Bảng tuần hoàn của Dobereiner

1829 Dobereiner đã sắp xếp các nguyên tố tương tự thành ba nhóm sao cho khối lượng nguyên tử của nguyên tố ở giữa gần bằng khối lượng nguyên tố trung bình của nguyên tố thứ nhất và thứ ba. Một số bộ ba do Debereiner đề xuất đã được liệt kê.

Hạn chế:

Bộ ba hữu ích trong việc nhóm các nguyên tố có đặc điểm tương tự lại với nhau. Nhưng ko thể sắp xếp tất cả các nguyên tố đã biết.

Bảng tuần hoàn của Newlands

John Newlands đề xuất định luật tám quãng vì khi sắp xếp nguyên tử tăng dần thì nguyên tố thứ 8 sẽ có tính chất hóa học tương tự nguyên tố đầu tiên.

Hạn chế:

Sự phân loại này thành công ở một vài chu kỳ đầu tiên, sau đó nó không đúng nữa.

Khi các nguyên tố khí hiếm ra đời, làm xáo trộn toàn bộ trật tự sắp xếp.

Bảng tuần hoàn của Mendeleev

Định luật tuần hoàn của Mendeleev. Tính chất vật lý và hóa học của nguyên tố là một định luật tuần hoàn của khối lượng nguyên tử của chúng.

Mendeleev đã sắp xếp các nguyên tố được biết vào thời điểm đó theo thứ tự tăng dần và sự sắp xếp này được gọi là bảng tuần hoàn.

Các yếu tố có đặc điểm tượng tự đã có mặt theo một hàng dọc gọi là nhóm, chiều ngang được gọi là các chu kỳ.

Mô tả về bảng tuần hoàn Mendeleev:

(i)Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố được sắp xếp theo hàng dọc gọi là nhóm và hàng ngang gọi là chu kỳ.

(ii)Có chín nhóm được đánh số bằng chữ số La Mã là I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII và số zezo. Nhóm zero chứa khí hiếm và các nguyên tố không có hóa trị.

(iii)Có bảy chu kỳ được đánh số từ 1 đến 7, hoặc các hàng ngang.

Tầm quan trọng của bảng tuần hoàn Mendeleev

(i)Bảng này làm cho việc nghiên cứu các nguyên tố trở nên khá có hệ thống. Theo nghĩa là nếu biết hết các thuộc tính của môt nhóm cụ thể có thể dự đoán được các thuộc tính của các nguyên tố khác.

(ii)Điều này giúp ích cho việc khám phá ra các nguyên tố mới này ở giai đoạn sau.

(iii)Mendeleev đã điều chỉnh khối lượng nguyên tử của một nguyên tố với dựa trên vị trí và tính chất dự kiến của chúng.

Khuyết điểm của bảng tuần hoàn của Mendeleev

(i)Hydro được xếp vào nhóm IA cùng với kim loại kiềm. Nhưng nó khả giống halogen nhóm VII A vì nhiều tính chất. Do đó vị trí của hydro trong bảng tuần hoàn hiện vẫn đang gây ra tranh cãi.

(ii)Mặc dù các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Mendeleev đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của khối lượng nguyên tử. Nhưng một số trường hợp, nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn hơn đứng trước nguyên tố có khối lượng nguyên tử nhỏ hơn.

(iii)Ta biết các đồng vị của một nguyên tố có khối lượng nguyên tử khác nhau nhưng cùng số hiệu nguyên tử (Z). Vì thế phải phân bổ cả các đồng vị vào một vị trí nào đó.

(iv)Theo Mendeleev, các nguyên tố cùng một nhóm phải giống nhau về tính chất. Nhưng không có sự giống nhau trong hai nhóm cụ thể

(v)Trong một số trường hợp, các nguyên tố có tính chất giống nhau được xếp vào các nhóm khác nhau.

(vi)Không có lời giải thích nào được đưa ra cho thực tế là tại sao các phần tử cùng nhóm lại giống nhau về tính chất của chúng.

Bảng tuần hoàn hiện đại

Tính chất vật lý và hóa học của các nguyên tố là hàm tuần hoàn của số hiệu nguyên tử của chúng.

Dạng dài của bảng tuần hoàn, còn được gọi là bảng tuần hoàn hiện đại, dựa trên định luật tuần hoàn hiện đại. Các Nguyên tố được sắp xếp theo số hiệu nguyên tử tăng dần.

Đặc điểm và cấu trúc

Các nhóm

Bảng tuần hoàn hiện đại cũng bao gồm các hàng dọc được gọi là nhóm. Có tất cả 18 nhóm trong bảng tuần hoàn, không giống như Mendeleev, mỗi nhóm là độc lập.

Đặc điểm của các nhóm:

(i)Tất cả các nguyên tố trong một nhóm đều có cấu hình electron nguyên tử chung.

(ii)Các nguyên tố trong nhóm cách nhau về số hiệu nguyên tử theo khoảng(2, 8, 8, 18, 18, 32).

(iii)Kích thước nguyên tử của các nguyên tố trong nhóm tăng dần xuống dưới do số lớp vỏ tăng.

(iv)Tính chất vật lý của các nguyên tố như mật độ, độ hòa tan, hóa trị… theo một mô hình có hệ thống.

(v)Các nguyên tố trong mỗi nhóm nhìn chung có tính chất hóa học giống nhau.

Chu kỳ

Các hàng năm ngang trong bảng tuần hoàn được gọi là các chu kỳ.

Có tất cả bảy chu kỳ ở dạng dài của bảng tuần hoàn (3 chu kỳ nhỏ, 4 chu kỳ đầy đủ).

Đặc điểm của các chu kỳ:

(i)Trong tất cả các nguyên tố có mặt trong một chu kỳ, các electron được điền vào cùng một lớp vỏ hóa trị.

(ii)Kích thước nguyên tử thường giảm dần từ trái sang phải.

4 khối trong bảng tuần hoàn

Phần tử khối s

Cấu hình điện tử chung: ns1-2

Đặc điểm chung:

Tất cả các nguyên tố đều là kim loại mềm.
Chúng có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp.
Chúng có tính phản ứng cao.
Hầu hết chúng tạo ra ngọn lửa có màu.
Chúng thường tạo thành hợp chất ion.
Chúng là chất dẫn nhiệt và điện tốt.

Phần tử khối p

Cấu hình điện tử chung: ns2np6

Đặc điểm chung:

Hợp chất của các nguyên tố này hầu hết đều có tính chất cộng hóa trị.
Chúng thể hiện các trạng thái oxy hóa thay đổi.
Khi đi từ trái sang phải trong một khoảng thời gian, tính phi kim của các nguyên tố tăng dần.
Khả năng phản ứng của các nguyên tố trong nhóm nhìn chung giảm dần xuống.
Ở cuối mỗi chu kỳ là một nguyên tố khí hiếm có cấu hình lớp vỏ hóa trị ns2 np6 kín.
Tính chất kim loại tăng lên khi chúng đi xuống.

Các nguyên tố khối d

Cấu hình chung: (n-1)d1-10 ns0-2

Các phần tử khối d được gọi là các phần tử chuyển tiếp vì chúng có các quỹ đạo d được lấp đầy không đầy đủ ở trạng thái cơ bản hoặc ở bất kỳ trạng thái oxy hóa nào.

Đặc điểm:

Đều là kim loại có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
Hợp chất của các nguyên tố nói chung đều có tính chất thuận từ.
Hầu hết chúng đều tạo thành các ion có màu, thể hiện hóa trị thay đổi ở trạng thái oxy hóa.
Chúng thường được sử dụng làm chất xúc tác.

Phần tử khối f

Cấu hình electron chung: (n-2)f1-14 (n-1)d0-1 ns2

Chúng được gọi là các phần tử chuyển tiếp bên trong bởi vì trong các phần tử chuyển tiếp của khối d, các electron được điền vào (n-1) lớp vỏ con d trong khi ở các phần tử chuyển tiếp bên trong của khối f, việc lấp đầy các electron diễn ra trong (n-2)f lớp con, là một lớp con bên trong.

Đặc điểm của các phần tử khối f:

Hai hàng nguyên tố cuối ở bảng tuần hoàn được gọi là Lanthanoids Ce (Z = 58) – Lu (Z = 71) và Actinoids Th (Z = 90) – Lr (Z = 103).
Hai chuỗi phần tử này được gọi là phẩn tử chuyển tiếp bên trong.
Chúng đều là kim loại. Trong mỗi chuỗi, thuộc tính của các phần tử khá giống nhau.
Hầu hết các nguyên tố trong chuỗi actinoid đều có hoạt tính phóng xạ trong tự nhiên.

Phân loại bảng tuần hoàn theo tính chất

Kim loại:

Kim loại chiếm hơn 78% tất cả các nguyên tố đã biết và xuất hiện bên trái của bảng tuần hoàn.
Kim loại thường là chất rắn ở nhiệt độ thường.
Kim loại thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
Chúng là chất dẫn nhiệt và điện tốt.
Chúng dẻo và dễ uốn.

Phi kim loại:

Các phi kim nằm ở phía bên trái của bảng tuần hoàn.
Phi kim thường là chất rắn hoặc chất khí ở nhiệt độ thường, với nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp.
Chúng là chất dẫn nhiệt và điện kém.
Tính phi kim tăng dần khi đi từ trái sang phải trong chu kỳ.
Hầu hết các chất rắn phi kim đều giòn và không dễ uốn.

Á kim:

Các nguyên tố (ví dụ: silic, gecmani, asen, antimon và tulua) thể hiện đặc tính của cả kim loại và phi kim. Những nguyên tố này còn được gọi là nguyên tố chuyển tiếp.

Khí hiếm:

Đây là các nguyên tố có mặt trong nhóm 18.
Mỗi chu kỳ kết thúc với nguyên tố khí hiếm.
Tất cả các thành viên đều là khí và do tất cả các electron quỹ đạo được lấp đầy chúng ít có xu hướng tham gia vào phản ứng hóa học.
Chúng còn được gọi là khí trơ.

Các nguyên tố tiêu biểu trong bảng tuần hoàn

Các nguyên tố nhóm 1 (kim loại kiềm), nhóm 2 (kim loại kiềm thổ) và nhóm 13 đến 17 tạo thành các nguyên tố tiêu biểu. Chúng là các phần tử của khối s và khối p.

Nguyên tố chuyển tiếp

Các phần tử chuyển tiếp bao gồm, tất cả các phần tử dối d và chúng có mặt ở trung tâm của bảng tuần hoàn giữa các phần tử khối s và khối p.

Các nguyên tố chuyển tiếp bên trong

Lanthanoids (10 nguyên tố sau nó) và actinide (10 nguyên tố sau nó) được gọi là các nguyên tố chuyển tiếp bên trong. Chúng còn được gọi là các phần tử khối f.

Các nguyên tố sau uranium được gọi là các nguyên tố siêu phóng xạ.

Xu hướng về tính chất trong một chu kỳ

Đặc tính kim loại: giảm trong một khoảng tối đa ở cực bên trái (kim loại kiềm).

Tính phi kim: tăng dần theo chu kỳ (từ trái sang phải).

Tính baze của oxit: giảm dần từ trái sang phải trong một chu kỳ.

Tính axit của các oxit: tăng dần từ trái sang phải trong một chu kỳ.

Thay đổi tính chất trong một nhóm.

Đặc tính kim loại: tăng lên vì tăng kích thước nguyên tử và đo đó giảm năng lượng ion hóa của các nguyên tố trong một nhóm từ trên xuống.

Tính phi kim: nói chung giảm xuống. Độ âm điện của các nguyên tố giảm dần.