Bài 3: Nguyên tố hoá học

I. Hạt nhân nguyên tử

1. Điện tích hạt nhân

Mô hình nguyên tử theo Rutherford

- Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton (P) = số electron (E).

- Điện tích hạt nhân = +Z.

2. Số khối của nguyên tử

- Số khối (A) = số proton (P) + số neutron (N).

Ví dụ 1: Hạt nhân nguyên tử Na có số proton là 11 và số neutron là 12 nên số khối của hạt nhân nguyên tử Na là

A = 11 + 12 = 23

II. Nguyên tố hoá học

1. Số hiệu nguyên tử

- Số hiệu nguyên tử của một nguyên tố được quy ước bằng số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó.

- Số hiệu nguyên tử (kí hiệu là Z) cho biết:

• Số proton trong hạt nhân nguyên tử.
• Số electron trong nguyên tử.

- Mỗi nguyên tố hoá học có một số hiệu nguyên tử.

2. Nguyên tố hoá học

- Khái niệm: nguyên tố hóa học là tập hợp những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.

Ví dụ 2: Ba loại nguyên tử carbon (C) đều có cùng 6 proton trong hạt nhân nên thuộc cùng một nguyên tố hoá học, nguyên tố carbon (C).

Mô hình cấu tạo các loại nguyên tử của nguyên tố carbon

3. Kí hiệu nguyên tử

- Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử (còn được gọi là số hiệu nguyên tử) của một nguyên tố hóa học và số khối được xem là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử.

- Để ký hiệu nguyên tử, người ta thường ghi các chỉ số đặc trưng bên trái kí hiệu nguyên tố với số khối A ở phía trên, số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới.

Kí hiệu nguyên tử

III. Đồng vị

- Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có thể có số khối khác nhau. Sở dĩ như vậy vì hạt nhân của các nguyên tử đó có cùng số proton, nhưng có thể khác số neutron. Những nguyên tử này được gọi là đồng vị của một nguyên tố hóa học.

- Trong tự nhiên hầu hết các nguyên tố được tìm thấy dưới dạng hỗn hợp của các đồng vị. Một nguyên tố hóa học dù ở dạng đơn chất hay hợp chất thì tỉ lệ giữa các đồng vị của nguyên tố này là không đổi.

Ví dụ 3: Các quả chuối đều chứa nguyên tố potassium (K) trong thành phần dinh dưỡng của chúng. Chúng có thể khác nhau về kích thước, hình dáng, mùi vị, cũng như được thu hoạch ở những vị trí địa lý khác nhau nhưng đều chứa 93,26% số nguyên tử \(^{39}_{19}K\), 6,73% số nguyên tử \(^{41}_{19}K\) và 0,01% số nguyên tử \(^{40}_{19}K\) trong tổng số nguyên tử potassium có trong chúng.

- Ngoài những đồng vị bền các nguyên tố hóa học còn có một số đồng vị không bền, gọi là các đồng vị phóng xạ, được sử dụng nhiều trong đời sống, y học, nghiên cứu khoa học,...

IV. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình

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.

- Do khối lượng proton và neutron đều xấp xỉ 1 amu, còn khối lượng electron nhỏ hơn rất nhiều (0,00055 amu), nên có thể coi nguyên tử khối xấp xỉ số khối của hạt nhân.

Ví dụ 4: Nguyên tử của nguyên tố potassium (K) có Z = 19; số neutron = 20 nên nguyên tử khối của K là A = 19 + 20 = 39.

2. Nguyên tử khối trung bình

- Hầu hết các nguyên tố trong tự nhiên là hỗn hợp của nhiều đồng vị, Mỗi đồng vị có tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định. Nguyên tử khối của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó.

Ví dụ 5: Bằng phương pháp phổ khối lượng, người ta xác định được trong tự nhiên, nguyên tố chlorine có hai đồng vị bền là \(^{35}_{17}Cl\) (chiếm 75,55%) và \(^{37}_{17}Cl\) (chiếm 24,23% số nguyên tử).

Phổ khối lượng của chlorine

Nguyên tử khối trung bình của chlorine là \(\dfrac{\left(75,77\times35\right)+\left(24,23\times37\right)}{100}=35,48\approx35,5\)

 

1. Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân.

2. Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân nhưng có số neutron khác nhau.

3. Kí hiệu của nguyên tử: \(^A_ZX\).

4. Nguyên tử khối cho biết khối lượng nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.

5. Nguyên tử khối của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó.