HÓA HỌC 10 || BÀI 2: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - NGUYÊN TỐ HÓA HỌC – ĐỒNG VỊ

• Sự liên quan giữa điện tích hạt nhân với số proton và số electron
• Số khối của hạt nhận được tính như thế nào?
• Thế nào là nguyên tố hóa học, đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình là gì?

I. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

1. Điện tích hạt nhân

Gọi Z là số proton có trong hạt nhân thì điện tích hạt nhân là Z+, số điện tích hạt nhân là Z. 

− Z cũng được gọi là số hiệu nguyên tử. 

− Mặt khác nguyên tử trung hòa về điện nên số p = số e hay Z = E. 

  Do đó, trong nguyên tử: số p = số e = số điện tích hạt nhân = số hiệu nguyên tử = Z. 

Các hạt trong hạt nhân nguyên tử mang điện tích gì?

➤ Ví dụ:

− Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử Oxi là 8, nên số proton là 8 và số electron là 7

2. Số khối

− Số khối hạt nhân (A): là tổng số proton (Z) và nơtron (N) có trong hạt nhân: A = Z + N  

  Khối lượng nguyên tử tính theo đơn vị u (tức nguyên tử khối) về mặt trị số xem như xấp xỉ số khối. 

− Số đơn vị điện tích hạt nhân Z và số khối A là hai thông số đặc trưng cho hạt nhân và nguyên tử. Vì khi biết số Z và A của một nguyên tử thì biết được số proton, số electron và số notron (N=A-Z)

Kí hiệu nguyên tử :      

− Thông thường, với 82 nguyên tố đầu của hệ thống tuần hoàn (Z ≤ 82) thì  

➤ Ví dụ:

− Hạt nhân nguyên tử của nguyên tử cacbon có 6 proton (Z) va 6 notron (N). Vậy số khối của hạt nhân nguyên tử cacbon là 12 (A = Z + N = 6 + 6 = 12).  

II. NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1. Định nghĩa

− Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tố có cùng điện tích hạt nhân (nghĩa là cùng số proton, cùng số electron). 

Nguyên tố hóa học

− Tất cả các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân Z đều có tính chất hóa học giống nhau bởi vì tính chất hóa học của một nguyên tố phụ thuộc vào số electron của nguyên tử hay số đơn vị điện tích hạt nhân Z của nguyên tử.

− Tất cả các nguyên tử có của cùng một nguyên tố hóa học đều có cùng số proton và electron.

2. Số hiệu nguyên tử

−        Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó, kí hiệu là Z.
−        Số hiệu nguyên tử (Z) cho biết:
o   Số proton trong hạt nhân nguyên tử
o   Số electron trong nguyên tử

3. Kí hiệu nguyên tử

− Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) và khối (A) được coi là đặc trưng cơ bản của nguyên tử.

− Kí hiệu nguyên tử được biểu thị bằng cách ghi các chỉ số đặc trưng bên trái kí hiệu nguyên tố X với số khối A ở phía trên và số điện tích hạt nhân Z ở phía dưới.  

III. ĐỒNG VỊ

− Đồng vị là những nguyên tố có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó số khối A của chúng khác nhau (cùng p khác n). 

− Các dạng đồng vị khác nhau của một nguyên tố là những dạng nguyên tử khác nhau có cùng số proton nhưng khác số nơtron trong hạt nhân, do đó có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác nhau về khối lượng nguyên tử, tức là số khối A khác nhau.

− Các đồng vị được xếp vào cùng ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Sơ đồ cấu tạo nguyên tử 3 đồng vị của nguyên tố Hydro

IV. NGUYÊN TỬ KHỐI VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1. Nguyên tử khối

− Nguyên tử khối: là khối lượng tương đối của nguyên tử. 

− 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. 

−        m_{nguyên tử} = m_e + m_p + m_n. Do me rất bé ⇒ m_{nguyên tử} = m_p + m_n

−        Nguyên tử khối coi như bằng số khối.

➤ Ví dụ: Xác định nguyên tử khối của Phospho biết P có Z = 15 và N = 16

 ⇨ Nguyên tử Phospho có Z = 15 & N = 16. Vậy nguyên tử khối của P bằng A = Z + N = 15 + 16 = 31.

2. Nguyên tử khối trung bình (Ā)  

Hầu hết các nguyên các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ % số nguyên tử xác định nên nguyên tử khối của nguyên tố (ghi trong bảng hệ thống tuần hoàn) là nguyên tử khối trung bình của nguyên tố.

Ā = (tổng khối lượng các nguyên tử/tổng số nguyên tử) = (aX + bY + …)/100

Trong đó :  là nguyên tử khối trung bình của nguyên tố (đvC)

                  X,Y,…là nguyên tử khối các đồng vị (tính bằng đvC và bằng số khối các đồng vị).

                  a,b,… là tỉ lệ % số các nguyên tử các đồng vị tương ứng.

Trong những tính toán không cần độ chính xác cao, người ta có thể coi nguyên tử khối bằng số khối. 

V. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 

 Bài 1. Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng: Chọn đáp án đúng.

A. Số khối.                              B. Số notron.

C. Số proton.                           D. Số notron và số proton.

ð  Câu đúng là câu C.

Bài 2. Kí hiệu nguyên tử biểu thị đầy đủ đặc trưng cho một nguyên tử của một nguyên tố hoá học (NTHH) vì nó cho biết:

A. số khối A                                        B. số hiệu nguyên tử Z

C. nguyên tử khối của nguyên tử       D. số khối A và số hiệu nguyên tử Z

⇨ Đáp án đúng: D

Bài 3. Nguyên tố C có hai đồng vị:  126C chiếm 98,89%  và 136 C chiếm 1,11%

Nguyên tử khối trung bình của cacbon là:

A. 12,500.                                           B. 12,011.

C. 12,022.                                           D. 12,055.

Giải:

Ta có:

Hạt nhân nguyên tử

Nguyên tử khối trung bình của cacbon là

(Ā) = (aX + bY + …)/100 = (98.89 x 12 + 1.11 x 13)/100 = 12.01 (u).

⇨ Chọn đáp án đúng là B 

Bài 4. Hãy xác định điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron, số electron, nguyên tử khối của các nguyên tử thuộc các nguyên tố sau:

Giải:

Gọi 

Z là số điện tích hạt nhân

e là số electron

p là số proton trong hạt nhân

n là số notron

A là số khối

Ta có: 

− Trong nguyên tử: số p = số e = số điện tích hạt nhân = số hiệu nguyên tử = Z. 

− Số khối hạt nhân (A): A = Z + N => N = A - Z

Nguyên tố	Số điện tích hạt nhân nguyên tử (Z)	Số proton (p=Z)	Số notron (N=A-Z)	Số electron (e=p)	Nguyên tử khối (A)
Li	3	3	4	3	7
F	9	9	10	9	19
Mg	12	12	12	12	24
Ca	20	20	20	20	40

Bài 5. Đồng có hai đồng vị bền là  6529C  và 6329C. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.

Giải: 

Gọi a là thành phần % của đồng vị  6529C

⇨ thành phần % của đồng vị còn lại là 100 – a

Ta có:

Nguyên tử khối trung bình của Cu = (65 x a)/100 + [63 x (100 – a)]/100 = 63,54 (u).

⇔ 2a = 54

⇔ a = 27

Vậy thành phần % của  6529C  và 6329C lần lượt là 27% và 73%.

Bài 6. Hiđro có nguyên tử khối là 1,008. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử của đồng vị  21H trong 1ml nước (cho rằng trong nước chỉ có đồng vị 21H và 11H )? Cho khối lượng riêng của nước là 1 g/ml.

Giải:

Gọi a là số % đồng vị 21H, ta có:

(2 x a)/100 + [1 x (100 – a)]/100 = 1,008 (u)

⇔ a = 0,8

⇨ % của đồng vị 21H là 0,8%.

−        Khối lượng riêng của nước m_H2O = D x V = 1 x 1 = 1 gam/ml

−        Khối lượng mol phân tử nước là M_H2O = 2 x 1,008 + 16 = 18,016 u = 18,016 g/mol

−        Số mol của 1 gam nước là: 1/18,016 = 0,0555 mol

−        1 Mol phân tử nước có 6,022.1023 phân tử nước

−        Mặt khác, a phân tử nước có 2 nguyên tử hidro nên số nguyên tử H có trong 1ml H₂O:

−        2 x 0,0555 x 6,022.1023 = 6,68442.1022 nguyên tử

⇨ Số nguyên tử 2H chiếm: 6,68442.1022 x 0,8 / 100 = 5,35.1020 (nguyên tử)

Vậy trong 1 ml nước nguyên chất có = 5,35.1020  nguyên tử đồng vị  .

Bài 7: Oxi tự nhiên là một hỗn hợp các đồng vị: 99,757% 16O; 0,039% 17O; 0,204% 18O. Tính số nguyên tử của mỗi loại đồng vị khi có 1 nguyên tử 17O. Tính số nguyên tử của mỗi loại đồng vị khi có 1 nguyên tử 17O.

Giải:

Giả sử ta có 100 000 nguyên tử O, ta sẽ có số nguyên tử của mỗi đồng vị là:

Tỉ lệ mỗi đồng vị O trong hỗn hợp 3 đồng vị:

99,757% 16O ta có 99757 nguyên tử 16O 

0,039% 17O  ta có 39 nguyên tử 17O

0,204% 18O ta có 204 nguyên tử 18O

Khi có một nguyên tử 17O thì số nguyên tử:

16O là: 99,757/0,039 = 2558 nguyên tử.

18O là: 0,204/0,039 = 5 nguyên tử.

Vậy nếu như có 1 nguyên tử 17O thì có 2558 nguyên tử 16O và có 5 nguyên tử 18O.

Bài 8. Agon tách ra từ không khí là hỗn hợp ba đồng vị: 99,6% 40Ar; 0,063% 38Ar; 0,337% 36Ar. Tính thể tích của 10g Ar ở điều kiện tiêu chuẩn.

Giải:

Áp dụng công thức:

 (Ā) = (tổng khối lượng các nguyên tử/tổng số nguyên tử) = (aX + bY +cZ)/100

Trong đó :   là nguyên tử khối trung bình của nguyên tố (đvC)

                  X,Y,…là nguyên tử khối các đồng vị (tính bằng đvC và bằng số khối các đồng vị). 

                  a,b,… là tỉ lệ % số các nguyên tử các đồng vị tương ứng. 

Theo đề ta có

a = 99,6%                    X = 40

b = 0.063%                  Y =  38

c = 0.337%                  Z = 36

Nguyên tử khối trung bình của argon là:

⇨  [(99,6X 40 ) + (0.063 X 38) + (0.337 X 36)]/100 = 39,98 (g).

Lời Kết

Trên đây chúng ta đã tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử, nguyên tố hóa học và đồng vị. Hi vọng bài viết HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ NGUYÊN TỐ HÓA HỌC – ĐỒNG VỊ hữu ích với các bạn. Hãy chia sẻ đến những người bạn của bạn nhé! Chúc các bạn học tốt!