Giải bài tập Hóa 10 Bài 1: Thành phần nguyên tử

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.