Các nguyên tố có cùng số lớp electron được xếp thành một hàng ngang**, gọi là một chu kì.
**(3) Các nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài cùng tương tự nhau** (dẫn tới tính chất hoá học tương tự nhau) được xếp thành một cột dọc, gọi là một nhóm.
Mỗi nguyên tố chiếm đúng một **ô nguyên tố**, mang bốn thông tin cố định: **kí hiệu hoá học** (viết tắt quốc tế, ví dụ Na, Cl), **số hiệu nguyên tử Z** (ghi ở góc, đúng bằng số thứ tự ô — ô 11 chứa nguyên tố có Z = 11), **nguyên tử khối trung bình** (một số thập phân vì hầu hết nguyên tố tồn tại dưới dạng hỗn hợp đồng vị, ví dụ chlorine ghi 35,5 chứ không phải một số nguyên) và **tên nguyên tố**. Một số bảng còn in thêm cấu hình electron hoặc độ âm điện, nhưng bốn mục trên là bắt buộc phải đọc được ở mọi ô.
Vì Z tăng dần liên tục từ ô này sang ô kế tiếp, số thứ tự ô của một nguyên tố luôn đúng bằng Z của nó — đọc ô nguyên tố thực chất là đọc ngược lại thông tin cấu tạo nguyên tử mà em đã học ở Course 1.
Ví dụ
Đọc thông tin từ ô nguyên tố sodium
1
Ô nguyên tố sodium ghi: kí hiệu Na, số hiệu nguyên tử 11, nguyên tử khối trung bình 23. Hãy nêu số proton, số electron của nguyên tử sodium ở trạng thái trung hoà điện, và vị trí ô của nó trong bảng.
2
Số hiệu nguyên tử Z = 11 chính là số thứ tự ô — sodium nằm ở ô số 11.
3
Theo định nghĩa Z, nguyên tử trung hoà điện có số proton = số electron = Z = 11.
4
Sodium: 11 proton, 11 electron, chiếm ô số 11. Nguyên tử khối trung bình 23 gần với số khối phổ biến nhất của sodium (A = 23, đồng vị duy nhất bền trong tự nhiên nên không cần lấy trung bình nhiều đồng vị).
Ví dụ
So sánh nguyên tử khối trung bình và số khối
1
Ô nguyên tố chlorine ghi: kí hiệu Cl, Z = 17, nguyên tử khối trung bình 35,5. Một học sinh thắc mắc: "Số khối A phải là số nguyên, sao nguyên tử khối trung bình của chlorine lại là số thập phân 35,5?" Hãy giải thích, và cho biết số proton, số electron của chlorine.
2
Z = 17 (đúng bằng số thứ tự ô) nên nguyên tử chlorine trung hoà điện có 17 proton và 17 electron.
3
Chlorine tồn tại trong tự nhiên dưới hai đồng vị bền ³⁵Cl (khoảng 75,77%) và ³⁷Cl (khoảng 24,23%) — mỗi đồng vị có số khối A nguyên (35 và 37), nhưng nguyên tử khối trung bình ghi trong ô là trung bình cộng có trọng số theo tỉ lệ phần trăm của cả hai đồng vị, nên ra một số thập phân (35,5), đúng như em đã tính ở Course 1.
4
Vậy nguyên tử khối trung bình trong ô nguyên tố không phải số khối A của một nguyên tử cụ thể nào — nó là đại lượng thống kê trên toàn bộ mẫu chlorine tự nhiên, gồm nhiều nguyên tử với số khối khác nhau.
Ví dụ
Xác định nguyên tố chưa biết từ dữ liệu ô
1
Một ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn có tổng số hạt proton và neutron của đồng vị phổ biến nhất là 24, và số proton bằng số neutron. Xác định số hiệu nguyên tử Z, tên nguyên tố và vị trí ô của nó.
2
Gọi Z là số proton, N là số neutron của đồng vị phổ biến nhất. Theo đề: Z + N = 24 (1) và Z = N (2).
3
Thay (2) vào (1): Z + Z = 24, suy ra Z = 12.
4
Z = 12 ứng với nguyên tố magnesium (Mg) — tra bảng tuần hoàn, ô số 12.
5
Vậy nguyên tố cần tìm là magnesium, chiếm ô số 12, với đồng vị phổ biến nhất có 12 proton và 12 neutron (số khối A = 24).
Sai lầm thường gặp
Nhiều học sinh nhầm nguyên tử khối trung bình (số thập phân, ví dụ Cl = 35,5) với số khối A của một nguyên tử (luôn là số nguyên, ví dụ ³⁵Cl có A = 35). Khi đề bài cho "nguyên tử khối trung bình", đó là dữ liệu của ô nguyên tố (thống kê nhiều đồng vị); khi đề cho "số khối", đó là dữ liệu của một nguyên tử/đồng vị cụ thể — không được dùng lẫn lộn hai đại lượng này trong cùng một phép tính.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Ba nguyên tắc sắp xếp: Z tăng dần; cùng số lớp electron → cùng hàng (chu kì); cấu hình electron lớp ngoài cùng tương tự → cùng cột (nhóm). Một ô nguyên tố luôn mang đủ bốn thông tin: kí hiệu, Z (= số thứ tự ô), nguyên tử khối trung bình, tên nguyên tố. Đừng lẫn nguyên tử khối trung bình (thống kê nhiều đồng vị, số thập phân) với số khối A của một nguyên tử cụ thể (số nguyên).
Bài tiếp theo đi sâu vào hàng ngang của bảng — chu kì — và giải thích vì sao số thứ tự chu kì lại chính là số lớp electron của nguyên tử.
Course 1 đã cho em quen với kí hiệu nguyên tử ᴬZX, trong đó Z là số hiệu nguyên tử (bằng số proton, bằng số electron ở nguyên tử trung hoà điện) và A là số khối. Course 2 lại cho thấy electron sắp xếp thành các lớp quanh hạt nhân, và electron lớp ngoài cùng quyết định phần lớn tính chất hoá học của nguyên tố. Bài này ghép hai mảnh kiến thức đó lại: bảng tuần hoàn chính là công cụ tổ chức toàn bộ các nguyên tố dựa trên hai đại lượng em đã biết — Z và cấu hình electron.
Năm 1869, Dmitri Mendeleev sắp xếp 63 nguyên tố đã biết theo khối lượng nguyên tử tăng dần, rồi làm một việc táo bạo: ông để trống vài ô và tiên đoán tính chất của những nguyên tố "chưa ai tìm ra". Vài năm sau, gallium và germanium được phát hiện, tính chất khớp gần như chính xác với dự đoán của ông. Điều gì trong cách sắp xếp đó mạnh đến mức dự đoán được cả nguyên tố chưa từng quan sát?
Bảng tuần hoàn hiện đại sắp xếp hơn 118 nguyên tố hoá học theo ba nguyên tắc.
(1) Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (số hiệu nguyên tử Z). Đây là điểm khác biệt cốt lõi so với bảng của Mendeleev — ông sắp theo khối lượng nguyên tử, thỉnh thoảng phải đảo chỗ hai nguyên tố "trái quy luật" (như Te và I) để tính chất khớp với các nguyên tố xung quanh; ngày nay ta biết chính Z, không phải khối lượng, mới là căn cứ đúng.
(2) Các nguyên tố có cùng số lớp electron được xếp thành một hàng ngang, gọi là một chu kì.
(3) Các nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài cùng tương tự nhau (dẫn tới tính chất hoá học tương tự nhau) được xếp thành một cột dọc, gọi là một nhóm.
Mỗi nguyên tố chiếm đúng một ô nguyên tố, mang bốn thông tin cố định: kí hiệu hoá học (viết tắt quốc tế, ví dụ Na, Cl), số hiệu nguyên tử Z (ghi ở góc, đúng bằng số thứ tự ô — ô 11 chứa nguyên tố có Z = 11), nguyên tử khối trung bình (một số thập phân vì hầu hết nguyên tố tồn tại dưới dạng hỗn hợp đồng vị, ví dụ chlorine ghi 35,5 chứ không phải một số nguyên) và tên nguyên tố. Một số bảng còn in thêm cấu hình electron hoặc độ âm điện, nhưng bốn mục trên là bắt buộc phải đọc được ở mọi ô.
Vì Z tăng dần liên tục từ ô này sang ô kế tiếp, số thứ tự ô của một nguyên tố luôn đúng bằng Z của nó — đọc ô nguyên tố thực chất là đọc ngược lại thông tin cấu tạo nguyên tử mà em đã học ở Course 1.
Nhiều học sinh nhầm nguyên tử khối trung bình (số thập phân, ví dụ Cl = 35,5) với số khối A của một nguyên tử (luôn là số nguyên, ví dụ ³⁵Cl có A = 35). Khi đề bài cho "nguyên tử khối trung bình", đó là dữ liệu của ô nguyên tố (thống kê nhiều đồng vị); khi đề cho "số khối", đó là dữ liệu của một nguyên tử/đồng vị cụ thể — không được dùng lẫn lộn hai đại lượng này trong cùng một phép tính.
Ba nguyên tắc sắp xếp: Z tăng dần; cùng số lớp electron → cùng hàng (chu kì); cấu hình electron lớp ngoài cùng tương tự → cùng cột (nhóm). Một ô nguyên tố luôn mang đủ bốn thông tin: kí hiệu, Z (= số thứ tự ô), nguyên tử khối trung bình, tên nguyên tố. Đừng lẫn nguyên tử khối trung bình (thống kê nhiều đồng vị, số thập phân) với số khối A của một nguyên tử cụ thể (số nguyên).