I. Lịch sử phát minh
- Năm 1789, A. Lavoisier (người Pháp) xếp 33 nguyên tố hóa học thành nhóm các chất khí, kim loại, phi kim và “đất”
- Năm 1829, J.W.Dobereiner (người Đức) phân loại các nguyên tố thành các nhóm có tính chất hóa học giống nhau, ví dụ: lithium, sodium và potassium là nhóm các kim loại mềm, dễ phản ứng
- Năm 1866, J. Newlands (người Anh) đã xếp các nguyên tố hóa học theo chiều tăng khối lượng nguyên tử thành các octave (quãnh tám), trong đó nguyên tố thứ tám lặp lại tính chất của nguyên tố đầu tiên
- Năm 1869, hai nhà hóa học D.I.Mendeleev (người Nga) và J.L.Meyer (người Đức) đều sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử vào các hàng và cột, bắt đầu mỗi hàng hoặc cột mới khi các tính chất của nguyên tố bắt đầu lặp lại
- Hiện nay, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hiện đại sắp xếp 118 nguyên tố theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử
II. Nguyên tắc sắp xếp
- 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
III. Cấu tạo bảng tuần hoàn
a. Ô nguyên tố
- Mỗi nguyên tố hóa học được sắp xếp vào một ô trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, gọi là ô nguyên tố.
- Số thứ tự của một ô nguyên tố bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố hóa học trong ô đó.
b. Chu kì
- Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng, gọi là chu kì.
- Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trong chu kì
- Bảng tuần hoàn gồm 7 chu kì:
+ Các chu kì 1, 2 và 3 là các chu kì nhỏ
+ Các chu kì 4, 5, 6 và 7 là các chu kì lớn
c. Nhóm
- Nhóm là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau (trừ nhóm VIIIB), do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp theo cột
- Bảng tuần hoàn gồm 18 cột được chia thành 8 nhóm A (đánh số từ IA đến VIIIA) và 8 nhóm B (đánh số từ IB đến VIIIB). Mỗi nhóm A hay B đều chỉ có một cột, trừ nhóm VIIIB có ba cột
IV. Xác định vị trí nguyên tố dựa vào cấu hình electron
- Số thứ tự của ô nguyên tố bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó
- Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron trong nguyên tửu của nguyên tố thuộc chu kì
- Xác định số thứ tự nhóm:
+ Nhóm A có cấu hình electron lớp ngoài cùng dạng ns1-2 hoặc ns2np1-6: Số thứ tự của nhóm bằng số electron lớp ngoài cùng của nguyên tố đó
+ Nhóm B có cấu hình electron lớp ngoài cùng và sát ngoài cùng dạng (n-1)d1-10ns1-2: 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
Ví dụ: Từ cấu hình electron của Cl là 1s22s22p63s23p5 hãy xác định vị trí của Cl trong bảng tuần hoàn?
- Số hiệu nguyên tử của Cl là 17 suy ra nguyên tố Cl nằm ở ô số 17
- Nguyên tử Cl có 3 lớp electron suy ra Cl thuộc chu kì 3
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng của Cl là 3s23p5 có 7 electron suy ra Cl thuộc nhóm VIIA
Chú ý trường hợp đặc biệt: Các nguyên tố có cấu hình nguyên tử bán bão hòa và bão hòa:
+ Cr (Z=24) 1s22s22p63s23p63d44s2 chuyển thành 1s22s22p63s23p63d54s1
+ Cu (Z=29) 1s22s22p63s23p63d94s1 chuyển thành 1s22s22p63s23p63d104s1
V. Phân loại nguyên tố hóa học
a. Theo cấu hình electron
- Phân thành 4 nguyên tố là nguyên tố s, p, d, f
- Các nguyên tố s, p, d, f là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s, p, d, f tương ứng
b. Theo tính chất hóa học
- Các nhóm IA, IIA, IIIA: gồm các nguyên tố s và p là kim loại (trừ H và B)
- Các nhóm VA, VIA, VIIA: gồm các nguyên tố p thường là phi kim
- Nhóm VIIIA: gồm các nguyên tố khí hiếm
- Các nhóm B: gồm các nguyên tố d và f đều là kim loại chuyển tiếp
