Giáo án bồi dưỡng thao giảng, thi giáo viên hoá học 8 bài 4 Nguyên tử (17)

1
CHƯƠNG I

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

HỆ THỐNG TUẦN HOÀN
CÁC NGUYÊN TỐ
2
I. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
1. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ,
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ
Nguyên tử là một hệ trung hòa điện gồm:

Hạt nhân

Các electron chuyển động quay xung
quanh hạt nhân
3

KÍCH THƯỚC
Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất
nhỏ so với nguyên tử:
d
nguyên tử
=10
-1
nm

d
hạt nhân nguyên tử
= 10
-5
nm.

KHỐI LƯNG
-
Khối lượng của nguyên tử hầu như tập
trung ở hạt nhân nguyên tử
(m
hạt nhân
= 99,9% m
nguyên tử
).
4

ĐIỆN TÍCH
-
Điện tích electron bằng -1,60218.10
-19
coulomb là điện tích nhỏ nhất
-
ược chọn làm đơn vò điện tích (1-). Đ
-
Electron được kí hiệu
-
Số điện tích dương hạt nhân nguyên tử
đúng bằng số thứ tự Z của nguyên tố
trong hệ thống tuần hoàn.

e
0
1
−
5

HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
- Hạt nhân nguyên tử được tạo thành từ 2
loại hạt cơ bản:
+ proton ( ): - m
p
= 1,6726.10
-27
kg
= 1,007 u
- điện tích dương (+1)
+ nơtron ( ): - m
n
= 1,6748.10
-27
kg
= 1,008 u.
- Trung hòa điện
p
1
1
n
1
0
6


SỐ KHỐI
- Số khối A : A = Z + N.
- Khối lượng của electron rất nhỏ nên
M ≅ A

ĐỒNG VỊ
-
Đồng vò là những dạng nguyên tử khác
nhau của cùng một nguyên tố mà hạt
nguyên tử của chúng tuy có cùng số
proton nhưng khác số nơtron ( do đó
khác số khối).
7
VÍ DỤ:

Nguyên tố hydrogen có 3 đồng vò :
Protium 99,985%
Deuterium (D) 0,015%
Tritium (T) nhân tạo
-
Khối lượng nguyên tử thường là đại
lượng trung bình của các đồng vò.
Ví dụ: Nguyên tố Cu có 2 đồng vò bền:
H
1
1
H
2
1

H
3
1
8
•
Khối lượng nguyên tử khối trung bình
của nguyên tố Cu:
0,6906x62,93 + 0,3091x64,9278 = 63,55 u
-
Sự tồn tại các đồng vò là nguyên nhân
đầu tiên khiến cho M các nguyên tố
thường là những số thập phân.
Đồng vò Khối lượng
nguyên tử
Hàm lượng
63
Cu 62,93u 69,09%
65
Cu 64,9278u 30,91%
9
•
- Đồng vò nguyên tố X có số khối A và
điện tích hạt nhân Z được kí hiệu:
•
- Nguyên tố hóa học là tập hợp các
nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân

ĐỘ BỀN HẠT NHÂN
•
- Các proton cùng mang điện tích dương

và ở rất gần nhau do đó lực đẩy giữa
chúng là rất mạnh.
X
A
Z
10
•
- Ngoài lực đẩy ra, giữa các hạt proton
với nhau, giữa các proton với nơtron và
giữa các hạt nơtron với nhau còn tồn tại
một loại lực hút-khoảng-cách-ngắn.
+ Nếu lực đẩy lớn hơn lực hút, hạt nhân
sẽ không bền và phân rã, đồng thời
phát các bức xạ.
+ Nếu lực hút trội hơn hạt nhân sẽ bền
vững.
11

XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN CỦA HẠT NHÂN
- Yếu tố chính để xác đònh hạt nhân có
bền không là tỉ số: N / P
+ Với những nguyên tố có số thứ tự nhỏ
thì tỉ số trên gần bằng 1.
Khi số thứ tự tăng thì tỉ số đó cũng tăng.
Các nguyên tố có Z = 2 đến Z = 82 có các
đồng vò bền, tỉ số biến đổi từ : 1 – 1,524.
12
+ Hạt nhân nguyên tử chứa 2, 8, 20, 50,
82 hay 126 proton hoặc nơtron thường
bền hơn.

+ Hạt nhân nguyên tử có một số chẵn cả
proton lẫn nơtron thường bền hơn hạt
nhân có số lẻ cả proton lẫn nơtron.
+ Kể từ poloni ( Z=84) trở đi các nguyên
tố đều có tính phóng xạ.
+ Các đồng vò của Tecnexi (Tc, Z=43) và
Prometi (Pm, Z = 61) đều là những đồng
vò phóng xạ.
13

NĂNG LƯNG LIÊN KẾT HẠT
NHÂN
- Thước đo độ bền của hạt nhân nguyên
tử là đại lượng năng lượng liên kết hạt
nhân
- Năng lượng liên kết hạt nhân là năng
lượng cần tiêu tốn để phá vỡ hạt nhân
nguyên tử thành các proton và nơtron.
14
- Như vậy, khi các proton và nơtron kết
hợp thành hạt nhân ngun tử thì sẽ thốt
ra một l ợngư nhiệt lớn.
- Hạt nhân càng bền thì l ợngư nhiệt thốt
ra càng nhiều.
- Thực nghiệm cho biết rằng khối lượng
một hạt nhân ngun tử ln ln nhỏ
hơn tổng khối lượng của các proton và
nơtron cấu tạo nên hạt nhân
15
VÍ DUÏ

- Đồng vị có khối lượng : 18,9984 u.
- 9 proton và 10 nơtron có khối lượng tổng
cộng:
9 x 1,007825 + 10 x 1,008665 = 19,15708 u
- Độ hụt khối:
∆m = 18,9984-19,15708 = - 0,1587 u.
F
19
9
16
- Theo định luật Einstein, năng lượng thoát ra
khi có một hạt nhân nguyên tử flo tạo thành:
∆E = ∆m.c
2
; 1 kg = 6,023.10
26
u
- Nếu tính cho 1 mol hạt nhân nguyên tử flo:
-2,37.10
-11
x 6,022.10
23

= - 1,43x10
13
J/mol = - 1,43x10
10
kJ/mol
J2,37x10
6,023.10

)100,1587x(3.
EΔ
11
26
28
−
−=
−
=
17

SỰ PHÓNG XẠ
-
Hiện tượng một số nguyên tố phát ra bức
xạ có khả năng xuyên qua các chất, ion
hóa không khí, hóa đen kính ảnh
-
Phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo

PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN
-Các hợp chất của Uran có khả năng phát
ra những tia không nhìn thấy được nhưng
có tác dụng lên kính ảnh … ( gọi là tia
phóng xạ).
18
-
Các nguyên tố poloni và radi phát ra
các tia phóng xạ mạnh hơn uran hàng
triệu lần.
-

Dưới tác dụng của từ trường hay điện
trường, các tia đó tách thành 3 chùm:
+ tia α (là chùm hạt nhân nguyên tử heli)
+ tia β (chùm electron )
+ tia γ ( không mang điện tích, tia tương
tự tia X và có bước rất ngắn có khả
năng xuyên qua rất lớn).
e
0
1−
19
-
Một nguyên tố được gọi là phóng xạ khi
hạt nhân của nó tự phân rã.
-
Do điện tích hạt nhân thay đổi, nguyên
tử nguyên tố này biến thành nguyên tử
của nguyên tố khác.
→ +
•
- Radon lại tiếp tục phóng xạ biến đổi
thành nguyên tố khác để cuối cùng tới
Pb là nguyên tố không phóng xạ thì
ngừng lại.
Ra
226
88
Rn
222
86

He
4
2
20
•
- Tất cả các quá trình phân hủy phóng xạ
đều là những quá trình biến đổi bậc 1:
+ Tốc độ phân hủy tại thời điểm t nào
đó tỉ lệ thuận với khối lượng m của chất
phóng xạ tại thời điểm đó
•
+ Tốc độ phân hủy phóng xạ tại thời
điểm t
t = - dm/dt = k.m
k: là hằng số phóng xạ
21
-
Tại thời điểm ban đầu t = 0, khối lượng
của nguyên tố phóng xạ bằng m
o
.
-
Tại thời điểm t khối lượng của nguyên
tố phóng xạ bằng m
t
.
Ta có: m
t
= m
o

.e
-kt
- Thời gian cần thiết để phân hủy hết ½
khối lượng của nguyên tố phóng xạ (m
t

= ½ m
o
) được gọi làchu kì bán hủy.
Kí hiệu t
1/2
: t
1/2
= 0,693 / k
22
•
Các nguyên tố phóng xạ có thể có chu
kì bán hủy cũng như hằng số phóng xạ
rất khác nhau.
•
Ví dụ:
→ + t
1/2
= 4,51.10
19
năm
→ + t
1/2
= 1,6.10
-4

s

U
238
92
Th
234
90
He
4
2
Po
214
84
Pb
210
82
He
4
2
23

PHÓNG XẠ NHÂN TẠO
- Năm 1919, nhà khoa học Ernerst
Rutherford đã sử dụng chùm tia α do
radi phát ra để bắn phá hạt nhân nitơ:
+ → +
- Khi bắn tia α vào Al, ông bà Joliot Curie
và Irene Curie thu được đồng vò photpho
phóng xạ, đồng vò này phân hủy tiếp

thành silic và hạt positron.
N
14
7
He
4
2
O
17
8
H
1
1
24
2. CẤU TẠO VỎ ELECTRON

Mô hình nguyên tử do Rutherford đề
nghò:
-
Nguyên tử gồm một hạt nhân tích điện
dương,tập trung phần lớn khối lượng của
nguyên tử, và các electron quayquanh nó.
- Điện tích dương của hạt nhân được trung
hòa bằng điện tích âm tổng cộng của các
electron, nên toàn bộ nguyên tử trung hòa
điện
25
- Lực ly tâm xuất hiện do sự quay của các
electron cân bằng với lực hút tónh điện của
các electron với hạt nhân tích điện trái

dấu.
-
Theo cơ học cổ điển thì 1 hạt mang điện
như electron chuyển động quanh hạt nhân
sẽ phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ
điện từ và cho phổ liên tục.
-
Nếu đúng như thế thì e sẽ mất dần năng
lượng và cuối cùng rơi vào hạt nhân,
nguyên tử bò phá vỡ .