Sự hình thành sông băng Nam Cực

Khí hậu toàn cầu đã nhanh chóng chuyển từ một thế giới gần như không có băng sang những tảng băng khổng lồ trên Nam Cực khoảng 34 triệu năm trước. Điều gì đã xảy ra? Điều gì đã thay đổi? Một nhóm các nhà khoa học do các nhà địa chất học thuộc Yale chỉ đạo đã đưa ra một cách nhìn mới về bản chất của điều kiện khí hậu trong cuộc biến đổi từ khí sang băng này – cánh nhìn này bác bỏ những lý thuyết trước đây và có ý nghĩa quan trọng trong việc dự đoán thay đổi khí hậu trong tương lai. 

Được công bố trên tạp chí Science số ngày 27 tháng 2, dữ liệu của họ bác bỏ hoàn toàn ý tưởng được công nhận từ lâu rằng sự phát triển của những tảng băng khổng lồ ở Nam Cực đi kèm với thay đổi rất ít hoặc không thay đổi về nhiệt độ toàn cầu.

Báo cáo này cho thấy rằng trước khi băng ở bán cầu Nam mở rộng, nhiệt độ ở vĩ độ cao ấm hơn ít nhất 10 độ C (khoảng 18 độ F) so với dự đoán trước đây và trong quá trình chuyển giao khí hậu, nhiệt độ bề mặt nước đã giảm từ 5 – 10 độ C. 

Theo tác giả chính Mark Pagani, giáo sư địa chất và địa vật lý tại Yale, “Những mô hình tái dựng trước đây không đưa ra bằng chứng nào về sự giảm nhiệt độ ở vĩ độ cao. Dữ liệu của chúng tôi chứng minh rằng rõ ràng có sự giảm nhiệt độ ở cả hai bán cầu tại thời điểm đó”. 

Kết luận của họ dựa trên nhiệt độ bề mặt – tính toán nhiệt độ dựa trên sự phân bố của một số phân tử hữu cơ nhận định từ sinh vật phù du, loài vật này chỉ sống ở khoảng nhiệt độ nhất định và được lưu giữ trong trầm tích biển. Những phân tử này do Chương trình kết hợp khoan biển (IODP) và những chương trình biển trước đây nghiên cứu lịch sử Trái Đất bằng cách tìm hiểu trầm tích và vỏ ở khu vực biển sâu trên toàn thế giới. 

Minh họa hình ảnh của tảng băng Nam Cực đầu tiên khi khí hậu toàn cầu lạnh dần khoảng 33,5 triệu năm trước. Nam Cực có màu xám, với tảng băng được thể hiện dựa trên thang đo độ dày của băng. Tảng băng có kích thước của một lục địa, nhưng nhỏ hơn ngày nay. Ước lượng dựa trên mô hình của DeContro và Pollard, cùng với sự hỗ trợ từ dữ liệu mới của nghiên cứu. (Ảnh: DeConto & Pollard / Nature)

Tác giả chính Zhonghui Liu, giáo sư tại Đại học Hongkong, cho biết: “Nhiệt độ ở một số khu vực, trước khi những dòng sông băng Nam Cực hình thành, cao hơn rất nhiều so với những gì mà mô hình khí hậu hiện hành dự đoán, điều này cho thấy những mô hình này đã đánh giá không đúng mức sự ấm lên ở vĩ độ cao dưới điều kiện nồng độ CO2 cao”. Thêm vào đó, sự lạnh dần của khí hậu sau đó xuất hiện ở cả vĩ độ cao Bắc và Nam cho thấy sự giảm nồng độ CO2 chứ không phải sự thay đổi lưu thông biển là nguyên nhân của chuyển đổi khí hậu. 

Băng hình thành trên khắp Nam Cực trong khoảng 100.000 năm, chỉ như sự chuyển đổi “qua một đêm” trong thuật ngữ địa chất. Đồng tác giả Matthew Huber thuộc Đại học Purdue cho biết: “Hơn 35 triệu năm trước, băng xuất hiện ở những nơi trước đó có khí hậu cận nhiệt đới”. 

Một lý thuyết nữa mà nghiên cứu bác bỏ đó là khái niệm về sự mở rộng của băng xuất hiện ở Bắc bán cầu trong thời điểm đó – giả thuyết chỉ được hỗ trợ bởi bằng chứng về sự hình thành sông băng trong khu vực. 

Những tảng băng ở Nam Cực thể hiện mực nước biển dâng cao khoảng 70 mét. Ngoài ra, còn rất nhiều câu hỏi về tính ổn định của sông băng, nhiệt độ ngưỡng khiến sông băng ta, và tốc độ mà nó thay đổi. Theo Pagani, “Những phát hiện của chúng tôi chỉ ra tính khó khăn của việc xây dựng mô hình nhiệt độ chính xác dưới điều kiện nồng độ CO2 cao”. 

Các tác giả khác của bài báo bao gồm David Zinniker thuộc Yale, Robert DeConto và Mark Leckie thuộc Đại học Massachusetts, Amherst, Matthew Huber thuộc Đại học Purdue, Henk Brinkhuis thuộc Đại học Utrecht, và Sunita R. Shah và Ann Pearson thuộc Havard. Nghiên cứu được Quỹ khoa học quốc gia và Đại học Yale tài trợ, những tính toán được thực hiện dựa trên nguồn từ Trung tâm tin học tiên tiến Rosen tại Purdue.

Đọc thêm

 Vì sao khi thả viên nước đá vào cốc nước, viên nước đá lại nổi lên được?

Thật là kì lạ khi bạn thả 1 viên đá vào ly nước thì thấy nó nổi lên. Chắc hẳn thắc mắc này vẫn chưa có lời giải đáp và bài viết dưới đây sẽ giải đáp thắc mắc đấy! 

Theo vật lý ta đã biết rằng: Các chất giãn nở thể tích ra khi nhiệt độ tăng lên, co lại khi lạnh đi. 
Như vậy theo nguyên lý này cùng một khối lượng, nước đá ở 0^oC sẽ có thể tích nhỏ hơn nước ở nhiệt độ > 0^oC. Từ công thức tính khối lượng riêng: D = m/V ,ta thấy nước đá sẽ có khối lượng riêng lớn hơn nước lỏng bình thường. Vậy theo logic đó khi ta thả vào nước lỏng nước đá sẽ chìm chứ không thể nổi được! Vì lý do gì mà nước đá lại có thể nổi lên được? 
Để đi tìm câu trả lời này ta bắt đầu lại từ thực tiễn. Nước đá nổi trong nước lỏng như vậy chứng tỏ rằng cùng một khối lượng, thể tích của nước đá phải lớn hơn thể tích của nước lỏng, để có khối lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng. 

Nước có cấu tạo từ Hidro và Oxi, công thức hóa học là  H₂O, phân tử nước là một phân tử phân cực (- O), (+H)  do đó các phân tử nước có thể hình thành được các liên kết Hidro. Theo khảo sát qua các đợt thí nghiệm ta thấy bình thường ở nhiệt độ lớn hơn 4^oC do chuyển động nhiệt của các phân tử nước mạnh vì vậy các liên kết Hidro liên tục bị bẻ gẫy các phân tử nước ép xát vào nhau do chuyển động nhiệt và lực hút tĩnh điện (Hình a). 

Khi hạ thấp nhiệt độ của nước xuống dưới 4^oC, chuyển động nhiệt giữa các phân tử nước giảm các liên kết hidro hình thành cầu nối giữ các phân tử nước. Do cấu tạo hình dạng nguyên tử góc giữa hai nguyên tử Hidro là 104,45⁰. Khi tạo thành liên kết tinh thể lục giác mở các các phân tử nước phải rời xa nhau (Hình b). Vì lí do này mà thể tích của nước đá tăng lên khi chuyển từ pha lỏng sang pha rắn, dẫn tới khối lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng. Do đó mà nước đá nổi lên trên nước lỏng! 
Ứng dụng tính chất đặc biệt của nước: 
Do nước có tính chất đặc biệt như vậy cho nên ở những vùng có khí hậu lạnh, băng giá hình thành trên các sông hồ sẽ nổi lên trên mặt hồ, lớp nước ấm hơn sẽ ở phía dưới lớp băng này vì thế mà các sinh vật như các loài cá, thực vật đáy hồ vẫn sống được trong mùa đông khắc nghiệt.

Ta thấy rằng nước lỏng khi làm lạnh thành nước đá, thể tích sẽ tăng lên vì vậy ta không nên đổ đầy bình nước, hoặc chai nước thủy tinh đóng kín nắp rồi để vào tủ lạnh vì hình khi hình thành nước đá thể tích nước đá giãn nở làm vỡ chai, hoặc hộp đựng, rất nguy hiểm!

Đọc thêm

Tại sao khi nấu nước giếng ở một số vùng lâu ngày thấy xuất hiện lớp cặn ở đáy ấm? Cách tẩy lớp cặn này như thế nào?

Trong tự nhiên, nước ở một số vùng là nước cứng tạm thời -  là nước có chứa Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂. Khi nấu nước lâu ngày thì xảy ra phương trình hóa học:

Ca(HCO₃)₂  →  CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O
Mg(HCO₃)₂  →  MgCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Do CaCO₃ và MgCO₃ là chất kết tủa nên lâu ngày sẽ đóng cặn.

Để tẩy lớp cặn này thì dùng dung dịch CH₃COOH 5% (giấm) cho vào ấm đun sôi để nguội khoảng một đêm rồi rửa sạch.

Đọc thêm

Vì sao biển thường có màu xanh?

Glenn Smith, giáo sư tại Viện Công nghệ Georgia (Mỹ), đã giải thích vấn đề này như sau: nước biển thật ra không màu nhưng do nó phản chiếu màu xanh của bầu trời nên chúng ta thường thấy chúng có màu xanh, do vậy lúc bầu trời có nhiều đám mây xám thì nước biển lại trở thành màu xám.

Tại sao nước biển màu xanh nhưng nước sông thì không?

Ánh sáng mặt trời do ánh sáng của 7 màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, tím, cấu tạo thành. Khi ánh sáng mặt trời chiếu lên mặt biển, trong nước biển tồn tại rất nhiều phần tử lửng lơ có kích thước nhỏ, những ánh sáng có sóng dài như ánh sáng đỏ, cam không thể xuyên qua những vật cản này và tiến thẳng về phía trước.

Trong quá trình tiến thằng về phía trước, chúng không ngừng bị nước biển và các sinh vật biển hấp thu. Còn những ánh sáng có sóng ngắn như ánh sáng lam, tím tuy cũng có một phần bị nước biển và tảo biển hấp thụ nhưng phần lớn khi gặp sự cản trở của nước biển đều lần lượt tán xạ ra xung quanh hoặc phản xạ ngay trở lại. Cái chúng ta nhìn thấy chính là phần ánh sáng tán xạ hay bị phản xạ ra. Nước biển càng sâu, ánh sáng xanh bị tán xạ và phản xạ càng nhiều nên biển luôn có màu xanh bích.

Đặc biệt, còn có biển Đỏ vì ở nơi đây luôn có một loại rong màu đỏ sống và phát triển mạnh. Trong khi đó, biển Đen thì rất sậm màu vì nước biển chứa nhiều chất H2S (làm sậm màu nước biển bắt đầu từ độ sâu khoảng 100m trở xuống). 

Vậy tại sao sóng biển lại có màu trắng?

Cốc thủy tinh đều trong suốt không màu, các miếng thủy tinh sau khi cốc bị vỡ vẫn trong suốt, nhưng khi ta quét chúng lại với nhau, chúng sẽ trở thành một đống trắng xóa. Hơn nữa thủy tinh càng vỡ vụn, đống được vun lại có màu sắc càng trắng. Nếu thủy tinh bị vỡ thành các hạt thủy tinh (giống như bột) thì nó sẽ trông như một đống tuyết.

Tại sao lại như vậy?

Thực ra thủy tinh có thể xuyên thấu ánh sáng mặt trời và cũng có thể phản xạ lại, thủy tinh chất thành đống nên khi ánh sáng chiếu qua, ngoài hiện tượng phản xạ còn xảy ra nhiều đợt khúc xạ, còn tia sáng sau khi trải qua nhiều lần triết quang sẽ khúc xạ hoặc tán xạ ra theo những hướng khác nhau. Mắt chúng ta gặp phải tia sáng này sẽ có cảm giác trắng xoá.

Sóng biển cũng vậy, nó cũng làm cho tia sáng mờ ảo đi, vì thế khi nhìn thấy có màu trắng.

Đọc thêm

Muốn đun nước, chúng ta đặt ấm nước lên trên ngọn lửa, chứ không đặt cạnh ngọn lửa. Vậy muốn làm lạnh một vật bằng nước đá thì nên làm thế nào? Do thói quen, nhiều người cứ đặt vật lên trên nước đá. Làm thế, chỉ là công cốc mà thôi...

Khi đun nóng nước, chúng ta đặt ấm nước lên trên ngọn lửa là hoàn toàn đúng, bởi vì không khí được ngọn lửa đun nóng sẽ nhẹ hơn, bốc lên khắp xung quanh ấm. Thành ra, theo cách này chúng ta đã sử dụng nhiệt lượng một cách có lợi nhất.

Còn khi làm lạnh vật bằng nước đá, do thói quen, nhiều người cứ đặt vật lên trên, chẳng hạn đặt bình sữa lên trên nước đá. Làm như thế không hợp cách, bởi vì không khí ở bên trên nước đá, sau khi lạnh, sẽ chìm xuống và được thay thế bằng không khí nóng xung quanh. Từ đó ta suy ra một kết luận là: nếu muốn làm lạnh thức ăn hoặc đồ uống thì không nên đặt nó ở trên nước đá mà đặt ở dưới nước đá.

Vì nếu đặt nồi nước lên trên, thì chỉ có lớp nước thấp nhất lạnh đi thôi, còn những phần trên vẫn được bao bọc bởi không khí không lạnh. Ngược lại, nếu đặt cục nước đá lên trên vung nồi, thì nước trong nồi sẽ lạnh đi rất nhanh, bởi vì, lớp nước ở trên bị lạnh, sẽ chìm xuống và nước nóng hơn ở dưới sẽ lên thay thế, cứ như vậy cho đến khi toàn bộ nước trong nồi sẽ lạnh hết mới thôi (khi đó, nước nguyên chất không lạnh xuống đến 0 độ mà chỉ lạnh đến 4 độ C, ở nhiệt độ này nước có tỷ khối lớn nhất). Mặt khác, không khí lạnh ở xung quanh cục nước đá cũng sẽ đi xuống và bao vây lấy nồi nước.

Đọc thêm

Tại sao lại có hiện tượng một vài viên nước đá có màu trắng đục trong khi số khác lại trong veo như gương?

Khi cho một số viên nước đá (lấy từ tủ lạnh của bạn) vào đồ uống ở nhà, bạn có thể thấy chúng chủ yếu có màu trắng đục như mây. Tuy nhiên, chắc chắn bạn cũng nhìn thấy những viên đá khác (đặc biệt là ở các quán bar và nhà hàng cao cấp) trong veo như thế này:

Những viên đá trong suốt.

Có thể bạn nghĩ hiện tượng này liên quan đến chất lượng nước được dùng để đông đá nhưng điều này không hẳn là đúng. Trên thực tế, bạn có thể lấy một ít nước (loại có thể uống ngay được) và tự thử nghiệm bằng cách cho lượng nước này vào tủ lạnh để đông đá. Nhiều khả năng bạn sẽ nhìn thấy những viên đá có màu đục sau đó dù cho máy làm đá của bạn có tốt như thế nào. Thậm chí những viên đá trong mà bạn làm ra được cũng không đạt đến mức như bạn đã nhìn thấy trong quán bar hay nhà hàng.

Cùng một khối lượng nước, quá trình đóng băng như nhau nhưng tại sao lại có sự khác biệt ngoại hình giữa những viên đá được tạo ra như vậy? Dưới đây là lý giải theo trang ScienceABC.

Tại sao một số viên đá có màu đục trong khi số khác lại trong suốt?

Đá ở nhà làm thường có màu trắng đục như này.

Câu trả lời ngắn: Mặc dù nguồn nước có tác động không thể tranh cãi đến sự xuất hiện như thế nào của các viên đá nhưng nhiệt độ được sử dụng mới là yếu tố quan trọng nhất dẫn đến những viên đá trong suốt hay có màu trắng đục. Ở nhiệt độ phòng, các tạp chất hòa tan trong nước không nhìn thấy được, nhưng khi nước được làm lạnh, chúng lại tụ lại tạo ra các viên đá đục.

Nước ở nhiệt độ phòng chứa nhiều tạp chất

Mặc dù chúng ta không nhìn thấy bằng mắt thường, nước mà chúng ta uống có chứa một số tạp chất. Bạn nên lưu ý rằng "tạp chất" không phải lúc nào cũng có nghĩa là vi trùng và vi khuẩn, bất cứ cái gì ngoài nước được tìm thấy trong nước đều được gọi là "tạp chất". Nước máy chứa rất nhiều tạp chất nhưng phần lớn chúng không gây hại cho chúng ta. Trên thực tế, một số trong chúng (ví dụ như canxi và magiê) thực sự có lợi cho sức khỏe của chúng ta. Các tạp chất khác nhau cũng mang lại hương vị đặc trưng cho nước.

Khi nước đóng băng, các tạp chất được phân bố đều trong nước có xu hướng tập trung lại ở phần giữa (phần lõi) của viên đá.

Các tạp chất phổ biến nhất được tìm thấy trong nước máy bao gồm vôi, canxi, florua, nitrat, magiê và một số chất hữu cơ khác mà thực tế không thể loại bỏ bằng các phương pháp lọc thông thường. Vì vậy, khi nước đóng băng, các tạp chất được phân bố đều trong nước có xu hướng tập trung lại ở phần giữa (phần lõi) của viên đá.

Lưu ý: các viên đá làm từ nước cất thường trong hơn vì ít chứa tạp chất.

Các khối nước đá thường đục khi được làm lạnh nhanh

Ngay cả khi cố gắng sử dụng nước đã đun sôi để đông đá, có thể những viên đá hình thành vẫn không như ý bạn mong muốn.

Lý do không liên quan đến việc nước có bao nhiêu tạp chất mà là cách nó được làm lạnh như thế nào.

Bạn thấy đó, khi bạn làm lạnh nước trong tủ đông lạnh, nó sẽ giảm nhiệt độ đi nhanh chóng và các bong bóng khí nhỏ (hình thành từ không khí hòa tan trong nước) bị mắc kẹt trong cấu trúc tinh thể. Những bong bóng này sau đó được đẩy về phía trung tâm của khối lập phương khi nước đóng băng xung quanh chúng.

Bạn có thể dùng nước đun sôi làm lạnh từ từ để tạo ra những viên nước đá có độ trong cao.

Để đảm bảo rằng khối đá có độ trong cao, các nhà sản xuất đá chuyên nghiệp sử dụng phương pháp đóng băng từng lớp để cho bong bóng không hình thành trong viên đá. Hơn nữa, chúng đóng băng ở chế độ rất chậm, do đó các bong bóng khí có thời gian để thoát ra khỏi khối nước.

Nếu bạn muốn, bạn có thể tạo ra nước đá có độ trong cao ở nhà. Chỉ cần bạn sử dụng nước đun sôi (thậm chí đun sôi 2 lần sẽ cho kết quả tốt hơn) và sau đó làm lạnh từ từ.

Đọc thêm

Tại sao muối lại có thể làm tan nước đá một cách nhanh chóng?

Trên thực tế, việc dùng muối để làm tan nước đá không chỉ xuất hiện trong những mẹo vặt đời sống hay các thí nghiệm vui tại nhà, mà hàng năm có đến hơn 20 triệu tấn muối vẫn được người dân,chính quyền ở các nước xứ lạnh sử dụng để “xử lý” đống băng tuyết làm cản trở cuộc sống của họ.

Muối có thể làm tan nước đóng băng hiệu quả.

Có nhiệt độ chỉ bằng với nhiệt độ môi trường xung quanh nhưng tại sao muối lại có thể làm tan nước đã đóng băng hiệu quả đến vậy? Để trả lời cho câu hỏi này, trước hết chúng ta cần hiểu rõ về cơ chế đóng băng của nước!

Ở “Điểm đóng băng”, phần bề mặt của khối nước sẽ vẫn ở dạng lỏng.

Trên lý thuyết, khi nhiệt độ môi trường giảm xuống 0 độ C thì nước sẽ bắt đầu quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể rắn. Mức nhiệt này còn được gọi là “Điểm đóng băng”. Ở “Điểm đóng băng”, phần bề mặt của khối nước sẽ vẫn ở dạng lỏng, trong khi phía dưới đã chuyển thành dạng rắn. Toàn bộ khối nước sẽ đóng băng hoàn toàn khi nhiệt độ hạ thấp hơn nữa. Ngược lại, nếu môi trường ấm lên, nó lại chuyển dần về thể lỏng.

Quay trở lại vấn đề nêu ra ở đầu bài, khi chúng ta bổ sung một hợp chất ion là muối lên khối băng, các phân tử nước và muối sẽ có sự tương tác lẫn nhau. Hệ quả là“Điểm đóng băng” của nước bây giờ không còn là 0 độ C nữa, mà sẽ bị hạ xuống thấp hơn. Điều này đồng nghĩa với việc cần một nhiệt độ dưới 0 độ C để giữ nước ở thể rắn. Bề mặt của phần băng là nơi tiếp xúc trực tiếp với muối nên nhiệt độ của “Điểm đóng băng” đương nhiên bị đẩy xuống thấp nhất. Do đó, phần này sẽ bị tan ra trước tiên.

Bề mặt của phần băng là nơi tiếp xúc trực tiếp với muối nên phần này sẽ bị tan ra trước tiên.

Sự tương tác đặc biệt giữa muối và nước kể trên cũng có thể dễ dàng quan sát thấy ở hai cực của Trái đất. Tại những khu vực này, dù nhiệt độ môi trường có xuống tới âm vài chục độ C nhưng chỉ có một bộ phận nước biển bề mặt bị đóng băng, trong khi đa phần vẫn duy trì ở thể lỏng.

Đọc thêm

Lý thuyết chương II Hóa học 10

Chương 2    Bảng tuần hoàn các nguyên tố và định luật tuần hoàn. 

A.        KIẾN THỨC CƠ SỞ

I.        NGUYÊN TẮC SẮP XẾP CƠ BẢN TRONG BẢNG TUẦN HOÀN

*                Các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân.

*                Các nguyên tố có cùng số lớp electron nguyên tử được xếp thành một hàng.

*                Các nguyên tố có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau được xếp thành một cột.

II.     CẤU TẠO BẢNG TUẦN HOÀN

1.         Ô NGUYÊN TỐ:

Ví Dụ: Ô nguyên tố của Fe:

Suy ra: Số thứ tự của mỗi nguyên tố trong bảng bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.

                                         Số thứ tự Z = số p = số e

2.         CHU KÌ

*      Chu kì là dẫy những nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron.

*       Số thứ tự của chu kì = số lớp electron.

*       Trong bản tuần hoàn hiện có 7 chu kì: 3 chu kì nhỏ và 4 chu kì lớn.

3.         NHÓM

*           Nhóm nguyên tố là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có cấu hình electron tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp thành một cột.

*          Bảng tuần hoàn có 18 cột được chia thành 9 nhóm A đánh số từ IA đến VIIIA và có 8 nhóm B đánh số từ IB đến VIIIB, mỗi nhóm là cột riêng nhóm VIII có 3 cột.

v   Nhóm A (là phân nhóm chính).

-        Những nguyên tố mà trong nguyên tử các phân lớp s và p đang được xây dựng thuộc phân nhóm A.

-        Nhóm A gồm các nguyên tố thuộc cả chu lớn và chu kì nhỏ.

-        Nguyên tử của các nguyên tố nhóm A có số electron lớp ngoài cùng bằng số thứ tự của nhóm.

v   Nhóm B (là phân nhóm phụ).

-        Những nguyên tố mà trong nguyên tử, phân lớp d đang được xây dựng đều thuộc nhóm B.

-        Nhóm b chỉ gồm các nguyên tố chu kì lớn (chu kì 4, 5, 6, 7) và đều là kim loại.

-        Để xác định số thứ tự nhóm cần dựa vào tổng số electron ở hai phân lớp (n – 1)  (n: lớp ngoài cùng). Khi đó nếu:

v x + y < 8 thì x + y = số thứ tự nhóm.

Ví dụ: Cr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹. Nhóm VIB

v   8  x + y   10: thuộc nhóm VIIIB.

Ví dụ: Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². Nhóm VIIIB

                                Co:     1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ 4s². Nhóm VIIIB

v x + y > 10 thì (x + y) – 10 = số thứ tự nhóm.

Ví dụ: Cu: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹. Nhóm IB

Chú ý:

-   Dựa vào nguyên tố trong mỗi chu kì và nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn có nhận xét:

-   Hai nguyên tố kế tiếp nhau trong cùng chu kì thì điện tích hạt nhân của chúng chỉ khác nhau 1 đơn vị.
-   Hai nguyên tố thuộc cùng một nhóm và ở hai chu kì kế tiếp, diện tích hạt nhân của chúng khác nhau 8 hay 18 hoặc 32 đơn vị.

-   Các nguyên tố xếp ngoài bảng thuộc chu kì 6 (họ Lantan) và chu kì 7 (họ Actini), gọi là các nguyên tố f.

III.  SỰ BIẾN TUẦN HOÀN CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1.         CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬCỦA CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM A

*       Nhóm A gồm các nguyên tố thuộc chu kì nhỏ và chu kì lớn. Trong nguyên tử các electron cuối cùng xếp vào phân lớp s hoặc phân lớp p nên gọi là nguyên tố s và nguyên tố p.

*          Với các nguyên tố nhóm A, số electron lớp ngoài cùng bằng số thứ tự nhóm. Chúng thường thể hiện một hóa trị.

*                Sau mỗi chu kì, cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố nhóm A biến đổi tuần hoàn, đặc biệt là số electron lớp ngoài cùng.

*          Sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố là nguyên nhân của sự biến đổi tuần hoàn về tính chất của các nguyên tố. Đây là cơ sở của định luật tuần hoàn Menđêlêép.

2.         CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM B

*        Các nguyên tố nhóm B đều thuộc chu kì lớn. Trong nguyên tử của chúng electron cuối cùng được xếp vào phân lớp d hoặc phân lớp f – nên gọi là nguyên tố nhóm d và nguyên tố nhóm f, còn được gọi là nguyên tố kim loại chuyển tiếp

*       Các nguyên tố d và f có số hóa trị ở lớp ngoài cùng và phân lớp sắt ngoài cùng nên chúng thường có nhiều hóa trị.

3.         LỚP VÀ PHÂN LỚP ELECTRON NĂNG LƯỢNG ELECTRON CỦA CÁC ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ - CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ

*                Năng lượng electron trong nguyên tử

*    Các nguyên lí và quy tác phân bố electron trong nguyên tử

*    Sự mô tả cấu trúc electron bằng vỏ nguyên tử

*     Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng.

IV.  BIẾN ĐỔI MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1.         BÁN KÍNH NGUYÊN TỬ

*   Trong một chu kì: Khi điện tích tăng dần, bán kính nguyên tử các nguyên tố giảm dần.

Nguyên nhân là do số lớp electron không tăng nhưng điện tích hạt nhân tăng, làm cho lực tương tác giữa hạt nhân lên lớp vỏ ngoài của electron lớn lên nên  bán kinh nhỏ lại.

  *   Trong một nhóm: Theo chiều từ trên xuống, bán kính nguyên tử tăng dần

Nguyên nhân là do điện tích hạt nhân tăng nhưng số lớp electron cũng tăng, làm cho khoảng cách giữa hạt nhân với lớp electron ngoài cùng tăng dần.

2.         NĂNG LƯƠNG ION HÓA (kí hiệu I, đơn vị kJ/mol)

*                Năng lượng ion hóa của nguyên tử là năng lượng tối thiểu cần để tách electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản.

*                Tương ứng với sự tách electron thứ nhất, thứ hai,…ta có năng lượng ion hóa thứ nhất (I₁), thứ (I₂),…

3.         ĐỘ ÂM ĐIỆN

*    Độ âm điện của một nguyên tố đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử nguyên tố đố trong phân tử.

v   Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì giá trị của độ âm điện tăng dần.

v   Trong cùng một nhóm, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì giá trị độ âm điện giảm dần.

V.     SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH KIM LOẠI – TÍNH PHI KIM CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1.         SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH KIM LOẠI – TÍNH PHI KIM CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

*        Tính kim loại được đặc trưng bằng khả năng dễ nhường electron để trở thành ion dương của nguyên tử. Nguyên tử càng dễ nhường electron thì tính kim loại của nguyên tố đố càng mạnh.

*        Tính phi kim được đặc trưng bằng khả năng dễ nhận electron để trở thành ion âm của nguyên tử. Nguyên tử càng dễ nhận electron thì tính phi kim của nguyên tố đó càng mạnh.

*                Quy luật biến đổi trong một chu kì và trong một nhóm:

v Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì giá trị của độ âm điện tăng dần.

v Trong cùng một nhóm, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì giá trị độ âm điện giảm dần.

2.         SỰ BIẾN ĐỔI VỀ HÒA TRỊ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ

*    Hóa trị của các nguyên tố liên quan chặt chẽ với các electron ở lớp ngoài cùng và một số electron ở phân lớp d, f của lớp gần ngoài cùng (với các nguyên tố nhóm d, f).

v   Trong cùng một chu kì từ trái sang phải, hóa trị cao nhất với oxi tăng dần từ 1 đến 7, còn hóa trị đối với hiđro của các phi kim giảm từ 4 đến 1.

-        Như vậy, với các nguyên tố phi kim:

Hóa trị cao nhất với oxi + hóa trị với hiđro = 8

Ví dụ:        Oxit cao nhất:         CO₂              N₂O₅          SO₃           Cl₂O₇

          Hợp chất với hiđro:        CH₄           NH₃            H₂S                HCl

*     Trong một nhóm A, hóa trị cao nhất đối với oxi của các nguyên tố bằng nhau và bằng số thứ tự của nhóm.

3.         SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH AXIT – BAZƠ VÀ HIĐROXIT

*      Tính axit – bazơ của oxit và hiđroxit của các nguyên tố quan hệ mật thiết với tính phi kim – kim loại của nguyên tố.

*    Nguyên tố có tinh kim loại càng mạnh thì tính bazơ của oxit và của hiđroxit càng mạnh, còn nguyên tố có tính phi kim càng mạnh thì axit của oxit và hiđroxit càng mạnh.

Ví dụ:     Tính kim loại: Na > Mg > Al

                Tính bazơ:  Na₂O > MgO > Al₂O₃
                                  NaOH > Mg(OH)₂ > Al(OH)₃

                Tính phi kim: P < S < Cl

                Tính axit: P₂O₅ < SO₃ < Cl₂O₇

                               H₃PO₄ < H₂SO₄ < HClO₇

*     Trong một chu kì, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì tính bazơ của oxit và hiđroxit tương ứng giảm dần đồng thời tính axit của chúng tăng dần.
*     Trong một nhóm A, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân thì tính bazơ của oxit và hiđroxit tương ứng tăng dần và tính axit của chúng giảm dần.

VI.  ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần và tính chất của các đơn chất và hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử.

VII.     Ý NGHĨA CỦA BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1.         QUAN HỆ GIỮA VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

Biết vị trí của mọt nguyên tố trong bảng tuần hoàn có thể suy ra cấu tạo nguyên tử và những tính chất hóa học cơ bản của nguyên tố đó. Ngược lại khi biết cấu tạo vỏ nguyên tử (cấu hình electron) suy ra được tính chất hóa học cơ bản và vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

Ví dụ: Biết nguyên tố ở ô 19, thuộc chu kì 4, nhóm IA, suy ra:

-        Nguyên tử có 19p, 19e.

-        Lớp ngoài cùng có 1e.

-        Là nguyên tố kim loại mạnh.

ð Cấu hình electron: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Ví dụ: Biết được cấu hình electron: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.

                                         Suy ra:

-        Nguyên tố ở ô 16.

-        Chu kì 3.

-        Phân nhóm A nhóm 6 (nhóm VIA).

-        Là phi kim.

2.         SO SÁNH TÍNH CHẤT HÓA HỌC GIỮA CÁC NGUYÊN TỐ XUNG QUANH VÀ DỰ ĐOÁN TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA MỘT NGUYÊN TỐ

Ví dụ 1:

-        Theo chu kì 3: Si, P, S. Thì tính phi kim của P mạnh hơn Si nhưng yếu hơn S.

-        Theo nhóm VA: Tính phi kim của P mạnh hơn của As nhưng yếu hơn N.

Ví dụ 2:

Nguyên tố atatin thuộc nhóm VIIA, đứng dưới iot chắc chắn tính phi kim, tính oxi hóa yếu hơn iot.

Đọc thêm