Hoạt động Mở đầu (trang 35) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Cách đây hàng nghìn năm, người ta chỉ biết đến một số nguyên tố như đồng (copper), bạc (silver) và vàng (gold). Mãi đến năm 1700, cũng chỉ mới có 13 nguyên tố được xác định. Khi đó, các nhà hóa học nghi ngờ rằng vẫn còn nhiều nguyên tố bí ẩn khác chưa được khám phá. Bằng việc sử dụng các phương pháp khoa học hiện đại, chỉ trong một thập kỉ (1765 – 1775) đã có thêm 5 nguyên tố hóa học được xác định. Trong đó, có 3 khí không màu là hydrogen, nitrogen và oxygen. Tính đến năm 2016, tổng cộng đã có 118 nguyên tố hóa học được xác định trên bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố được sắp xếp theo nguyên tắc nào và có mối liên hệ như thế nào với cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó?
Trả lời:
- Các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử.
- Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử và cấu hình electron tương tự nhau được xếp cùng một chu kì.
- Các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau được xếp cùng một nhóm.
1. Lịch sử phát minh định luật tuần hoàn và bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
Câu hỏi 1 (trang 36) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hình 5.1, hãy mô tả bằng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev. Nhận xét về cách sắp xếp các nguyên tố hóa học theo chiều từ trên xuống dưới trong cùng một cột
Trả lời:
- Các nguyên tố được sắp xếp vào các hàng và các cột theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử, bắt đầu ở hàng mới.
Câu hỏi 2 (trang 36) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hai nguyên tố Te và I trong Hình 5.1, em nhận thấy điều gì khác thường?
Trả lời:
- Nguyên tố Te có nguyên tử khối = 128 nhưng lại đứng trước nguyên tố I có nguyên tử khối = 127
Câu hỏi 3 (trang 36) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Hãy cho biết các dấu chấm hỏi trong bảng tuần hoàn ở hình 5.1 có hàm ý gì?
- Các dấu chấm hỏi trong bảng do vị trí của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn không thuận lợi cho việc tiên đoán nên ông chỉ mới ước lượng được khối lượng nguyên tử của chúng.
Câu hỏi 4 (trang 36) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hình 5.2, hãy cho biết 3 nguyên tố Sc, Ga và Ge nằm ở vị trí nào trong bảng tuần hoàn của Mendeleev (Hình 5.1)
Trả lời:
- Sc nằm giữa Ca và Er
- Ga và Ge nằm giữa Zn và As
2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
a. Tìm hiểu về ô nguyên tố
Câu hỏi 5 (trang 38) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát Hình 5.3, em hãy nêu các thông tin có trong ô nguyên tố aluminium
Trả lời:
- Quan sát Hình 5.3, các thông tin có trong ô nguyên tố aluminium là:
+ Số hiệu nguyên tử: 13 => Số proton = số electron = số đơn vị điện tích hạt nhân = 13
+ Nguyên tử khối trung bình = 27
+ Độ âm điện = 1,61
+ Kí hiệu hóa học: Al
+ Tên nguyên tố: Aluminium
+ Cấu hình electron => Al thuộc chu kì 3, nhóm IIIA
+ Số oxi hóa của Al trong hợp chất
Luyện tập (trang 38) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát Hình 5.3, cho biết số electron lớp ngoài cùng, số proton của nguyên tử aluminium
Lời giải:
- Dựa vào cấu hình electron, nguyên tử aluminium có 3 electron lớp ngoài cùng, số proton bằng số electron và bằng 13.
- Hoặc số proton = số hiệu nguyên tử = 13.
b. Tìm hiểu về chu kì
Câu hỏi 6 (trang 38) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hình 5.4, hãy nhận xét về số lớp electron trong nguyên tử của các nguyên tố cùng chu kì
Trả lời:
- Các nguyên tố trong cùng chu kì có số lớp electron bằng nhau.
Luyện tập (trang 38) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Dựa vào cấu hình electron, em hãy cho biết nguyên tố có số hiệu nguyên tử là 20 thuộc chu kì nào trong bảng tuần hoàn
Lời giải:
- Cấu hình electron của nguyên tố có số hiệu nguyên tử = 20 là: 1s22s22p63s23p64s2
=> Số lớp electron của nguyên tố là 4
=> Nguyên tố thuộc chu kì 4 trong bảng tuần hoàn
c. Tìm hiểu về nhóm
Câu hỏi 7 (trang 38) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hình 5.2, nhận xét đặc điểm cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố trong cùng một nhóm A
Trả lời:
Các nguyên tố trong cùng một nhóm A có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau.
Câu hỏi 8 (trang 38) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát nhóm VIIIB trong bảng tuần hoàn, cho viết nhóm này có đặc điểm gì khác biệt so với các nhóm còn lại
Trả lời:
- Các nguyên tố trong nhóm VIIIB trong bảng tuần hoàn có cấu hình electron không tương tự nhau như các nhóm khác
Câu hỏi 9 (trang 39) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát Hình 5.5, nhận xét mối quan hệ giữa số electron hóa trị của nguyên tử với số thứ tự nhóm của nguyên tố nhóm A
Trả lời:
- Số electron hóa trị của nguyên tử = số thứ tự nhóm của nguyên tố nhóm A
Ví dụ:
+ Nhóm IA, các nguyên tố đều có 1 electron hóa trị
+ Nhóm IIIA, các nguyên tố đều có 3 electron hóa trị
+ Nhóm VIIIA (trừ He) các nguyên tố đều có 8 electron hóa trị
Câu hỏi 10 (trang 39) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hình 5.2, dựa vào cấu hình electron nguyên tử, hãy nhận xét mối quan hệ giữa số electron hóa trị của nguyên tử các nguyên tố với số thứ tự nhóm của nguyên tố nhóm B. Nêu rõ các trường hợp đặc biệt.
Trả lời:
Các nguyên tố nhóm B: Số thứ tự của nhóm bằng tổng số electron thuộc hai phân lớp (n -1)d và ns. Nếu tổng số electron của nguyên tử là 8, 9, 10 thì nguyên tố đó thuộc nhóm VIIIB; là 11 thì thuộc nhóm IB; là 12 thì thuộc nhóm IIB.
d. Phân loại nguyên tố dựa theo cấu hình electron và tính chất hóa học
Câu hỏi 11 (trang 39) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Dựa vào cấu hình electron, cho biết nguyên tố có số hiệu nguyên tố là 6, 8, 18, 20 thuộc khối nguyên tố nào trong bảng tuần hoàn. Chúng là kim loại, phi kim hay khí hiếm
Trả lời:
- Nguyên tố có số hiệu nguyên tử 6 thuộc khối nguyên tố p, là phi kim
- Nguyên tố có số hiệu nguyên tử 8 thuộc khối nguyên tố p, là phi kim
- Nguyên tố có số hiệu nguyên tử 18 thuộc khối nguyên tố p, là khí hiếm
- Nguyên tố có số hiệu nguyên tử 20 thuộc khối nguyên tố s , là kim loại
Luyện tập (trang 40) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Nitrogen là thành phần dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản của thực vật. Biết nitrogen có số hiệu nguyên tử là 7.
a) Viết cấu hình electron của nitrogen
b) Nitrogen là nguyên tố s, p, d hay f?
c) Nitrogen là kim loại, phi kim hay khí hiếm?
Lời giải:
a) Nitrogen có số hiệu nguyên tử: Z = 7
=> Cấu hình electron của nitrogen: 1s22s22p3
b) Nitrogen có cấu hình: [He] 2s22p3
=> Khối nguyên tố p
c) Nitrogen có 5 electron ở lớp ngoài cùng
=> Phi kim
e. Trình bày nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn
Câu hỏi 12 (trang 40) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Quan sát hình 5.2, nhận xét chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử các nguyên tố trong chu kì và nhóm.
- Các nguyên tố hóa học được xếp theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử các nguyên tố trong chu kì và nhóm.
Vận dụng (trang 40) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Silicon là một nguyên tố phổ biến và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Silicon siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật vô tuyến và điện tử. Ngoài ra, nguyên tố này còn được sử dụng để chế tạo pin mặt trời nhằm mục đích chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện để cung cấp cho các thiết bị trên tàu vũ trụ. Xác định vị trí của nguyên tố silicon (Z = 14) trong bảng tuần hoàn.
Lời giải:
- Nguyên tố silicon có Z = 14: 1s22s22p63s23p2
=> Nguyên tố silicon nằm ở ô số 14, có 3 lớp electron nên thuộc chu kì 3 và 4 electron ở lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm IVA
Bài tập
Bài tập 1 (trang 42) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Viết cấu hình electron và xác định vị trí của các nguyên tố sau trong bảng tuần hoàn. Cho biết chúng thuộc khối nguyên tố nào (s, p, d, f) và chúng là kim loại, phi kim hay khí hiếm:
a) Neon tạo ra ánh sáng màu đỏ khi sử dụng trong các ống phóng điện chân không, được sử dụng rộng rãi trong các biển quảng cáo. Cho biết Ne có số hiệu nguyên tử là 10.
b) Magnesium được sử dụng để làm cho hợp kim bền nhẹ, đặc biệt được sử dụng cho ngành công nghiệp hàng không. Cho biết Mg có số hiệu nguyên tử là 12.
Lời giải:
a) Ne (Z = 10): 1s22s22p6
+ Ne thuộc khối nguyên tố p
+ Ne có 8 electron lớp ngoài cùng ⇒ là khí hiếm
b) Mg (Z = 12): 1s22s22p63s2
+ Mg thuộc khối nguyên tố s
+ Mg có 2 electron lớp ngoài cùng ⇒ là kim loại.
Bài tập 2 (trang 42) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Dãy nào gồm các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau? Vì sao?
a. Oxygen (Z=8), nitrogen (Z=7), carbon (Z=6)
b, Lithium (Z=3), sodium (Z=11), potassium (Z=19)
c. Helium (Z=2), neon ( Z= 10), argon (Z= 18)
Lời giải:
Dãy gồm các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau là:
b, Lithium (Z=3), sodium (Z=11), potassium (Z=19)
c. Helium (Z=2), neon ( Z= 10), argon (Z= 18)
Bài tập 3 (trang 42) SGK Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 5: Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố sau:
a) Nguyên tố thuộc chu kì 4, nhóm IIA
b) Nguyên tố khí hiếm thuộc chu kì 3
Lời giải:
a)
- Nguyên tố chu kì 4 => Có 4 lớp electron
- Nguyên tố nhóm IIA => Có 2 elecrton ở lớp ngoài cùng
=> 1s22s22p63s23p64s2
b)
- Nguyên tố chu kì 3 => Có 3 lớp electron
- Nguyên tố khí hiếm => Nhóm VIIIA => Có 8 electron ở lớp ngoài cùng
=> 1s22s22p63s23p6