Hóa học là ngành khoa học, thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên.

Hóa học chia thành 5 chuyên ngành chính là: hóa lí thuyết và hóa lí; hóa vô cơ; hóa hữu cơ; hóa phân tích; hóa sinh.

Trong hầu hết nguyên tử, gồm hạt nhân chứa hạt proton mang điện tích âm, hạt neutron không mang điện và lớp vỏ chứa electron mang điện tích dương.

Khối lượng của nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân vì khối lượng của electron (m_e = 9,11 . 10^-28gam ≈ 0,00055 amu) không đáng kể so với khối lượng của proton (m_p=1,673.10^-24gam ≈ 1 amu) và khối lượng neutron (m_n=1,675.10^-24gam ≈ 1 amu).

Trong nguyên tử luôn trung hòa về điện, số proton = số neutron

Nguyên tố hóa học là tập hợp những nguyên tố có cùng điện tích hạt nhân.

Các đồng vị của một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng số proton (P), cùng số hiệu nguyên tử (Z), nhưng khác nhau về số neutron (N). Do đó, số khối (A) của chúng khác nhau.

Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết: khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử (1 amu).

Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử, đơn vị là amu.

Số khối (A) = tổng số proton (P) và số neutron (N) = P + N

Orbital nguyên tử (Atomic Orbital, viết tắt AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà tại đó xác suất tìm thấy electron là lớn nhất (khoảng 90%).

Các AO có hình dạng khác nhau: AO s có dạng hình cầu, AO p có dạng hình số tám nổi, AO d và AO f có hình dạng phức tạp.

Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.

* Lưu ý: Các electron trên lớp thứ nhất (lớp K) có năng lượng bằng nhau.

Lớp electron thứ nhất (lớp K, n = 1) gần hạt nhân nhất là lớp liên kết chặt chẽ với hạt nhân nhất.

Tên của các lớp electron từ 1 đến 7 lần lượt là K, L, M, N, O, P, Q.

Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau.

Số AO (số orbital, số ô vuông) trong mỗi phân lớp là s có 1 AO; p có 3 AO; d có 5 AO và f có 7 AO

Nguyên lí vững bền:

“ Ở trạng thái cơ bản, các electron trong nguyên tử chiếm lần lượt những orbital có mức năng lượng từ thấp đến cao:

                   1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s … ”

Nguyên lí pauli: “ Mỗi Orbital chỉ chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay ngược nhau ”.

Quy tắc Hund : “ Trong cùng một phân lớp chưa bão hòa, các electron sẽ phân bố vào các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa ”.

Các phân lớp: s², p⁶, d¹⁰, f¹⁴ chứa đủ số electron tối đa, gọi là phân lớp bão hòa.

Các phân lớp: s¹, p³, d⁵, f⁷ chứa một nửa số electron tối đa, gọi là phân lớp nửa bão hòa (bán bão hòa)

Các phân lớp chưa đủ số electron tối đa gọi là phân lớp chưa bão hòa.

Cấu hình electron nguyên tử của Al (Z = 13) là 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. Al là kim loại vì Al có 3 electron ở lớp ngoài cùng.

Các cấu hình electron đặc biệt

H (Hydrogen, Z = 1): 1s¹ có 1 electron ở lớp ngoài cùng nhưng là phi kim

He (Helium, Z = 2): 1s² có 2 electron ở lớp ngoài cùng nhưng là khí hiếm

B (Boron, Z = 5): 1s²2s²2p¹ có 3 electron ở lớp ngoài cùng nhưng là phi kim

C (Carbon, Z = 6): 1s²2s²2p² có 4 electron lớp ngoài cùng nhưng là phi kim

Si (Silicon, Z = 14): 1s²2s²2p⁶3s²3p² có 4 electron lớp ngoài cùng nhưng là phi kim

Nguyên tử có cấu trúc đặc khít, luôn trung hòa về điện vì số proton = số electron.

Tất cả nguyên tử có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng đều là kim loại.

Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng, gọi là chu kì.

Trong bảng tuần hoàn, số thứ tự của chu kì = số lớp electron.

Nhóm 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 theo cột dọc.

Trong bảng tuần hoàn, mỗi một ô chứa một nguyên tố hóa học và số thứ tự của ô nguyên tố = số hiệu nguyên tử Z.

Nguyên tử của nguyên tố Cl có số hiệu nguyên tử là 17 nên nguyên tố Cl nằm ở ô thứ 17, chu kì 2, nhóm VIIA.

Nguyên tố X thuộc chu kì 3 nhóm IIA. Cấu hình electron nguyên tử của X là 1s²2s²2p⁶3s²

Nguyên tố X thuộc chu kì 4 nhóm IIIB. Cấu hình electron nguyên tử của X là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹4s²

Trong bảng tuần hoàn hiện nay (sách giáo khoa lớp 10, Chân trời sáng tạo) có 118 nguyên tố, gồm 7 chu kì và 8 nhóm A, 8 nhóm B.

Bảng tuần hoàn gồm 3 chu kì nhỏ, 4 chu kì lớn, 18 cột.

Nguyên tử phi kim có xu hướng nhận electron để trở thành ion âm (hay anion) và đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất.

Nguyên tử kim loại có xu hướng nhường electron để trở thành ion dương (hay cation) và đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất.

Quy tắc octet: Trong quá trình hình thành liên kết hóa học, nguyên tử của các nguyên tố nhóm A có xu hướng tạo thành lớp vỏ ngoài cùng có 8 electron tương ứng với khí hiếm gần nhất (hoặc 2 electron với khí hiếm helium).

Trong một chu kì, từ trái sang phải, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân thì bán kính nguyên tử, tính kim loại, tính base tăng dần.

Trong một chu kì, từ trái sang phải, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân thì độ âm điện, tính phi kim, tính acid biến đổi tăng dần.

Nguyên tố F (Fluorine) là phi kim mạnh nhất

và nguyên tố Cs (Caesium) là kim loại mạnh nhất.

Nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện càng lớn thì nguyên tố đó có tính phi kim càng mạnh và ngược lại.

Nguyên tử X có Z = 15 để đạt quy tắc octet thì X có xu hướng nhận thêm 3 electron ở lớp ngoài cùng và trở thành X^3-

Nguyên tử M có Z = 20 để đạt quy tắc octet thì M có xu hướng nhường 2 electron ở lớp ngoài cùng và trở thành ion M²⁺

Liên kết ion là “ liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu ”.

Liên kết ion thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình.

Phân tử CaO được hình thành từ liên kết ion.

Các phân tử sau đều chứa liên kết ion: NaCl, KCl, CaCl₂, Na₂O, MgO

Liên kết cộng hóa trị là “liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung”.

Liên kết cho nhận là “ một trường hợp đặc biệt của liên kết cộng hóa trị, trong đó cặp electron chung chỉ do một nguyên tử đóng góp ”.

Liên kết cộng hóa trị không phân cực (không cực) là: “ liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung không bị lệch về phía nguyên tử nào ”.

Liên kết cộng hóa trị không phân cực có trong các phân tử có dạng A₂ (2 nguyên tử cùng 1 nguyên tố)

Liên kết cộng hóa trị phân cực (có cực) là: “ liên kết cộng hóa trị trong đó cặp electron chung bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn ”.   

Liên kết cộng hóa trị phân cực thường có trong các phân tử có dạng AB (2 nguyên tử của 2 nguyên tố khác nhau)

Trong phân tử có hiệu độ âm điện: 0 ≤ ∆ꭓ < 0,4 thì phân tử đó chứa liên kết cộng hóa trị phân cực.

Trong phân tử có hiệu độ âm điện: 0,4 ≤ ∆ꭓ < 1,7 thì phân tử đó chứa liên kết cộng hóa trị phân cực.

Trong phân tử có hiệu độ âm điện: ∆ꭓ ≥ 1,7 thì phân tử đó chứa liên kết cộng hóa trị không phân cực.

Các phân tử: H₂, Cl₂, O₂, N₂ đều được tạo nên từ liên kết cộng hóa trị không phân cực

Các phân tử HCl, HBr, H₂O, NH₃, H₂S đều được tạo thành từ liên kết cộng hóa trị phân cực.

Liên kết sigma (σ) là liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự xen phủ trục của hai orbital.

Liên kết pi (π) là liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự xen phủ bên của hai orbital.

Các phân tử SO₂, H₂SO₄, HNO₃ đều có chứa liên kết cho nhận

Liên kết đơn: gồm 1 σ

Liên kết đôi: gồm 1 σ và 1 π

Liên kết ba: gồm 1 σ và 2 π

Suy ra trong phân tử H₂S có 1 σ và 1 π

Năng lượng của một liên kết hóa học là năng lượng cần thiết để phá vở 1 mol liên kết đó ở thể khí, tạo thành các nguyên tử ở thể khí.

Giá trị năng lượng của một liên kết hóa học là thước đo độ bền liên kết. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền và ngược lại.    

Các đại lượng gồm bán kính nguyên tử, độ âm điện, tính kim loại, tính phi kim, tính base, tính acid, số electron ở lớp ngoài cùng, khối lượng nguyên tử đều biến đổi tuần hoàn.

Nguyên tố X thuộc chu kì 3, nhóm VIA, công thức oxide cao nhất và công thức hydroxide tương ứng của X lần lượt là XO₂, X(OH)₂.

Nguyên tử của nguyên tố R thuộc chu kì 3 và có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là 3s²3p³. Công thức hydroxide tương ứng của R là H₃RO₄

Trong các nguyên tố sau: K, Mg, Na. Nguyên tố Mg có tính kim loại mạnh nhất.

Trong các hydroxide sau: H₂SO₄, H₃PO₄ và H₂SiO₃. H₂SO₄ có tính acid mạnh nhất.

Cho các nguyên tố sau: X (Z=7), Y (Z=8), T (Z=9) và R (Z=15). Thứ tự sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần của tính phi kim là: R < X < Y < T.

Ion Al³⁺ có chứa 13 proton nên nó cũng chứa 13 electron và 13 neutron.

ion S^2- có chứa 18 electron nên nó cũng có chứa 18 proton.

Trong ion dương (hay cation), số proton luôn lớn hơn số electron.

Trong ion âm (hay anion), số proton luôn nhỏ hơn số electron

Trong các phân tử: H₂, Cl₂, HCl, O₂, H₂S, N₂, NH₃ có số cặp electron chung lần lượt là 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3.