Xu hướng biến đổi một số tính chất của đơn chất, biến đổi thành phần và tính chất của hợp chất trong một chu kì và trong một nhóm

I. Xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử

1. Trong một chu kì

Giải thích: Nguyên tử các nguyên tố trong cùng chu kì có cùng số lớp electron. Từ trái sang phải, điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần nên hạt nhân sẽ hút electron lớp ngoài cùng mạnh hơn, làm cho bán kính nguyên tử giảm.

Sự thay đổi bán kính nguyên tử theo số hiệu nguyên tử của các nguyên tố chu kì 2

Ví dụ: Trong chù kì 2, bán kính nguyên tử của các nguyên tố giảm dần theo thứ tự: Li, Be, B, C, N, O, F.

Lưu ý: Bán kính nguyên tử là khoảng cách từ hạt nhân đến electron ở lớp vỏ ngoài cùng.

2. Trong một nhóm A

Giải thích: Trong một nhóm A, theo chiều từ trên xuống dưới, bán kính nguyên tử tăng dần, nguyên nhân chủ yếu là do số lớp electron tăng dần.

Ví dụ: Trong nhóm IIA, bán kính nguyên tử của các nguyên tố tăng dần theo thứ tự: Be, Mg, Ca, Sr, Ba.

Bán kính nguyên tử (pm) của một số nguyên tố trong bảng tuần hoàn

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

1. Độ âm điện

Độ âm điện ( – đọc là khi) là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron liên kết của nguyên tử.

Cặp electron liên kết bị các nguyên tử hút về phía các hạt nhân của mỗi nguyên tử H

Lưu ý: Electron hóa trị đã tham gia hình thành liên kết hóa học thì gọi là electron liên kết.

Độ âm điện được sử dụng rộng rãi là độ âm điện theo Pauling. Theo đó nguyên tử có độ âm điện lớn nhất là fluorine, _(F) = 3,98.

Giá trị độ âm điện của một số nguyên tố nhóm A và quy luật biến đổi độ âm điện

Độ âm điện phụ thuộc đồng thời vào hai yếu tố: điện tích hạt nhân và bán kính nguyên tử.

Giải thích:

• Trong một chu kì, từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần nên khả năng hút cặp electron liên kết càng tăng, dẫn tới độ âm điện càng tăng.
• Trong một nhóm, từ trên xuống dưới theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng lên nên lực hút của hạt nhân tới cặp electron liên kết giảm, dẫn tới độ âm điện giảm.

Chú ý: Theo biểu thức , lực hút F giảm theo r² và tăng theo Z, nghĩa là ảnh hưởng của r lớn hơn của Z tới lực hút của hạt nhân với electron.

2. 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.

Giải thích:

• Trong một chu kì, từ trái sang phải, điện tích hạt nhân tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần nên lực hút của hạt nhân tới electron hóa trị tăng, làm giảm khả năng nhường electron, do đó tính kim loại của nguyên tố giảm.
• Trong một nhóm A, mặc dù điện tích hạt nhân tăng dần nhưng do bán kính nguyên tử của các nguyên tố tăng nhanh, nên lực hút của hạt nhân tới electron hóa trị giảm dần, làm tăng khả năng nhường electron, do đó tính kim loại của nguyên tố tăng.

Lưu ý: Tính kim loại và tính phi kim luôn biến đổi ngược chiều nhau. Độ âm điện và tính phi kim của các nguyên tử của nguyên tố hóa học biến đổi cùng chiều trong một chu kì và trong một nhóm.

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

1. 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 trong đó, hóa trị của nguyên tố đó là cao nhất. Các nguyên tố thuộc các nhóm IA đến VIIA (trừ fluorine) có hóa trị cao nhất đúng bằng số thứ tự nhóm.

Công thức oxide cao nhất và hóa trị của các nguyên tố nhóm A, chu kì 3 được thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng công thức oxide cao nhất của các nguyên tố nhóm A, chu kì 3

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

Ví dụ: Trong chu kì 3, Cl₂O₇ có tính acid mạnh nhất, Na₂O có tính base mạnh nhất và Al₂O₃ vừa có tính acid, vừa có tính base.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Lưu ý:

• Không tồn tại hợp chất F₂O₇, oxide thường gặp của F có công thức là F₂O.
• Quy luật về sự biến đổi chung của tính acid và tính base của oxide cao nhất ngược chiều nhau trong mỗi chu kì và nhóm.
• Trong một nhóm A, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, nói chung tính base của oxide cao nhất tăng dần .
• Al₂O₃ có tính lưỡng tính: tác dụng được với cả dung dịch acid và dung dịch base.

2. Thành phần và tính acid, tính base của các hydroxide cao nhất trong một chu kì

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

Bảng công thức hydroxide của các nguyên tố nhóm A, chu kì 3 (các nguyên tố ở hóa trị cao nhất)

Ví dụ: Trong chu kì 3,

NaOH là một base mạnh;

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Al(OH)₃ vừa có tính acid, vừa có tính base;

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.

H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

Lưu ý: Acid chứa oxygen có thể được coi là một dạng của hydroxide (không bền) bị mất nước.

Ví dụ: Si(OH)₄ → H₂SiO₃ + H₂O.