HÓA HỌC 10 || BÀI 1: THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ

Thành phần cấu tạo nguyên tử gồm những thành phần nào? Nguyên tử có kích thước và khối lượng và thành phần cấu tạo như thế nào? Kích thước, khối lượng và điện tích của các hạt tạo thành nguyên tử là bao nhiêu? Mời các bạn tìm hiểu bài viết thành phần cấu tạo nguyên tử.

Thành phần cấu tạo nguyên tử

I.  THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

1. Lớp vỏ electron

−Lớp vỏ electron gồm các hạt electron mang điện tích âm (-) chuyển động trong không gian xung quanh hạt nhân. Electron kí hiệu là e.

− Khối lượng: m_e = 9,1094.10-27kg 

− Điện tích: q_e = -1,602.10-19 C (culông)

− Điện tích của electron được kí hiệu là – e_o và quy ước bằng 1-.

− 1u = 19,9265.10-27/12 ≈ 1,6605.10-27 kg                              

2. Hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử gồm các hạt proton mang điện tích dương (+) và notron không mang điện. Hạt proton kí hiệu là p, hạt notron kí hiệu là n.
−        Khối lượng proton: m_p = 1,6726.10-27 (kg)
−        Điện tích của proton: q_p = + 1,602.10-19 C (culông)
−        Khối lượng notron: m_n = 1,6748.10-27 (kg)
−        Điện tích của notron: q_n = 0
−       Vì proton không mang điện, số proton trong hạt nhân phải bằng số đơn vị điện tích dương của hạt nhân và bằng số electron quay quanh hạt nhân. 

➤ Nguyên tử và vỏ nguyên tử: 

−Hạt nhân: nằm giữa nguyên tử, mang điện tích dương, tạo nên từ các hạt proton và nơtron.

− Vỏ nguyên tử: chứa electron, mang điện tích âm. 

Thành phần nguyên tử

 ⇒ Thành phần cấu tạo nguyên tử gồm 3 loại hạt cơ bản là proton (p), nơtron (n) và electron (e).
➣ Nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, cấu tạo nên nguyên tố hóa học, đồng thời cấu tạo nên chất.
➣   Nguyên tử là hệ trung hoà điện, nên số electron chuyển động xung quanh hạt nhân bằng số điện tích dương (+) của hạt nhân.

➤ Khối lượng và điện tích của các hạt cấu tạo nên nguyên tử:

Hạt	Khối lượng	Điện tích
Proton	mP = 1,6726.10-27 (kg) hay ≈ 1(u)	qP = +1,602.10-19 (C) hay qP = 1+
Nơtron	mn = 1,6748.10-27 (kg) hay ≈ 1(u)	qn = 0 (không mang điện)
Electron	me = 9,1095.10-31 (kg) hay ≈ 5,5.10-4 (u)	qp = -1,602.10-19 (C) hay qP = 1-

II. KÍCH THƯỚC VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA NGUYÊN TỬ 

1. Kích thước nguyên tử

− Kích thước của nguyên tử: Nếu hình dung nguyên tử như một quả cầu trong đó có các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân, thì nguyên tử đó có đường kính khoảng 10-10 m = 0,1 nm.

− Để biểu thị kích thước nguyên tử, người ta dùng đơn vị nanomet (nm) hay angstrom (Aº ) 

−  1nm = 10-9 m  ; 1 =10-10 m  ;  1nm = 10 . 

−  Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử hiđro có bán kính khoảng 0,053 nm.

− Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn, vào khoảng 10-5 nm.

− Như vậy, đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 10000 lần.

− Đường kính của electron và của proton còn nhỏ hơn nhiều (khoảng 10-8 nm). Electron chuyển động xung quanh hạt nhân trong không gian rỗng của nguyên tử.

2. Khối lượng nguyên tử

− Để biểu thị khối lượng của nguyên tử, phân tử và các hạt proton, nơtron, electron người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u, u còn được gọi là đvC.

− 1u bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử đồng vị cacbon 12.

− Nguyên tử này có khối lượng là 19,9265.10-27 kg, cho nên 1u = 19,9265.10-27/12 ≈ 1,6605.10-27 kg

➤ Ví dụ:

− Khối lượng của 1 nguyên tử H là 1,6738.10-27 ≈ 1.008u ≈  1u.

−  Khối lượng của 1 nguyên tử C là 9,9265.10-27 = 12u.

III. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 

Bài 1. Các hạt cấu tạo nên hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là: Chọn đáp án đúng.

A. Electron và proton                                     B. Proton và nơtron

C. Nơtron và electron                                     D. Electron, proton và nơtron

Hướng dẫn giải: chọn đáp án B

⇨ Cấu tạo của các hạt nhân nguyên tử là proton và nơtron, trừ hạt nhân nguyên tử của hiđro chỉ có proton. 

Bài 2. Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là:

A. Proton và electron                          B. Nơtron và electron

C. Nơtron và proton                            D. Nơtron, proton và electron

Giải: chọn đáp án D

⇨ Nguyên tử được cấu thành từ 3 loại hạt cơ bản là proton (p), nơtron (n) và electron (e), trừ nguyên tử của hiđro chỉ có proton và electron.

Bài 3. Nguyên tử có đướng kính lớn gấp khoảng 10 000 lần đường kính hạt nhân. Nếu ta phóng đại hạt nhân lên thành một quả bóng có đường kính 6 cm thì đường kính của nguyên tử sẽ là:

A. 200 m                                 B. 300 m

C. 600 m                                 D. 1200 m

Giải: chọn đáp án C

⇨ Đường kính nguyên tử sẽ là 6 x 10 000 = 60 000 cm = 600 m.

Bài 4. Tìm tỉ số về khối lượng của electron sơ với proton và nơtron.

Giải:
Ta có:
−  Khối lượng: m_e = 9,1094.10-31 kg
−  Khối lượng proton: m_p = 1,6726.10-27 (kg) 

     −  Khối lượng notron: m_n = 1,6748.10-27 (kg)

Tỉ số về khối lượng của electron sơ với proton: (9,1095.10-31)/(1,6726.10-27) = 1/1836

Tỉ số về khối lượng của electron sơ với nơtron: (9,1095.10-31)/(1,6748.10-27) = 1/1839
⇨  Khối lượng của electron vô cùng nhỏ bé so với proton và notron
⇨  Khối lượng của proton và notron đều lớn gấp gần 2000 lần so với khối lượng của electron

Bài 5. Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-1nm và có khối lượng nguyên tử là 65 u.

a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử kẽm.
b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử kẽm tập trung ở hạt nhân với bán kính r = 2.10-6 nm. Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm.
Cho biết V hình cầu = 4/3.π.r3

Giải:
a) Ta có: r_Zn = 1,35.10-1 nm = 1,35.10-8 cm
1 u = 1,6605.10-27 kg = 1,6605.10-24 g
Khối lượng của nguyên tố Kẽm (Zn): ð m_Zn = 65 x 1,66.10-24 g = 107,9.10-24 g
⇨ V nguyê tử Zn = 4/3.π.r3 = 4/3.π. (1,35.10^-8)3 = 10,3.10-24 cm3
⇨ D nguyên tử Zn = m/V = 107,9.10-24/107,9.10-24 = 10,48 g/cm3
                                          = 65u/10,3.10-24 = 6.10-24u/cm3
Ta có u 1,66.10-24 gam ð  D = 6.10-24 x 1,66.10-24 = 10 (gam/cm3)

b) Ta : r_Zn = 2.10-6 nm = 2.10-13 cm
Khối lượng của nguyên tố Kẽm (Zn) = 107,9.10-24 g

⇨ V hạt nhân Zn = 4/3.π.(2.10-13)3 = 33,49.10-39 cm3
Ta biết thực tế, hầu hết khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân ð 1 cm3 hạt nhân nguyên tử kẽm nặng hơn 3 tỉ tấn. H₂SO₄
⇨ D hạt nhân nguyên tử Zn = m/V = 107,9.10-24/33,49.10-39 = 3,22.1015 g/cm3
 = 65u/33,49.10-39 = 2.10-39 u/cm3
Ta có u 1,66.10-24 gam ⇨ D = 2.10-39 x 1.66.10-24 = 3,22.1015 g/cm3
⇨ Vậy khối lượng nguyên tử nặng hơn 3 tỉ tấn/ cm3

Lời Kết

Trên đây chúng ta đã tìm hiểu về thành phần cấu tạo nguyên tử, kích thước, khối lượng và điện tích của các hạt cấu tạo nên nguyên tử. Hi vọng bài viết thành phần cấu tạo nguyên tử hữu ích với các bạn. Hãy chia sẻ đến những người bạn của bạn nhé! Chúc các bạn học tốt!