Luyện tập Cấu tạo bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bảng tuần hoàn hiện nay không áp dụng nguyên tắc sắp xếp: Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử.

Bảng tuần hoàn được sắp xếp theo 3 nguyên tắc sau:

Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử.

Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng.

Các nguyên tố có cùng số electron hóa trị trong nguyên tử được xếp thành một cột.

Nhóm nguyên tố là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hoá học gần giống nhau và được xếp thành một cột.

Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần.

Chu kì 3 là chu kì nhỏ nên có 8 nguyên tố.

Năm 1869, nhà hóa học đã công bố bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là Mendeleev.

Số thứ tự của một ô nguyên tố bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố hóa học trong ô đó.

Nguyên tố X ở chu kỳ 5 ⇒ số lớp electron là 5

Nguyên tố X thuộc nhóm VIA ⇒ có 6e lớp ngoài cùng

⇒ Cấu hình electron hóa trị là 5s²5p⁴.

Nguyên tố nhóm A có cấu hình electron lớp ngoài cùng dạng ns^1÷2 hoặc ns²np ^1÷6 

Nguyên tố nhóm B có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng và sát ngoài cùng dạng (n – 1)d^1÷10 ns^1÷2

X ( Z =  4): 1s²2s²2p² → X thuộc chu kỳ 2 (do có 2 lớp electron); nhóm IVA (do có 2 electron hóa trị, nguyên tố s)

Y ( Z = 8): 1s²2s²2p⁴ → Y thuộc chu kỳ 2 (do có 2 lớp electron); nhóm VIA (do có 6 electron hóa trị, nguyên tố p)

Z (Z = 16): [Ne]3s²3p⁴ → Z thuộc chu kỳ 3 (do có 3 lớp electron); nhóm VIA (do có 6 electron hóa trị, nguyên tố p)

K (Z = 25): [Ar]3d⁵4s² → K thuộc chu kỳ 4 (do có 4 lớp electron); nhóm VIIB (do có 7 electron hóa trị, nguyên tố d)

Cấu hình electron của X là: 1s²2s²2p⁶3s².

Vậy số hiệu nguyên tử của X = số electron = 12.

Ta có tổng số proton trong hai hạt nhân nguyên tử của A và B bằng 32

⇒ Z_A + Z_B = 32 (1)

A và B là 2 nguyên tố nằm cùng một phân nhóm và thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn nên số thứ tự của chúng hơn kém nhau 8 hoặc 18 đơn vị (đúng bằng số nguyên tố trong một chu kỳ) ta xét hai trường hợp:

Trường hợp 1: Z_B - Z_A = 8 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: 

Z_A = 12; Z_B = 20.

⇒ cấu hình electron:

A: 1s²2s²2p⁶3s² (chu kỳ 3, nhóm IIA).

B: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² (chu kỳ 4, nhóm IIA).

Trường hợp 2: Z_B - Z_A = 18 (3)

Giải hệ phương trình (1) và (3) ta được

Z_A = 7; Z_B = 25.

⇒ Cấu hình electron:

A: 1s²2s²2p³ (chu kỳ 2, nhóm VA).

B: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s² (chu kỳ 4, nhóm VIIB).

Loại vì A, B không cùng nhóm.

Vậy cấu hình của A là 1s²2s²2p⁶3s²

Cấu hình electron của X^2-: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

→ Cấu hình electron của X là: 1s²2s²2p²3s²3p²

X có 3 lớp electron ⇒ Chu kì 3.

Lớp ngoài cùng (3s²3p⁴) có 6 electron và electron cuối cùng điền vào phân lớp p → Nhóm VIA.

Nguyên tử Cl nằm ở chu kì 3 → Số lớp e = Số thứ tự chu kì = 3.

Nguyên tử Cl thuộc nhóm VIIA → Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns²np⁵ (có 7 electron lớp ngoài cùng).

Vậy cấu hình electron của Cl: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố:

O (Z = 8): 1s²2s²2p⁴ → thuộc ô số 8, chu kì 2, nhóm VIA.

F (Z = 9): 1s²2s²2p⁵ → thuộc ô số 9, chu kì 2, nhóm VIIA.

Na (Z = 11): 1s²2s²2p⁶3s¹ → thuộc ô số 11, chu kì 3, nhóm IA.

Cl (Z = 17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ → thuộc ô số 17, chu kì 3, nhóm VIIA.

Vậy có nguyên tố F và Cl đều thuộc nhóm VIIA.

Ta có số hiệu nguyên tử 

Z = A – N = 52 – 28 = 24, Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

Nguyên tố này thuộc ô 24 (Z = 24), chu kì 4 (do có 4 lớp electron), nhóm VIB (do có 6 electron hóa trị). 

Cấu hình electron Fe (Z = 26): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Số thứ tự ô = số hiệu nguyên tử (Z) = 26.

Số thứ tự chu kì = số lớp electron = 4.

Cấu hình electron phân lớp ngoài cùng và sát lớp ngoài cùng là 3d⁶4s² → Fe thuộc nhóm B.

Tổng số e của hai phân lớp 3d và 4s là: 6 + 2 = 8 → Fe thuộc nhóm VIIIB.

Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố Fe nằm ở ô số 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.

Gọi số hạt proton, neutron và electron của nguyên tử X là p, n, e

Số hạt proton, neutron và electron của nguyên tử Y là p’; n’; e’. 

Theo đề bài ta có:

p = n = e

p' = n' = e'

Ta có thể hiểu 1 cách gần đúng theo đề bài ta có:

M_x = 2p; M_Y = 2p’.  

Lại có trong XY₂, X chiếm 50% về khối lượng nên: 

(1)

Tổng số proton trong phân tử XY₂ là 32 

⇒ p + 2p’ = 32 (2)

Từ (1) và (2) giải hệ phương trình được: p = 16 và p’ = 8.

p = 16 nên Z_X = 16, X có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

p’ = 8 nên Z_Y = 8, Y có cấu hình electron: 1s²2s²2p⁴

Gọi công thức chung của 2 hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì kế tiếp nhau là → Muối chloride có công thức là Cl

Phương trình hóa học:

Cl + AgNO₃ → AgCl + NO₃ 

0,13 ← 0,13 (mol)

Kết tủa ở đây chính là AgCl;

n_AgCl = 37,31: 143,5 = 0,26 (mol)

⇒ ( + 35,5).0,26 = 13,29 

⇒ = 15,62 

Do hai kim loại kiềm ở hai chu kì kế tiếp nhau nên ta có:

7 (Li) < 15,62 < 23 (Na)

⇒ 2 kim loại là lithium (M = 7) và sodium (M = 23). 

X và Y đứng kế tiếp nhau trong cùng một chu kì nên số proton của chúng chỉ khác nhau 1 đơn vị.

Giả sử Z_X < Z_Y, ta có Z_Y = Z_X + 1 (1)

Theo bài ta có tổng số điện tích hạt nhân của X và Y là 25 nên:

Z_X + Z_Y = 25 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có:

Z_X = 12 và Z_Y = 13.

Cấu hình electron của X (Z = 12) là: 1s²2s²2p⁶3s²;

X ở ô thứ 12 (do Z = 12); chu kì 3 (do có 3 lớp electron); nhóm IIA (do nguyên tố s, 2 electron lớp ngoài cùng).