Mục lục bài họcĐang ở d08-b1
How the Periodic Table is arranged
The two directions
Elements are arranged in order of increasing proton number. That single ordering produces both patterns:
- a group is a vertical column. All members have the same number of outer-shell electrons, which is why they react in similar ways. The group number equals that number for Groups I–VII.
- a period is a horizontal row. The period number equals the number of occupied electron shells.
From an electronic configuration you can therefore read the position directly. $2,8,1$ means one outer electron and three shells: Group I, Period 3 — sodium.
Metals and non-metals
Metals occupy the left and centre; non-metals the right. The dividing line runs diagonally down the right-hand side.
| metals | non-metals | |
| electrons | lose them, forming positive ions | gain them, forming negative ions |
| oxides | basic | acidic |
| conduction | good | poor (graphite is the exception) |
The one idea behind every group trend
Going down a group, each element has one more full electron shell than the one above. So the outer electrons are:
- further from the nucleus;
- shielded by more inner shells.
Both effects weaken the pull of the nucleus on the outer electrons. Therefore, going down a group:
- an outer electron is easier to lose — so metals become more reactive;
- an extra electron is harder to attract — so non-metals become less reactive.
Two opposite trends, one cause. Deriving them beats memorising them.
Hai chiều của bảng. Các nguyên tố xếp theo số proton tăng dần. Chỉ một cách sắp xếp đó sinh ra cả hai quy luật:
- nhóm là một cột dọc. Mọi nguyên tố trong nhóm có cùng số electron lớp ngoài cùng, và đó là lý do chúng phản ứng giống nhau. Với nhóm I đến VII, số nhóm bằng đúng số electron ấy.
- chu kỳ là một hàng ngang. Số chu kỳ bằng số lớp electron đã có.
Từ một cấu hình electron là đọc thẳng ra vị trí. Cấu hình $2,8,1$ có một electron ngoài và ba lớp: nhóm I, chu kỳ 3 — đó là natri.
Kim loại và phi kim. Kim loại nằm ở bên trái và giữa bảng; phi kim ở bên phải. Ranh giới chạy chéo xuống phía phải.
- Kim loại: nhường electron tạo ion dương; oxit có tính bazơ; dẫn điện tốt.
- Phi kim: nhận electron tạo ion âm; oxit có tính axit; dẫn điện kém (than chì là ngoại lệ).
Một ý duy nhất đứng sau mọi xu hướng theo nhóm. Đi xuống trong một nhóm, mỗi nguyên tố có thêm một lớp electron đầy so với nguyên tố phía trên. Vì thế các electron lớp ngoài:
- ở xa hạt nhân hơn;
- bị chắn bởi nhiều lớp bên trong hơn.
Cả hai tác động đều làm giảm lực hút của hạt nhân lên electron ngoài cùng. Do đó, khi đi xuống trong một nhóm:
- electron ngoài cùng dễ mất hơn → kim loại hoạt động mạnh dần;
- thu hút thêm một electron khó hơn → phi kim hoạt động yếu dần.
Hai xu hướng trái ngược nhau nhưng cùng một nguyên nhân. Suy ra được thì không bao giờ đảo; học thuộc hai chiều rời rạc thì kiểu gì cũng có lúc lẫn.
Một nguyên tố có cấu hình electron $2,8,7$. (a) Nêu nhóm và chu kỳ của nó. (b) Nó là kim loại hay phi kim, và nó tạo ion gì? (c) Nêu tên nguyên tố đó.
(a) Lớp ngoài cùng có $7$ electron → nhóm VII. Có $3$ lớp electron → chu kỳ 3.
(b) Nhóm VII nằm ở bên phải bảng tuần hoàn, nên đây là một phi kim.
Với $7$ electron ngoài, nó chỉ cần nhận thêm một là đạt lớp ngoài đầy — dễ hơn nhiều so với nhường bảy. Phi kim thì nhận electron, tạo ion âm:
$$\ce{Cl + e^- -> Cl^-}$$Ion tạo thành là ion $1-$.
(c) Tổng số electron là $2+8+7=17$, nên số proton cũng là $17$. Nguyên tố có số proton $17$ là clo.
Ý cần rút ra. Từ một dãy ba con số, ta đọc ra được bốn thông tin: nhóm, chu kỳ, loại nguyên tố, và điện tích ion — mà không cần tra bảng.
Điều làm việc này khả thi là cách bảng tuần hoàn được sắp xếp: nó xếp theo số proton, mà số proton quyết định số electron, mà số electron lớp ngoài quyết định tính chất hoá học. Ba mắt xích ấy nối vị trí trong bảng với hành vi thật của chất.
Kali hoạt động mạnh hơn liti, nhưng clo lại hoạt động mạnh hơn iot. Giải thích cả hai xu hướng, dùng cùng một nguyên nhân.
Nguyên nhân chung. Đi xuống trong một nhóm, mỗi nguyên tố có thêm một lớp electron. Vì thế electron lớp ngoài cùng ở xa hạt nhân hơn và bị chắn bởi nhiều lớp bên trong hơn — cả hai đều làm lực hút của hạt nhân lên nó yếu đi.
Với nhóm I (kali so với liti). Phản ứng của kim loại nhóm I là nhường một electron ngoài cùng.
Ở kali, electron đó ở xa hạt nhân hơn và bị giữ lỏng lẻo hơn so với liti, nên nó dễ mất hơn. Vì thế kali phản ứng mạnh hơn.
Với nhóm VII (clo so với iot). Phản ứng của halogen là nhận thêm một electron vào lớp ngoài.
Ở iot, lớp ngoài xa hạt nhân hơn nên hạt nhân khó kéo một electron mới vào hơn so với clo. Vì thế iot phản ứng yếu hơn, và clo mạnh hơn.
Vì sao hai xu hướng ngược nhau. Cùng một sự thay đổi — lực hút yếu đi — nhưng hai nhóm cần hai điều trái ngược. Nhóm I muốn mất electron, nên lực hút yếu là thuận lợi. Nhóm VII muốn giữ thêm electron, nên lực hút yếu là bất lợi.
Đây là lý do nên suy từ nguyên nhân thay vì học thuộc hai chiều: một lập luận thay cho hai điều phải nhớ, và không bao giờ đảo nhầm.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương The Periodic Table gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.