Bài 2: Hạt nhân nguyên tử - Nguyên tố hóa học

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Hạt nhân nguyên tử

1.1.1. Điện tích hạt nhân

Nếu hạt nhân nguyên tử có Z hạt proton thì điện tích hạt nhân là Z⁺ và số đơn vị điện tích hạt nhân là Z.
số đơn vị điện tích hạt nhân = số p = số e = Z

1.1.2. Số khối:

Số khối của hạt nhân (A) bằng tổng số prton(Z) và tổng số nơtron (N)
Công thức: A = Z + N

1.2. Nguyên tố hóa học

1.2.1. Định nghĩa

Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân nhưng khác số khối.
Những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân đều có tính chất hóa học giống nhau.

1.2.2. Số hiệu nguyên tử:

Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó.
Vậy: số hiệu nguyên tử =số đơn vị điện tích hạt nhân = số p = số e =Z

1.2.3. Kí hiệu nguyên tử \({}_Z^AX\)

X là kí hiệu nguyên tố.
A là số khối (A = Z + N)
Z là số hiệu nguyên tử

1.3. Đồng vị

Đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron, do đó số khối của chúng khác nhau.
Ví dụ:
- Hiđro có 3 đồng vị là: \({}_1^1H;{}_1^2H;{}_1^3H\)
- Clo có 2 đồng vị là: \({}_{17}^{35}Cl;{}_{17}^{37}Cl\)

Sơ đồ cấu tạo các nguyên tử đồng vị của nguyên tố Hidro

Hình 1: Sơ đồ cấu tạo các nguyên tử đồng vị của nguyên tố Hidro

1.4. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình

1.4.1. Nguyên tử khối

Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử.
Công thức: A = m_P+ m_n
Nguyên tử khối cho biết khối lượng nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.

1.4.2. Nguyên tử khối trung bình

Công thức: \(\overline A = \frac{{{A_1}.x + {A_2}.y + {A_3}.z + ....{A_n}.n}}{{100}}\)
- Trong đó A₁, A₂, A₃,….là số khối của các đồng vị.
- x, y, z,….là thành phần trăm của các đồng vị.
Ví dụ 1: Clo có hai đồng vị là \({}_{17}^{35}Cl;{}_{17}^{37}Cl\)

Nguyên tử khối trung bình của Cl là: \(\overline A = \frac{{{A_1}.x + {A_2}.y}}{{100}} = \frac{{35.75,77 + 37.24,23}}{{100}} = 35,5\)

Ví dụ 2: Xét 50 nguyên tử X thì có 27 nguyên tử X₁ và 23 nguyên tử X₂.

Số khối A₁ = 35 + 44 =79; A₂ =35 + 46=81

Ta có : \(\overline A = \frac{{79.27 + 81.23}}{{50}} = 79,92\)

Bài tập minh họa

Bài 1:

Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt là 40 .Tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 12 hạt .Nguyên tố X có số khối là :

Hướng dẫn:

Tổng số hạt là 40 ⇒ e + p + n = 40 ⇔ 2p + n = 40 (1)

Tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 12 hạt. Trong đó hạt mạng điện là p và e ; hạt không mang điện là notron ta có:

e + p - n = 12 ⇔ 2p - n = 12 (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

\(\left\{ \begin{array}{l} 2p + n = 40\\ 2p - n = 12 \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} p = 13 = e\\ n = 14 \end{array} \right.\)

Số khối A = p + n = 13 + 14 = 27

Bài 2:

Nguyên tố Cu có hai đồng vị bền là \({}_{29}^{63}Cu\) và \({}_{29}^{65}Cu\) . Nguyên tử khối trung bình của Cu là 63,54. Tỉ lệ % đồng vị \({}_{29}^{63}Cu\) , \({}_{29}^{65}Cu\) lần lượt là

Hướng dẫn:

Gọi tỉ lệ phần trăm của \({}_{29}^{63}Cu\) và \({}_{29}^{65}Cu\) lần lượt là x và (100 - x)

Áp dụng công thức tính phân tử khối trung bình

\(\begin{array}{l} \overline A = \frac{{63x + 65(100 - x)}}{{100}} = 63,54\\ \Rightarrow x = 73\% \end{array}\)

Vậy tỉ lệ phần trăm của \({}_{29}^{63}Cu\) và \({}_{29}^{65}Cu\) lần lượt là: 73% và 27%

Đối với bài toán đồng vị chỉ chứa 2 đồng vị thì các em có thể sử dụng phương pháp đường chéo để tìm nguyên tử khối trung bình, tỉ lệ phần trăm mỗi đồng vị.

Bài 3:

Cho hợp chất MX₃, biết:

Tổng số hạt p , n , e là 196 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60

Nguyên tử khối của X lớn hơn của M là 8

Tổng 3 loại hạt (p , n , e) trong ion X^– nhiều hơn trong ion M³⁺ là 16

Hãy xác định M và X thuộc đồng vị nào của 2 nguyên tố đó

Hướng dẫn:

Trong M có Z proton , Z electron , N nơtron

X có Z’ proton , Z’ electron , N’ nơtron

⇒ Hệ phương trình:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} (2Z + N) + (6{\rm{Z}}' + 3N') = 196\\ (2{\rm{Z}} + 6{\rm{Z}}') - (N + 3N') = 60\\ (Z' + N') - (Z + N) = 8\\ (2{\rm{Z}}' + N' + 1) - (2{\rm{Z}} + N - 3) = 16 \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} Z = 13\\ Z' = 17\\ N = 14\\ N' = 18 \end{array} \right.\\ \Rightarrow {A_M} = 27;{\rm{ }}{{\rm{A}}_X} = 35\\ \Rightarrow {}_{13}^{27}M;{\rm{ }}{}_{17}^{35}X \end{array}\)

3. Luyện tập Bài 2 Hóa học 10

Sau bài học cần nắm:

Sự liên quan giữa số đơn vị điện tích hạt nhân với số proton và số electron.
Đề cập đến cách tính số khối của hạt nhân.
Các khái niệm thế nào là nguyên tố hóa học, đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình...