Chương VNGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ

KHÔNG CHUYỂN TIẾP

II. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ I VÀ II

III. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ

III VÀ CÁC CHU KỲ TIẾP THEO

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP

1. Cấu tạo nguyên tử và đặc điểm liên kết

2. Quy luật biến đổi tính chất

a. Trong một phân nhóm

b. Trong một chu kỳ

1. Cấu tạo nguyên tử và đặc điểm lk

• Ngtố không CT: ngtố họ s và p. Tạo 8 PNC.

• AO HT và e HT: lớp vỏ ngoài cùng. Các ngtố

cùng PN có e HT = nhau và = STT nhóm.

• KN tạo lk cht của ngtố không CT phụ thuộc

vào số orbital hóa trị / số e hóa trị của ngtố.

• lk p-p: ngtố chu kỳ II

lk p-d: ngtố các ckỳ dưới (kém đặc trg dần).

• Số oxi hoá của các ngtố không chuyển tiếp.

Khả năng tạo liên kết cộng hóa trị• Số e HT= số AO HT: lk được tạo thành từ

các , Ví dụ C.

• Số e HT < số AO HT: lk được tạo thành từ các và các AO trống. Ví dụ: Li, Be, B: nguyên tố sớm.

• Số e HT > số AO HT: lk được tạo thành từ các và các ⇅. Ví dụ: N, O, F: ngtố muộn.

• Ở các chu kỳ dưới, AO nd có thể trở thành AO HT các ngtố cuối chu kỳ vẫn mang đặc tính lk của các ngtố sớm các ngtố chu kỳ II khác nhiều so với các ngtố chu kỳ dưới.

a. Quy luật biến đổi t/c trong một PN• Tính kim loại tăng dần.

• Các h.chất bậc 2: tính axit HX .• Khuynh hướng tạo phức oxo (O2-) , phức

hydroxo (OH-) , phù hợp với sự độ bền của lk p-p và p-d và SPT của ngtố t.tâm.

Ví dụ: Chu kỳ III H3PO4 H2SO4 HClO4

Chu kỳ V Sb(OH)5 Te(OH)6 H5IO6

• Độ bền của số OXH (+) max dần (tuần hoàn thứ cấp). Quy luật này thể hiện ở các ngtố muộn rõ ràng hơn ở các ngtố sớm.

b. Quy luật biến đổi t/c trong 1 c.kỳ

• Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần

• Độ bền của các số OXH cao nhất giảm dần

(do Ens – np khả năng tham gia liên kết

của các electron ns).

II. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ I VÀ II

1. Hydro

2. Các nguyên tố chu kỳ II

1. Hydro • Chỉ có 1e không bị chắn lực hút hn – e

lớn, mặc dù Z = 1• H được xếp vào cả nhóm IA và VIIA

• H+ – proton r rất nhỏ tác dụng phân cực rất lớn lk giữa H+ và các ngtố khác chỉ có thể là cht phân cực mạnh, không là ion.

• Với các ngtố có độ âm điện mạnh (F, O, N) H có khả năng tạo liên kết Hydro.

• H có kích thước nhỏ và xu hướng nhường e giống KL nên dễ xâm nhập vào mạng tinh thể của KL tạo thành những hợp chất có lk KL.

Xếp vào phân nhóm IA và VIIA• Xếp vào IA vì:

– Có 1e ở lớp ngoài cùng– Có số oxi hóa +1– Có thể thế các KL hóa trị I trong các muối.

• Xếp vào VIIA vì:– Thiếu 1e ở lớp ngoài cùng– Thể hiện số oxi hóa -1.

Quá trình: H + 1e H-, H = -17kcal/mol

– Là chất khí ở điều kiện thường– Phân tử có 2 nguyên tử giống halogen.

2. Các nguyên tố chu kỳ II các ngtố CK II khác rất nhiều so với các CK còn lại vì:

– r min, max hút e nhiều nhất.

– Các ngtố chu kỳ II có tính tuần hoàn chéo

Ví dụ:

• 6Li+ + N2 2Li3N

4Mg2+ + 3N2 2Mg3N2

• Độ tan của muối Li giống của muối Mg hơn so với KLK

• Al và Be có thế oxi hóa gần bằng nhau:

Be2+/Be 0 = 1,85V

Al3+/Al 0 = 1,66V

Về nguyên tắc cả hai KL này đều có thể tác dụng với các axit không có tính oxi hóa. Thực tế phản ứng khá chậm vì trên bề mặt có tạo một lớp oxit tương đối bền.

Modern Periodic Table

III. CÁC NGUYÊN TỐ CHU KỲ III VÀ CÁC CHU KỲ TIẾP THEO

1. Khả năng tạo liên kết và aủ

orbital d

2. Sự tạo thành liên kết aủ á

orbital

3. Tính tuần hoàn thứ cấp

1. Khả năng tạo lk và của orb d• Số phối trí có thể là 4, 5, 6, 7, 8, 9

• Orbital d còn có thể tạo lk :

LK trong P = O rất bền:E = 500 – 600 kJ/mol

LK trong N = O E = 200 – 300

kJ/mol

Vì mức năng lượng của orbital d tương đối

cao nên khó tham gia vào liên kết. Liên kết

của orbital d chỉ đặc trưng với P, còn lại

không đặc trưng.

2. Sự tạo thành lk của các orbital p• Lk p-p chỉ bền khi hình thành giữa các ngtử chu kỳ

II: C = C, O = O, N N, C = O, N = O. • Đối với các ngtố chu kỳ III: C = Si, Si = Si, lk p-p

kém bền vì:– Bán kính ngtử lớn khoảng cách giữa hai hạt nhân xa

hơn khả năng xen phủ p – p kém hơn.– Sự hình thành các lk khác do sự tham gia của orbital d

thuận lợi hơn

Ví dụ:CO2 : monomer: O = C = O, liên kết đôi

SiO2 :polimer: gồm các tứ diện dùng chung tất cả các đỉnh, liên kết đơn

Với P có liên kết HC P (điều chế được năm 1961) là chất khí, cháy ở nhiệt độ thường.HCN – là chất khí, bền.

3. Tính tuần hoàn thứ cấp • BironE.V. 1915 : các tính chất thay đổi một

cách không đơn điệu mà thường có sự thay đổi độ dốc, thậm chí có sự thay đổi ngược với quy luật biến thiên thông thường ở một số nguyên tố.

• Sự bất thường xảy ra ở chu kỳ IV, sau đó là chu kỳ VI

• Tính chất tuần hoàn thứ cấp càng thể hiện rõ ở các phân nhóm có nhiều electron. Ở phân nhóm chính rõ hơn phân nhóm phụ.

Ví dụ: tính tuần hoàn thứ cấp• Ví dụ: Năng lượng ion hóa I = I1 + I2 + I3 + I4

(eV), bán kính r (Å) và độ âm điện Pauling (eV) của các nguyên tố nhóm IVA:

C Si Ge Sn PbI (eV) 148 103 105 92 95 (eV) 2,55 1,90 2,01 1,96 2,33R (Å) 0,77 1,17 1,22 1,40 1,75

• Năng lượng đứt gẫy liên kết (kJ/mol):F Cl Br I

Si 580 380 310 230 Ge 452 354 275 218

Nguyên nhân của tính tuần hoàn thứ cấp• Sự sắp xếp e vào các phân lớp (n - 1)d và (n - 2)f

lực hút của hạt nhân đối với e hóa trị hiệu ứng chắn điện tích hạt nhân hiệu dụng Z’.

• Tính đối xứng của các AO d, f ≠ ns nên khi sắp xếp e vào (n - 1)d và (n - 2)f hiệu ứng xâm nhập và Z các e ns lại bị hạt nhân hút mạnh hơn.

• Hiệu ứng xâm nhập của các e ns > np > nd. • Hạt nhân hút e 4s2 > 5s2 vì các AO 3d có tính đối

xứng khác hẳn với các AO đã có trước đó tác dụng chắn của 3d đối với 4s không cao.

• Đặc biệt, khi e được điền vào 4f và 5d Z các e 6s2 bị hn hút rất chặt, tạo thành cặp e trơ

Độ bền của số OXH (+) max dần từ trên xuống và đặc biệt kém bền ở các nguyên tố p chu kỳ IV và VI.

ElectronegativityElectronegativity

Trong một phân nhóm chính

số lớp e hiệu ứng chắn r