Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học không khó hiểu như bề ngoài của nó.
Bảng tuần hoàn hóa học là gì?
Các nhà khoa học đã có sự hiểu biết sơ đẳng về bảng tuần hoàn và các nguyên tố từ nhiều thế kỷ trước. Nhưng vào cuối thể kỷ 19, nhà khoa học người Nga Dimitri Mendeleev đã công bố nỗ lực đầu tiên của mình trong việc nhóm các nguyên tố hóa học theo trọng lượng nguyên tử của chúng.
Chỉ có 60 nguyên tố được biết đến vào thời điểm đó, nhưng Mendeleev nhận ra rằng khi các nguyên tố được sắp xếp theo trọng lượng, một số loại nguyên tố nhất định xuất hiện theo các khoảng đều đặn.
Ngày nay, 150 năm sau, các nhà hóa học chính thức công nhận 118 nguyên tố (sau khi bổ sung 4 nguyên tố mới vào năm 2016) và vẫn sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleev để sắp xếp chúng. Bảng bắt đầu với nguyên tử đơn giản nhất, hydro, sau đó sắp xếp các nguyên tố còn lại theo số hiệu nguyên tử, là số proton mà mỗi nguyên tố chứa. Với một số trường hợp ngoại lệ, thứ tự của các nguyên tố tương ứng với khối lượng nguyên tử tăng dần.
Bảng tuần hoàn có bảy hàng và 18 cột. Mỗi hàng đại diện cho một chu kỳ, số chu kỳ của một nguyên tố cho biết có bao nhiêu quỹ đạo nặng lượng của nó có chứa các electron. Ví dụ, natri nằm trong chu kỳ thứ ba, có nghĩa là một nguyên tử natri bình thường có ba quỹ đạo electron khác nhau. Di chuyển xuống dưới bảng, các chu kỳ dài hơn vì cần nhiều electron hơn để lấp đầy các quỹ đạo bên ngoài lớn hơn và phức tạp hơn.
Nhóm trong bảng tuần hoàn là gì?
Các cột cửa bảng đại diện cho các nhóm hoặc họ các phần tử. Các nguyên tố trong một nhóm thường có hình dáng và hành xử giống nhau, bởi vì chúng có cùng số lượng electron ở lớp vỏ ngoài cùng – bộ mặt mà chúng thể hiện với thế giới. Ví dụ, các nguyên tố nhóm 18, ở phía ngoài cùng bên phải của bảng, có lớp vỏ bên ngoài hoàn toàn đầy đủ và hiếm khi tham gia vào các phản ứng hóa học.
Phân loại 18 nhóm đặc trưng trong bảng tuần hoàn
Các nguyên tố thường được phân loại là kim loại hoặc phi kim, nhưng ranh giới giữa các nguyên tố này rất mờ nhạt. Các nguyên tố kim loại thường dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Các nhóm con trong các kim loại dựa trên các đặc điểm và tính chất hóa học tương tự của nhóm này.
Kim loại kiềm: các kim loại kiềm chiếm hầu hết nhóm 1, cột đầu tiên của bảng. Sáng bóng và đủ mềm để cắt bằng dao, những kim loại này bắt đầu bằng liti (Li) và kết thúc bằng franxi (Fe). Chúng cũng cực kỳ dễ phản ứng và sẽ bùng cháy hoặc thậm chí phát nổ khi tiếp xúc với nước. Vì vậy các nhà hóa học bảo quản chúng trong dầu hoặc khí trơ. Hydro với một electron duy nhất cũng nằm ở nhóm 1, nhưng khí này được coi là phi kim.
Kim loại kiềm thổ: các kim loại kiềm thổ tạo nên nhón 2 của bảng tuần hoàn, từ beri(Be) đến radium (Ra). Mỗi nguyên tố này có hai electron ở mức năng lượng ngoài cùng, khiến cho các nguyên tố kiềm thổ phản ứng khá mạnh đủ để chúng hiếm khi được tìm thấy đơn độc trong tự nhiên. Nhưng chúng không phản ứng mạnh như các kim loại kiềm. Phản ứng hóa học của chúng thường xảy ra chậm hơn và tỏa nhiệt ít hơn so với các kim loại kiềm.
Lanthanides: nhóm thứ ba quá dài để nhét vào cột thứ ba, nên nó được tách ra ở cuối bảng. Họ lantanua, gồm các nguyên tố từ 57 đến 71. Các nguyên tố trong nhóm này có màu trắng bạc bị xỉn màu khi tiếp xúc với không khí.
Actinides: xếp hàng cuối cùng của bảng riêng biệt phía dưới đảo. Bao gồm các nguyên tố từ 89 actini (Ac) đến 103 lawrenci (Lr). Trong số các nguyên tố này, chỉ có thorium (Th) và uranium (U) xuất hiện tự nhiên trên trái đất với số lượng đáng kể. Tất cả đều phóng xạ, các actinide và lanthanide cùng nhau tạo nên một nhóm được gọi là kim loại chuyển tiếp bên trong.
Kim loại chuyển tiếp: quay trở lại nội dung chính của bảng, phần còn lại của nhóm 3 đến 12 đại diện cho kim loại chuyển tiếp. Cứng nhưng dễ uốn, sáng bóng và có độ dẫn điện tốt. Những yếu tố này là những gì bạn thường nghĩa đến khi nghe thấy từ kim loại. Nhiều cái tên hay nhất của thế giới kim loại là vàng, bạc, sắt và bạch kim đều nằm ở nhóm này.
Kim loại chuyển tiếp sau: trước khi bước vào nhóm phi kim. Các đặc điểm không được phân chia rõ ràng theo các cột nhóm dọc. Các kim loeij thuộc nhóm này là nhôm (Al), gali (Ga), indi (In), tali (Tl), thiếc (Sn), chì (Pb) và bismuth (Bi), và chúng trải dài từ nhóm 13 đến nhóm 17. Các nguyên tố này có đặc điểm của kim loại chuyển tiếp, nhưng có xu hướng mềm hơn và dẫn điện kém hơn một chút. Nhiều bảng tuần hoàn sẽ có một đường kẻ hình cầu thang được in đậm. Kim loại chuyển tiếp sau nằm ở phía dưới bên trái của đường kẻ này.
Á kim: các á kim là boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), asen (As), antimony (Sb), Tellurium (Te) và polonium (Po). Chúng thể hiện sự chuyển dịch từ kim loại sang phi kim. Các nguyên tố này đôi kho hoạt động như chất bán dẫn (B, Si, Ge) chứ không phải là chất dẫn điện. Á kim còn được gọi là bán kim loại.
Phi kim: mọi thứ nằm ở phía trên bên trái của đường kẻ cầu thang - cộng với hidro bị mắc kẹt ở nhóm 1 - là phi kim. Chúng bao gồm carbon (C), nitơ (N), phốt pho (P), oxy (O), lưu huỳnh (S) và selen (Se).
Halogen: thuộc nhóm 17, các halogen phản ứng hóa học khá mạnh và có xu hướng kết hợp với các kim loại kiềm để tạo thành các loại muối khác nhau. Ví dụ muối ăn trong nhà bếp của bạn là sự kết hợp của natri kim loại kiềm và clo halogen.
Khí hiếm: không màu, không mùi và gần như hoàn toàn không phản ứng, khó trợ hoặc khí hiếm nằm trong nhóm 18 của bảng tuần hoàn. Nhiều nhà hóa học mong đợi oganesson (trước đây được gọi là "ununoctium"), một trong bốn nguyên tố mới được đặt tên, có chung những đặc điểm này; tuy nhiên, vì nguyên tố này có chu kỳ bán rã tính bằng mili giây nên không ai có thể kiểm tra trực tiếp nó. Oganesson hoàn thành chu kỳ thứ bảy của bảng tuần hoàn, vì vậy nếu bất kỳ ai phát hiện ra nguyên tố 119 (và cuộc chạy đua này đã được tiến hành), thì nó sẽ quay vòng để bắt đầu hàng thứ tám trong cột kim loại kiềm.
Do tính chất chu kỳ được tạo ra bởi tính tuần hoàn nên bảng được gọi tên là bảng tuần hoàn. Có rất nhiều người cố gắng tạo ra bảng tuần hoàn đầu tiên nhưng Mendeleev là người duy nhất được công nhận vì nó giống với bảng tuần hoàn hiện đại nhất.
