CHUYÊN ĐỀ : NGUYÊN TỬ

A. Lí thuyết

I.Thành phần nguyên tử

1. Sự tìm ra electron :

- Tia âm cực truyền thẳng khi không có điện trường, bị lệch về phía phần mang điện tích dương nên tia âm cực có bản chất là các hạt mang điện tích âm và chuyển động với vận tốc lớn được goi là electron.

- khối lượng me =9,1.10-31  (kg)

- Điện tích qe=-1,662.10-19(C)

-Quy ước :1-

2.Sự tìm ra hạt nhân nguyên tử

- Trong nguyên tử có phần mang điện tích âm và dương

- Nguyên tử có cấu tạo rỗng

- Nguyên tử trung hòa về điện

- Khối lượng nguyên tử tập chung vào phần hạt nhan nguyên tử

3. Sự tìm ra hạt proton và notron

  • Hạt proton: mp =1,67.10-27
  • Điện tích : qp =1,602. 10-19(C)
  • Hạt notron có mn =mp =1,67.10-27(kg)
  • Hạt notron khoong mang điện

II. Kích thước – Khối lượng nguyên tử

  1. Kích thước
  • Nguyên tử có cấu tạo rất nhỏ, dùng các đơn vị (nm),A0
  • 1nm= 10-19 m
  • 1 A0  =10-10 m =10-8 cm

2. Khối lượng nguyên tử:

  • Khối lượng nguyên tử mhatnhan =mp+me
  • 1đvc =1,67.10-27(kg)

  • Eg: Ví dụ: Tính khối lượng nguyên tử Nhôm có 13 proton và 14 notron.

    → khối lượng nguyên tử nhôm là :

    13.1,67,10-27 +14.1,67.10-27 +13.9,11.10-31=4,5101.10-26(kg)

    III. Hạt nhân nguyên tử, số khối, kí hiệu nguyên tử

  • Số đơn vị điện tích hạt  nhan = số proton = số electron =Z
  • Điện tích hạt nhân (ĐTHN)= Z+
  • Số khối A= Z+N

  • Với hạt nhân nguyên tử bền thì Z≤N≤1,5Z

    (Z>82, hạt nhân  nguyên tử không bền , là nguyên tố phoóng xạ )

    Eg: Ví dụ 1 Hạt nhân nguyên tử Na  có 11p và 12n nên Na có

  • Điện tích hạt nhân = 11+;
  • 11 electron
  • Số khối A=23;
  • MNa=23u;

  • Eg2: Biết tổng số  hạt p,n, e trong một nguyên tư là 155. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện à 33 hạt. Tìm số hạt p,n,e , và số khối A.

    =>Ta có : Z+N+E =155(1)

    Trong một nguyên tử có E=Z;

    Ngoài ra : 2Z-N=33(2)

    Giải hệ pt (1)(2), ta được Z=47;N=61,

    Và A=Z+N=108

  • Kí hiệu nguyên tử: có chứa các thông số:
  • Số proton
  • Số đơn vị điện tích hạt nhân
  • Số hiệu nguyên tử
  • Số thứ tự ô

IV. Đồng vị

  • Đồng vị là tập hợp các nguyên tử của cùng 1 nguyên tố có cùng điện tích hạt nhân nhứng khác nhau về số n
  • Ví dụ : Cho 2 nguyên tử X, Y là đồng vị của nhau. Trong nguyên tử X có số hạt n =12. Nguyên tử Y có số hạt p là 11, số n hơn nguyên tử X 2 hạt. XÁc định kí hiệu của X, Y.
  • Vì X, Y là hai đồng vị của nhau nên ZX=ZY=11;
  • NY= NX+2 =12+2=14;

V. Cấu tạo vỏ nguyên tử:

1. Lớp và phân lớp e

Phân lớp

s

p

d

f

Số obitan

1

3

5

7

Số electron tối đa

2

6

10

14

 

Note:

  •  Số obitan tối đa trên một lớp là =n2
  • Số electron tối đa trên một lớp =2n2
  • Phân lớp bão hòa : s2, p6,d10, f14
  • Phân lớp bán bão hòa  s1, p3, d5,f7
  1. Mức năng lượng obitan nguyên tử:

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d.........

  • Các e trên cùng một phân lớp thì có năng lượng bằng nhau
  •  Các e trên cùng 1 lớp có mức năng lượng gần bằng nhau
  •  Thứ tự các lớp e được ghi bằn các số nguyên n=1,2,3,4,5,6,7.

Có tên lớp lần lượt là KN,M,N,O,P,Q.

  1. Cấu hình electron
  • Cấu hình e được sắp xếp dựa theo quy tắc Hun:” Trong cùng 1 phân lớp các e được sắp xếp , phân bố trên obitan sao cho số e độc thân là lowpns nhất, các e độc thân quay cùng chiều với nhau.”

*Eg.  Viết cấu hình e của Cu2+, Fe, Fe2+ Fe3+

=> Cu2+ : 1s22s22p63s23d63d9

Fe:[Ar]3d64s2

Fe2+: [Ar]3d6

Fe3+: [Ar]3d5.

 

  • Chú ý:
  • Số e lớp ngoài cùng của một nguyeent ố quyết định tính chất hóa học của nguyên tố đó. Nếu số e lớp ngoai cùng =8 thì đạt cấu hình bền vững của khí hiếm (trừ He). Ví dụ: Ar  Z=18 có cấu hình e : 1s22s22p63s23p6.
  • Số e  lớp ngoài cùng bằng 1,2,3 thì thường nguyên tố đó là kim loại , trừ H, He và B.
  • Số e lớp ngoài cùng  bằng 5,6,7  thì thường nguyên tố đó là phi kim.

 

 B. Bài Tập

Bài 1: 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

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

A. electron và proton.

B. proton và nơtron.

C. nơtron và electron.

D. electron, proton và nơtron

Bài 3: Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-1 nm 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 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 Vhình cầu= 4343.πr3.

Lời giải chi tiết

a) rZn = 1,35.10-1 nm = 0,135.10-7 cm (1 nm = 10-9 m)

1u = 1,6605. 10-24 g

mZn = 65 x 1,6605.10-24 g = 107,9.10-24 g

Vnguyên tử Zn = 4343.π.r3 = 4343.π.(0,135.10-7)3 = 10,3.10-24 cm3.

Dnguyên tử Zn = mV=107,9.10−2410,3.10−24mV=107,9.10−2410,3.10−24 = 10,48g/cm3.

b) mhạt nhân Zn = 65u  => 107,9 x 10-24 gam

rhạt nhân Zn = 2.10-6 nm = (2.10-6 x 10-7)cm = 2.10 -13cm

V hạt nhân nguyên tử Zn =  4343.π.(2.10 -13) 3 = 33,49.10-39 cm3        

D hạt nhân nguyên tử Zn = 107,9.10−2433,49.10−39107,9.10−2433,49.10−39 = 3,22.1015 g/cm3   

                            = 3,22.109 tấn/cm3   

 Bài 5:  Cho hợp chất MX3. Cho biết :
- Tổng số hạt p,n và e là 196, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt là 60.
- Nguyên tử khối của X lớn hơn M là 8. Tổng 3 loại hạt trong ion X−X− nhiều hơn ion M3+M3+ là 16.
Tìm M,X và MX3

Lời giải:

 Tổng số hạt p, n, e là 196
=> (2Z + N) + 3(2Z’ + N’) = 196 (1)
Tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60:
=> (2Z + 6Z’) – ( N + 3N’) = 60 (2)
(1) + (2)
=> 4Z + 12Z’ = 256 <=> Z + 3Z’ = 64 (*)
Nguyên tử khối của X lớn hơn M là 8:
=> (Z + N) – (Z’ + N) = -8 (3) 
Tổng số 3 loại hạt trong ion X – nhiều hơn ion M3+ là 16:
(2Z + N – 3) – (2Z’ + N’ + 1) = -16
<=> (2Z + N) – (2Z’ + N’) = -12 (4)
(4) – (3) => Z – Z’ = -4 (*) (*)
Từ (*) và (*) (*)
=> Z = 13, Z’ = 17
=> M = 13 là Al, X = 17 là Al. hợp chất: AlCl3

Bài tập vận dụng(đơn giản)

Câu 1: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử M là 82, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. M là

  1. A.  Cr.                 B. Fe.              C. Cu.             D. Ni.

Câu 2: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử của nguyên tố X là 114, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 26. Nguyên tố X là

A. Br.              B. Cl.               C. Zn.              D. Ag.

Câu 3: Nguyên tử X có tổng số hạt cơ bản là 40. Trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12 hạt. Cấu hình electron của nguyên tử X là

A. Na.             B. Mg.             C. Al.              D. Si.

 

Câu 4: Tổng số hạt cơ bản trong M2+  là 90, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện  là 22 M là

  1. A.  Cr.                 B. Cu.              C. Fe.              D. Zn.

Câu 5: Tổng số hạt cơ bản trong X3-  là 49, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện   là 17 X là

  1. A.  N.                  B. P.                C. Sb.              D. As.

Câu 6: Tổng số hạt cơ bản trong M+  là 155, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 31 M là

  1. A.  Na.                B. K.               C. Rb.             D. Ag.

Câu 7: Tổng số hạt cơ bản trong X2-  là 50, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện   là 18. Số hiệu nguyên tử của X là

  1. A.  O.                  B. S.                C. Se.              D. C.

Câu 8: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử X là 82, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Tổng số electron trong X3+ và X2O3  lần lượt là

A. 23; 76.        B. 29; 100.      C. 23; 70.        D. 26; 76.

Câu 9: Một ion X2+ có tổng số hạt proton, nơtron, electron là 92, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 20. Số hạt nơtron và electron trong ion X2+ lần lượt là

A. 36 và 27.                B. 36 và 29.                 C. 32 và 31.                D. 31 và 32.

Câu 10: Tổng số hạt cơ bản trong X3+ là 73, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mạng điện là 17. Số electron của X là

A. 21.                          B. 24.                          C. 27.                          D. 26.


Bài 11

Nguyên tử M có số nơtron nhiều hơn số proton là 1 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. Xác định cấu tạo nguyên tử. Đối chiếu bảng các nguyên tố SGK xem M là nguyên tố nào?
Bài 12

Tổng số hạt trong nguyên tử là 28, trong đó số hạt không mang điện chiếm xấp xỉ 35 %. Tính số hạt mỗi loại. Vẽ sơ đồ cấu tạo nguyên tử.
Bài 13

Nguyên tử của một nguyên tố A có tổng số hạt proton, nơtron, electron là 48, trong đó số hạt mang điện gấp hai lần số hạt không mang điện. Tính số hạt mỗi loại.
Bài 14

Nguyên tử X có tổng số proton, nơtron, electron là 116 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 24. Xác định số hạt từng loại.
Bài 15

Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong 2 nguyên tử kim loại A và B là 142 trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42, số hạt mang điện của B nhiều hơn A là 12. Tính số proton mỗi loại.

Bài 16

Tổng số hạt p,n,e trong 2 nguyên tử kim loại A và B là 177. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 47. Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 8. Tính số proton mỗi loại.

Đáp án
Bài 11: p = e =11; n = 12; M là Na.
Bài 12: p = e = 9; n = 10
Bài 13: p = e = n = 16
Bài 14 p = e = 35; n = 46
Bài 15 pA = 20; pB = 26
Bài 16 pA = 26; pB = 30

Bài viết gợi ý:

1. Chuyên đề halogen