Tính chất của các nguyên tố và đơn chất, cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó, là nền tảng của hóa học hiện đại. Chúng biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử. Sự hiểu biết sâu sắc về những tính chất này cho phép chúng ta dự đoán và giải thích nhiều hiện tượng trong tự nhiên và ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, y học và nhiều lĩnh vực khác.
Tính chất của một nguyên tố được quyết định bởi cấu hình electron của nó. Cấu hình electron xác định khả năng nguyên tử tham gia vào liên kết hóa học, độ âm điện, năng lượng ion hóa và nhiều tính chất quan trọng khác. Các nguyên tố trong cùng một nhóm (cột) của bảng tuần hoàn có cấu hình electron hóa trị tương tự nhau, do đó chúng có tính chất hóa học tương đồng.
Đơn chất là chất được tạo thành từ một loại nguyên tố duy nhất. Tính chất của đơn chất phụ thuộc vào cấu trúc mạng tinh thể và lực liên kết giữa các nguyên tử. Ví dụ, kim cương và than chì đều là các dạng thù hình của cacbon, nhưng do cấu trúc mạng khác nhau, chúng có tính chất vật lý hoàn toàn khác biệt: kim cương rất cứng và trong suốt, trong khi than chì mềm và dẫn điện.
Độ âm điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử trong liên kết hóa học. Nguyên tố có độ âm điện càng lớn thì khả năng hút electron càng mạnh. Sự khác biệt về độ âm điện giữa các nguyên tử tham gia liên kết quyết định loại liên kết hóa học được hình thành (liên kết cộng hóa trị, liên kết ion, liên kết kim loại).
Năng lượng ion hóa là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái khí. Năng lượng ion hóa cho biết khả năng nhường electron của nguyên tử. Nguyên tố có năng lượng ion hóa càng thấp thì càng dễ nhường electron và có tính kim loại càng mạnh.
Hợp chất là chất được tạo thành từ hai hoặc nhiều nguyên tố hóa học khác nhau, liên kết với nhau bằng liên kết hóa học. Tính chất của hợp chất phụ thuộc vào thành phần nguyên tố, tỷ lệ số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố và loại liên kết hóa học giữa chúng. Ví dụ, nước (H2O) có tính chất hoàn toàn khác với hydro (H2) và oxy (O2) vì các nguyên tử hydro và oxy liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị phân cực.
Các ion Na+, Mg2+, O2-, F¯ đều có cùng cấu hình electron, tuy nhiên bán kính của chúng khác nhau do điện tích hạt nhân khác nhau. Ion có điện tích dương càng lớn thì bán kính càng nhỏ, và ion có điện tích âm càng lớn thì bán kính càng lớn. Thứ tự giảm dần bán kính của các ion này là: O2- > F¯ > Na+ > Mg2+.
Tính kim loại của các nguyên tố biến đổi tuần hoàn trong bảng tuần hoàn. Trong một chu kỳ (hàng), tính kim loại giảm dần từ trái sang phải. Trong một nhóm (cột), tính kim loại tăng dần từ trên xuống dưới. Ví dụ, dãy nguyên tố Li, Be, Na, K được sắp xếp theo chiều tăng dần tính kim loại.
Hiểu rõ các tính chất của nguyên tố, đơn chất và hợp chất là rất quan trọng để nắm vững kiến thức hóa học và áp dụng vào thực tế. Sự biến đổi tuần hoàn của các tính chất này giúp chúng ta dự đoán và giải thích nhiều hiện tượng hóa học phức tạp.
