Nguyên tố từ ion khí hiếm và cặp kế tiếp · Hoá học 10

Nguyên tố từ ion khí hiếm và từ hai nguyên tố kế tiếp

Z = e ± n, ΔZ = 8 hoặc 18

Mục tiêu

Từ ion có cấu hình electron của khí hiếm xác định số hiệu $Z$ của nguyên tố, nhận ra nguyên tố và công thức hợp chất ion.
Từ tổng số hiệu của hai nguyên tố kế tiếp (cùng chu kì hoặc cùng nhóm) lập phương trình, xét đủ các trường hợp $\Delta Z$ và kiểm tra đáp án trên bảng.

Khởi động

Ion $\mathrm{Ca^{2+}}$ và ion $\mathrm{Cl^-}$ có chung cấu hình electron với argon: $1s^22s^22p^63s^23p^6$ . Cùng $18$ electron, nhưng một ion mang điện dương, một ion mang điện âm. Chỉ biết "18 electron" và "điện tích $2+$ ", em tìm ra ngay được nguyên tố nào chưa?

01Kiến thức cần nhớ

1. Ion và số hiệu nguyên tử

Nguyên tử trung hoà có $Z$ proton và $Z$ electron.

Cation $\mathrm{M^{n+}}$ : mất $n$ electron, số electron của ion là $e = Z - n$ , nên $Z = e + n$ .
Anion $\mathrm{X^{n-}}$ : nhận $n$ electron, $e = Z + n$ , nên $Z = e - n$ .

Ion có cấu hình khí hiếm khi $e = 2, 10, 18, 36, \dots$ (He, Ne, Ar, Kr). Các nguyên tố nhóm $\mathrm{IA}$ , $\mathrm{IIA}$ , $\mathrm{IIIA}$ có xu hướng nhường electron thành cation, nhóm $\mathrm{VA}$ , $\mathrm{VIA}$ , $\mathrm{VIIA}$ nhận electron thành anion để đạt cấu hình khí hiếm.

Khí hiếm	$e$	Cation thường gặp ( $Z = e + n$ )	Anion thường gặp ( $Z = e - n$ )
Ne	10	$\mathrm{Na^+}$ ( $11$ ), $\mathrm{Mg^{2+}}$ ( $12$ ), $\mathrm{Al^{3+}}$ ( $13$ )	$\mathrm{N^{3-}}$ ( $7$ ), $\mathrm{O^{2-}}$ ( $8$ ), $\mathrm{F^-}$ ( $9$ )
Ar	18	$\mathrm{K^+}$ ( $19$ ), $\mathrm{Ca^{2+}}$ ( $20$ )	$\mathrm{P^{3-}}$ ( $15$ ), $\mathrm{S^{2-}}$ ( $16$ ), $\mathrm{Cl^-}$ ( $17$ )

Tương tácIon đẳng electron trên bảng

Vuốt ngang để xem cả bảng.

Cation:

Anion:

N a^{+} : Z = e + n = 10 + 1 = 11

N^{3 -} : Z = e - n = 10 - 3 = 7

hợp ch a ˆ ˊ t: N a_{3} N

đ iện t ı ˊ ch: 3 \cdot (+ 1) + 1 \cdot (- 3) = 0

tổng proton: 3 \cdot 11 + 1 \cdot 7 = 40

Chọn 10 electron, bấm Ca²⁺ rồi Cl⁻ ở chế độ 18 electron: đọc Z = e ± n và công thức hợp chất cân bằng điện tích.

2. Hai nguyên tố kế tiếp

Biết tổng số hiệu của hai nguyên tố $A$ , $B$ ( $Z_A < Z_B$ ), cần biết hiệu $\Delta Z = Z_B - Z_A$ .

Hai ô liên tiếp trong cùng chu kì: $\Delta Z = 1$ .
Cùng nhóm A, ở hai chu kì kế tiếp: $\Delta Z$ $Δ Z$ bằng số nguyên tố của chu kì đứng trên (hoặc tổng phân lớp được điền thêm):
- từ chu kì $2$ sang $3$ : $\Delta Z = 8$ (mọi nhóm);
- từ chu kì $3$ sang $4$ : $\Delta Z = 8$ với nhóm $\mathrm{IA}$ , $\mathrm{IIA}$ ( $\mathrm{Na}\to\mathrm{K}$ , $\mathrm{Mg}\to\mathrm{Ca}$ ) và $\Delta Z = 18$ với nhóm $\mathrm{IIIA}$ đến $\mathrm{VIIIA}$ ( $\mathrm{Al}\to\mathrm{Ga}$ , $\mathrm{Cl}\to\mathrm{Br}$ khi $17\to35$ );
- từ chu kì $4$ sang $5$ : $\Delta Z = 18$ .

Lý do: giữa hai nguyên tố ở cùng cột phải "đi qua" số ô bằng số nguyên tố còn lại của chu kì đứng trước cộng phần đã đi của chu kì sau; nhóm $\mathrm{IA}$ , $\mathrm{IIA}$ ở chu kì $4$ chỉ điền $4s$ (chưa tới $3d$ ), còn nhóm $\mathrm{IIIA}$ trở đi đã "đi qua" cả $10$ nguyên tố $3d$ .

Tương tácHai nguyên tố kế tiếp

Z của A13

Vuốt ngang để xem cả bảng.

A = Al (13), B = Ga (31) : Δ Z = 18, Z_{A} + Z_{B} = 44

Tổng Z44

Vuốt ngang để xem cả bảng.

44 = 13 + 31 : Al, Ga (Δ Z = 18)

Kéo Z của A từ 11 đến 13 rồi 19: ΔZ đổi từ 8 sang 18 khi qua nhóm IIIA. Kéo tổng Z đến 44 để xem chỉ còn một cặp hợp lệ.

02Tóm tắt

Nội dung	Quy tắc
Cation $\mathrm{M^{n+}}$	$Z = e + n$
Anion $\mathrm{X^{n-}}$	$Z = e - n$
Cùng chu kì, kế tiếp	$\Delta Z = 1$
Cùng nhóm, chu kì $2\to3$	$\Delta Z = 8$
Cùng nhóm, chu kì $3\to4$	$8$ (nhóm $\mathrm{IA}$ , $\mathrm{IIA}$ ) hoặc $18$ (nhóm $\mathrm{IIIA}$ – $\mathrm{VIIIA}$ )
Bước cuối	kiểm tra vị trí trên bảng

Tiếp theoPhương pháp →