Bạn không thể chỉ đơn giản dùng thước đo hoặc thước đo để đo kích thước của một nguyên tử . Các khối cấu tạo này của mọi vật chất đều quá nhỏ, và vì các electron luôn chuyển động nên đường kính của nguyên tử hơi mờ. Hai thước đo được sử dụng để mô tả kích thước nguyên tử là bán kính nguyên tử và bán kính ion . Cả hai rất giống nhau - và trong một số trường hợp, thậm chí giống nhau - nhưng có những khác biệt nhỏ và quan trọng giữa chúng. Đọc tiếp để tìm hiểu thêm về hai cách này để đo một nguyên tử .
Bán kính nguyên tử là khoảng cách từ hạt nhân nguyên tử đến electron bền ngoài cùng của nguyên tử trung hoà. Trong thực tế, giá trị nhận được bằng cách đo đường kính của một nguyên tử và chia nó làm đôi. Bán kính của các nguyên tử trung hòa nằm trong khoảng từ 30 đến 300 pm hoặc phần nghìn tỷ mét. Bán kính nguyên tử là một thuật ngữ dùng để mô tả kích thước của nguyên tử. Tuy nhiên, không có định nghĩa tiêu chuẩn cho giá trị này. Bán kính nguyên tử thực sự có thể đề cập đến bán kính ion, cũng như bán kính cộng hóa trị , bán kính kim loại hoặc bán kính van der Waals . Bán kính ion là một nửa khoảng cách giữa hai nguyên tử khí vừa chạm vào nhau. Giá trị từ 30 giờ tối đến hơn 200 giờ tối. Trong một nguyên tử trung hòa, bán kính nguyên tử và ion giống nhau, nhưng nhiều nguyên tố tồn tại dưới dạng anion hoặc cation. Nếu nguyên tử mất đi electron lớp ngoài cùng (tích điện dương hoặc cation ) thì bán kính ion nhỏ hơn bán kính nguyên tử vì nguyên tử mất đi lớp vỏ năng lượng electron. Nếu nguyên tử nhận được một điện tử (tích điện âm hoặc anion), thường thì điện tử rơi vào một lớp vỏ năng lượng hiện có nên kích thước của bán kính ion và bán kính nguyên tử có thể so sánh được. Khái niệm bán kính ion càng phức tạp hơn bởi hình dạng của nguyên tử và ion. Trong khi các hạt vật chất thường được mô tả như hình cầu, chúng không phải lúc nào cũng tròn. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra các ion chalcogen thực sự có hình dạng ellipsoid. Cho dù bạn sử dụng phương pháp nào để mô tả kích thước nguyên tử , nó sẽ hiển thị xu hướng hoặc tính tuần hoàn trong bảng tuần hoàn. Tính chu kỳ đề cập đến các xu hướng lặp lại được nhìn thấy trong các thuộc tính của phần tử. Những xu hướng này trở nên rõ ràng với Demitri Mendeleev khi ông sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự khối lượng tăng dần. Dựa trên các thuộc tính được hiển thị bởi các nguyên tố đã biết , Mendeleev có thể dự đoán vị trí có lỗ hổng trong bảng của mình hoặc các nguyên tố chưa được khám phá. Bảng tuần hoàn hiện đại rất giống với bảng của Mendeleev nhưng ngày nay, các nguyên tố được sắp xếp theo số nguyên tử tăng dần , điều này phản ánh số proton trong nguyên tử. Không có bất kỳ phần tử nào chưa được khám phá, mặc dù các phần tử mới có thể được tạo ra có số proton thậm chí còn cao hơn. Bán kính nguyên tử và ion tăng lên khi bạn di chuyển xuống một cột (nhóm) của bảng tuần hoàn vì một lớp vỏ electron được thêm vào nguyên tử. Kích thước nguyên tử giảm khi bạn di chuyển qua một hàng — hoặc chu kỳ — của bảng vì số lượng proton tăng lên tạo ra lực kéo mạnh hơn lên các electron. Khí cao quý là ngoại lệ. Mặc dù kích thước của nguyên tử khí cao quý tăng lên khi bạn di chuyển xuống cột, nhưng các nguyên tử này lớn hơn các nguyên tử đứng trước liên tiếp.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (259.65 KB, 6 trang )
Bạn đang đọc: Chuyên đề so sánh bán kính nguyên tử giữa nguyên tử và ion CHUYÊN ĐỀ: SO SÁNH BÁN KINH NGUYÊN TỬ Vấn đề so sánh bán kính nguyên tử của các nguyên tử và ion là một trong những vấn đề mà nhiều emhọc sinh hay có sự nhầm lẫn và mắc phải sai xót. Việc so sánh bán kính của các nguyên tử và các ion trongchương trình học trên lớp, các em học sinh chỉ được nói qua trong chương trình ban cơ bản (nhắc sơ lược quaBài 09: Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố hóa học. Định luật tuần hoàn và được nói kĩ hơntrong chương trình ban nâng cao: Bài 11: Sự biến đổi một số đại lượng vật lí của các nguyên tố hóa học).Nhưng chúng chưa có sự phân tích sâu và chi tiết .Với mong muốn giúp đỡ các em học sinh, giúp các em hiểu rõ hơn về chuyên đề này, tôi gửi tới các bạnbài viết này. Tôi mong rằng với nguồn tư liệu này sẽ giúp hữu ích cho các em cũng như các bạn đồng nghiệptrong quá trình tìm hiểu về chuyên đề này .————————— o O o ————————–Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh trong khu vực xung quanh hạt nhân nguyên tửkhông theo những quỹ đạo xác định tạo nên vỏ nguyên tử hỗn độn xung quanh hạt nhân nguyên tử tạo thànhlớp vỏ nguyên tử. Nên về mặt lí thuyết sẽ không có đường biên rõ nét của vị trí các electron, nhưng có thể vẽ thành một mặt cong bao quanh hầu như toàn bộ vị trí của các electron. Bán kính nguyên tử phụ thuộc vào bản chất nguyên tử, đặc điểm liên kết hóa học, độ bội liên kết, cấutrúc tinh thể => Bán kính nguyên tử hoặc ion được xác định phải gắn liền với 1 kiểu liên kết hóa học xác định.Bán kính nguyên tử kim loại: Được xác định bằng 1/2 khoảng cách giữa 2 hạt nhân nguyên tử trong tinh thể. Bán kính cộng hóa trị:Được xác định bằng 1/2 khoảng cách giữa các hạt nhân trong phân tử hoặc các định thể đơn chấttương ứng:Ví dụ: Trong phân tử H2 và Cl2, người ta xác định được khoảng cách giữa tâm của hai nguyên tử hidro là 0 0 0 0 0,74 A và giữa tâm của hai nguyên tử clo là 1,98 A => rH = 0,37 A và rCl = 0,99 A .Đối với bán kính của O, C và S chẳng hạn, có thể xác định bằng cách đo khoảng cách O – H, C – Cl, H– S trong các phân tử H2O, CCl4 và H2S.Bằng cách đó hoặc 1 vài cách khác ta có thể xác định được bán kính nguyên tử của hầu hết các nguyêntố. Người ta còn biết rằng, trong một phân tử cộng hóa trị AB, độ dài lien kếtA – B gần bằng một nữa khoảng cách A – A cộng với nửa khoảng cách B – B.Vì vậy biết bán kính nguyên tử, ta có thể đánh giá được một cách gần đúng độdài lien kết hóa học.Khi chụi tác dụng của một yếu tố, các electron trong lớp vỏ có thể bịtách ra khỏi nguyên tử tạo thành các cation (ion dương) hoặc nhận thêm cácelectron (ion âm). Qua đó một nguyên tử có thể tồn tại ở dạng nguyên tử haydạng ion => Có bán kính nguyên tử và bán kính ion nguyên tử.Bán kinh ion nguyên tử:Khoảng cách giữa 2 hạt nhân của cation và anion ở trong tinh thể bằng tổng bán kính nguyên tử củacation và anion. Bằng thực nghiệm, khoảng cách giữa các cation và anion của một loạt các tinh thể ion (bằngphương pháp nhiễu xạ tia X, phổ vi sóng, …) người ta có thể xác định được bán kinh của các ion riêng biệt. 0 Ví dụ: Khoảng cách giữa 2 hạt nhân của ion Na+ và F- bằng 2.31 A .00 – rF − (được xđ bằng pp quang học) = 1.35 A ⇒rNa+ = 2.31 – 1.35 = 0.96 A Trong chương trình hóa học phổ thông , chúng ta thường có bài tập dạng so sánh bán kính nguyên tửvà bán kính của ion (amin – ion âm; cation – ion dương) dựa trên cơ sở của lí thuyết về mặt cấu hình electronvà điện tích của hạt nhân. Vì vậy, để so sánh được chính xác (ở mức độ lý thuyết) chúng ta cần chú ý và quan tâm tới lớp vỏ nguyên tử và điện tích của hạt nhân để có căn cứ so sánh. + Số lớp electron tăng thì bán kinh nguyên tử tăng (tỉ lệ thuận với bán kính)+ Điện tích hạt nhân càng lớn thì bán kính nguyên tử càng giảm (tỉ lệ nghịch với bán kính)Bán kính nguyên tử+ Trong một chu kì: Theo chiều tăngdần của điện tích hạt nhân (đi từ trái sangphải) trong một chu kỳ thì bán kính nguyêntử giảm:Giải thích: Khi đi từ nguyên tố nọđến nguyên tố kia điện tích hạt nhân tangthem một đơn vị, electron tang them đượcđiền vào lớp n đang được xây dựng dở (cácnguyên tố trong cùng một chu kì có cùng sốlớp electron) => lực hút giữa hạt nhân vớicác electron lớp ngoài cùng cũng tang theo=> bán kính nguyên tử nói chung giảm dần.* Trong chu kì nhỏ: + Gồm những nguyên tố thuộc phân lớp s, p + Sự sắp xếp electron ở lớp ngoài cùng => bán kính nguyên tử giảm đi 1 cách rõ ràng Li Be B C N O F Bán kính, Ao 1.52 1.13 0.88 0.77 0.77 0.66 0.64 * Trong chu kì lớn: Gồm các nguyên tố thuộc phân lớp d, f. – Sự sắp xếp electron ở lớp thứ 2 (các nguyên tố d) và lớp thứ 3 (các nguyên tố f) kể từ ngoài vào. – Sự sắp xếp electron ở các nguyên tố d và f ít ảnh hưởng đến bk nguyên tử. – Bk nguyên tử của các nguyên tố thuộc chu kỳ lớn giảm từ từ hoặc rất chậm. Hiện tượng co d, co f Xuất hiện hiệu ứng chắn của các electron lớp d và f đối với các electron ở lớp ngoài cùng(ns) làm cho lực hút giữa hạt nhân và các electron ngoài cùng giảm. Nguyên tử K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Bán kính, Ao 2.31 1.97 1.60 1.46 1.31 1.25 1.29 1.26 Nguyên tử Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Bán kính, Ao 1.25 1.24 1.28 1.33 1.22 1.22 1.21 1.17 1.14 + Trong một nhóm: Theo chiều tang dần của điện tích hạt nhân (từ trên xuống dưới) trong một nhómbán kính nguyên tử tang.Giải thích: Theo chiều từ trên xuống dưới, tuy điện tích hạt nhân có tang nhưng số lớp electron cũngtang theo lên làm giảm sức hút của hạt nhân với các electron => làm cho bán kính nguyên tử tang lên.Bán kính ion nguyên tử+ Bán kính của các cation bao giờ cũng nhỏ hơn bán kính của các nguyên tử tương ứng.Giải thích: Khi electron bị mất đi thì không còn tương tác đẩy của nó với các electron khác và cácelectron còn lại trong nguyên tử bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân => làm cho bán kính ion bị co lại. Sự giảmkích thước của ion đặc biệt lớn khi cả lớp electron ngoài cùng bị mất đi.*Cách giải thích sâu* Cation được hình thành do nguyên tử mất electron → hằng số chắn σ của cácelectron giảm → điện tích hiệu dụng của hạt nhân Z* tăng → bk Cation bé hơn bk nguyên tử.Ví dụ Ti Ti2+ Ti3+ V V2+ V3+ V4+ r, Ao 1.46 0.90 0.69 1.31 0.88 0.71 0.60 + Bán kính của các anion bao giờ cũng lớn hơn bán kính của các nguyên tử tương ứng.Giải thích: Khi nguyên tử biến thành anion, electron nhận them vào làm tang tương tác đẩy electron –electron => làm cho kích thước ion tang them. – – *Cách giải thích sâu* Anion được hình thành do nguyên tử nhận elctron → hằng số chắn σ của cácelctron tăng → điện tích hiệu dụng của hạt nhân Z* giảm → bk Anion lớn hơn bk nguyên tử.Ví dụ N N3- O O2- F F- r, Ao 0.70 1.71 0.66 1.40 0.64 1.35 Ngoài việc so sánh bán kính của các nguyên tử với nhau; giữa các ion với nhau thì trong nhiều bài tậpcòn có sự so sánh và sắp xếp của hỗn hợp giữa các nguyên tử và ion với nhau. Để có thể so sánh được, ta cầncăn cứ vào đặc điểm của số lớp electron và điện tích của hạt nhân nguyên tử và chú ý vào một số quy luật sau:1. rcation < rnguyên tử < ranion được tạo thành từ cùng một nguyên tố.2. Các ion cùng điện tích và có cấu tạo eletron tương tự nhau: khi tăng số lớp vỏ electron, bán kính sẽtăng. Đó là trường hợp của các ion cùng điện tích của các nguyên tố cùng phân nhóm. 3. Đối với các ion đẳng electron (cùng số electron): Bán kính giảm khi tăng điện tích. Quy luật này áp dụng cho các ion của các nguyên tố cùng chu kỳ có điện tích bằng điện tích của nhóm. Sự giảm bán kính đốivới các ion dương xảy ra mạnh hơn.4. Các ion có lớp vỏ electron của khí trơ có bán kính lớn hơn các ion có phân lớp vỏ d ngoài cùng chưabảo hòa.Ví dụ: các ion tạo thành bởi các nguyên tố chu kỳ 4. K+ Ion 19 Ca2+ Cr3+ 20 24 Mn2+ 25 Fe3+ 26 Co3+ 27 Ni2+ 28 Cu2+ Zn2+ 29 30 3s23p6 CHBán kính 1,33 0,99 0,63 Cấu hình e khí trơ 0,80 0,64 0,63 0,62 0,83 0,98 Cấu hình electron d chưa bảo hòa Cấu hình 18 e Ví dụ 2: Đối với những ion cùng điện tử có sự giảm bk khi số điện tích hạt nhân tăng.Vd: • 1s2 2s2 2p6 rF- = 1.36 Ao > rNa+ = 0.95 Ao > rMg2+ = 0.65 Ao Đối với những ion cùng điện tích (điện tích ion): sự biến thiên bk ion cũng giống như sự biến thiên 5. Trong cùng một chu kỳ, những ion cùng điện tích của các nguyên tố d có bán kính giảm dần. (hiệuứng giảm bán kính của các ion của các nguyên tố d cũng được gọi là “sự co d” do sự tăng số electron trên phânlớp vỏ (n-1)d.Ví dụ: Cation: Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ rion: 0,80 0,74 0,72 0,69 6. Trong cùng một chu kỳ, bán kính các ion cùng điện tích của các nguyên tố f cũng giảm dần. (sự co f).Khi làm bài tập so sánh bán kính, chúng ta cần tìm ra phần có bán kính lớn nhất và nhỏ nhất để lựa chọnvà loại trừ các đáp án trong trắc nghiệm.BÀI TẬP VẬN DỤNGCâu 1: Cho các nguyên tử Li (Z = 7), Cl (Z=17), Na (Z=23), F (Z=9). Bán kính của các ion được sắp xếp tăngdần theo thứ tự nào ?A.Li+, Na+, F-, ClB. Li+, F-, Na+, ClC. F-, Li+, Cl-, Na+D. F-, Li+, Na+, ClHướng dẫn:Giải thích: + Li+ : 1s2 + Na+: 1s2 2s2 2p6 + F-: 1s2 2s2 2p6 + Cl- : [Ne]3s2 3p6 Clo có số lớp electron nhiều nhất nên bán kính lớn nhất. (Loại đáp án C)Li chắc chắn có bán kính nhỏ nhất vì số lớp e nhỏ nhất (loại D)So sánh F – và Na+ :Các ion có cùng số electron, điện tích hạt nhân tăng nên bán kính nguyên tử giảm dần: F- > Na+Vậy đáp án đúng là A: Li+ ,Na+, F- ,Cl-.Câu 2: Cho các ion sau: 13Al3+, 12Mg2+, 11Na+, 9F- và 8O2-. Bán kính của các ion được sắp xếp tăng dần theo thứtự nào ?A. Al3+ < Mg2+ < Na+ < F- < O2- C. Mg2+ < Na+ < Al3+ < F- < O2- B. Mg2+ < Al3+ < Na+ < F- < O2- D. Al3+ < Na+ < Mg2+ < O2- < F- Hướng dẫn: Ta thấy Al3+, Mg2+, Na+, F-, O2- đều có chung cấu hình là : 1s2 2s2 2p6. Các ion đẳng e (cùng e): so sánh điện tích trong nhân, điện tích càng lớn => sức hút càng lớn =>bán kính cành nhỏ. => Theo chiều tăng dần R : Al3+ < Mg2+ < Na+ < F- < O2Theo chiều giảm dần : O2- > F- > Na+ > Mg2+ > Al3+ Câu 3: So sánh bán kính nguyên tử và ion sau: (1) Mg ; (2) O2- ; (3) S ; (4) P ; (5) K+ ; (6) Al3+ C: 6 > 3 > 5 > 1 > 2 > 4 B: 1 > 4 > 3 > 5 > 2 > 6 D. 4 > 6 > 3 > 5 > 1 > 2 Hướng dẫn: Chúng ta biết rằng điện tích hạt nhân của các nguyên tố lần lượt là: 😯 (10 electron) 12 16S (16 electron) Câu 4: Cho các nguyên tố: K (Z = 19); N (Z = 7); Mg (Z = 12) và Si (Z = 14). Dãy gồm các nguyên tố đượcsắp xếp theo chiều giảm dần bán kính nguyên tử từ trái qua phải là: A. N, Si, Mg và K B. K, Mg, Si và N C. K, Mg, N và Si D. Mg, K, Si và N 2- Câu 5: Cho nguyên tử R, ion X và ion Y có số electron ở lớp vỏ bằng nhau. Sự sắp xếp bán kính nguyên tửnào sau đây là đúng?A. R < X2+ < Y2- B. X2+ < R < Y2- C. X2+ < Y2- < R D. Y2- < R < X2+ Câu 6: Dãy nào sau đây được sắp xếp theo thứ tự giảm dần của bán kính nguyên tử và ion? A. K+ > Ca2+ > Ar B. Ar > Ca2+ > K+ C. Ar > K+ > Ca2+ D. Ca2+ > K+ > Ar Câu 7: Bán kính nguyên tử của các nguyên tố: 3Li, 8O, 9F, 11Na được xếp theo thứ tự tăng dần từ trái sang phải B. F, Na, O, Li. C. Li, Na, O, F. D. F, O, Li, Na. Câu 8: Bán kính các nguyên tử và ion xếp theo thứ tự tăng dầnA. Al < Al3+< Mg B. Al3+< Mg < Al C. Mg < Al < Al3+ D. Al3+< Al< Mg Câu 9: Cho Na+ (Z = 11), Mg2+ (Z = 12), O2- (Z = 8), F- (Z = 9). Bán kính các ion giảm dần theo thứ tự: A: Mg2+, Na+, F-, O2-. B: Na+, Mg2+, F-, O2-. C: F-, O2-, Na+, Mg2+. D: O2-, F-, Na+, Mg2+ Câu 10: Nguyên tố nào sau đó có bán kính ion nhỏ hơn bán kính nguyên tử tương ứng? B. Photpho – C. Lưu huỳnh – D. Clo 2 6 Câu 11: Hợp chất E tạo từ ion X và Y. Cả X, Y đều có cấu hình e là 1s 2s 2p. Sắp xếp bán kính của X,Y, Xn+ và Y- theo chiều tăng dần làA. Xn+ < Y < Y- < X. B. Xn+ < Y < X < Y- C. Xn+ < Y- < Y < X. D. Y < Y- < Xn+ < X Câu 12: X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn. Tổng điệntích hạtnhân là 90. Dãy nào sau đây sắp xếp theo chiều tăng dần bán kính nguyên tử: A. R, X2-, Y-, A+. B2+ B. B2+, A+, R, Y-, X2- C. X2-, Y-, R, A+, B2+ D. R, A+, B2+, Y-, X2-
Xem thêm: Haikyuu!!, Giá siêu tốt 1,280,000đ! Mua nhanh tay! Câu 13: Các ion và nguyên tử sau: S2- (Z = 16), Cl- (Z=17), Ar (Z = 18), K+ (Z = 19), Ca2+ (Z = 20) được sắpxếp theo chiều tăng dần bán kính nguyên tử là? A. Ar, S2-, Cl-, K+. Ca2+ B. Ca2+, K+, Ar, Cl-, S2- C. S2-, Cl-, Ar, K+, Ca2+ D. Ar, K+, Ca2+, Cl-, S2- Câu 14: Chỉ ra dãy được sắp xếp theo chiều tăng dần bán kính các ion: Fe, Fe2+, Fe3+.? B. Fe2+, Fe, Fe3+ C. Fe2+, Fe3+, Fe D. Fe3+, Fe, Fe2+ Câu 15: Khác với nguyên tử S, ion S2- có: C. Bán kính ion lớn hơn và ít electron hơn. B. Bán kính ion nhỏ hơn và nhiều electron hơn. D. Bán kính ion lớn và nhiều electron hơn. Câu 16: Trong một nhóm A (phân nhóm chính), trừ nhóm VIIIA (phân nhóm chính nhóm VIII), theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử thì. B. tính kim loại tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần. C. độ âm điện giảm dần, tính phi kim tăng dần. D. tính phi kim giảm dần, bán kính nguyên tử tăng dần. Câu 17. Bán kính nguyên tử của các nguyên tố: 3Li, 8O, 9F, 11Na được xếp theo thứ tự tăng dần từ trái sang phải B. F, Na, O, Li. C. Li, Na, O, F. D. F, O, Li, Na. Câu 18. Cho các nguyên tố: K (Z = 19), N (Z = 7), Si (Z = 14), Mg (Z = 12). Dãy gồm các nguyên tố được sắpxếp theo chiều giảm dần bán kính nguyên tử từ trái sang phải là: A. K, Mg, N, Si. B. Mg, K, Si, N. C. K, Mg, Si, N. D. N, Si, Mg, K. Câu 19. Cho các nguyên tố 6C; 14Si; 16S; 15P. Dãy gồm các nguyên tố được sắp xếp theo chiều giảm dần bán A. C, Si, P, S . B. Si, P, S, C . C. S, P, Si, C . D. C, S, P, Si . Câu 20. Hãy sắp xếp có giải thích các hạt vi mô cho dưới đây theo chiều giảm dần bán kính hạt: Rb + (z=37),Y3+( z=36), Br_ (z=35), Se2- (z=34), Sr2+(z=38).Hướng dẫn: ———————o O o——————— 0,74 A và giữa tâm của hai nguyên tử clo là 1,98 A => rH = 0,37 A và rCl = 0,99 A. Đối với bán kính của O, C và S ví dụ điển hình, hoàn toàn có thể xác lập bằng cách đo khoảng cách O – H, C – Cl, H – S trong những phân tử H2O, CCl4 và H2S. Bằng cách đó hoặc 1 vài cách khác ta hoàn toàn có thể xác lập được bán kính nguyên tử của hầu hết những nguyêntố. Người ta còn biết rằng, trong một phân tử cộng hóa trị AB, độ dài lien kếtA – B gần bằng một nữa khoảng cách A – A cộng với nửa khoảng cách B – B.Vì vậy biết bán kính nguyên tử, ta hoàn toàn có thể nhìn nhận được một cách gần đúng độdài lien kết hóa học. Khi chụi tính năng của một yếu tố, những electron trong lớp vỏ hoàn toàn có thể bịtách ra khỏi nguyên tử tạo thành những cation ( ion dương ) hoặc nhận thêm cácelectron ( ion âm ). Qua đó một nguyên tử hoàn toàn có thể sống sót ở dạng nguyên tử haydạng ion => Có bán kính nguyên tử và bán kính ion nguyên tử. Bán kinh ion nguyên tử : Khoảng cách giữa 2 hạt nhân của cation và anion ở trong tinh thể bằng tổng bán kính nguyên tử củacation và anion. Bằng thực nghiệm, khoảng cách giữa những cation và anion của một loạt những tinh thể ion ( bằngphương pháp nhiễu xạ tia X, phổ vi sóng, … ) người ta hoàn toàn có thể xác lập được bán kinh của những ion riêng không liên quan gì đến nhau. Ví dụ : Khoảng cách giữa 2 hạt nhân của ion Na + và F – bằng 2.31 A. – rF − ( được xđ bằng pp quang học ) = 1.35 A ⇒ rNa + = 2.31 – 1.35 = 0.96 ATrong chương trình hóa học đại trà phổ thông , tất cả chúng ta thường có bài tập dạng so sánh bán kính nguyên tửvà bán kính của ion ( amin – ion âm ; cation – ion dương ) dựa trên cơ sở của lí thuyết về mặt thông số kỹ thuật electronvà điện tích của hạt nhân. Vì vậy, để so sánh được đúng chuẩn ( ở mức độ kim chỉ nan ) tất cả chúng ta cần chú ý quan tâm và quantâm tới lớp vỏ nguyên tử và điện tích của hạt nhân để có địa thế căn cứ so sánh. + Số lớp electron tăng thì bán kinh nguyên tử tăng ( tỉ lệ thuận với bán kính ) + Điện tích hạt nhân càng lớn thì bán kính nguyên tử càng giảm ( tỉ lệ nghịch với bán kính ) Bán kính nguyên tử + Trong một chu kì : Theo chiều tăngdần của điện tích hạt nhân ( đi từ trái sangphải ) trong một chu kỳ luân hồi thì bán kính nguyêntử giảm : Giải thích : Khi đi từ nguyên tố nọđến nguyên tố kia điện tích hạt nhân tangthem một đơn vị chức năng, electron tang them đượcđiền vào lớp n đang được thiết kế xây dựng dở ( cácnguyên tố trong cùng một chu kì có cùng sốlớp electron ) => lực hút giữa hạt nhân vớicác electron lớp ngoài cùng cũng tang theo => bán kính nguyên tử nói chung giảm dần. * Trong chu kì nhỏ : + Gồm những nguyên tố thuộc phân lớp s, p + Sự sắp xếp electron ở lớp ngoài cùng => bán kính nguyên tử giảm đi 1 cách rõ ràngChu kỳ IILiBeBán kính, Ao1. 521.130.880.770.770.660.64 * Trong chu kì lớn : Gồm những nguyên tố thuộc phân lớp d, f. Sự sắp xếp electron ở lớp thứ 2 ( những nguyên tố d ) và lớp thứ 3 ( những nguyên tố f ) kể từ ngoài vào. Sự sắp xếp electron ở những nguyên tố d và f ít tác động ảnh hưởng đến bk nguyên tử. Bk nguyên tử của những nguyên tố thuộc chu kỳ luân hồi lớn giảm từ từ hoặc rất chậm. ^ _ ^ Hiện tượng co d, co fXuất hiện hiệu ứng chắn của những electron lớp d và f so với những electron ở lớp ngoài cùng ( ns ) làm cho lực hút giữa hạt nhân và những electron ngoài cùng giảm. Nguyên tửCaScTiCrMnFeBán kính, Ao2. 311.971.601.461.311.251.291.26 Nguyên tửCoNiCuZnGaGeAsSeBrBán kính, Ao1. 251.241.281.331.221.221.211.171.14 + Trong một nhóm : Theo chiều tang dần của điện tích hạt nhân ( từ trên xuống dưới ) trong một nhómbán kính nguyên tử tang. Giải thích : Theo chiều từ trên xuống dưới, tuy điện tích hạt nhân có tang nhưng số lớp electron cũngtang theo lên làm giảm sức hút của hạt nhân với những electron => làm cho bán kính nguyên tử tang lên. Bán kính ion nguyên tử + Bán kính của những cation khi nào cũng nhỏ hơn bán kính của những nguyên tử tương ứng. Giải thích : Khi electron bị mất đi thì không còn tương tác đẩy của nó với những electron khác và cácelectron còn lại trong nguyên tử bị hút mạnh hơn về phía hạt nhân => làm cho bán kính ion bị co lại. Sự giảmkích thước của ion đặc biệt quan trọng lớn khi cả lớp electron ngoài cùng bị mất đi. * Cách lý giải sâu * Cation được hình thành do nguyên tử mất electron → hằng số chắn σ của cácelectron giảm → điện tích hiệu dụng của hạt nhân Z * tăng → bk Cation bé hơn bk nguyên tử. VídụTiTi2 + Ti3 + V2 + V3 + V4 + r, Ao1. 460.900.691.310.880.710.60 + Bán kính của những anion khi nào cũng lớn hơn bán kính của những nguyên tử tương ứng. Giải thích : Khi nguyên tử biến thành anion, electron nhận them vào làm tang tương tác đẩy electron – electron => làm cho kích cỡ ion tang them. * Cách lý giải sâu * Anion được hình thành do nguyên tử nhận elctron → hằng số chắn σ của cácelctron tăng → điện tích hiệu dụng của hạt nhân Z * giảm → bk Anion lớn hơn bk nguyên tử. VídụN3-O2-F-r, Ao0. 701.710.661.400.641.35 Ngoài việc so sánh bán kính của những nguyên tử với nhau ; giữa những ion với nhau thì trong nhiều bài tậpcòn có sự so sánh và sắp xếp của hỗn hợp giữa những nguyên tử và ion với nhau. Để hoàn toàn có thể so sánh được, ta cầncăn cứ vào đặc thù của số lớp electron và điện tích của hạt nhân nguyên tử và chú ý quan tâm vào 1 số ít quy luật sau : 1. rcation < rnguyên tử < ranion được tạo thành từ cùng một nguyên tố. 2. Các ion cùng điện tích và có cấu trúc eletron tương tự như nhau : khi tăng số lớp vỏ electron, bán kính sẽtăng. Đó là trường hợp của những ion cùng điện tích của những nguyên tố cùng phân nhóm. 3. Đối với những ion đẳng electron ( cùng số electron ) : Bán kính giảm khi tăng điện tích. Quy luật này ápdụng cho những ion của những nguyên tố cùng chu kỳ luân hồi có điện tích bằng điện tích của nhóm. Sự giảm bán kính đốivới những ion dương xảy ra mạnh hơn. 4. Các ion có lớp vỏ electron của khí trơ có bán kính lớn hơn những ion có phân lớp vỏ d ngoài cùng chưabảo hòa. Ví dụ : những ion tạo thành bởi những nguyên tố chu kỳ luân hồi 4. K + Ion19Ca2 + Cr3 + 2024M n2 + 25F e3 + 26C o3 + 27N i2 + 28C u2 + Zn2 + 29303 s23p6CHBánkính1, 330,990,63 Cấu hình e khí trơ0, 800,640,630,620,830,98 Cấu hình electron d chưa bảo hòaCấu hình 18 eVí dụ 2 : Đối với những ion cùng điện tử có sự giảm bk khi số điện tích hạt nhân tăng. Vd : 1 s2 2 s2 2 p6rF - = 1.36 Ao > rNa + = 0.95 Ao > rMg2 + = 0.65 AoĐối với những ion cùng điện tích ( điện tích ion ) : sự biến thiên bk ion cũng giống như sự biến thiênbk nguyên tử. 5. Trong cùng một chu kỳ luân hồi, những ion cùng điện tích của những nguyên tố d có bán kính giảm dần. ( hiệuứng giảm bán kính của những ion của những nguyên tố d cũng được gọi là ” sự co d ” do sự tăng số electron trên phânlớp vỏ ( n-1 ) d. Ví dụ : Cation : Mn2 + Fe2 + Co2 + Ni2 + rion : 0,800,740,720,696. Trong cùng một chu kỳ luân hồi, bán kính những ion cùng điện tích của những nguyên tố f cũng giảm dần. ( sự co f ). Khi làm bài tập so sánh bán kính, tất cả chúng ta cần tìm ra phần có bán kính lớn nhất và nhỏ nhất để lựa chọnvà loại trừ những đáp án trong trắc nghiệm. BÀI TẬP VẬN DỤNGCâu 1 : Cho những nguyên tử Li ( Z = 7 ), Cl ( Z = 17 ), Na ( Z = 23 ), F ( Z = 9 ). Bán kính của những ion được sắp xếp tăngdần theo thứ tự nào ? A.Li +, Na +, F -, ClB. Li +, F -, Na +, ClC. F -, Li +, Cl -, Na + D. F -, Li +, Na +, ClHướng dẫn : Giải thích : + Li + : 1 s2 + Na + : 1 s2 2 s2 2 p6 + F – : 1 s2 2 s2 2 p6 + Cl – : [ Ne ] 3 s2 3 p6Clo có số lớp electron nhiều nhất nên bán kính lớn nhất. ( Loại đáp án C ) Li chắc như đinh có bán kính nhỏ nhất vì số lớp e nhỏ nhất ( loại D ) So sánh F – và Na + : Các ion có cùng số electron, điện tích hạt nhân tăng nên bán kính nguyên tử giảm dần : F – > Na + Vậy đáp án đúng là A : Li +, Na +, F -, Cl -. Câu 2 : Cho những ion sau : 13A l3 +, 12M g2 +, 11N a +, 9F – và 8O2 -. Bán kính của những ion được sắp xếp tăng dần theo thứtự nào ? A. Al3 + < Mg2 + < Na + < F - < O2-C. Mg2 + < Na + < Al3 + < F - < O2-B. Mg2 + < Al3 + < Na + < F - < O2-D. Al3 + < Na + < Mg2 + < O2 - < F-Hướng dẫn : Ta thấy Al3 +, Mg2 +, Na +, F -, O2 - đều có chung thông số kỹ thuật là : 1 s2 2 s2 2 p6. Các ion đẳng e ( cùng e ) : so sánh điện tích trong nhân, điện tích càng lớn => sức hút càng lớn => bán kính cành nhỏ. => Theo chiều tăng dần R : Al3 + < Mg2 + < Na + < F - < O2Theo chiều giảm dần : O2 - > F – > Na + > Mg2 + > Al3 + Câu 3 : So sánh bán kính nguyên tử và ion sau : ( 1 ) Mg ; ( 2 ) O2 – ; ( 3 ) S ; ( 4 ) P. ; ( 5 ) K + ; ( 6 ) Al3 + A : 5 > 1 > 4 > 6 > 3 > 2C : 6 > 3 > 5 > 1 > 2 > 4B : 1 > 4 > 3 > 5 > 2 > 6D. 4 > 6 > 3 > 5 > 1 > 2H ướng dẫn : Chúng ta biết rằng điện tích hạt nhân của những nguyên tố lần lượt là : Mg ( 12 electron ) 😯 ( 10 electron ) 1216S ( 16 electron ) Câu 4 : Cho những nguyên tố : K ( Z = 19 ) ; N ( Z = 7 ) ; Mg ( Z = 12 ) và Si ( Z = 14 ). Dãy gồm những nguyên tố đượcsắp xếp theo chiều giảm dần bán kính nguyên tử từ trái qua phải là : A. N, Si, Mg và KB. K, Mg, Si và N2 + C. K, Mg, N và SiD. Mg, K, Si và N2-Câu 5 : Cho nguyên tử R, ion X và ion Y có số electron ở lớp vỏ bằng nhau. Sự sắp xếp bán kính nguyên tửnào sau đây là đúng ? A. R < X2 + < Y2-B. X2 + < R < Y2-C. X2 + < Y2 - < RD. Y2 - < R < X2 + Câu 6 : Dãy nào sau đây được sắp xếp theo thứ tự giảm dần của bán kính nguyên tử và ion ? A. K + > Ca2 + > ArB. Ar > Ca2 + > K + C. Ar > K + > Ca2 + D. Ca2 + > K + > ArCâu 7 : Bán kính nguyên tử của những nguyên tố : 3L i, 8O, 9F, 11N a được xếp theo thứ tự tăng dần từ trái sang phảiA. F, Li, O, Na. B. F, Na, O, Li. C. Li, Na, O, F.D. F, O, Li, Na. Câu 8 : Bán kính những nguyên tử và ion xếp theo thứ tự tăng dầnA. Al < Al3 + < MgB. Al3 + < Mg < AlC. Mg < Al < Al3 + D. Al3 + < Al < MgCâu 9 : Cho Na + ( Z = 11 ), Mg2 + ( Z = 12 ), O2 - ( Z = 8 ), F - ( Z = 9 ). Bán kính những ion giảm dần theo thứ tự : A : Mg2 +, Na +, F -, O2 -. B : Na +, Mg2 +, F -, O2 -. C : F -, O2 -, Na +, Mg2 +. D : O2 -, F -, Na +, Mg2 + Câu 10 : Nguyên tố nào sau đó có bán kính ion nhỏ hơn bán kính nguyên tử tương ứng ? A. NhômB. Photphon + C. Lưu huỳnhn + D. CloCâu 11 : Hợp chất E tạo từ ion X và Y. Cả X, Y đều có thông số kỹ thuật e là 1 s 2 s 2 p. Sắp xếp bán kính của X, Y, Xn + và Y - theo chiều tăng dần làA. Xn + < Y < Y - < X.B. Xn + < Y < X < Y-C. Xn + < Y - < Y < X.D. Y < Y - < Xn + < XCâu 12 : X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tục trong bảng mạng lưới hệ thống tuần hoàn. Tổng điệntích hạtnhân là 90. Dãy nào sau đây sắp xếp theo chiều tăng dần bán kính nguyên tử : A. R, X2 -, Y -, A +. B2 + B. B2 +, A +, R, Y -, X2-C. X2 -, Y -, R, A +, B2 + D. R, A +, B2 +, Y -, X2-Câu 13 : Các ion và nguyên tử sau : S2 - ( Z = 16 ), Cl - ( Z = 17 ), Ar ( Z = 18 ), K + ( Z = 19 ), Ca2 + ( Z = 20 ) được sắpxếp theo chiều tăng dần bán kính nguyên tử là ? A. Ar, S2 -, Cl -, K +. Ca2 + B. Ca2 +, K +, Ar, Cl -, S2-C. S2 -, Cl -, Ar, K +, Ca2 + D. Ar, K +, Ca2 +, Cl -, S2-Câu 14 : Chỉ ra dãy được sắp xếp theo chiều tăng dần bán kính những ion : Fe, Fe2 +, Fe3 +. ? A. Fe, Fe2 +, Fe3 + B. Fe2 +, Fe, Fe3 + C. Fe2 +, Fe3 +, FeD. Fe3 +, Fe, Fe2 + Câu 15 : Khác với nguyên tử S, ion S2 - có : A. Bán kính ion nhỏ hơn và ít electron hơn. C. Bán kính ion lớn hơn và ít electron hơn. B. Bán kính ion nhỏ hơn và nhiều electron hơn. D. Bán kính ion lớn và nhiều electron hơn. Câu 16 : Trong một nhóm A ( phân nhóm chính ), trừ nhóm VIIIA ( phân nhóm chính nhóm VIII ), theo chiều tăngcủa điện tích hạt nhân nguyên tử thì. A. tính sắt kẽm kim loại tăng dần, độ âm điện tăng dần. B. tính sắt kẽm kim loại tăng dần, bán kính nguyên tử giảm dần. C. độ âm điện giảm dần, tính phi kim tăng dần. D. tính phi kim giảm dần, bán kính nguyên tử tăng dần. Câu 17. Bán kính nguyên tử của những nguyên tố : 3L i, 8O, 9F, 11N a được xếp theo thứ tự tăng dần từ trái sang phảiA. F, Li, O, Na. B. F, Na, O, Li. C. Li, Na, O, F.D. F, O, Li, Na. Câu 18. Cho những nguyên tố : K ( Z = 19 ), N ( Z = 7 ), Si ( Z = 14 ), Mg ( Z = 12 ). Dãy gồm những nguyên tố được sắpxếp theo chiều giảm dần bán kính nguyên tử từ trái sang phải là : A. K, Mg, N, Si. B. Mg, K, Si, N.C. K, Mg, Si, N.D. N, Si, Mg, K.Câu 19. Cho những nguyên tố 6C ; 14S i ; 16S ; 15P. Dãy gồm những nguyên tố được sắp xếp theo chiều giảm dần bánkính nguyên tử từ trái sang phải làA. C, Si, P., S. B. Si, P., S, C. C. S, P., Si, C. D. C, S, P., Si. Câu 20. Hãy sắp xếp có lý giải những hạt vi mô cho dưới đây theo chiều giảm dần bán kính hạt : Rb + ( z = 37 ), Y3 + ( z = 36 ), Br_ ( z = 35 ), Se2 - ( z = 34 ), Sr2 + ( z = 38 ). Hướng dẫn : --------------------- o O o ---------------------
Source: https://sangtaotrongtamtay.vn |
