Bảng tuần hoàn xếp 118 nguyên tố theo số hiệu nguyên tử tăng dần: mỗi hàng ngang là một chu kỳ (7 chu kỳ), mỗi cột dọc là một nhóm (18 cột), và các nguyên tố cùng cột có tính chất hoá học giống nhau. Đọc được bảng nghĩa là nhìn một ô và biết nguyên tố đó có bao nhiêu proton, bao nhiêu lớp electron, mấy electron lớp ngoài cùng, là kim loại hay phi kim.
Nhiều học sinh thấy bảng tuần hoàn như bức tường chữ và số. Bài này đi từ nhỏ đến lớn: một ô, một hàng, một cột, rồi các vùng lớn của bảng. Cuối bài có cách dùng AI đố nhanh để bạn đọc bảng thành phản xạ, cùng vài chỗ mà bảng in ở các nơi khác nhau có thể không giống nhau.
Một ô nguyên tố chứa những gì
Bắt đầu từ đơn vị nhỏ nhất. Mỗi bảng in có thể bố trí khác một chút, nhưng một ô thường có các thông tin sau. Lấy ví dụ ô của magie.
- Số hiệu nguyên tử: số nguyên, với magie là 12. Đây là số proton, cũng là số electron của nguyên tử trung hoà, và là số thứ tự của ô.
- Kí hiệu hoá học: một hoặc hai chữ cái, chữ đầu viết hoa, chữ sau viết thường. Magie là Mg; viết MG hay mg đều sai.
- Tên nguyên tố: tiếng Việt theo cách gọi trong sách giáo khoa hiện hành. Một số bảng ghi thêm tên tiếng Anh hoặc tên theo cách gọi quốc tế.
- Nguyên tử khối trung bình: số thập phân, với magie khoảng 24,31. Bài tập phổ thông thường làm tròn thành 24.
- Thông tin thêm tuỳ bảng: cấu hình electron rút gọn, độ âm điện, trạng thái ở nhiệt độ phòng (rắn, lỏng, khí), màu nền cho biết loại nguyên tố.
Mẹo nhỏ: số nguyên luôn là số hiệu, số thập phân luôn là nguyên tử khối. Học sinh mới hay nhầm hai số này, nhất là khi bảng in nhỏ. Với vài nguyên tố phóng xạ không có đồng vị bền, bảng ghi nguyên tử khối trong ngoặc vuông, là số khối của đồng vị bền nhất; phần này ít khi ra đề phổ thông.
Bảy chu kỳ: đọc theo hàng ngang
Chu kỳ là dãy nguyên tố có cùng số lớp electron, xếp theo Z tăng dần. Số thứ tự chu kỳ bằng số lớp electron. Số nguyên tố mỗi chu kỳ không đều nhau, và đó là manh mối về cấu trúc lớp vỏ.
| Chu kỳ | Số nguyên tố | Bắt đầu và kết thúc | Loại |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | Hiđro đến heli | Chu kỳ nhỏ |
| 2 | 8 | Liti đến neon | Chu kỳ nhỏ |
| 3 | 8 | Natri đến argon | Chu kỳ nhỏ |
| 4 | 18 | Kali đến krypton | Chu kỳ lớn |
| 5 | 18 | Rubiđi đến xenon | Chu kỳ lớn |
| 6 | 32 | Xesi đến radon | Chu kỳ lớn, có họ lantan |
| 7 | 32 | Franxi đến oganesson | Chu kỳ lớn, có họ actini |
Quy luật dễ thấy: mỗi chu kỳ (trừ chu kỳ 1) bắt đầu bằng một kim loại kiềm và kết thúc bằng một khí hiếm. Bạn đọc từ trái sang phải trong một chu kỳ là đi từ kim loại mạnh, qua kim loại yếu, đến phi kim, rồi khí hiếm. Hai hàng nằm tách riêng ở đáy bảng là họ lantan và họ actini; về vị trí, chúng thuộc chu kỳ 6 và 7, được kéo ra ngoài chỉ để bảng không quá rộng.
Nhóm A và nhóm B: đọc theo cột dọc
Nhóm là tập hợp nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài tương tự. Vì thế tính chất hoá học của chúng giống nhau. Natri và kali đều phản ứng mạnh với nước, clo và brom đều là phi kim mạnh có mùi xốc.
Có 8 nhóm A, đánh số từ IA đến VIIIA. Gồm các nguyên tố mà electron cuối cùng điền vào phân lớp s hoặc p. Với nhóm A, số thứ tự nhóm bằng số electron lớp ngoài cùng: nhóm IA có 1, nhóm VIIA có 7, nhóm VIIIA có 8 (riêng heli có 2).
Có 8 nhóm B, chiếm 10 cột ở giữa bảng. Gồm các kim loại chuyển tiếp, electron cuối điền vào phân lớp d (và f với hai họ ở đáy bảng). Nhóm VIIIB gồm ba cột liền nhau, nên 8 nhóm B chiếm 10 cột, cộng 8 cột nhóm A thành 18 cột.
Cách đánh số 1 đến 18 trên bảng quốc tế. Nhiều bảng in và tài liệu nước ngoài đánh số cột từ 1 đến 18. Đối chiếu: IA là 1, IIA là 2, các nhóm B từ IIIB đến IIB là cột 3 đến 12, IIIA là 13, cho đến VIIIA là 18. Sách giáo khoa Việt Nam dùng cách A và B, nên khi đọc tài liệu khác bạn quy đổi lại.
Bốn khối và ba vùng lớn trên bảng
Nhìn tổng thể, bảng chia thành bốn khối theo phân lớp mà electron cuối cùng điền vào. Khối s gồm hai cột đầu (nhóm IA, IIA) và heli. Khối p gồm sáu cột cuối (IIIA đến VIIIA). Khối d là mười cột giữa, các nhóm B. Khối f là hai hàng tách riêng ở đáy. Hình dạng bảng tuần hoàn, hai cột cao bên trái, sáu cột bên phải, khoảng lõm ở giữa, chính là hình dạng của cách electron lấp đầy các phân lớp.
Về tính chất, bảng chia thành ba vùng. Kim loại chiếm phần lớn bảng, phía bên trái và ở giữa. Phi kim tập trung ở góc trên bên phải, cộng thêm hiđro đứng ở góc trên bên trái. Giữa hai vùng là một đường bậc thang chạy chéo từ khoảng bo xuống phía dưới, các nguyên tố nằm dọc đường này như silic, gecmani có tính chất trung gian, thường được gọi là á kim.
Khi mới học, bạn không cần nhớ chi tiết từng ô. Chỉ cần nhìn màu và vị trí là đoán được tính chất chung: nguyên tố ở xa phía trái và phía dưới là kim loại mạnh, ở góc trên bên phải (trừ cột khí hiếm) là phi kim mạnh. Phần quy luật biến đổi tính chất có bài riêng trong danh mục, đi sâu vào lý do.
Luyện đọc bảng với AI trong mười lăm phút mỗi ngày
AI hợp với kiểu luyện hỏi nhanh đáp nhanh, như có người cầm bảng đố mình. Một buổi gọn có thể đi như sau.
- Mở bảng tuần hoàn trong sách giáo khoa bên cạnh, không dùng bảng do AI tự vẽ ra vì có thể sai ô.
- Gõ câu lệnh: "Em đang học đọc bảng tuần hoàn lớp 10. Đố em lần lượt từng câu, mỗi câu cho tên một nguyên tố trong 20 nguyên tố đầu, em trả lời chu kỳ, nhóm, kim loại hay phi kim. Chờ em trả lời rồi mới chấm, sai thì gợi ý chứ đừng nói đáp án ngay."
- Trả lời bằng cách nhìn bảng ở năm câu đầu, rồi gập sách ở năm câu sau.
- Đổi chiều: "Bây giờ cho em chu kỳ và nhóm, em đoán nguyên tố." Chiều này khó hơn và giúp nhớ vị trí tốt hơn.
- Cuối buổi, nhờ AI liệt kê những câu bạn sai, rồi tự giải thích lại vì sao đáp án đúng là như vậy.
Nếu AI chấm một câu khác với bảng trong sách, hãy tin bảng trong sách và chỉ ra cho nó; các mô hình ngôn ngữ đôi khi nhầm nhóm của nguyên tố chuyển tiếp hoặc lẫn cách đánh số A, B với cách đánh số 1 đến 18. Trong buổi luyện, bạn không cần đưa bất kỳ thông tin cá nhân nào; tên nguyên tố là đủ.
Đọc một ô để trả lời năm câu hỏi: ví dụ với lưu huỳnh
Thử đọc ô số 16 như một bài tập hoàn chỉnh. Số hiệu 16 cho biết lưu huỳnh có 16 proton và 16 electron. Ô nằm ở hàng thứ ba nên lưu huỳnh thuộc chu kỳ 3, có ba lớp electron. Ô nằm ở cột nhóm VIA nên có 6 electron lớp ngoài cùng; viết cấu hình 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 để kiểm, thấy lớp thứ ba có 2 + 4 = 6 electron, khớp.
Từ vị trí đó, bạn suy ra thêm: lưu huỳnh nằm ở góc trên bên phải nên là phi kim. Với các nguyên tố nhóm A, hoá trị cao nhất trong hợp chất với oxi thường bằng số thứ tự nhóm, nên oxit cao nhất là SO3 với lưu huỳnh hoá trị VI. Hoá trị trong hợp chất với hiđro bằng tám trừ số nhóm, tức 8 − 6 = 2, nên hợp chất khí với hiđro là H2S. Tất cả những điều này đọc ra từ một ô, không cần thuộc riêng.
Bạn có thể nhờ AI ra dạng bài này: "Cho em một số hiệu nguyên tử trong khoảng 3 đến 20, em tự đọc ra chu kỳ, nhóm, kim loại hay phi kim, công thức oxit cao nhất. Đừng giải trước." Lúc AI chấm, bạn nên chú ý xem nó có nêu ngoại lệ hay không; ví dụ flo không có oxit ứng với hoá trị VII và oxi không có hoá trị VI như lưu huỳnh. Sách giáo khoa nêu rõ những ngoại lệ đó, nên đối chiếu là cách tốt nhất để biết câu trả lời có đầy đủ.
Những chỗ bảng tuần hoàn ở các nơi khác nhau có thể không giống nhau
Vị trí của hiđro. Hầu hết bảng đặt hiđro ở đầu nhóm IA vì có một electron lớp ngoài cùng, nhưng hiđro là phi kim và không giống kim loại kiềm. Một số bảng đặt hiđro lơ lửng phía trên hoặc ở cả hai đầu. Bạn theo cách của sách giáo khoa khi làm bài.
Nguyên tử khối làm tròn khác nhau. Bảng này ghi clo 35,45, bảng kia ghi 35,5. Đề bài luôn cho nguyên tử khối cần dùng hoặc quy định làm tròn; hãy dùng đúng số đề cho.
Tên gọi tiếng Việt. Cách phiên âm tên nguyên tố từng thay đổi giữa các bộ sách, ví dụ cách viết tên một số nguyên tố theo kiểu cũ và kiểu gần với tên quốc tế. Bạn theo sách đang học và hỏi thầy cô nếu thấy hai cách viết.
Ô của heli. Theo cấu hình 1s2, heli thuộc khối s, nhưng được đặt trên cột khí hiếm vì tính chất trơ. Đây là một ví dụ cho thấy người xếp bảng ưu tiên tính chất hoá học.
Câu hỏi thường gặp
Bảng tuần hoàn hiện nay có bao nhiêu nguyên tố?
Bảng tuần hoàn hiện nay có 118 nguyên tố đã được xác nhận và đặt tên, xếp thành 7 chu kỳ và 18 cột. Bốn nguyên tố cuối của chu kỳ 7 được đặt tên chính thức năm 2016, hoàn thiện hàng thứ bảy của bảng.
Làm sao biết một nguyên tố ở chu kỳ nào?
Số thứ tự chu kỳ bằng số lớp electron của nguyên tử. Bạn viết cấu hình electron rồi đếm số lớp, hoặc nhìn hàng chứa ô đó trên bảng. Ví dụ natri có ba lớp electron nên thuộc chu kỳ 3.
Nhóm A và nhóm B khác nhau thế nào?
Nhóm A gồm các nguyên tố khối s và p, số thứ tự nhóm bằng số electron lớp ngoài cùng. Nhóm B gồm các kim loại chuyển tiếp ở khối d và f, nằm ở giữa bảng. Có 8 nhóm A và 8 nhóm B, trong đó nhóm VIIIB chiếm ba cột.
Vì sao các nguyên tố cùng nhóm có tính chất giống nhau?
Vì chúng có cấu hình electron lớp ngoài cùng tương tự, mà electron lớp ngoài cùng là phần tham gia phản ứng hoá học. Ví dụ các kim loại kiềm đều có một electron lớp ngoài cùng nên đều dễ nhường electron đó.
Có nên dùng bảng tuần hoàn do AI tạo ra để học không?
Không nên. AI có thể tạo bảng sai ô, sai nguyên tử khối hoặc thiếu nguyên tố mà nhìn qua khó phát hiện. Hãy học bằng bảng trong sách giáo khoa hoặc bảng in của nhà trường, dùng AI để đố và giải thích.