I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Năm 1869, nhà bác học người Nga Mendeleev (1834 – 1907) đã xây dựng bảng tuần hoàn đầu tiên bằng cách sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần khối lượng nguyên tử. Sau đó, các nhà khoa học chứng minh rằng điện tích hạt nhân nguyên tử mới là cơ sở đúng đắn để sắp xếp.

Ngày nay, bảng tuần hoàn gồm 118 nguyên tố và được xây dựng theo 3 nguyên tắc:

Nguyên tắc 1: Các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (tức tăng dần số proton).

Nguyên tắc 2: Các nguyên tố trong cùng một hàng (chu kì) có cùng số lớp electron trong nguyên tử.

Nguyên tắc 3: Các nguyên tố trong cùng một cột (nhóm) có tính chất gần giống nhau.

Củng cố: Các nguyên tố trong bảng tuần hoàn được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của gì? → Tăng dần của số proton (điện tích hạt nhân). Không phải theo khối lượng, số neutron hay tỉ trọng.

2. Cấu tạo bảng tuần hoàn

a) Ô nguyên tố

Mỗi nguyên tố được xếp vào một ô trong bảng tuần hoàn. Ô nguyên tố cung cấp 4 thông tin:

• Số hiệu nguyên tử ($Z$) – nằm ở góc trên
• Kí hiệu hóa học – nằm ở giữa, chữ lớn
• Tên nguyên tố – nằm bên dưới kí hiệu
• Khối lượng nguyên tử (amu) – nằm ở dưới cùng

Mối liên hệ quan trọng:

$$\text{Số hiệu nguyên tử} = \text{Số đơn vị điện tích hạt nhân} = \text{Số proton} = \text{Số electron}$$

Số hiệu nguyên tử chính là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

Củng cố: Trong ô nguyên tố sodium, con số 23 cho biết điều gì? → Số 23 là khối lượng nguyên tử (tính theo amu) của sodium. (Số hiệu nguyên tử của sodium là 11, không phải 23.)

b) Chu kì

Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần từ trái sang phải.

Bảng tuần hoàn hiện nay gồm 7 chu kì, đánh số từ 1 đến 7:

Quy tắc quan trọng: Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trong chu kì đó.

Ví dụ: Nguyên tố Na có 3 lớp electron → Na thuộc chu kì 3. Nguyên tố H có 1 lớp electron → H thuộc chu kì 1.

Củng cố: Nguyên tử các nguyên tố thuộc chu kì 3 có bao nhiêu lớp electron? → Có 3 lớp electron, vì số thứ tự chu kì = số lớp electron.

Trong các nguyên tố Li, Na, C, O, những nguyên tố nào có cùng số lớp electron? → Li ($Z = 3$, 2 lớp), C ($Z = 6$, 2 lớp), O ($Z = 8$, 2 lớp) đều có 2 lớp electron (cùng chu kì 2). Na ($Z = 11$, 3 lớp) thuộc chu kì 3.

c) Nhóm

Bảng tuần hoàn gồm 8 nhóm A (đánh số IA → VIIIA) và 8 nhóm B (đánh số IB → VIIIB).

Các nguyên tố trong cùng một nhóm A có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau (trừ He), nên chúng có tính chất gần giống nhau.

Trong cùng một nhóm, đi từ trên xuống dưới, điện tích hạt nhân tăng dần.

Quy tắc quan trọng: Số thứ tự của nhóm A bằng số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố trong nhóm đó.

Ví dụ: Al thuộc nhóm IIIA → nguyên tử Al có 3 electron lớp ngoài cùng. S thuộc nhóm VIA → nguyên tử S có 6 electron lớp ngoài cùng.

Một số nhóm có tên gọi riêng:

Củng cố: Các kim loại kiềm trong nhóm IA đều có số electron lớp ngoài cùng là bao nhiêu? → 1 electron (vì nhóm IA → 1e lớp ngoài cùng).

Các nguyên tố nhóm IIA có điểm gì chung? → Có tính chất hóa học tương tự nhau (vì cùng nhóm → cùng số electron lớp ngoài cùng).

3. Vị trí kim loại, phi kim và khí hiếm trong bảng tuần hoàn

Bảng tuần hoàn gồm 3 loại nguyên tố: kim loại, phi kim và khí hiếm.

a) Nguyên tố kim loại

• Có hơn 90 nguyên tố kim loại (chiếm phần lớn bảng tuần hoàn).
• Nằm ở góc dưới bên trái của bảng.
• Gồm: hầu hết các nguyên tố nhóm IA, IIA, IIIA, một số nguyên tố ở nhóm IVA, VA, VIA và các nguyên tố thuộc nhóm B (IB → VIIIB), lanthanide, actinide.
• Kim loại có xu hướng nhường electron (tạo ion dương).

b) Nguyên tố phi kim

• Có chưa đến 20 nguyên tố phi kim.
• Nằm ở góc trên bên phải của bảng.
• Gồm: hầu hết các nguyên tố nhóm VIIA, VIA, VA, một số nguyên tố nhóm IVA, IIIA, và nguyên tố H ở nhóm IA.
• Ở điều kiện thường, phi kim có thể ở thể rắn, thể lỏng hoặc thể khí.
• Phi kim có xu hướng nhận electron (tạo ion âm).

Củng cố: Nguyên tố phi kim không thuộc nhóm nào? → Không thuộc nhóm IIA (nhóm IIA toàn bộ là kim loại kiềm thổ). Phi kim có mặt ở nhóm IA (chỉ H), IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA.

Nguyên tố phi kim nào tồn tại ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng? → Bromine (Br). Đây là phi kim duy nhất ở thể lỏng trong điều kiện thường. (Lưu ý: Mercury – thủy ngân cũng ở thể lỏng nhưng là kim loại, không phải phi kim.)

c) Nguyên tố khí hiếm

• Có 7 nguyên tố khí hiếm: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og.
• Nằm ở nhóm VIIIA (cột cuối cùng bên phải).
• Nguyên tử khí hiếm có lớp electron ngoài cùng bền vững nên rất khó bị biến đổi hóa học.
• Ứng dụng: He dùng trong khinh khí cầu, Ne dùng trong đèn LED…

Củng cố: Bảng tuần hoàn gồm các loại nguyên tố nào? → Gồm kim loại, phi kim và khí hiếm (đáp án D).

Tổng hợp vị trí trong bảng tuần hoàn:

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Đọc thông tin từ ô nguyên tố

Phương pháp

Từ một ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn, ta đọc được 4 thông tin:

• Số hiệu nguyên tử ($Z$): cho biết số thứ tự, số proton, số electron.
• Kí hiệu hóa học: viết bằng 1 hoặc 2 chữ cái.
• Tên nguyên tố: tên theo IUPAC.
• Khối lượng nguyên tử (amu): dùng để tính số neutron ($n = m – Z$).

Ví dụ 1

Quan sát ô nguyên tố calcium (Ca, $Z = 20$, khối lượng 40 amu). Cho biết các thông tin từ ô nguyên tố này.

Lời giải:

Từ ô nguyên tố calcium, ta đọc được:

Từ số hiệu nguyên tử suy ra: số proton = số electron = 20.

Số neutron: $n = 40 – 20 = 20$.

Ví dụ 2

Bổ sung các thông tin còn thiếu cho các ô nguyên tố sau:

Ô 1: Chỉ có kí hiệu B. Ô 2: Chỉ có tên Aluminium. Ô 3: Có $Z = 9$. Ô 4: Có khối lượng nguyên tử = 4 amu.

Lời giải:

Tra bảng tuần hoàn (Bảng 3.1 hoặc bảng tuần hoàn đầy đủ):

Dạng 2: Xác định vị trí nguyên tố trong bảng tuần hoàn (ô, chu kì, nhóm)

Phương pháp

Để xác định vị trí một nguyên tố, ta cần tìm 3 thông tin:

• Ô số mấy? → Bằng số hiệu nguyên tử ($Z$ = số proton).
• Chu kì mấy? → Bằng số lớp electron của nguyên tử.
• Nhóm mấy? → Bằng số electron lớp ngoài cùng (đối với nhóm A).

Cách nhớ nhanh:

$$\text{Số thứ tự ô} = Z = \text{số p} = \text{số e}$$

$$\text{Chu kì} = \text{số lớp electron}$$

$$\text{Nhóm A} = \text{số electron lớp ngoài cùng}$$

Ví dụ 1

Xác định vị trí (ô, chu kì, nhóm) của các nguyên tố Al, Ca, Na trong bảng tuần hoàn.

Lời giải:

Nguyên tố Al ($Z = 13$):

• Ô số: 13
• Phân bố electron: 2e / 8e / 3e → có 3 lớp → chu kì 3
• Lớp ngoài cùng có 3e → nhóm IIIA

Nguyên tố Ca ($Z = 20$):

• Ô số: 20
• Phân bố electron: 2e / 8e / 8e / 2e → có 4 lớp → chu kì 4
• Lớp ngoài cùng có 2e → nhóm IIA

Nguyên tố Na ($Z = 11$):

• Ô số: 11
• Phân bố electron: 2e / 8e / 1e → có 3 lớp → chu kì 3
• Lớp ngoài cùng có 1e → nhóm IA

Ví dụ 2

Nguyên tử X có 10 electron và được sắp xếp thành 2 lớp. Xác định tên nguyên tố X và vị trí trong bảng tuần hoàn. Gọi tên một nguyên tố khác có cùng số lớp electron với X.

Lời giải:

Bước 1: Xác định nguyên tố.

Nguyên tử X có 10 electron → số proton = 10 → $Z = 10$.

Tra bảng tuần hoàn: $Z = 10$ → nguyên tố Neon (Ne).

Bước 2: Xác định vị trí.

• Ô số: 10
• Có 2 lớp electron → chu kì 2
• Phân bố: lớp 1 có 2e, lớp 2 có 8e → lớp ngoài cùng có 8e → nhóm VIIIA

Bước 3: Tìm nguyên tố cùng số lớp electron.

X có 2 lớp electron → thuộc chu kì 2. Các nguyên tố cùng chu kì 2 gồm: Li, Be, B, C, N, O, F, Ne. Vậy có thể kể: Oxygen, Nitrogen, Carbon…

Dạng 3: Phân loại nguyên tố – kim loại, phi kim hay khí hiếm

Phương pháp

Dựa vào vị trí nhóm trong bảng tuần hoàn:

• Kim loại: nhóm IA (trừ H), IIA, IIIA (trừ B), các nhóm B → nằm ở bên trái và phía dưới.
• Phi kim: một số nguyên tố nhóm IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, và H → nằm ở góc trên bên phải.
• Khí hiếm: nhóm VIIIA → cột cuối cùng.

Cách nhanh nhất: tra bảng tuần hoàn, nhìn màu sắc ô nguyên tố (xanh = kim loại, hồng = phi kim, vàng = khí hiếm).

Ví dụ 1

Cho các nguyên tố: Ca, S, Na, Mg, F, Ne. Sắp xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân và cho biết mỗi nguyên tố là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

Lời giải:

Bước 1: Tra số hiệu nguyên tử ($Z$) của từng nguyên tố:

Bước 2: Sắp xếp theo chiều tăng dần $Z$:

$$\text{F} \to \text{Ne} \to \text{Na} \to \text{Mg} \to \text{S} \to \text{Ca}$$

Bước 3: Phân loại:

Ví dụ 2

Cho các nguyên tố: P, Ba, Rb, Cu, Fe, Ne, Si. Phân loại thành kim loại, phi kim và khí hiếm.

Lời giải:

Tra bảng tuần hoàn:

Tổng hợp:

• Kim loại: Ba, Rb, Cu, Fe
• Phi kim: P, Si
• Khí hiếm: Ne

Dạng 4: Xác định nguyên tố từ số lớp electron và số electron lớp ngoài cùng

Phương pháp

Khi đề bài cho:

• Số lớp electron → xác định chu kì
• Số electron lớp ngoài cùng → xác định nhóm A

Từ chu kì và nhóm → tìm ra ô nguyên tố (giao giữa hàng và cột).

Ví dụ 1

Nguyên tử M có 2 electron lớp ngoài cùng và có 3 lớp electron. Xác định vị trí của M trong bảng tuần hoàn và cho biết M là kim loại, phi kim hay khí hiếm.

Lời giải:

Bước 1: Xác định chu kì và nhóm.

• Có 3 lớp electron → M thuộc chu kì 3
• Có 2 electron lớp ngoài cùng → M thuộc nhóm IIA

Bước 2: Tìm nguyên tố.

Giao giữa chu kì 3 và nhóm IIA trong bảng tuần hoàn → ô số 12 → nguyên tố Magnesium (Mg).

Bước 3: Phân loại.

Nhóm IIA là nhóm kim loại kiềm thổ → M là kim loại.

Kết quả: M thuộc ô 12, chu kì 3, nhóm IIA. M là kim loại.

Ví dụ 2

Nguyên tử Y có 1 electron lớp ngoài cùng và có 2 lớp electron. Xác định vị trí của Y trong bảng tuần hoàn.

Lời giải:

• Có 2 lớp electron → Y thuộc chu kì 2
• Có 1 electron lớp ngoài cùng → Y thuộc nhóm IA

Giao giữa chu kì 2 và nhóm IA → ô số 3 → nguyên tố Lithium (Li).

Kiểm tra: Li ($Z = 3$), phân bố electron: 2e / 1e → đúng 2 lớp, 1e lớp ngoài cùng. ✓

Kết quả: Y thuộc ô 3, chu kì 2, nhóm IA. Y là kim loại (kim loại kiềm).

Dạng 5: Xác định nguyên tố cùng nhóm, cùng chu kì

Phương pháp

• Cùng nhóm: các nguyên tố nằm trên cùng một cột → có cùng số electron lớp ngoài cùng → tính chất gần giống nhau.
• Cùng chu kì: các nguyên tố nằm trên cùng một hàng → có cùng số lớp electron.

Ví dụ

Cho các nguyên tố: H, Mg, B, Na, S, O, P, Ne, He, Al.

a) Những nguyên tố nào thuộc cùng một nhóm?

b) Những nguyên tố nào thuộc cùng một chu kì?

c) Phân loại kim loại, phi kim, khí hiếm.

Lời giải:

Tra bảng tuần hoàn:

a) Cùng nhóm (cùng cột):

• Nhóm IA: H, Na
• Nhóm IIIA: B, Al
• Nhóm VIA: O, S
• Nhóm VIIIA: He, Ne

b) Cùng chu kì (cùng hàng):

• Chu kì 1: H, He
• Chu kì 2: B, O, Ne
• Chu kì 3: Na, Mg, Al, P, S

c) Phân loại:

• Kim loại: Na, Mg, Al
• Phi kim: H, B, O, P, S
• Khí hiếm: He, Ne

III. SƠ ĐỒ TƯ DUY

BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1. Nguyên tắc sắp xếp

• 1.1. Xếp theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân (số proton)
• 1.2. Cùng hàng → cùng số lớp electron
• 1.3. Cùng cột → tính chất gần giống nhau

2. Cấu tạo bảng tuần hoàn

• 2.1. Ô nguyên tố → chứa: số hiệu nguyên tử, kí hiệu, tên, khối lượng nguyên tử
• 2.2. Chu kì (hàng ngang)
  • Có 7 chu kì (chu kì 1, 2, 3: chu kì nhỏ; chu kì 4–7: chu kì lớn)
  • Số thứ tự chu kì = số lớp electron
• 2.3. Nhóm (cột dọc)
  • 8 nhóm A (IA → VIIIA) + 8 nhóm B (IB → VIIIB)
  • Số thứ tự nhóm A = số electron lớp ngoài cùng
  • Tên riêng: IA = kim loại kiềm, IIA = kim loại kiềm thổ, VIIA = halogen, VIIIA = khí hiếm

3. Vị trí 3 loại nguyên tố

• 3.1. Kim loại (> 90 nguyên tố)
  • Góc dưới bên trái
  • Nhóm IA (trừ H), IIA, IIIA, các nhóm B
  • Xu hướng nhường electron
• 3.2. Phi kim (< 20 nguyên tố)
  • Góc trên bên phải
  • Nhóm VA, VIA, VIIA + H
  • Xu hướng nhận electron
• 3.3. Khí hiếm (7 nguyên tố)
  • Nhóm VIIIA (cột cuối)
  • Lớp electron ngoài cùng bền vững → khó biến đổi hóa học

4. Các công thức cần nhớ

• $\text{Số thứ tự ô} = Z = \text{số p} = \text{số e}$
• $\text{Chu kì} = \text{số lớp electron}$
• $\text{Nhóm A} = \text{số electron lớp ngoài cùng}$

IV. SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu