Năm 1897, J. J. Thomson thực hiện thí nghiệm phóng điện qua không khí loãng đã phát hiện ra chùm tia phát ra từ cực âm và bị hút lệch về phía cực dương của điện trường, chứng tỏ chúng mang điện tích âm. Đó chính là chùm các hạt electron. Electron là một thành phần của nguyên tử.
Năm 1911, E.Rutherford thực hiện thí nghiệm bắn phá lá vàng rất mỏng bằng chùm hạt a (alpha).
QUẢNG CÁO
Kết quả thí nghiệm: hầu hết các hạt a đều xuyên thẳng qua lá vàng, chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa một hạt nhân mang điện tích dương và có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử.
Năm 1918, E.Rutherford và các cộng sự khi dùng hạt a bắn phá nitrogen đã phát hiện ra hạt proton.
Năm 1932, J. Chadwick, cộng sự của Rutherford, đã phát hiện ra hạt neutron khi bắn phá berylium bằng các hạt a.
Kết luận:
Thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm:
- Hạt nhân: ở tâm của nguyên tử, chứa các proton mang điện tích dương và các neutron không mang điện (trừ trường hợp H11).
- Vỏ nguyên tử: chứa các electron mang điện tích âm, chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân.
Khối lượng, điện tích của các loại hạt cấu tạo nên nguyên tử:
QUẢNG CÁO
Trong nguyên tử, số proton bằng số electron. Nguyên tử trung hòa về điện.
Khối lượng của electron rất nhỏ, không đáng kể so với khối lượng của proton hay neutron nên khối lượng của nguyên tử tập trung hầu hết ở hạt nhân.
Kích thước và khối lượng của nguyên tử
1. Kích thước
Kích thước của nguyên tử rất nhỏ nên thường được biểu diễn bằng đơn vị picomet (pm) hay Angstrom (Ao).
1 pm = 10-12 m; 1Ao \= 10-10 m
Hạt nhân nguyên tử có kích thước vô cùng nhỏ so với nguyên tử.
2. Khối lượng
Khối lượng nguyên tử bằng tổng khối lượng các hạt proton, neutron và electron có trong nguyên tử.
Có thể biểu thị khối lượng nguyên tử theo đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu amu.
1 amu = 1,661×10-27 kg
Ví dụ: Một nguyên tử oxygen có khối lượng là 2,656×10-26 kg.
1 amu = 1,661×10-27 kg nên khối lượng của một nguyên tử oxygen là: 2,656×10−261,661×10−27=15,990(amu).
III. Điện tích hạt nhân và số khối
- Số proton trong hạt nhân nguyên tử bằng số đơn vị điện tích hạt nhân, kí hiệu là Z.
Ví dụ: Hạt nhân nguyên tử Na có 11 proton nên số đơn vị điện tích hạt nhân là Z = 11.
- Tổng số proton và tổng số neutron (kí hiệu là N) trong hạt nhân của một nguyên tử được gọi là số khối (hay số nucleon), kí hiệu là A.
A = Z + N
Ví dụ: Hạt nhân nguyên tử Na có 11 proton và 12 neutron.
Số khối của hạt nhân nguyên tử Na là: A = 11 + 12 = 23.
Các dạng toán về thành phần cấu tạo nguyên tử
Dạng 1: Bài tập về thành phần của nguyên tử
Dạng 2: Tìm số p, e, n, số khối A - Viết kí hiệu nguyên tử
LƯU Ý: Ngtử X có số hạt ( p, n,e ) nhận thêm a electron → Ion Xa- có số hạt là ( p, n, e + Ngtử Y có số hạt (p, n, e) nhường (cho) b electron → Ion Yb+ có số hạt là ( p, n, e - b)
Bài tập tự luyện
1. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Hạt nhân của hầu hết các nguyên tử do các loại hạt sau cấu tạo nên
- electron, proton và nơtron
- electron và nơtron
- proton và nơtron
- electron và proton
Câu 2: Một nguyên tử được đặc trưng cơ bản bằng
- Số proton và điện tích hạt nhân
- Số proton và số electron
- Số khối A và số nơtron
- Số khối A và điện tích hạt nhân
Câu 3: Nguyên tố hóa học bao gồm các nguyên tử:
- Có cùng số khối A
- Có cùng số proton
- Có cùng số nơtron
- Có cùng số proton và số nơtron
Câu 4: Điều khẳng định nào sau đây là sai?
- Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo nên bởi các hạt proton, electron, nơtron.
- Trong nguyên tử số hạt proton bằng số hạt electron.
- Số khối A là tổng số proton (Z) và tổng số nơtron (N).
- Nguyên tử được cấu tạo nên bởi các hạt proton, electron, nơtron.
Câu 5: Phát biểu nào sau đây không đúng?
- Nguyên tử được cấu tạo từ các hạt cơ bản là p, n, e.
- Nguyên tử có cấu trúc đặc khít, gồm vỏ nguyên tử và hạt nhân nguyên tử.
- Hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi các hạt proton và hạt nơtron.
- Vỏ nguyên tử được cấu tạo từ các hạt electron.
Câu 6: Mệnh đề nào sau đây không đúng?
(1) Số điện tích hạt nhân đặc trưng cho 1 nguyên tố.
(2) Chỉ có hạt nhân nguyên tử oxi mới có 8 proton.
(3) Chỉ có hạt nhân nguyên tử oxi mới có 8 nơtron.
(4) Chỉ có trong nguyên tử oxi mới có 8 electron.
- 3 và 4
- 1 và 3
- 4
- 3
Câu 7: Chọn câu phát biểu sai:
1. Trong một nguyên tử luôn luôn có số prôtôn = số electron = số điện tích hạt nhân
2. Tổng số prôton và số electron trong một hạt nhân gọi là số khối
3. Số khối A là khối lượng tuyệt đối của nguyên tử
4. Số prôton = điện tích hạt nhân
Đồng vị là các nguyên tử có cùng số prôton nhưng khác nhau về số nơtron
- 2, 4, 5
- 2, 3
- 3, 4
- 2, 3, 4
Câu 8: Cho ba nguyên tử có kí hiệu là 2412Mg, 2512Mg, 2612Mg. Phát biểu nào sau đây là sai?
- Số hạt electron của các nguyên tử lần lượt là: 12, 13, 14
- Đây là 3 đồng vị.
- Ba nguyên tử trên đều thuộc nguyên tố Mg.
- Hạt nhân của mỗi nguyên tử đều có 12 proton.
Câu 9: Chọn câu phát biểu sai:
- Số khối bằng tổng số hạt p và n
- Tổng số p và số e được gọi là số khối
- Trong 1 nguyên tử số p = số e = điện tích hạt nhân
- Số p bằng số e
Câu 10: Nguyên tử có:
- 13p, 13e, 14n.
- 13p, 14e, 14n.
- 13p, 14e, 13n.
- 14p, 14e, 13n.
Câu 11: Nguyên tử canxi có kí hiệu là . Phát biểu nào sau đây sai?
- Nguyên tử Ca có 2 electron lớp ngoài cùng.
- Số hiệu nguyên tử của Ca là 20.
- Canxi ở ô thứ 20 trong bảng tuần hoàn.
- Tổng số hạt cơ bản của canxi là 40.
Câu 12: Cặp phát biểu nào sau đây là đúng:
1. Obitan nguyên tử là vùng không gian quanh hạt nhân, ở đó xác suất hiện diện của electron là rất lớn (trên 90%).
2. Đám mây electron không có ranh giới rõ rệt còn obitan nguyên tử có ranh giới rõ rệt.
3. Mỗi obitan nguyên tử chứa tối đa 2 electron với chiều tự quay giống nhau.
4. Trong cùng một phân lớp, các electron sẽ được phân bố trên các obitan sao cho các electron độc thân là tối đa và các electron phải có chiều tự quay khác nhau.
5. Mỗi obitan nguyên tử chứa tối đa 2 electron với chiều tự quay khác nhau.
- 1,3,5.
- 3,2,4.
- 3,5, 4.
- 1,2,5.
Câu 13: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt là 40 .Tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện là 12 hạt. Nguyên tố X có số khối là :
- 27
- 26
- 28
- 23
Câu 14: Trong nguyên tử một nguyên tố A có tổng số các loại hạt là 58. Biết số hạt p ít hơn số hạt n là 1 hạt. Kí hiệu của A là
Câu 15: Tổng các hạt cơ bản trong một nguyên tử là 155 hạt. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 33 hạt. Số khối của nguyên tử đó là
- 119
- 113
- 112
- 108
Câu 16: Tổng các hạt cơ bản trong một nguyên tử là 82 hạt. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22 hạt. Số khối của nguyên tử đó là
- 57
- 56
- 55
- 65
Câu 17: Nguyên tử của nguyên tố Y được cấu tạo bởi 36 hạt. Trong hạt nhân, hạt mang điện bằng số hạt không mang điện.
1/ Số đơn vị điện tích hạt nhân Z là :
- 10
- 11
- 12
D.15
2/ Số khối A của hạt nhân là :
A . 23
- 24
- 25
- 27
Câu 18: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản là 49, trong đó số hạt không mang điện bằng 53,125% số hạt mang điện. Điện tích hạt nhân của X là:
- 18
- 17
- 15
- 16
Câu 19: Nguyên tố X có tổng số hạt mang điện là 30 hạt, trong đó số hạt mang điện lớn hơn số hạt không mang điện X 4 hạt, số p là:
- 10
- 12
- 15
- 13
Câu 20: Nguyên tử của một nguyên tố có 122 hạt p, n, e. Số hạt mang điện trong nhân ít hơn số hạt không mang điện là 11 hạt. Số khối của nguyên tử trên là:
- 122
- 96
- 85
- 74
Câu 21: Nguyên tử X có tổng số hạt p, n, e là 52 và số khối là 35. Số hiệu nguyên tử của X là
- 17
- 18
- 34
- 52
Câu 22: Nguyên tử X có tổng số hạt p, n, e là 28 hạt. Kí hiệu nguyên tử của X là
B.
Câu 23: Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của một nguyên tố là 13. Số khối của nguyên tố là:
- 8
- 10
- 11
- Tất cả đều sai
Câu 24: Tổng số hạt mang điện trong ion AB43- là 50. Số hạt mang điện trong nguyên tử A nhiều hơn số hạt mang điện trong hạt nhân nguyên tử B là 22. Số hiệu nguyên tử A, B lần lượt là:
- 16 và 7
- 7 và 16
- 15 và 8
- 8 và 15
Câu 25: Trong phân tử M2X có tổng số hạt p,n,e là 140, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44 hạt. Số khối của M lớn hơn số khối của X là 23. Tổng số hạt p,n,e trong nguyên tử M nhiều hơn trong nguyên tử X là 34 hạt. CTPT của M2X là:
- K2O
- Rb2O
- Na2O
- Li2O
Câu 26: Trong phân tử MX2 có tổng số hạt p,n,e bằng 164 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 52 hạt. Số khối của nguyên tử M lớn hơn số khối của nguyên tử X là 5. Tổng số hạt p,n,e trong nguyên tử M lớn hơn trong nguyên tử X là 8 hạt. Tổng số hạt p,n,e trong nguyên tử M lớn hơn trong nguyên tử X là 8 hạt. Số hiệu nguyên tử của M là:
- 12
- 20
- 26
- 9
2. Bài tập tự luận có đáp án
Bài tập 1: Nêu cấu tạo nguyên tử của lớp hạt nhân gồm các loại hạt nào?
A: electron, proton và nơtron
- electron và nơtron
- proton và nơtron
- electron và proton
Lời Giải: Đáp án C
Bài tập 2: Hạt mang điện tích dương trong cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học là:
- electron và proton
- proton
- proton và notron
- notron
Lời Gải: Đáp án B
Bài tập 3: Khối lượng nguyên tử cacbon -12 là bao nhiêu?
- 1u
- 12 gam
- 1 đvC
- 12u
Lời Giải: Đáp án D
Bài tập 4: Hạt nhân X có tổng số hạt cơ bản là 40, tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12 hạt. Vậy hạt nhân X có số hạt là bao nhiêu?
Lời Giải:
Trong nguyên tử số p=e nên tổng số hạt sẽ được tính là: 2P + N=40
Số hạt mang điện tích nhiều hơn số hạt không mang điện tích là 12 => 2P - N = 12
Giải phương trình ta được: P = 13 và N = 14 => Hạt nhân X có số hạt là P + N = 27 hạt
Bài tập 5: X có tổng số hạt cơ bản là 18. Hãy tính số hạt mang điện tích dương trong X
Lời Giải:
Theo lý thuyết: Đối với các nguyên tố có Z < 82 thì ta luôn có: 1 ≤ Z/N ≤ 1,5.
Theo đề bải ta có 2Z + N = 18
Vì Z< 82 nên ta có 1 ≤ Z/N ≤ 1,5 ⇒ Z ≤ N ≤1,5Z => 5,11 ≤ Z ≤ 6
Trong đó, Z luôn nguyên => Z = 6
Kết luận: Số hạt mang điện tích dương trong X là 6 hạt
Bài tập 6: Canxi kim loại có khối lượng riêng là 1,55 g/cm3 . Nếu trong tinh thể canxi các nguyên tử là hình cầu chiếm 74% thể tích tinh thể, phần còn lại là khe rỗng, cho NTK của Ca là 40đvC, Hãy tính bán kính nguyên tử canxi