SGK Hóa Học 10 - Bài 2. Hạt nhân nguyên tử - Nguyên tố hóa học - Đồng vị
I Bài HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ L.JL NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC ĐỒNG VỊ Sự liên quan giữa số đơn vị điện tích hạt nhân với số proton và số electron. Số khối của hạt nhân được tính như thế nào ? Thế nào là nguyên tố hoá học, đồng vị, nguyên tứ khối, nguyên tử khối trung bình ? - HẠT NHÂN NGUYÊN TỨ Điện tích hạt nhàn a) Proton mang điện tích 1+, nếu hạt nhân có z proton thì điện tích của hạt nhân bằng z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng z. Nguyên tử trung hoà về điện nên số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử. Vậy trong nguyên tử : Số đơn vị điện tích hạt nhân z = số proton = số electron Thí dụ : Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử nitơ là 7, vậy nguyên tử nitơ có 7 proton và 7 electron. Số khối Số khối (kí hiệu là A) là tổng số hạt proton (kí hiệu là Z) và tổng số hạt nơtron (kí hiệu là N) của hạt nhân đó : A = z + N Thí dụ, hạt nhân nguyên tử liti có 3 proton và 4 nơtron, vậy số khối của hạt nhân nguyên tử liti : A = 3 + 4 = 7 Số đơn vị điện tích hạt nhân z và số khối A đặc trưng cho hạt nhân và cũng đặc trưng cho nguyên tử, vì khi biết z và A của một nguyên tử sẽ biết được số proton, số electron và cả số nơtron trong nguyên tử đó (N = A - Z). Thí dụ : Nguyên tử Na có A = 23 và z = 11, suy ra nguyên tử Na có 11 proton, 11 electron và 12 nơtron. - NGUYÊN TÓ HOÁ HỌC Định nghĩa Tính chất hoá học của nguyên tố phụ thuộc vào số electron của nguyên tử nguyên tố đó và do đó phụ thuộc vào số đơn vị điện tích hạt nhân z của nguyên tử. Như vậy, các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân z thì có cùng tính chất hoá học. Định nghĩa : Nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân. Thí dụ : Tất cả các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân là 11 đều thuộc nguyên tố natri. Chúng đều có 11 proton và 11 electron. Cho đến nay, người ta đã biết 92 nguyên tố hoá học có trong tự nhiên và khoảng 18 nguyên tố nhân tạo được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm hạt nhân (tổng số khoảng 110 nguyên tố). Sô hiệu nguyên tử Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó, kí hiệu là z. Kí hiệu nguyên tử Số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối được coi là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử. Để kí hiệu nguyên tử, người ta thường đặt kí hiệu các chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố X với số khối A ở phía trên, số hiệu nguyên tử z ở phía dưới: ệ X. Thí dụ : số khối A Số hiệu nguyên tửz Kí hiệu hoá học Kí hiệu trên cho ta biết: Số hiệu nguyên tử của nguyên tố Na là 11 nên số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử là 11, trong hạt nhân có 11 proton và vỏ nguyên tử Na có 11 electron. Số khối của nguyên tử Na là 23 nên trong hạt nhân có 12 (23-11=12) nơtron. Ill-ĐỒNG VỊ Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoá học có thể có số khối khác nhau vì hạt nhân của các nguyên tử đó có số proton như nhau nhưng có thể có số nơtron khác nhau. Các đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó số khối A của chúng khác nhau. Các đồng vị được xếp vào cùng một vị trí (ô nguyên tố) trong bảng tuần hoàn. Thí dụ, nguyên tố hiđro có ba đồng vị : Hạt nhân gồm 1 proton (trường hợp duy nhất không có tiợtron), chiếm 99,984% sô nguyên tử hiđro tự nhiên. Hạt nhân gồm 1 proton vậ 1 nơtron, chiếm 0,016% số nguyên tử hiđro tự nhiên. Hạt nhân gồm 1 proton và 2 nơtron (trường hợp duy nhất có số nơtron bằng 2 lần số proton). Đồng vị này chỉ chiếm khoảng 1(T7% số nguyên tử hiđro tự nhiên. • Hạt electron • Hạt proton • Hạt nơtron Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo nguyên tử ba đồng vị của nguyên tố hiđro Ngoài khoảng 340 đồng vị tự nhiên, người ta đã tổng hợp được hơn 2400 đồng vị nhân tạo. Nhiều đồng vị nhân tạo được dùng trong y học, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học... IV - NGUYÊN TỬ KHỐI VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC Nguyên tử khôi 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. Khối lượng của một nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton, nơtron và electron trong nguyên tử đó, nhưng do khối lượng của electron quá nhỏ bé so với hạt nhân có thể bỏ qua nên khối lượng của nguyên tử coi như bằng tổng khối lượng của các proton và nơtron trong hạt nhân nguyên tử. Như vậy, nguyên tử khối coi như bằng số khối (khi không cần độ chính xác cao). Thí dụ : Xác định nguyên tử khối của p biết rằng p có z = 15 và N = 16. Nguyên tử khối của p là 31. Nguyên tử khối trung bình Nhiều nguyên tố hoá học tồn tại nhiều đồng vị trong tự nhiên nên nguyên tử khối của các nguyên tố này là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị đó. Giả sử một nguyên tố có hai đồng vị là X và Y ; X là nguyên tử khối của đồng vị X ; Y là nguyên tử khối của đồng vị Y ; a là phần trăm số nguyên tử của đồng vị X ; b là phần trăm số nguyên tử của đồng vị Y. Công thức tính nguyên tử khối trung bình A là : -■ aX +bY ’ A = ——— 100 Trong những tính toán không cần độ chính xác cao, có thể dùng số khối thay cho nguyên tử khối. Thí dụ : Clo là hỗn hợp của hai đồng vị bền^) 35q chiếm 75,77% và ^C1 chiếm 24,23% tổng số nguyên tử clo trong tự nhiên. Nguyên tử khối trung bình của clo là : Ã(a)=7^ + ^.35,5 - 100 100 BÀI TẬP Nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng sô' khối. c. số proton. số nơtron. D. số nơtron và sô' proton. Chọn đáp án đúng. Kí hiệu nguyên tử biểu thị đầy đủ đặc trưng cho một nguyên tử của một nguyên tô' hoá học vì nó cho biết sô' khối A. c. nguyên tử khối của nguyên tử. sô' hiệu nguyên tử z. D. sô' khối A và sô' hiệu nguyên tử z. Chọn đáp án đúng. (h Xem mục 1, bài tư liệu trang 14. (2) Trong bảng tuần hoàn, người ta cho sò' liệu chính xác hơn là 35,45. Nguyên tố cacbon có hai đồng vị bền : Sự phân rã hạt nhân - phóng xạ và phân hạch Tính phóng xạ là tính chất của một số hạt nhản nguyên tứ khôrig bền có thê' tự biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các nguyên tứ có tính phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, còn cắc nguyên tứ không phóng xạ gọi là các đồng vị bền. Các nguyên tô chí gồm các đồng vị phóng xạ (không có đồng vị bền) gọi là nguyên tố phóng xạ. Tia phóng xạ. có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt a (phóng xạ a), hạt proton ; mang điện âm như chùm hạt electron (phóng xạ p); không mang điện như hạt nơtron hoặc tia Ỵ (có bán chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn nhiều). Sự tự biến đối như vậy cúa hạt nhân nguyên tứ, thường gọi là sự phân rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân. gC chiếm 98,89% và 1gC chiếm 1,11%. Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố cacbon là A. 12,500. B. 12,011. c. 12,022. D. 12,055. Chọn đáp số đúng. Hãy xác định điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron, sô' electron, nguyên tử khối của các nguyên tử sau : ;lì, 1^F, *Mg, 400Ca. » • Đồng có hai đồng vị bền 88 Cu và 29 Cu. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị. Hiđro có nguyên tử khối là 1,008. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử của đồng vị 3H trong 1 ml nước (cho rằng trong nước chỉ có đồng vị }H và 3H ) ? (Cho khối lượng riêng của nước là 1 g/ml.) Oxi tự nhiên là một hỗn hợp các đồng vị : 99,757% 160 ; 0,039% 170 ; 0,204% 180. Tính số nguyên tử của mỗi loại đồng vị khi có 1 nguyên tử 170. ■ Agon tách ra từ không khí là hỗn hợp ba đồng vị : 99,6% 40Ar ; 0,063 % 38Ar ;