Lý thuyết Bài tập về sự biến đổi tính chất của đơn chất, hợp chất trong một chu kì, một nhóm

1. Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử

a) Trong một chu kì

Quy luật chung đối với các nguyên tố nhóm A: Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính các nguyên tử có xu hướng giảm dần.

b) Trong một nhóm A

Trong một nhóm A, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, bán kính của nguyên tử có xu hướng tăng dần.

Chú ý: He là nguyên tử nguyên tố có bán kính nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn.

2. Xu hướng biến đổi độ âm điện, tính kim loại và tính phi kim

a) Độ âm điện

Độ âm điện (c) là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron liên kết của một nguyên tử trong phân tử.

Độ âm điện được sử dụng rộng rãi là độ âm điện theo Pauling (Pau-linh). Theo đó, nguyên tử nguyên tố có độ âm điện lớn nhất là fluorine, c(F) = 4,0.

Quy luật chung đối với các nguyên tố nhóm A:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng tăng dần.

- Trong một nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng giảm dần.

b) Tính kim loại và tính phi kim

Tính kim loại đặc trưng bởi khả năng nhường electron của nguyên tử. Tính phi kim đặc trưng bởi khả năng nhận electron của nguyên tử.

Quy luật chung đối với các nguyên tố nhóm A:

- Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng giảm dần, tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng tăng dần.

- Trong một nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố có xu hướng tăng dần, tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng giảm dần.

3. Xu hướng biến đổi thành phần và tính acid, tính base của các oxide và các hydroxide theo chu kì

a) Thành phần và tính acid, tính base của các oxide cao nhất trong một chu kì

Oxide cao nhất của một nguyên tố là oxide mà nguyên tố trong đó có hóa trị cao nhất. Các nguyên tố thuộc nhóm IA đến VIIA (trừ fluorine) có hóa trị cao nhất đúng bằng số thứ tự của nhóm.

Ví dụ: Na ở nhóm IA, Cl ở nhóm VIIA, vậy hóa trị cao nhất của Na và Cl tương ứng là I và VII.

Xu hướng biến đổi thành phần của các oxide cao nhất:

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tỉ lệ số nguyên tử oxygen với số nguyên tử nguyên tố còn lại trong các oxide cao nhất có xu hướng tăng dần.

Xu hướng biến đổi tính acid, tính base của oxide cao nhất:

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính acid của oxide cao nhất có xu hướng tăng dần, tính base của chúng có xu hướng giảm dần.

Ví dụ: Trong dãy oxide cao nhất của các nguyên tố chu kì 3:

Na₂O có tính base mạnh nhất (Na₂O là basic oxide); Cl₂O₇ có tính acid mạnh nhất (Cl₂O₇ là acidic oxide) và Al₂O₃ vừa có tính acid, vừa có tính base.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O ® 2Na[Al(OH)₄]

Al₂O₃ + 6HCl ®2 AlCl₃ + 3H₂O

b) Thành phần và tính acid, tính base của các hydroxide trong một chu kì

Hydroxide của nguyên tố M hóa trị n có dạng M(OH)_n. Đối với nguyên tố phi kim, hydroxide của nó ở dạng acid.

Xu hướng biến đổi tính acid, tính base của hydroxide:

Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, tính acid của các hydroxide có xu hướng tăng dần, tính base của chúng có xu hướng giảm dần.

Ví dụ: Xét các hydroxide của các nguyên tố nhóm A chu kì 3.

+ NaOH là một base mạnh.

2NaOH + CO₂ ® Na₂CO₃ + H₂O

+ Al(OH)₃ có cả tính acid và tính base, có thể phản ứng với cả base và acid.

Al(OH)₃ + NaOH ® Na[Al(OH)₄]

Al(OH)₃ + 3HCl ® AlCl₃ + 3H₂O

+ H₂SiO₃ là acid rất yếu, H₃PO₄ là acid trung bình, H₂SO₄ là acid mạnh, HClO₄ là acid rất mạnh.

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

- Các bước so sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố khác lân cận:

+ Bước 1: Xác định vị trí các nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

+ Bước 2: Dựa vào quy luật biến đổi tính chất so sánh tính chất của các nguyên tố thuộc cùng một nhóm với nhau và các nguyên tố thuộc cùng một chu kì với nhau.

+ Bước 3: Kết luận.

Ví dụ 1: Cho nguyên tử các nguyên tố: X (Z = 11); Y (Z = 13); T (Z = 17). So sánh độ âm điện của X, Y, T.

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố:

X (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹ ® X nằm ở ô số 11, chu kì 3, nhóm IA.

Y (Z = 13): 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ ® Y nằm ở ô số 13, chu kì 3, nhóm IIIA.

T (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ ® T nằm ở ô số 17, chu kì 3, nhóm VIIA.

® X, Y, T đều thuộc chu kì 3.

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện của các nguyên tử nguyên tố có xu hướng tăng dần.

® So sánh độ âm điện: X < Y < T.

Ví dụ 2: Cho nguyên tử các nguyên tố X (Z = 9), Y (Z = 15), T (Z = 17). So sánh tính phi kim của X, Y, T.

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron nguyên tử:

X (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ ® X thuộc chu kì 2, nhóm VIIA.

Y (Z = 15): 1s²2s²2p⁶3s²3p³ ® Y thuộc chu kì 3, nhóm VA.

T (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ ® T thuộc chu kì 3, nhóm VIIA.

Trong một chu kì, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính phi kim của các nguyên tố nhóm A có xu hướng tăng dần.

® Tính phi kim: Y < T (Y, T cùng thuộc chu kì 3).

Trong một nhóm A, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, tính phi kim của các nguyên tố có xu hướng giảm dần.

® Tính phi kim: X > T (X, T cùng thuộc nhóm VIIA).

Vậy: Tính phi kim tăng dần là Y < T < X.

Ví dụ 3: Cho các nguyên tố: X (Z = 11); Y (Z = 12) và T (Z = 13). So sánh tính base của các hydroxide ứng với các nguyên tố trên.

Hướng dẫn giải

Cấu hình electron nguyên tử:

X (Z = 11): [Ne]3s¹ ® X thuộc chu kì 3, nhóm IA.

X thuộc nhóm IA ® X có hóa trị I ® Công thức hydroxide là XOH.

Y (Z = 12): [Ne]3s²® Y thuộc chu kì 3, nhóm IIA.

Y thuộc nhóm IIA ® Y có hóa trị II ® Công thức hydroxide là Y(OH)₂.

T (Z = 13): [Ne]3s²3p¹ ® T thuộc chu kì 3, nhóm IIIA.

T thuộc nhóm IIIA ® T có hóa trị III ® Công thức hydroxide là T(OH)₃.

Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, tính base của các hydroxide có xu hướng giảm dần.

® Tính base: XOH > Y(OH)₂ > T(OH)₃.