Tài liệu dành cho môn Hóa học Lớp 10 Chương Nguyên tử

Chương 1. NGUYÊN TỬ
ật thể được tạo nên từ chất, từ cái bàn được làm từ nhôm, cái ghế được làm từ
nhựa, cái áo làm từ tơ sợi tổng hợp đến đại dương bao la hình thành từ nước,
bãi biển dài tạo thành từ cát, bầu khí quyển với lớp lá chắn tia tử ngoại hình
thành từ ozone,… Qua một thời gian dài, khoa học ngày càng hiện đại, người ta
nhận ra rằng chính chất cũng được cấu tạo từ các thành phần nhỏ hơn là nguyên tử. Ban
đầu, nguyên tử được cho là các hạt nhỏ nhất cấu tạo nên thế giới và không thể bị chia cắt
thành những thành phần nhỏ hơn nữa. Tuy nhiên, với sự phát triển của khơng giới hạn
của khoa học, của các thí nghiệm, các nghiên cứu, con người bắt đầu nhìn sâu hơn vào
thế giới nhỏ bé của vật chất, giới khoa học đã tìm ra các thành phần nhỏ bé hơn cấu tạo
nên nguyên tử, đó là proton, neutron và electron. Ngun tử hồn tồn có thể bị phân
tách, bị phá hủy thơng qua phản ứng hạt nhân và từ đó, các vũ khí hủy diệt ra đời…

Hình 1. Mặt trời được tạo nên từ lượng nguyên tố hydrogen và helium khổng lồ
Hình 2. Bom nhiệt hạch – Vũ khí hủy diệt mô phỏng theo phản ứng sản sinh ra năng
lượng của mặt trời.

Tóm tắt nội dung
Bài 1. Thành phần nguyên tử
- Nguyên tử gồm hạt nhân (cấu tạo từ các proton mang điện tích dương và
neutron khơng mang điện tích) và vỏ cấu tạo từ các electron mang điện tích âm
xoay quanh hạt nhân.
- Nguyên tử trung hòa về điện, do đó số proton bằng số đơn vị điện tích dương của
hạt nhân và bằng số electron.
- Nguyên tử có cấu tạo rỗng.
- Phần lớn khối lượng của nguyên tử tập trung ở hạt nhân.


Hình 3. Mơ phỏng cấu tạo ngun tử
Bài 2. Hạt nhân ngun tử, ngun tố hóa học, đồng vị.
-

Điện tích hạt nhân: Z+
Số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron
Số khối: A = Z + N
Ngun tố hóa học: Có cùng điện tích hạt nhân
Số hiệu nguyên tử: Số đơn vị điện tích hạt nhân
Kí hiệu nguyên tử: AZX
Đồng vị: Cùng p, khác n

Hình 4. Các đồng vị của nguyên tử hidro
-

Nguyên tử khối: Khối lượng nguyên tử nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng
nguyên tử
̅ = a%.A+b%.B
Nguyên tử khối trung bình: A
100%

Bài 4. Cấu tạo vỏ ngun tử
-

Mơ hình hành tinh ngun tử Rơ-dơ-pho: Electron chuyển động trên quỹ đạo tròn
hay bầu dục xung quanh hạt nhân.


-

-

-

Lớp electron: Các electron trên củng một lớp có năng lượng gần bằng nhau.
Thứ tự: 1
2
3
4
5
6
7
Tên lớp: K L
M
N
O
P
Q
Phân lớp electron: Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng gần bằng
nhau
Mỗi lớp được chia thành các phân lớp: s, p, d, f
Số electron tối đa của lớp thứ n là 2n2.

Bài 5. Cấu hình electron nguyên tử
-

Trật tự các mức năng lượng orbital nguyên tử: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s…
Cấu hình electron nguyên tử:
Bước 1. Xác định số electron của nguyên tử
Bước 2. Phân bố theo thứ tự mức năng lượng AO tăng dần
Bước 3. Viết cấu hình electron theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và thứ tự
các lớp.

Giải thích một số vấn đề lí thuyết
1. Vì sao nói ngun tử trung hịa về điện?
GT: Vì trong ngun tử electron mang điện tích âm, proton mang điện tích dương và số
đơn vị điện tích của chúng là bằng nhau nên ta nói ngun tử trung hịa về điện.
Mở rộng: Na  Na+ + 1e khi này Na+ được gọi là ion mang điện tích dương, do bị mất
một electron.
2. Chứng minh nguyên tử có cấu tạo rỗng.
GT: Để minh chứng cho điều này, hãy cùng xem xét các số liệu sau:
+Ngun tử có kích thước khoảng 1Ao = 10-10m;
+Hạt nhân có kích thước vào khoảng 10-4Ao, khoảng 1/10000 kích thước cả ngun tử;
+Electron có kích thước vào khoảng 2,82.10-5Ao, nhỏ hơn cả hạt nhân.
Như vậy, phần lớn thể tích của một nguyên tử là chân không
3. Đơn vị u là gì? Vì sao khơng dùng đơn vị kg, g để biểu diễn khối lượng nguyên,
phân tử và các hạt mà lại dùng đơn vị u?
GT: u là đơn vị khối lượng nguyên tử, u còn được gọi là đvC (đơn vị Cacbon)
1 u bằng
1u =

1

khối lượng nguyên tử đồng vị cacbon 12,

12
19,9265.10−27 𝑘𝑔
12

= 1,6605.10-27 kg. Vậy khối lượng của 1 nguyên tử cacbon là 12u.

- Vì khối lượng của nguyên, phân tử và các hạt rất rất bé, nếu biểu diễn bằng đơn vị kg, g
thì sẽ có số mũ âm rất lớn, số lẻ nên rất khó sử dụng trong q trình ghi chép, tính tốn

nên mới sử dụng đơn vị u để biểu diễn, khắc phục các nhược điểm trên.
4. Vì sao nói phần lớn khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân?
TL: Theo đó;
mp = 1,6726.10-27 kg;


mn = 1,6748.10-27 kg;
me = 9,1094.10-31 kg; (rất nhỏ so với mp, mn)
Như vậy, khối lượng của 1 proton hay 1 neutron gấp gần 2000 lần khối lượng của 1
electron. Thêm vào đó, hạt nhân được cấu thành từ proton và neutron, cịn lớp vỏ thì cấu
thành từ các electron xoay quanh hạt nhân. Do đó, chẳng phải phần lớn khối lượng của
nguyên tử tập trung ở hạt nhân hay sao?
5. Tại sao số Z và số A là số đặc trưng của mỗi nguyên tử?
TL: Vì với mỗi số Z và A khác nhau ta có các nguyên tử khác nhau.
6. Vì sao các electron được xếp vào phân lớp 4s trước phân lớp 3d?
TL: Các electron điền theo thứ tự mức năng lượng tăng dần mà do mức năng lượng của
phân lớp 4s thấp hơn 3d nên các electron điền vào phân lớp 4s trước (sự chèn mức năng
lượng).
7. Thế nào là một lớp, một phân lớp electron, một orbital nguyên tử (AO)? Tại sao
số phân lớp có trong một lớp lại bằng số thứ tự của lớp (cụ thể: trong lớp n có n
phân lớp)? Tại sao trong lớp n có n2 orbital nguyên tử?
TL: Trong một nguyên tử, các electron được sắp xếp thành các lớp từ hạt nhân ra ngoài.
Các electron trong cùng một lớp có năng lượng xấp xỉ nhau.
Một lớp electron lại được chia thành nhiều phân lớp, các electron trong cùng một phân
lớp có năng lượng bằng nhau.
AO là một vùng khơng gian xung quanh hạt nhân và có xác suất xuất hiện electron lớn
hơn 90%. Các lớp và phân lớp chứa các đơn vị gọi là AO. Mỗi AO chứa tối đa 2 electron.
Trong một lớp thứ n, ta có các phân lớp tương ứng với số lượng tử l từ 0 đến n-1, chúng
tạo thành n phân lớp ứng với lớp thứ n. Do đó, lớp thứ n sẽ có n phân lớp.
Xét từng phân lớp, phân lớp ứng với số lượng tử l thì sẽ có 2l + 1 AO. Như vậy, lớp thứ

n sẽ có các phân lớp có từ 1 AO, 3 AO,… đến 2l+1 AO (với l = n-1). Điều đó có nghĩa là
lớp thứ n sẽ có các phân lớp với số AO gồm từ 1, 3,… đến 2n- 3, 2n -1. Lấy số AO lần
lượt của phân lớp đầu cộng với phân lớp cuối, ta được n/2 cặp có giá trị 2n AO. Tóm lại,
lớp thứ n sẽ có 2n.n/2 = n2 AO.
8. Nguyên tử trung hịa điện của một ngun tố có 4 e ở lớp ngồi cùng, ngun tố
đó có thể là kim loại hay phi kim phụ thuộc vào yếu tố nào? Tại sao?
TL: Ngun tố có ngun tử trung hịa điện có 4 e ở lớp ngồi cùng là kim loại hay phi
kim phụ thuộc vào bán kính của nguyên tử nguyên tố đó. Cụ thể, càng ở các chu kì lớn,
số lớp electron càng tăng dần, bán kính ngun tử tăng dần, khoảng cách giữa các
electron lớp ngoài cùng với hạt nhân càng tăng, lực hút giữa hạt nhân và electron đó càng
yếu và các electron này càng dễ bị bứt ra khỏi ngun tử. Do đó, bán kính nguyên tử càng
lớn (nguyên tử thuộc chu kì càng lớn), tính kim loại của nguyên tử càng tăng.


Thật vậy, xét các nguyên tố nhóm IVA, ở chu kì 2 là C, đây là nguyên tố phi kim. Khi
chu kì của ngun tố trong nhóm tăng dần, bán kính tăng dần, tính kim loại cũng tăng dần
theo. Theo đó, ở các chu kì tiếp theo, Si và Ge là các nguyên tố á kim; Sn, Pb là các
nguyên tố kim loại.
9. Hình dạng của các orbital
TL:
- AO s có dạng đối xứng cầu
- AO p hình quả tạ đơi
- AO d hình hoa thị (trừ dz2)
10. Vì sao cấu hình electron của ngun tử Cu, Cr có sự bất thường?
TL:
Cấu hình electron của Cu: (Ar)3d94s2  (Ar)3d104s1
Cr: (Ar)3d44s2  (Ar)3d54s1
Sở dĩ có sự chuyển 1 electron từ phân lớp 4s sang phân lớp 3d là bởi vì sau khi chuyển thì
ngun tử có cấu hình 3d5, 3d10 - đây là cấu hình bán bão hịa và bão hịa của phân lớp d
cho nên nguyên tử trở nên bền hơn.

Cụ thể: Phân lớp 4s có n+l = 4+0= 4
Phân lớp 3d có n+l= 3+2= 5
Nên năng lượng phân lớp 3d cao hơn 4s
Tham khảo thêm về các số lượng tử:
/>