Bài giảng: nguyên tử ppt

Chuyên đề: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
TRẦN MẠNH CƯỜNG
- Phần 1: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
- Phần 2: ĐỒNG VỊ
- Phần 3: VỎ NGUYÊN TỬ
- Phần 4:
NĂNG LƯỢNG E TRONG NGUYÊN TỬ - CẤU HÌN
H E
Chuyên đề: Nguyên tử-Cấu tạo nguyên tử
Phần 1:
Cấu tạo nguyên tử
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Phần 1: Cấu tạo nguyên tử
Các nội dung cần nắm vững

Khái niệm nguyên tử

Thành phần nguyên tử
•
Thành phần cấu tạo nguyên tử
•
Một số đặc trưng vật lý của nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử

Nguyên tố hóa học
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Phần 1: Cấu tạo nguyên tử
Khái niệm nguyên tử

Thời cổ Hi Lạp: các chất đều cấu tạo từ những phần tử rất nhỏ gọi là “atomos” – không thể chia nhỏ hơn

được.

Đến giữa thế kỉ XIX: các chất đều được tạo nên từ những hạt cực kì nhỏ bé không thể phân chia được nữa,
gọi là nguyên tử.

Cuối thế kỉ XIX, đầu thế kỉ XX: thực nghiệm chứng minh nguyên tử có thật và cấu tạo phức tạp.
→ Định nghĩa mới: nguyên tử là những hạt cực kì nhỏ bé và không thể phân chia trong phản ứng hóa học thông
thường.
TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
•
Phóng điện hiệu điện thế rất lớn qua 2 điện cực gắn vào đầu ống kín rút
gần hết không khí, thấy màn huỳnh quang trong ống thủy tinh phát sáng
→ có 1 chùm tia không nhìn thấy được đi từ cực âm đến cực dương (gọi
là tia âm cực).
•
Tia âm cực lệch hướng về phía cực dương khi đặt ống thủy tinh trong
điện trường → tia âm cực là chùm hạt mang điện tích âm.
1. Sự tìm ra electron

Năm 1897, Thomson phát hiện ra tia âm cực mà bản chất là các chùm hạt
nhỏ bé mang điện tích âm gọi là electron (e).

Mô tả thí nghiệm phát hiện của Thomson: TN1
TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
2. Sự tìm ra hạt nhân

Năm 1911, Rutherford đã khám phá ra hạt nhân nguyên tử.


Mô tả thí nghiệm phát hiện của Rutherford : TN2
•
Cho hạt α (điện tích dương 2+, khối lượng xấp xỉ 4 lần khối lượng nguyên tử H) bắn phá một lá vàng mỏng, dùng huỳnh quang đặt
sau lá vàng để theo dõi đường đi của hạt α.
TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
2. Sự tìm ra hạt nhân

Kết quả:
•
Hầu hết hạt α đi xuyên thẳng qua lá vàng → nguyên tử cấu tạo rỗng
•
Một số ít hạt bị lệch hướng, số rất ít bật trở lại phía sau khi gặp lá vàng → Các e chuyển động tạo ra vỏ electron bao quanh hạt
mang điện tích dương có kích thước rất nhỏ (so với kích thước nguyên tử), nằm ở tâm nguyên tử - hạt nhân nguyên tử

TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
3. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

Sự tìm ra proton
•
Năm 1918, Rutherford phát hiện 1 loại hạt mang điện tích dương khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitơ bằng hạt α → gọi là hạt
proton (p)

Sự tìm ra hạt nơtron
•
Năm 1932, Chatwick phát hiện 1 loại hạt không mang điện tích khi bắn phá hạt nhân nguyên tử beri bằng hạt α → gọi là nơtron (n).

Kết luận: Hạt nhân nguyên tử của mọi nguyên tố đều cấu tạo từ hạt proton và nơtron (Trừ 1 loại nguyên tử H, hạt
nhân chỉ gồm 1 proton).

TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử
4. Đặc tính của các hạt cấu tạo nguyên tử
u: đơn vị khối lượng nguyên tử (= 1/12 khối lượng một nguyên tử C chuẩn)
1u = 1,6605.10-27 kg (còn gọi là đvC - đơn vị cacbon)
Đặc tính
hạt
NGUYÊN TỬ
Vỏ electron Hạt nhân
Electron (e) Proton (p) Nơtron (n)
Điện
tích
(q)
Cu-
lông
q
e
= -1,602.10
-19
C q
p
= +1,602.10
-19
C q
n
= 0
Quy
ước
1 – 1 + 0
Khối lượng

(m)
m
e
= 9,1095.10
-31
kg
≈ 0,549.10
-3
u
m
p
= 1,6726.10
-27
kg
≈ 1 u
m
n
= 1,6748.10
-27
kg
≈ 1 u
Số lượng
n
p
= n
e
(p = e)
p ≤ n ≤ 1,52p
TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử

Chú ý:

Khối lượng nguyên tử tập trung hầu hết ở hạt nhân (khối lượng electron không đáng kể so với khối lượng nguyên
tử)

Trong nguyên tử số electron bằng số proton nên nguyên nguyên tử trung hòa về điện.
TRẦN MẠNH CƯỜNG
I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử

Kích thước nguyên tử:
•
Đơn vị kích thước nguyên tử thường dùng:
- Angstrom: 1 Å = 10
-10
m
- Nanomet: 1 nm = 10
-9
m = 10 Å
•
Đường kính nguyên tử: Rntử ≈ 10
-10
m
•
Đường kính hạt nhân: Rhạt nhân ≈ 10
-14
m
(Rntử ≈ 10
4
Rhạt nhân)
•

Đường kính electron và proton ≈ 10
-8
nm
Lưu ý: electron chuyển động xung quanh hạt nhân trong không gian rỗng của nguyên tử.
R
hn
R
ntử
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Bài tập áp dụng
Câu 1: Tính khối lượng nguyên tử oxi, biết hạt nhân nguyên tử oxi có 8 proton và 8 nơtron.
Gợi ý:

Ta có: số e = số p = 8

m
p
= 8×1,6726.10−27 = 13,3808.10−27 kg
m
n
= 8×1,6748.10−27 = 13,3984.10−27 kg
m
e
= 8×9,1095.10−31 = 72,876.10−31 kg
m
hn
= m
p
+ m
n

= 26,7792.10−27 kg
m
nt
= m
hn
+ m
e
= 26,7865.10−27 kg

Nhận xét: m
nt
≈ m
hn
= m
p
+ m
n
Khối lượng nguyên tử tập trung hầu hết ở hạt nhân.
TRẦN MẠNH CƯỜNG
II. Hạt nhân nguyên tử
1. Điện tích hạt nhân:

Hạt nhân được cấu tạo từ proton (điện tích +1) và nơtron (không mang điện) → điện tích hạt nhân được xác định bằng
tổng điện tích các proton.

Nếu hạt nhân có Z proton → điện tích hạt nhân: Z+
số đơn vị điện tích hạt nhân: Z

Biểu thức:
Z = n

p
= n
e
(hoặc Z = p = e)
Trong đó: Z: số đơn vị điện tích hạt nhân
n
p
: số proton
n
e
: số electron
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Bài tập áp dụng
Câu 2: Nguyên tử X có 11 electron ở vỏ nguyên tử. Hãy tìm số proton trong hạt nhân của X.
Gợi ý:
ne = 11 n⇒ p = 11
⇒ điện tích hạt nhân = Z+ = 11+
TRẦN MẠNH CƯỜNG
II. Hạt nhân nguyên tử
2. Số khối:

Khối lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân

Hạt nhân gồm proton và nơtron: m
p
≈ m
n
≈ 1u

Số khối hạt nhân (A), bằng tổng số proton (Z) và tổng số nơtron (N)


Biểu thức:
A = Z + N
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Bài tập áp dụng
Câu 3: Cho biết nguyên tử natri có điện tích hạt nhân (Z+) bằng 11+, số khối (A) bằng 23. Hãy xác định:
- Hạt nhân nguyên tử natri có bao nhiêu p, bao nhiêu n?
- Vỏ nguyên tử natri có bao nhiêu e?
Gợi ý:
•
Có Z = ne = np n⇒ e = np = 11
•
Có A = Z + N N = A – Z = 23 – 11 = 12⇒
TRẦN MẠNH CƯỜNG
III. Nguyên tố hóa học
1. Định nghĩa:

Khái niệm: Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.

Nhận xét:
•
Tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học đều có cùng số p và số e.
•
Những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân đều có tính chất hóa học giống nhau (tính chất của nguyên tố
hóa học).
TRẦN MẠNH CƯỜNG
III. Nguyên tố hóa học
2. Số hiệu nguyên tử:

Khái niệm: Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của

nguyên tố đó.

Ý nghĩa: Số hiệu nguyên tử (kí hiệu Z) cho biết các thông tin sau:
•
Số proton trong hạt nhân nguyên tử
•
Số electron trong vỏ nguyên tử
•
Số đơn vị điện tích hạt nhân trong nguyên tử
•
Số thứ tự của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn

⇒ số hiệu nguyên tử đại diện cho nguyên tố (từ số hiệu nguyên tử ta có thể xác định được nguyên tố)
TRẦN MẠNH CƯỜNG
III. Nguyên tố hóa học
2. Số hiệu nguyên tử (tt):

Ví dụ: Nguyên tử flo có Z = 9
•
Số proton trong hạt nhân nguyên tử: 9
•
Số electron trong vỏ nguyên tử: 9
•
Số đơn vị điện tích hạt nhân trong nguyên tử: 9
•
Flo là nguyên tố đứng thứ 9 trong bảng Hệ thống tuần hoàn.
TRẦN MẠNH CƯỜNG
III. Nguyên tố hóa học
3. Kí hiệu nguyên tử:


Số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử.

Kí hiệu nguyên tử:
X: kí hiệu nguyên tố
Z: số hiệu nguyên tử
A: số khối

X
A
Z
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Bài tập áp dụng
Câu 4: Cho kí hiệu nguyên tố như sau . Hãy cho biết:

Tên nguyên tố

Thành phần hạt nhân:
•
Điện tích hạt nhân
•
Số p, số n

Vỏ electron: số e
Gợi ý:

Tên nguyên tố: Clo

Thành phần hạt nhân:
•
Điện tích hạt nhân: 17+

•
Số p = Z = 17; Số n = N = A – Z = 35 – 17 = 18

Vỏ electron: số e = Z = 17
Cl
35
17
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Bài tập đề nghị
TRẦN MẠNH CƯỜNG
CÔNG THỨC BỔ SUNG VỀ MỐI LIÊN HỆ n – p
(Với Z từ 1 đến 82)
ZNZ 5,1<≤
Bài tập đề nghị
Câu 1: Tính khối lượng nguyên tử hiđro theo u, biết khối lượng nguyên tử của hiđro là 1,6725.10–27 kg.
Câu 2: Nguyên tử R có tổng số hạt cấu tạo là 115. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 25 hạt. Tính
nguyên tử khối của nguyên tử R?
Câu 3: Kí hiệu cho biết X có:
A. Số khối là 80
B. Số proton là 35
C. Số nơtron là 45
D. Cả A, B, C
* Bài tập khác: Câu 1.11; Câu 1.13; Câu 1.12
X
80
35
TRẦN MẠNH CƯỜNG
Chuyên đề: Nguyên tử-Cấu tạo nguyên tử
Phần 2:
Đồng vị

TRẦN MẠNH CƯỜNG
Phần 2: Đồng vị
Các nội dung cần nắm vững

Khái niệm đồng vị

Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình

Một số cách tính giá trị trung bình

Một số dạng bài tập về đồng vị:
•
Thiết lập công thức phân tử từ các nguyên tử đồng vị
•
Tìm nguyên tử khối trung bình (bài toán thuận)
•
Tính hàm lượng đồng vị khi biết nguyên tử khối trung bình (bài toán nghịch)
TRẦN MẠNH CƯỜNG