Oxide, hydroxide và định luật tuần hoàn · Hoá học 10

Oxide, hydroxide trong chu kì và định luật tuần hoàn

Từ base mạnh đến acid mạnh

Mục tiêu

Viết công thức oxide cao nhất và hydroxide tương ứng, hợp chất khí với hydrogen của nguyên tố nhóm A; nêu hoá trị cao nhất với oxygen bằng số nhóm.
Nêu xu hướng tính acid – base của oxide và hydroxide trong chu kì $3$ và trong nhóm A.
Phát biểu định luật tuần hoàn, hiểu ý nghĩa của bảng tuần hoàn, và xét đúng/sai nhiều ý về xu hướng.

Khởi động

Cho natri oxide vào nước thu được dung dịch làm hồng phenolphthalein; cho sulfur trioxide vào nước thu được acid mạnh. Hai oxide của hai nguyên tố cùng chu kì mà một cái cho base, một cái cho acid. Quy luật nào nằm sau điều đó, và có thể dự đoán tính chất của một nguyên tố chưa từng gặp không?

01Kiến thức cần nhớ

1. Hoá trị cao nhất với oxygen và hợp chất khí với hydrogen

Nguyên tố nhóm A có $m$ electron lớp ngoài cùng, hoá trị cao nhất với oxygen là $m$ (trùng số thứ tự nhóm). Công thức oxide cao nhất: $\mathrm{R_2O_m}$ (viết gọn $\mathrm{RO_{m/2}}$ khi $m$ chẵn).

Nhóm	IA	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA
Oxide cao nhất	$\mathrm{R_2O}$	$\mathrm{RO}$	$\mathrm{R_2O_3}$	$\mathrm{RO_2}$	$\mathrm{R_2O_5}$	$\mathrm{RO_3}$	$\mathrm{R_2O_7}$
Hợp chất khí với H				$\mathrm{RH_4}$	$\mathrm{RH_3}$	$\mathrm{H_2R}$	$\mathrm{HR}$

Nhóm $\mathrm{IVA}$ đến $\mathrm{VIIA}$ (phi kim) tạo hợp chất khí với hydrogen với hoá trị $8 - m$ : $\mathrm{SiH_4}$ , $\mathrm{PH_3}$ , $\mathrm{H_2S}$ , $\mathrm{HCl}$ .

2. Chu kì 3: từ base mạnh đến acid mạnh

Nguyên tố	Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl
Oxide cao nhất	$\mathrm{Na_2O}$	$\mathrm{MgO}$	$\mathrm{Al_2O_3}$	$\mathrm{SiO_2}$	$\mathrm{P_2O_5}$	$\mathrm{SO_3}$	$\mathrm{Cl_2O_7}$
Tính chất oxide	base	base	lưỡng tính	acid	acid	acid	acid
Hydroxide	$\mathrm{NaOH}$	$\mathrm{Mg(OH)_2}$	$\mathrm{Al(OH)_3}$	$\mathrm{H_2SiO_3}$	$\mathrm{H_3PO_4}$	$\mathrm{H_2SO_4}$	$\mathrm{HClO_4}$
Tính chất hydroxide	base mạnh	base yếu hơn	lưỡng tính	acid yếu	acid trung bình	acid mạnh	acid rất mạnh

Trong chu kì từ trái sang phải: tính base của oxide và hydroxide giảm, tính acid tăng. Oxide lưỡng tính tác dụng được cả với acid lẫn base; $\mathrm{Al_2O_3}$ và $\mathrm{Al(OH)_3}$ là ví dụ.

Các phản ứng thường gặp:

$\mathrm{Na_2O} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{2NaOH}\qquad \mathrm{SO_3} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{H_2SO_4}$ $\mathrm{Al_2O_3} + \mathrm{6HCl} \rightarrow \mathrm{2AlCl_3} + \mathrm{3H_2O}\qquad \mathrm{Al_2O_3} + \mathrm{2NaOH} + \mathrm{3H_2O} \rightarrow \mathrm{2Na[Al(OH)_4]}$

Tương tácChu kì 3: từ base mạnh đến acid mạnh

nh o ˊ m IIIA : ho a ˊ trị cao nh a ˆ ˊ t với O = 3

oxide cao nh a ˆ ˊ t: A l_{2} O_{3}

hydroxide: Al (OH)_{3}

kh o ˆ ng c o ˊ hợp ch a ˆ ˊ t kh ı ˊ với H

Bấm lần lượt Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl: nhìn công thức oxide, hydroxide và tính chất đổi màu. Dừng ở Al để thấy tính lưỡng tính.

3. Trong nhóm A

Từ trên xuống dưới (cùng nhóm), tính kim loại tăng nên tính base của hydroxide tăng, tính acid giảm: $\mathrm{LiOH} < \mathrm{NaOH} < \mathrm{KOH}$ (tính base tăng); $\mathrm{HClO_4}$ so với $\mathrm{HBrO_4}$ : tính acid giảm theo chiều $\mathrm{Cl} \to \mathrm{Br}$ . Giữa các nhóm khác nhau, dùng xu hướng chu kì: $\mathrm{HClO_4}$ có tính acid mạnh hơn $\mathrm{H_2SO_4}$ vì $\mathrm{Cl}$ đứng sau $\mathrm{S}$ trong chu kì $3$ .

4. Định luật tuần hoàn và ý nghĩa của bảng

Định luật tuần hoàn: tính chất của các nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ chúng, biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử.

Nguyên nhân: sự lặp lại cấu hình electron lớp ngoài cùng khi $Z$ tăng. Ví dụ $Z = 3, 11, 19$ đều có $1$ electron lớp ngoài, đều là kim loại kiềm.

Ý nghĩa của bảng tuần hoàn:

Biết vị trí thì suy ra cấu hình electron, từ đó dự đoán tính chất (kim loại hay phi kim, hoá trị, tính acid – base của hợp chất).
Biết tính chất của một nguyên tố thì dự đoán tính chất của nguyên tố cùng nhóm và các nguyên tố lân cận.
Mendeleev đã để trống ô cho các nguyên tố chưa tìm ra (gallium, germanium) và dự đoán đúng tính chất của chúng.

Tương tácTính tuần hoàn theo số hiệu Z

Z11● chu kì 1● chu kì 2● chu kì 3● chu kì 4

Z = 11 : Na, chu k ı ˋ 3, electron lớp ngo a ˋ i c u ˋ ng = 1

Chọn electron lớp ngoài cùng, rồi bán kính, rồi độ âm điện: hình dạng lặp lại sau mỗi chu kì. Kéo Z từ 3 đến 11 đến 19 và so sánh.

02Tóm tắt

Nội dung	Quy tắc
Hoá trị cao nhất với $\mathrm{O}$	bằng số nhóm A
Hoá trị với $\mathrm{H}$	$8 -$ số nhóm (nhóm $\mathrm{IVA}$ đến $\mathrm{VIIA}$ )
Chu kì 3	base mạnh $\to$ lưỡng tính $\to$ acid mạnh
Nhóm A (trên $\to$ dưới)	tính base của hydroxide tăng, tính acid giảm
Định luật tuần hoàn	tính chất biến đổi tuần hoàn theo $Z$ tăng

Tiếp theoPhương pháp →