NGUYÊN TỬ §1. THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ A. LÍ THUYẾT THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA NGUYÊN TỬ Electron Sự tìm ra electron: Năm 1897, nhà bác học Anh Tôm-xon[J.J.Thomson] khi nghiên cứu sự phóng điện trong chân không đã phát hiện ra tia âm cực, mà bản chất là chùm các hạt nhỏ bé mang điện tích âm, gọi là các electron, kí hiệu là e. Khối lượng và điện tích của electron: Bằng thực nghiệm, người ta đã xác định chính xác được khôi lượng và điện tích của electron. Khôi lượng me = 9,1094.10*'!1kg = 9,1094.10"gam. Điện tích qe = -1,602.10"19C [culông] Điện tích của electron được kí hiệu là -e0 và quy ước là 1-. Sự tìm ra hạt nhân nguyên tử Năm 1911, Rơ-dơ-pho [Rutherford] và các cộng sự đã cho các hạt a bắn phá một lá vàng mỏng và dùng màn huỳnh quang đặt sau lá vàng để theo dõi đường đi của hạt ơ. Quan sát thí nghiệm ông thấy hầu hết các hạt a đều xuyên thẳng qua lá vàng, nhưng có một sô' rất ít đi lệch hướng ban đầu hoặc bị bật ra phía sau khi gặp lá vàng. Kết quả thí nghiệm cho phép kết luận: Nguyên tử có câu tạo rỗng; Một số hạt a bị lệch hướng là do hạt nhân tích điện dương đẩy ra. Những hạt bị bật trở lại là do đi đúng vào hạt nhân; Hạt nhân có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tứ. Cấu tạo cũa hạt nhân nguyên tử Sự tìm ra proton: Năm 1918, Rơ-dơ-pho phát hiện trong hạt nhân nguyên tử có loại hạt mang điện tích dương. Đó chính là ion dương H+, được kí hiệu bằng chữ p. Sự tìm ra natron: Năm 1932, Chat-uých [Chatwick] dùng hạt a bắn phá hạt nhân nguyên tử beri đã quan sát được sự xuât hiện của một loại hạt mới có khôi lượng xấp xỉ khôi lượng proton, nhưng không mang điện, được gọi là hạt nơtron, kí hiệu là n. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử: Sau các thí nghiệm trên, người ta đi đến kết luận: Hạt nhân nguyên tử được tạo thành bởi các proton và nơtron. Vì nơtron không mang điện, sô' proton trong hạt nhân phải bằng sô' đơn vị điện tích dương của hạt nhân và bằng sô eletron quay xung quanh hạt nhản. KÍCH THƯỚC VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA NGUYÊN TỬ Kích thước I - Nếu hình dung nguyên tử như một quả cầu, trong đó có các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân, thì nó có đường kính khoảng 10_1[Jm. Để biểu thị kích thước nguyên tử, người ta dừng đơn vị nanomet [kí hiệu lira] hay angstrom [kí hiệu Ẵ ]. Inm = 10_9m; lẢ = 10_1°m; lnm = loẲ. Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử liiđro có bán kính khoảng 0,053nni = 0,53 A . Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn, vào khoảng 10~5nm = 10 1A. Như vậy, đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 10000 lần. Nếu ta hình dung hạt nhân là quả cầu có đường kính 10cm thì nguyên tử là quả cầu có đường kính 1000m = lkm. Đường kính của electron và của proton còn nhỏ hơn nhiều [khoảng 10~snm], electron chuyển dộng xung quanh hạt nhân trong không gian rỗng của nguyên tử. Khối lưựng Để biểu thị khối lượng của nguyên tử, phần tử và các hạt proton, nơtron, electron người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu là u, u còn được gọi là đvC. 1 u bằng khôi lượng một nguyên tử đồng vị cacbon 12. = 1,6605.10 “7kg 12 Nguyên tử cacbon này có khôi lượng là 19,9265.10 27kg. 19,9265.10 27kg Khôi lượng nguyên tử tính bằng đơn vị cacbon gọi là nguyên tử khôi. Nguyên tử khôi là khổì lượng tương đô’i của nguyên tử. Khối lượng và điện tích của các hạt tạo nên nguyên tủ Đăc tính hạt Vỏ electron của nguyên tử Hạt nhân electron [e] proton [p] nolron [n] Điện tích q qe = -1,602"19C = -e0 = 1- q0 = 1,6O2.1CT1SC = e0 = 1 + Qn = 0 Khối lượng m me = 9,1094.10’31kg me « 0,00055u mp = 1,6726.10'27kg mp » 1u m„ = 1,6748.10'27kg m„ a 1u - Proton và nơtron có khôi lượng xấp xỉ bằng nhau, còn electron có khôi lượng rất bé nên khối lượng nguyên tứ tập trung ở hạt nhân.- Hay nói một cách khác: Khôi lượng của hạt nhân được coi là khôi lượng nguyên tử. B. BÀI TẬP Các hạt cấu tạo nên hạt nhăn của hầu hết các nguyên tử là: Electron và proton c. Natron và electron Proton và natron D. Electron, proton và natron. Chọn đáp án đúng. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi các hạt proton và nơtron. Đáp án B: p, n Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là: Proton và electron c. Natron và proton Natron và electron D. Natron, proton và electron. Chọn đáp án đúng. Giải Hầu hết các nguyên tử đều được cấu tạo bởi 3 loại hạt: proton, nơtron và electron. Trong đó proton và nơtron tập trung ở hạt nhân nguyên tử còn electron chuyến động xung quanh hạt nhân tạo thành lớp vỏ nguyên tử. Đáp án D: n, p, e Nguyên tử có đường kính gấp khoảng 10000 lần đường kinh hạt nhân. Nếu ta phóng đại hạt nhăn lèn thành một quả bóng có đường kính 6cm thi đường kính nguyên tử sẽ là: A. 200m B. 300m c. 600m D. 1200m Chọn đáp án đúng. Theo đê, dnguyên tữ — 10000 X dhạt nhân dnguyẽn từ = 10000 X 6 - 60000cm = 600m Câu đúng là câu C: 600m Tỉm tỉ số về khối lượng của electron so với proton, so với natron. Tỉ sô' về khối lượng của electron so với proton là: 9,1094.10'31kg ~ 1 1,6726.10“27 kg * 1836 Tỉ sô' về khối lượng của electron so với nơtron là: 9,1094.Ị0~31kg ~ 1 l,6748.10’27kg a 1839 Nguyên tử kẽm có bán kính r = l.ăõ.KP^in và có khối lượng nguyên tử là 65u. Tinh khối lượng riêng của nguyên tử kẽm. Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nh&n với bán kinh r = 2.10~6nm. Tính khối lượng riêng của hạt nhăn nguyên tử kẽm. 4 , Cho biet. Vhỉnh cáu ~ ~ rr . a] Khôi lượng riêng của nguyên tử kẽm: D = Khôi lượng riêng thường được tính ra đơn vị g/cm3. Khôi lượng riêng của nguyên tử kẽm là khối lượng tính ra gam của lem3- nguyên tử kẽm. Thể tích của một nguyên tử kẽm là: V = r = 1,35.10 4nm = 1,35.10 8cm 4 V = |.3,14.[l,35.10-8]3 = 10,29.10~24 [cm3] O Khôi lượng của một nguyên tử kẽm là: 65.1,66.IO’24 =107,9.10 24 [g] Vậy khối lượng riêng của một nguyên tử kẽm là: 107,9.10‘24g = 10,48 g/cm3. 10,29.10'24 cm3 Lưu ý: Nếu các nguyên tử kẽm được xếp khít vào nhau không còn chỗ trống nào trong tinh thể thì khối lượng riêng của kẽm sẽ là 10,48 g/cm3 như kết quả phép tính trên. Nhưng trong tinh thể, các nguyên tử kẽm chỉ chiếm hơn 70% thể tích, phần còn lại là rỗng nên thực tế khối lượng riêng của kẽm là 7,1 g/cm3. b] Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm: Thê tích hạt nhân nguyên tử kẽm là: V = ^-nr3. 3 / r = 2.10*6nm = 2.10~13cm V = ịnr3 = ị.3,14.[ 2.10’13]3 = 33,49.IO"39 [cm3] 3 3 Thực tế, hầu như khôi lượng của nguyên tử chỉ tập trung ở hạt nhân nên khôi lượng của hạt nhân là: 65.1,66.10’24 = 107,9.10-24 [g] Khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm là: = 3,22.1015 g/cm3 107,9.10~24g 33,49.10’39 cm3 Lưu ý: 3,22.1015g/cm3 = 3,22.1 o9 tấn/cm3 [hơn ba tỉ tấn/cm3] là khối lượng riêng rất lớn.
Hóa học là một bộ môn bắt đầu từ trung học cơ sở. Khi lên trung học phổ thông các bạn học sinh có thể sẽ bỡ ngỡ từ hóa học 10 bài 1. Sự khác nhau giữa các cấp học có thể ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả học tập lâu dài của học sinh. Những chia sẻ sau đây sẽ giúp bạn nắm vững hơn cả phần lý thuyết lẫn bài hóa học lớp 10 bài 1.
Phần 1 – Hệ thống kiến thức hóa học lớp 10 bài 1
Trước khi giải bài tập hóa 10 bài 1, các bạn cần nắm rõ lý thuyết. Từ cấp bậc trung học phổ thông thành tích học tập sẽ bị chi phối do phương pháp tự học bắt đầu được áp dụng. Do vậy hãy cùng điểm lại những lý thuyết về thành phần nguyên tử trong chương trình hóa lớp 10 bài 1.
1 – Thành phần cấu tạo của nguyên tử
Nguyên tử có cấu tạo từ các loại hạt nhân có thể mang điện tích hoặc không. Mỗi hạt nhân sẽ đóng một vai trò riêng và tồn tại song hành trong cùng nguyên tử. Hãy cùng tìm hiểu sự ra đời của nghiên cứu hạt nhân nguyên từ và cụ thể những dấu mốc đánh dấu sự nghiên cứu về từng loại hạt nhân đã tìm ra.
Cấu tạo nguyên tử gồm những gì
Nguồn gốc của sự xuất hiện hạt nhân nguyên tử
Sự tồn tại của hạt nhân nguyên từ đã xuất hiện từ rất lâu. Tuy nhiên chỉ đến khi con người chạm đến tri thức nhân loại thì kiến thức này mới được quan tâm và nghiên cứu. Vào năm 1911 một nhà nghiên cứu người Anh đã thực hiện phân tích. Sau đó anh ta chứng minh được các luận điểm sau:
- Một nguyên tử không phải là dạng đặc mà nó bị rỗng. Hạt nhân nguyên tử có kích thước vô cùng nhỏ so với nguyên tử. Trong hạt nguyên tử, có thể phát hiện ra những hạt vô cùng nhỏ mang theo điện tích dương.
- Ở lớp vỏ của nguyên tử xuất hiện các electron là một loại hạt mang điện tích âm. Hạt này liên tục di chuyển với tốc độ rất nhanh và tạo ra lớp vỏ bao cho nguyên tử.
- Sau khi tính toán khối lượng giữa hạt nhân nguyên tử và vỏ nguyên tử thì hầu hết phần khối lượng nằm ở hạt nhân. Điều đó cũng nói lên rằng khối lượng hạt electron là vô cùng nhỏ.
Các loại hạt nhân góp phần cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử
Hạt proton được tìm ra sau 7 năm nhà nghiên cứu người Anh phân tích các luận điểm về hạt nhân nguyên tử. Các nhà khoa học đã thống nhất ký hiệu cho hạt proton là p. Khối lượng của proton đo được là 1,6726×10 -27 kg. Đây là hạt nhân mang điện tích dương có qp =1,602×10 – 19
Hạt notron được tìm ra muộn hơn vì tận năm 1932 người ta mới tìm thấy và thống nhất khí hiệu là n. Khối lượng hạt notron tương đương với proton. Tuy nhiên hạt notron không mang điện nên còn được gọi là hạt trung hòa.
Electron nằm ở vỏ nên không thuộc hạt nhân nguyên tử. Đây là hạt được tìm thấy đầu tiên vào năm 1987 và các nhà khoa học cho rằng hạt electron mang tia cực âm. Tia cực âm được định nghĩa là dạng vật chất có hình chùm di chuyển nhanh và có khối lượng nhất định.
Hạt electron được kí hiệu là e với khối lượng tính toán mỗi hạt đạt 9,1094 x 10 – 31 kg. điện tích qe có giá trị tuyệt đối bằng với giá trị của qp. Do hạt e và p trái dấu nên có thể thấy rằng qp = – qe
- Cấu tạo thực sự của hạt nhân nguyên tử
Như vậy có thể thấy rằng hóa học 10 bài 1 đã lý giải cho ta rằng cấu tạo hạt nhân nguyên tử bao gồm n, p còn e là hạt bao quanh hạt nhân. Đơn vị điện tích dương của hạt nhân và số hạt proton là tương đương nhau do hạt notron không mang điện tích. Còn hạt e quay xung quanh sẽ có số lượng tùy vào đặc điểm của nguyên tử.
2 – Kích thước và khối lượng nguyên tử
Hóa học 10 bài 1 sẽ đi sâu lý thuyết từ căn bản vì đây là những kiến thức nền tảng đơn giản nhất.
Kích thước của nguyên tử
Nguyên tử không thể nhìn thấy bằng mắt thường nên cần sử dụng một số đại lượng để đo kích thước của chúng. Sau đây là một số đơn vị đo lường phổ biến để đánh giá so sánh kích thước nguyên tử:
- nm: 10 -9 m
- A0: 10 -10 m
- nm: 10A0A
Các nghiên đã chỉ ra rằng nguyên tử nhỏ nhất tìm thấy là Hidro với bán kinh 0,053 nm. Thêm vào đó đường kính nguyên tử khi đem so sánh gấp 10000 lần so với đường kính hạt nhân nguyên tử. Dựa vào các số liệu cho thấy các loại hạt mang điện tích khi đo đường kính có giá trị là 10 -8 nm
Khối lượng của nguyên tử
Kích thước một nguyên tử nhỏ dẫn đến khối lượng nguyên tử rất nhỏ. Trong chương trình hóa học từ trung học cơ sở khối lượng nguyên tử đã được sử dụng đơn vị cacbon để đánh giá. Khối lượng nguyên tử sẽ tính toán dựa vào khối lượng của hạt p và n còn hạt e có kích thước quá nhỏ nên sẽ không tính vào.
Đơn vị cacbon được ký hiệu u sẽ tính toán theo công thức sau:
Công thức tính đơn vị cacbon
Phần 2 – Lời giải môn hóa học 10 bài 1 sgk
1 – Bài 1 trang 9
Hạt nhân nguyên tử có cấu từ những loại hạt nào?
- e và p
- p và n
- n và e
- e, p và n
TRẢ LỜI: B
2 – Bài 2 trang 9
Các loại hạt cấu tạo nên nguyên tử là gì?
- e và p
- p và n
- n và e
- e, p và n
TRẢ LỜI: D
3 – Bài 3 trang 9
Kích thước của nguyên tử lớn hơn khoảng 1 vạn lần hạt nhân nguyên tuer. Nếu hạt nhân có đường kính là 6cm thí hạt nhân nguyên tử có kích thước là bao nhiêu?
TRẢ LỜI:
Kích thước nguyên tử có đường kính hạt nhân 6 cm là:
6 x 10000 = 60000 cm = 600 m.
4 – Bài 4 trang 9
Tính toán tỉ số khối lượng giữa hạt e với p và e với n:
TRẢ LỜI
Lời giải hóa học 10 bài 1 bài tập sgk trang 9
5 – Bài 5 trang 9
Bán kính của nguyên tử kẽm làm 0,135 nm. Khối lượng nguyên tử kẽm đo được là 65 u
- Tính khối lượng nguyên tử kẽm
- Bán kính hạt nhân là 2 micro mét tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử. Thể tích hình cầu là ∏r3
TRẢ LỜI
Lời giải bài 5 trang 9 chương trình hóa học 10 bài 1
Phần 3 – Gợi ý giải hóa học 10 bài 1 sbt
Ngoài ra bạn có thể tham khảo thêm một số bài trong sách bài tập
1 – Bài tập 1. 1 trang 3
Beri và oxi lần lượt có khối lượng nguyên tử bằng:
mBe = 9,012u; mO=15,999u.
Khối lượng nguyên tử beri và oxi tính theo gam lần lượt là
A. 14,964.10-24 gam và 26,566.10-24 gam.
B. 26,566.10-24 gam và 14,964.10-24 gam
C. 15.10-24 gam và 26.10-24 gam.
D. 9 gam và 16 gam.
TRẢ LỜI: A
2 – Bài tập 1.2 trang 3
Trong nguyên tử, hạt mang điện dương là
A. e
B. p
C. n
D. p và n
TRẢ LỜI: B
3 – Bài tập 1.3 trang 3
Lựa chọn ra phát biểu đúng nhất:
A. Hạt nhân nguyên tử hiđro có 1 p.
B. Hạt nhân nguyên tử hiđro chỉ có 1 p, không có n.
C. Hạt nhân nguyên tử của các đồng vị của hidro đều có p và n
D. Hạt nhân nguyên tử của các đồng vị của hiđro đều có n
TRẢ LỜI: B
KẾT LUẬN
Nhìn chung các kiến thức được đề cập đến trong hóa học 10 bài 1 không quá khó. Tuy nhiên mỗi bạn học sinh cần tìm hiểu và ghi nhớ những kiến thức cốt lõi nhất mới có thể vượt qua môn hóa 10. Đồng thời hóa học lớp 10 bài 1 cũng là khởi đầu bắt nguồn cho các kiến thức nâng cao hơn về sau.