Đây là phiên bản do hnamyuh
đóng góp và sửa đổi vào 30 tháng 3 2021 lúc 18:14. Xem phiên bản hiện hành
Nội dung lý thuyết
Các phiên bản khácHạt nhân nguyên tử được tạo thành bởi các proton và notron liên kết cực kì chặt chẽ với nhau. Người ta thường kí hiệu :
Z là số hạt proton,
N là số hạt nơtron có trong một hạt nhân nguyên tử.
1. Điện tích hạt nhân
Vì điện tích của mỗi proton bằng một đơn vị điện tích dương (1+) nên trong hạt nhân nếu có Z proton thì điện tích của hạt nhân sẽ là Z+.
➤ Ví dụ : Nguyên tử oxi có 8 proton, vậy điện tích hạt nhân nguyên tử oxi là 8+ và vì nguyên tử trung hòa điện nên xung quanh hạt nhân có 8 electron ( mang điện tích 8-).
Số điện tích hạt nhân = số proton = số electron.
2. Số khối
Số khối của hạt nhân (kí hiệu là A) là tổng số hạt proton và hạt nơtron trong hạt nhân
A = Z + N
➤ Ví dụ : hạt nhân nguyên tử nhôm có 13 proton, 14 nơtron. Vậy số khối của hạt nhân nguyên tử nhôm là : A = 13 + 14 = 27
3. Khối lượng nguyên tử
Khối lượng nguyên tử bằng tổng số khối lượng của các proton, nơtron và electron có trong nguyên tử. Nhưng vì khối lượng của electron rất nhỏ so với khối lượng của proton và nơtron nên khối lượng nguyên tử coi như bằng khối lượng của proton và nơtron trong hạt nhân.
➤ Ví dụ : Hạt nhân nguyên tử nhôm có 13 proton và 14 nơtron, xung quanh hạt nhân có 13 electron. Xác định khối lượng nguyên tử nhôm theo đơn vị cacbon.
- Khối lượng của nguyên tử nhôm coi như bằng khối lượng của 13 proton và 14 nơtron.
- Khối lượng của mỗi proton và mỗi nơtron xấp xỉ bằng 1 đơn vị cacbon (1 đv.C). Vậy khối lượng nguyên tử nhôm bằng 27 đv.C.
Như vậy. hạt nhân rất nhỏ so với toàn nguyên tử nhưng lại tập trung ở đó hầu như toàn bộ khối lượng của nguyên tử.
Khối lượng riêng của proton :
Proton có khối lượng bằng 1,67.10-27kg và có bán kính bằng 2.10-13cm. Tính khối lượng riêng của proton.
Khối lượng riêng : D = \(\dfrac{\text{khối lượng}}{\text{thể tích}} = \dfrac{m}{V}\)
Thể tích khối cầu : \(V = \dfrac{4}{3}\pi.R^3\) ( R là bán kính của khối cầu proton)/
\(D = \dfrac{1,67.10^{-27}}{\dfrac{4}{3}.3,14.(2.10^{-13})^3} = 5.10^{10}(kg/cm^3)\)
Như vậy 1 cm3 proton có khối lượng là 5.107 tấn hay 50 triệu tấn. Chỉ ở một số vì sao mới có mật độ vật chất đậm đặc như vậy.
1. Định nghĩa
Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
Như vậy, tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học đều có cùng số proton và số electron.
➤ Ví dụ : Tất cả các nguyên tử của cùng điện tích hạt nhân là 17+ đều thuộc nguyên tố clo. Các nguyên tử của nguyên tố clo đều có 17 proton và 17 electron.
❝Cho đến nay, người ta đã biết 92 nguyên tố tự nhiên và 26 nguyên tố nhân tạo( tổng số 118 nguyên tố). Các nguyên tố nhân tạo chưa được phát hiện trên Trái Đất hay bất kì nơi nào khác trong vũ trụ mà được điều chế trong phòng thí nghiệm.❞
2. Số hiệu nguyên tử
Vì nguyên tử trung hòa điện nên trong nguyên tử của bất kì nguyên tố nào, số proton cũng bằng số electron. Con số đó được gọi là số hiệu nguyên tử của một nguyên tố.
Số hiệu nguyên tử là đặc điểm quan trọng nhất của một nguyên tố hóa học và thường được kí hiệu là Z.
Số hiệu nguyên tử cho biết :
☛ Số proton trong hạt nhân nguyên tử.
☛ Điện tích hạt nhân nguyên tử.
☛ Số electron trong một nguyên tử trung hòa.
☛ Số thứ tự của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn.
➤ Ví dụ : Số hiệu nguyên tử của nguyên tố urani là 92. Vậy hạt nhân nguyên tử urani có 92 proton, điện tích hạt nhân là 92+, có 92 electron trong lớp vỏ ; nguyên tố urani đứng thứ 92 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
3. Kí hiệu các nguyên tử
Để đặc trưng đầy đủ cho nguyên tử của một nguyên tố hóa học, bên cạnh kí hiệu thường dùng, người ta còn ghi các chỉ dẫn sau :
\(^A_ZX\)
X là kí hiệu của nguyên tử
Z là số hiệu nguyên tử
A là số khối. A = Z + N
Ví dụ : \(^{35}_{17}Cl\)
Từ kí hiệu trên ta có thể biết được :
☛ Số hiệu nguyên tử của nguyên tố clo là 17 ; điện tích hạt nhân là 17+, trong hạt nhân có 17 proton và (35 - 17) = 18 nơtron.
☛ Nguyên tử clo có 17 electron chuyển động quanh nhân.
☛ Khối lượng nguyên tử của clo là 35 đv.C.
☛ Nguyên tử clo đứng thứ 17 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
1. Định nghĩa
Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có thể có khối lượng khác nhau. Sở dĩ như vậy là vì hạt nhân của các nguyên tố đó có số proton bằng nhau nhưng lại có số nơtron khác nhau.
Người ta gọi những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron là những đồng vị
Chằng hạn clo có hai đồng vị là \(^{35}_{17}Cl\) và \(^{37}_{17}Cl\). Cả hai đồng vị đều có 17 proton trong hạt nhân nhưng số nơtron lại là 18 và 20.
Cacbon có các đồng vị \(^{12}_6C,^{13}_6C,^{14}_6C\). Cả ba đồng vị đều có 6 proton nhưng số nơtron lần lượt là 6, 7, 8.
Đối với nguyên tử hidro, người ta biết ba đồng vị :
❝Hầu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị. Chỉ có vài nguyên tố như nhôm, flo,... là có một đồng vị. Ngoài những đồng vị tồn tại trong tự nhiên (khoảng 300), người ta còn điều chế được các đồng vị nhân tạo( khoảng 10000).❞
Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số electron bằng nhau, do đó có tính chất hóa học giống nhau. Tuy nhiên, vì các đồng vị có số nơtron khác nhau nên có khối lượng khác nhau do đó có một số tính chất vật lí khác nhau. Chẳng hạn đồng vị \(^{37}_{17}\)Cl (người ta cũng thường viết Cl - 37) có tỉ khối lớn hơn, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn đồng vị \(^{35}_{17}Cl\) (cũng viết là Cl - 35).
2. Thang khối lượng nguyên tử tương đối. Khối lượng nguyên tử trung bình của các nguyên tố hóa học
a) Thang khối lượng nguyên tử tương đối
Trước đây, các nhà hóa học không có phương tiện thực nghiệm để đo khối lượng của mỗi loại nguyên tử nên đã thiết lập thang khối lượng nguyên tử tương đối( các nhà hóa học quen gọi là nguyên tử lượng và ngày nay vẫn còn được chấp nhận.
Trong hội nghị quốc tết các nhà hóa học năm 1860 người ta quyết định lấy hidro - nguyên tố nhẹ nhất - làm cơ sở cho thang nguyên tử lượng : đơn vị hidro.
Gần 50 năm sau, năm 1906, các nhà hóa học chuyển sang thang oxi : lấy \(\dfrac{1}{16}\) trọng lượng của một nguyên tử oxi làm đơn vị trọng lượng nguyên tử : đơn vị oxi
Vì việc sử dụng thang oxi có nhiều điều bất tiền nên năm 1962, tổ chức IUPAC( International Union of Pure and Applied Chemistry) quyết định thay thang oxi bằng thang cacbon và quy định :
❝ Một đơn vị khối lượng nguyên tử bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon - 12.
Đơn vị khối lượng nguyên tử được quy định như trên cũng được gọi là đơn vị cacbon và kí hiệu là đv.C
Khối lượng nguyên tử của các nguyên tố hóa học xác định theo thang khối lượng nguyên tử tương đối được gọi là nguyên tử khối.
b) Sự liên hệ giữa đơn vị khối lượng nguyên tử ( hay đơn vị cacbon) và gam
1 đơn vị khối lượng nguyên tử = \(\dfrac{1}{12}\) khối lượng một nguyên tử cacbon.
Khối lượng một nguyên tử cacbon = \(\dfrac{12(g)}{6.10^{23}(\text{nguyên tử C - 12})}\)
Vậy : 1 đơn vị khối lượng nguyên tử = \(\dfrac{1}{12}.\dfrac{12}{6.10^{23}} = 1,67.10^{-24}(gam)\)
Như vậy, 1 đơn vị khối lượng nguyên tử (hay 1 đv.C) = 1,67.10-24 gam
c) Khối lượng nguyên tử trung bình của các nguyên tố hóa học
➤ Ví dụ - Clo là hỗn hợp của đồng vị Cl - 35 chiếm 75% và Cl - 37 chiếm 25% clo tự nhiên.
Khối lượng nguyên tử clo là = \(35.\dfrac{75}{100} + 37.\dfrac{25}{100} = 35,5(đvC)\)
Một cách khái quát, nếu gọi \(\overline{A}\) là khối lượng nguyên tử trung bình.
A là khối lượng của đồng vị 1, a là tỉ lệ % của đồng vị 1.
B là khối lượng của đồng vị 2, b là tỉ lệ % của đồng vị 2.
...
Ta có :
\(\overline{A} = \dfrac{a.A+b.B+...}{100}\)
✰ Chú ý : Qua những điều trình bày ở trên, ta cần chú ý phân biệt các đại lượng sau :
Đơn vị khối lượng nguyên tử còn được kí hiệu là "amu" (atomic moss unit) hay "u". Tùy theo thói quen hoặc sự tiện lợi có thể dùng một trong các kí hiệu trên. Chẳng hạn có thể biểu diễn khối lượng nguyên tử clo như sau :
Cl - 35,5 đv.C hay Cl = 35,5 amu hay Cl = 35,5 u