Chương 6 : HỆ THỐNG TUẦN HOÀN
* Trong phân nhóm phụ, thông thường khi đi từ chu kỳ 4 sang chu kỳ 5 thì thế ion hóa ít thay đổi có khi còn giảm chút ít, còn khi đi từ chu kỳ 5 sang 6 thì thế ion hóa tăng : cũng được giải thích như trong phần bán kính nguyên tử Như vậy qua 2 tính chất vừa xét ta thấy tính chất của nguyên tử phụ thuộc vào 2 yếu tố : - Lực liên kết của electron ngoài cùng với nhân, yếu tố này lại phụ thuộc vào số lớp electron và điện tích hiệu dụng - Cấu hình electron, nhất là lớp electron ngoài cùng. Chính 2 yếu tố này là vấn đề cơ bản để giải thích những tính chất tuần hoàn của nguyên tử 6.3.3.Aí lực electron : (ký hiệu : A) Là năng lượng tỏa ra hay thu vào khi nguyên tử tự do nhận thêm một electron để trở thành ion âm. (Khi nguyên tử cần năng lượng để có thể nhận electron thì A > 0) Nhận xét : Khi electron từ ngoài đi vào nguyên tử, nó sẽ bị tác dụng bởi 2 lực : một lực hút của nhân và lực đẩy của các electron quanh nhân. Như vậy khi lực hút thắng lực đẩy thì sự hút electron là thuận lợi, nên A < 0 và ngược lại. Còn một yếu tố rất quan trọng - đó là cấu hình electron : Nếu nguyên tử hút electron vào để làm bảo hòa (hay bán bảo hòa) lớp hay phân lớp electron thì ái lực electron rất quan trọng. Còn khi lớp hay phân lớp bảo hòa (hay bán bảo hòa) thì nguyên tử rất khó hút thêm electron, nên A > 0. Thêm 1 electron vào tức là tăng thêm sức đẩy, do vậy khi nguyên tử hút thêm electron thứ 2 là vấn đề khó thể, nghĩa là A >> 0. Nói cách khác, những ion như O2-, N3- trên thực tế không tồn tại, mà chỉ để diễn tả một cách gần đúng thô sơ Ái lực electron của các nguyên tố rất khó xác định bằng thực nghiệm, chỉ được suy ra từ chu trình Born – Haber (xem 12.5.2.3 , chương 12) Ái lực electron của các halogen tương đối lớn vì nó chỉ cần nhận thêm một electron để đạt cầu hình khí hiếm. Những nguyên tố đứng trước nguyên tố có phân lớp bão hoà hay bán bão hoà có ái lực electron tương đối lớn (như ái lực điện tử của các nguyên tố thuộc phân nhóm IA lớn hơn ái lực điện tử của các nguyên tố thuộc phân nhóm IIA ở cùng chu kỳ, ái lực điện tử của các nguyên tố thuộc phân nhóm IVA lớn hơn ái lực điện tử của các nguyên tố thuộc phân nhóm VA trong cùng chu kỳ) : do khi các nguyên tố này khi thu thêm 1 electron thì được phân lớp bão hòa hay bán bảo hòa. Cũng chú ý các nguyên tố đầu nhóm (thuộc chu kỳ 2) có ái lực electron nhỏ hơn các nguyên tố dưới cùng nhóm – giải thích do : các nguyên tố đầu nhóm luôn có bán kính nhỏ nhất nên mật độ điện tích âm (electron) lớn, nên khó thu thêm electron nữa. 6.3.4.Độ âm điện : Khái niệm về độ âm điện được Pauling đề nghị năm 1932 để giải thích sự khác nhau về năng lượng liên kết trong phân tử - Độ âm điện của một nguyên tử trong phân tử là khả năng mà nguyên tử đó hút electron về phía mình. Chú ý : Khái niệm độ âm điện chỉ bàn đến khi nguyên tử tồn tại trong phân tử chứ không phải nguyên tử ở trạng thái độc lập. Cũng cần phân biệt giữa độ âm điện và ái lực electron, chú ý rằng độ âm điện là nói đến khả năng hút electron của nguyên tử trong phân tử, chứ không phải đã hút electron rồi. - Cách xác định độ âm điện theo Pauling : Khi một liên kết cộng hóa trị được thực hiện giữa A-A và B-B thì có sự phóng thích năng lượng là EA-A và EB-B. Vậy khi A và B hóa hợp để tạo liên kết A-B, người ta dự đoán 1 2
năng lượng phóng thích sẽ là trung bình cộng của 2 năng lượng EA-A và EB-B : ( E A− A + E B − B ) Điều dự đoán trên đúng cho một số trường hợp như Cl-Br, Br-I. Nhưng phần lớn trường hợp
41
HOÁ ĐẠI CƯƠNG 1