TÍNH CHẤT TUẦN HOÀN CỦA CÁC NGUYÊN TỐ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG - HÓA HỌC - 2025

Các thuộc tính tuần hoàn của các nguyên tố là những thuộc tính xác định hành vi vật lý và hóa học của chúng từ góc độ nguyên tử, và độ lớn của chúng, ngoài số nguyên tử, cho phép phân loại các nguyên tử.

Trong tất cả các thuộc tính, chúng được đặc trưng, ​​như tên của chúng cho thấy, là tuần hoàn; nghĩa là, nếu bảng tuần hoàn được nghiên cứu, sẽ có thể xác nhận rằng độ lớn của nó tuân theo một xu hướng trùng khớp và được lặp lại với thứ tự của các nguyên tố trong các chu kỳ (hàng) và nhóm (cột).

Tính tuần hoàn nội tại của một phần các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Ví dụ, nếu một chu kỳ được chuyển qua và một thuộc tính tuần hoàn giảm độ lớn với mỗi phần tử, điều tương tự sẽ xảy ra trong tất cả các chu kỳ. Mặt khác, nếu việc đi xuống một nhóm hoặc cột làm tăng độ lớn của nó, điều tương tự có thể xảy ra đối với các nhóm khác.

Và do đó, các biến thể của nó được lặp lại và cho thấy xu hướng đơn giản phù hợp với thứ tự của các nguyên tố theo số nguyên tử của chúng. Những đặc tính này chịu trách nhiệm trực tiếp cho đặc tính kim loại hoặc phi kim loại của các nguyên tố, cũng như khả năng phản ứng của chúng, điều này đã giúp phân loại chúng sâu hơn.

Nếu trong một thời điểm không xác định được danh tính của các nguyên tố và chúng được xem như những "quả cầu" kỳ lạ, thì bảng tuần hoàn có thể được xây dựng lại (với rất nhiều công việc) bằng cách sử dụng các tính chất này.

Bằng cách này, các quả cầu giả định sẽ có được màu sắc cho phép chúng được phân biệt với nhau theo nhóm (hình trên). Biết được đặc điểm điện tử của chúng, chúng có thể được sắp xếp theo từng giai đoạn và các nhóm sẽ tiết lộ những đặc điểm có cùng số electron hóa trị.

Học và lý luận về các tính chất tuần hoàn cũng giống như việc biết tại sao các nguyên tố phản ứng theo cách này hay cách khác; là biết lý do tại sao các nguyên tố kim loại nằm ở một số vùng nhất định của bảng và các nguyên tố phi kim loại nằm ở vùng khác.

Các tính chất tuần hoàn là gì và đặc điểm của chúng

-Radioic

Khi quan sát các quả cầu trong ảnh, điều đầu tiên có thể nhận thấy là chúng không có cùng kích thước. Một số thì đồ sộ hơn những cái khác. Nếu quan sát kỹ hơn, bạn sẽ thấy rằng các kích thước này thay đổi theo một mô hình: trong một khoảng thời gian, nó giảm từ trái sang phải và trong một nhóm, nó tăng từ trên xuống dưới.

Ở trên cũng có thể nói theo cách này: bán kính nguyên tử giảm dần về phía các nhóm hoặc cột bên phải, và tăng ở các chu kỳ hoặc hàng thấp hơn. Vì vậy, bán kính nguyên tử là đặc tính tuần hoàn đầu tiên, vì các biến thể của nó tuân theo một mô hình bên trong các nguyên tố.

Điện tích hạt nhân so với điện tử

Nguyên nhân của mô hình này là gì? Trong một chu kỳ, các electron của nguyên tử chiếm cùng một mức năng lượng, mức năng lượng này liên quan đến khoảng cách tách chúng ra khỏi hạt nhân. Khi chúng ta chuyển từ nhóm này sang nhóm khác (giống như chuyển sang chu kỳ ở bên phải), hạt nhân thêm cả electron và proton trong cùng một mức năng lượng.

Do đó, các electron không thể chiếm khoảng cách xa hơn từ hạt nhân, điều này làm tăng điện tích dương của nó vì nó có nhiều proton hơn. Do đó, các electron chịu một lực hút lớn hơn về phía hạt nhân, thu hút chúng ngày càng nhiều hơn khi số lượng proton tăng lên.

Đó là lý do tại sao các nguyên tố ở ngoài cùng bên phải của bảng tuần hoàn (cột màu vàng và xanh ngọc) có bán kính nguyên tử nhỏ nhất.

Mặt khác, khi bạn "nhảy" từ chu kỳ này sang chu kỳ khác (giống như nói rằng bạn đi xuống qua một nhóm), các mức năng lượng mới được kích hoạt cho phép các electron chiếm những khoảng không gian xa hơn hạt nhân. Ở xa hơn, hạt nhân (có nhiều proton hơn) hút chúng với lực ít hơn; và bán kính nguyên tử do đó tăng lên.

Bán kính ion

Bán kính ion tuân theo một mô hình tương tự như bán kính nguyên tử; Tuy nhiên, những điều này không phụ thuộc quá nhiều vào hạt nhân, mà là nguyên tử có bao nhiêu hay ít electron đối với trạng thái trung tính của nó.

Các cation (Na ⁺ , Ca ²⁺ , Al ³⁺ , Be ²⁺ , Fe ³⁺ ) thể hiện điện tích dương vì chúng đã mất một hoặc nhiều electron, và do đó, hạt nhân hút chúng với lực lớn hơn vì có ít lực đẩy hơn. giữa họ. Kết quả: các cation nhỏ hơn các nguyên tử mà chúng được tạo ra.

Và đối với các anion (O ^2- , F ^- , S ^2- , I ^- ) thì ngược lại, chúng thể hiện điện tích âm vì chúng có thừa một hoặc nhiều electron, làm tăng lực đẩy của chúng lên nhau trên lực hút của hạt nhân. Kết quả: các anion lớn hơn các nguyên tử mà chúng được tạo ra (hình ảnh bên dưới).

Sự biến đổi của bán kính ion đối với nguyên tử trung hòa. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Có thể thấy rằng 2 anion là lớn nhất trong tất cả các cation 2+ là nhỏ nhất. Bán kính tăng khi nguyên tử mang điện tích âm và co lại khi nguyên tử mang điện tích dương.

-Độ âm điện

Khi các nguyên tố có bán kính nguyên tử nhỏ, không chỉ các điện tử của chúng bị hút rất mạnh mà còn cả các điện tử từ các nguyên tử lân cận khi chúng tạo thành liên kết hóa học. Xu hướng thu hút các điện tử từ các nguyên tử khác trong một hợp chất được gọi là độ âm điện.

Chỉ vì một nguyên tử nhỏ không có nghĩa là nó sẽ nhiễm điện âm hơn. Nếu vậy, nguyên tố heli và hydro sẽ là những nguyên tử có độ âm điện cao nhất. Theo như khoa học đã chứng minh, Helium không tạo thành liên kết cộng hóa trị dưới bất kỳ hình thức nào; và hydro chỉ có một proton duy nhất trong hạt nhân.

Khi bán kính nguyên tử lớn, hạt nhân không đủ mạnh để hút electron từ các nguyên tử khác; do đó, những nguyên tố có độ âm điện lớn nhất là những nguyên tố có bán kính nguyên tử nhỏ và số proton nhiều hơn.

Một lần nữa, những nguyên tố đáp ứng hoàn hảo các đặc điểm này là các nguyên tố phi kim loại ở khối p của bảng tuần hoàn; Đây là những chất thuộc nhóm 16 hoặc oxy (O, S, Se, Te, Po) và nhóm 17 hoặc flo (F, Cl, Br, I, At).

Khuynh hướng

Theo tất cả những gì đã nói, các nguyên tố có độ âm điện cao nhất nằm ở góc trên bên phải của bảng tuần hoàn; có flo là nguyên tố đứng đầu danh sách các chất có độ âm điện cao nhất.

Tại sao? Không cần dùng đến các thang đo độ âm điện (Pauling, Mulliken, v.v.), mặc dù flo lớn hơn neon (khí quý trong thời kỳ của nó), chất trước có thể hình thành liên kết trong khi chất sau không thể. Ngoài ra, vì kích thước nhỏ, hạt nhân của nó có nhiều proton, và flo ở đâu thì sẽ có momen lưỡng cực.

-Kính kim loại

Nếu một nguyên tố có bán kính nguyên tử so với những nguyên tố cùng chu kỳ và cũng không có độ âm điện lớn thì nó là kim loại, có tính kim loại cao.

Nếu chúng ta quay lại hình ảnh chính, các quả cầu màu đỏ và hơi lục, giống như các quả cầu hơi xám, tương ứng với các nguyên tố kim loại. Kim loại có những đặc điểm riêng biệt, và từ đây các tính chất tuần hoàn bắt đầu đan xen với các tính chất vật lý và vĩ mô của vật chất.

Các nguyên tố có tính kim loại cao có đặc điểm là nguyên tử của chúng tương đối lớn, dễ mất điện tử vì hạt nhân khó có thể hút chúng về phía chúng.

Kết quả là chúng dễ bị oxi hóa hoặc mất điện tử để tạo thành các cation, M ⁺ ; điều này không có nghĩa là tất cả các cation đều là kim loại.

Khuynh hướng

Tại thời điểm này, bạn có thể dự đoán ký tự kim loại thay đổi như thế nào trong bảng tuần hoàn. Nếu biết rằng kim loại có bán kính kim loại lớn và chúng có độ âm điện nhỏ, thì cần biết rằng các nguyên tố nặng nhất (các chu kỳ dưới) là kim loại nhất; và các nguyên tố nhẹ nhất (các giai đoạn trên), ít kim loại nhất.

Ngoài ra, đặc tính kim loại càng giảm độ âm điện của nguyên tố. Điều này có nghĩa là trải qua các chu kỳ và nhóm ở bên phải của bảng tuần hoàn, ở các chu kỳ trên, họ sẽ tìm thấy các nguyên tố ít kim loại hơn.

Do đó, đặc tính kim loại tăng dần qua một nhóm và giảm từ trái sang phải trong cùng một khoảng thời gian. Trong số các nguyên tố kim loại ta có: Na (natri), Li (liti), Mg (magiê), Ba (bari), Ag (bạc), Au (vàng), Po (poloni), Pb (chì), Cd (cadimi) , Al (nhôm), v.v.

-Năng lượng ion hóa

Nếu một nguyên tử có bán kính nguyên tử lớn, dự kiến ​​rằng hạt nhân của nó sẽ không giữ các electron ở các lớp vỏ ngoài cùng bị giữ lại với một lực đáng kể. Do đó, loại bỏ chúng khỏi nguyên tử trong pha khí (cá thể hóa) sẽ không cần nhiều năng lượng; nghĩa là, năng lượng ion hóa, EI, cần thiết để loại bỏ một điện tử khỏi chúng.

EI cũng tương đương với việc nói rằng đó là năng lượng phải được cung cấp để thắng lực hút của hạt nhân nguyên tử hoặc ion ở thể khí lên electron lớp ngoài cùng của nó. Nguyên tử càng nhỏ và độ âm điện càng lớn thì EI của nó càng thấp; đây là xu hướng của bạn.

Phương trình sau minh họa một ví dụ:

Na (g) => Na ⁺ (g) + e ^-

EI cần thiết để đạt được điều này không lớn lắm so với lần ion hóa thứ hai:

Na ⁺ (g) => Na ²⁺ (g) + e ^-

Vì trong Na ⁺ điện tích dương chiếm ưu thế và ion nhỏ hơn nguyên tử trung hòa. Do đó, hạt nhân Na ⁺ hút các electron với một lực lớn hơn nhiều, đòi hỏi EI lớn hơn nhiều.

- Ái lực điện tử

Và cuối cùng, có thuộc tính tuần hoàn của ái lực điện tử. Đây là xu hướng năng lượng của nguyên tử của một nguyên tố trong pha khí để nhận một electron. Nếu nguyên tử nhỏ và có hạt nhân có lực hút lớn thì nó sẽ dễ dàng nhận electron, tạo thành anion bền.

Anion càng bền đối với nguyên tử trung hòa thì ái lực điện tử của nó càng lớn. Tuy nhiên, bản thân lực đẩy giữa các electron cũng phát huy tác dụng.

Ví dụ, nitơ có ái lực điện tử cao hơn oxy. Điều này là do ba electron 2p của nó không ghép đôi và đẩy nhau và electron tới ít hơn; còn trong oxi có cặp electron ghép đôi thì lực đẩy điện tử lớn hơn; và trong flo, có hai cặp.

Chính vì lý do này mà xu hướng ái điện tử được cho là bình thường hóa từ chu kỳ thứ ba của bảng tuần hoàn.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
3. GS Ortega Graciela M. (ngày 1 tháng 4 năm 2014). Tính chất tuần hoàn của các nguyên tố. Màu abc. Được khôi phục từ: abc.com.py
4. Hóa học LibreTexts. (Ngày 7 tháng 6 năm 2017). Thuộc tính tuần hoàn của các nguyên tố. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 02 tháng 01 năm 2019). Thuộc tính tuần hoàn của các nguyên tố. Phục hồi từ: thinkco.com
6. Toppr. (sf). Thuộc tính tuần hoàn của các nguyên tố. Được khôi phục từ: toppr.com /
7. Tính chất tuần hoàn của các nguyên tố: Hành trình qua bảng là hành trình xuyên suốt hóa học. . Phục hồi từ: cod.edu