BÀI 2: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - NGUYÊN TỐ HÓA HỌC - ĐỒNG VỊ
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I . HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
1. Điện tích hạt nhân
- Proton mang điện tích 1+
=> có Z proton thì điện tích của hạt nhân bằng Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z.
- Nguyên tử trung hoà về điện nên số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên
Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số proton = số electron
2. Số khối
Số khối (kí hiệu là A) là tổng số hạt proton (kí hiệu là Z) và tổng số hạt nơtron (kí hiệu là N) của hạt nhân đó :
A = Z + N
II . NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC
1. Định nghĩa
Nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
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.
3. Kí hiệu nguyên tử
Số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối được coi là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử.
Kí hiệu nguyên tử: \({}_{Z}^{A}X\)
X: Nguyên tố hóa học
A: Số khối của nguyên tố X
Z: Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tố X
III. ĐỒNG VỊ
- Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoá học có thể có số khối khác nhau vì hạt nhân của các nguyên tử đó có số proton như nhau nhưng có thể có số nơtron khác nhau.
- Các đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau vể số nơtron, do đó số khối A của các đồng vị sẽ khác nhau.
- Các đồng vị được xếp vào cùng 1 ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học.
IV. NGUYÊN TỬ KHỐI VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC
1. Nguyên tử khối
- Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử và cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.
- Khối lượng của một nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton, nơtron và electron trong nguyên tử đó, nhưng do khối lượng của electron quá nhỏ bé so với hạt nhân nên khối lượng một nguyên tử coi như bằng hạt nhân nguyên tử
Þ Nguyên tử khối coi như bằng số khối (A).
2. Nguyên tử khối trung bình
Nguyên tử khối trung bình \(\overline{A}=\frac{aX+bY}{100}\)
với a, b là % số nguyên tử của hai đồng vị X, Y.
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Phương pháp làm dạng bài xác định số proton, notron và số electron của nguyên tử:
Lưu ý:
- Trong một nguyên tử có số p = số e.
- Tổng số hạt có trong X là 2P + N
- Sối khối A = P + N.
Phương pháp làm dạng bài liên quan đến nguyên tử khối trung bình
Nguyên tử khối trung bình \(\overline{A}=\frac{aX+bY}{100}\)
với a, b là % số nguyên tử của hai đồng vị X, Y.
C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 13 SGK Hóa học 10):
Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng:
A. Số khối.
B. Số notron.
C. Số proton.
D. Số notron và số proton.
Chọn đáp án đúng.
Hướng dẫn giải:
Chọn C.
Bài 2 (trang 13 SGK Hóa học 10):
Kí hiệu nguyên tử biểu thị đầy đủ các đặc trưng cho một nguyên tử của một nguyên tố hóa học vì nó cho biết:
A. Số khối.
B. Số hiệu nguyên tử Z.
C. Nguyên tử khối của nguyên tử.
D. Số khối A và số hiệu nguyên tử Z.
Chọn đáp án đúng.
Hướng dẫn giải:
Chọn D.
Bài 3 (trang 13 SGK Hóa học 10):
Nguyên tố cacbon có hai đồng vị :\({}_{6}^{12}C\) chiếm 98,89% và \({}_{6}^{13}C\) chiếm 1,11%. Nguyên tử khối trung bình của cacbon là :
A. 12,500; B. 12,011 C. 12,022; D.12,055.
Hướng dẫn giải:
Chọn B.
Nguyên tử khối trung bình của cacbon là: (12 . 98,89 +13 . 1,11)/100 = 12,011.
Bài 4 (trang 13 SGK Hóa học 10):
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:
73Li ; 199F ; 2412Mg ; 4020Ca
Hướng dẫn giải:
Ta có: 73Li cho ta biết:
điện tích hạt nhân | số proton | số nơtron | số electron | nguyên tử khối | |
| 73Li | 3+ | 3 | 7 – 3 = 4 | 3 | 7 |
| 199F | 9+ | 9 | 19 – 9 = 10 | 9 | 19 |
| 2412Mg | 12+ | 12 | 24 – 12 =12 | 12 | 24 |
| 4020Ca | 20+ | 20 | 40 – 20 = 20 | 20 | 40 |
Bài 5 (trang 13 SGK Hóa học 10):
Đồng có hai đồng vị 6529Cu và 6329Cu . Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm của mỗi đồng vị.
Hướng dẫn giải:
Gọi a là thành phần % của đồng vị 6529Cu; % của đồng vị 6329Cu là 100 – a.
Ta có : [65.a + (100-a).63]/100 = 63,54
Þ a = 27% 6529Cu.
Vậy thành phần 6329Cu là 73%.
Bài 6 (trang 13 SGK Hóa học 10):
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).
Hướng dẫn giải:
Gọi % đồng vị 21H là x:
[1.(100 - a) + 2a]/100 = 1,008 Þ x = 0,8; % 21H là 0,8%.
Khối lượng của 1ml H2O: 1 gam
MH2O = 16 + 2,016 = 18,016u
Þ Khối lượng của 1 mol H2O là 18,016g.
Số nguyên tử H có trong 1ml H2O
1,6.1023.218,061 = 0,666.1023 nguyên tử = 666.1020 nguyên tử.
Số nguyên tử 21H chiếm: 666.1020.0,8100 = 5,325.1020 nguyên tử.
Bài 7 (trang 13 SGK Hóa học 10):
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.
Hướng dẫn giải:
Tỉ lệ mỗi đồng vị O trong hỗn hợp 2 đồng vị: 99,757% 16O; 0,039% 17O
Þ nếu có 39 nguyên tử 17O thì sẽ có 99757 nguyên tử 16O
Þ nếu chỉ có 1 nguyên tử 17O thì số nguyên tử 16O là: 99757.1/39 = 2558 nguyên tử.
Tỉ lệ mỗi đồng vị O trong hỗn hợp 2 đồng vị: 0,204% 18O; 0,039% 17O
Þ nếu có 39 nguyên tử 17O thì sẽ có 204 nguyên tử 18O
Þ nếu chỉ có 1 nguyên tử 17O thì số nguyên tử 16O là: 204.1/39 = 5 nguyên tử.
Bài 8 (trang 13 SGK Hóa học 10):
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.
Hướng dẫn giải:
Khối lượng của Ar là
\({{\overline{M}}_{\text{Ar}}}=\frac{99,6.40+0,063.38+0,337.36}{100}=39,985\)
22,4 lít Ar ở đktc có khối lượng 39,985 g
a lít Ar ở đktc có khối lượng 10 g
Þ a= 22,4.10/39,985 = 5,602 lít.