Các em đã được học về cấu tạo của nguyên tử. Tuy nhiên, trong bài này, chúng ta sẽ cùng đi sâu vào tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử, bao gồm số khối, nguyên tử khối trung bình của các nguyên tố hoá học và đồng vị.
Cụ thể, chúng ta sẽ tìm hiểu về điện tích hạt nhân là gì? Về số khối của hạt nhân nguyên tử, cũng như mối quan hệ giữa điện tích của hạt nhân với số proton và số electron. Ngoài ra, các em cũng sẽ được giải đáp các khái niệm về nguyên tố hoá học và đồng vị, cũng như cách tính nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình. Tất cả những kiến thức này sẽ được trình bày một cách cụ thể và chi tiết trong bài viết dưới đây.
1. Hạt nhân nguyên tử
1.1. Điện tích hạt nhân là gì?
Điện tích hạt nhân chính là số proton có trong hạt nhân đó. Nếu hạt nhân của một nguyên tử có Z proton, thì điện tích của hạt nhân đó sẽ là Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z.
Nguyên tử trung hòa 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.
Ví dụ: Số lượng đơn vị điện tích của hạt nhân nguyên tử Oxi là 10. Do đó, ta có thể kết luận rằng nguyên tử Oxi bao gồm 10 proton và 10 electron.
1.2. Số khối
Số khối (được kí hiệu là A) của một hạt nhân bao gồm tổng số hạt proton (được kí hiệu là Z) và tổng số hạt nơtron (được kí hiệu là N): A = Z + N.
Ví dụ: Hạt nhân nguyên tử Natri có 15 proton và 17 nơtron. Vậy số khối của hạt nhân nguyên tử Natri là A = 15+17=32.
2. Nguyên tố hóa học
2.1. Nguyên tố hoá học là gì?
Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
Điều này có nghĩa là tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học đều có số proton và số electron bằng nhau.
Ví dụ: tất cả các nguyên tử có số đơn vị điện tích hạt nhân là 7 đều thuộc về nguyên tố Carbon, và đều có 7 proton và 7 electron.
Những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân thường có các tính chất hóa học tương đồng với nhau.
Hiện nay, có tổng cộng 92 nguyên tố hóa học được tìm thấy trong tự nhiên, và khoảng 18 nguyên tố nhân tạo được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm hạt nhân.
2.2. Số hiệu nguyên tử
Số hiệu nguyên tử của một nguyên tố là số đơn vị điện tích hạt nhân của nó.
2.3. Ký 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 ghi các chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố X với số khối A ở bên trên, số hiệu nguyên tử Z ở bên dưới.
Số hiệu nguyên tử (kí hiệu là Z) cho biết:
- Số proton có trong hạt nhân nguyên tử
- Số electron có trong nguyên tử
Nếu biết số khối (A) và só hiệu nguyên tử (Z), ta biết được số proton, số nơtron (N = A – Z) có trong hạt nhân nguyên tử và số electron của nguyên tử đó.
Như hình trên, ta có A = 23; Z = 11 nên suy ra số p = e = 11, vậy số nơtron N = A – Z = 23 – 11 = 12. Vậy trong hạt nhân nguyên tử natri có 12 nơtron
3. Đồng vị
Các nguyên tử của một nguyên tố hóa học có thể có số khối khác nhau do hạt nhân của chúng có cùng số proton nhưng có thể có số nơtron khác nhau.
=> Những nguyên tử này được gọi là các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học, vì chúng có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, dẫn đến sự khác biệt về số khối A.
Các đồng vị được sắp xếp vào cùng một ô nguyên tố trong bảng tuần hoàn.
Phần lớn các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị. Ngoài khoảng 340 đồng vị tồn tại trong tự nhiên, chúng ta đã tổng hợp được hơn 2400 đồng vị nhân tạo. Vì các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học có số nơtron trong hạt nhân khác nhau, chúng có một số tính chất vật lý khác nhau.
Các đồng vị được phân loại thành hai loại: bền và không bền. Hầu hết các đồng vị có số hiệu nguyên tử lớn hơn 82 (Z > 82) không bền và được gọi là các đồng vị phóng xạ. Tuy nhiên, các đồng vị này được sử dụng rất nhiều trong đời sống và trong lĩnh vực nghiên cứu y học.
4. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình
4.1. Nguyên tử khối
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 được xác định bởi tổng khối lượng các hạt cấu tạo nó, bao gồm proton, neutron và electron, với khối lượng của electron được coi là rất nhỏ và thường bị bỏ qua trong tính toán.
4.2. Nguyên tử khối trung bình
Hầu hết các nguyên tố hóa học được tạo thành từ nhiều đồng vị khác nhau, và mỗi đồng vị đóng góp vào hỗn hợp theo một tỉ lệ phần trăm nhất định.
=> Vì vậy, nguyên tử khối của một nguyên tố có nhiều đồng vị sẽ là trung bình của các nguyên tử khối của các đồng vị trong hỗn hợp, được tính dựa trên tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của từng đồng vị.
– Giả sử nguyên tố có 2 đồng vị X và Y. kí hiệu X, Y đồng thời là nguyên tử khối của 2 đồng vị, tỉ lệ phần trăm số nguyên tử tương ứng là a và b. Khi đó, công thức tính nguyên tử khối trung bình A ngang của nguyên tố là:
Trong những trường hợp không yêu cầu độ chính xác cao, ta có thể coi nguyên tử khối bằng số khối.
Ví dụ về công thức tính nguyên tử khối trung bình
Xem thêm:
Trên đây, THPT Ninh Châu đã giới thiệu cho các em về khái niệm Điện tích hạt nhân là gì và các thông tin về số khối, số hiệu nguyên tử và công thức tính nguyên tử khối trung bình – những nội dung được đề cập trong bài 3, chương Hóa học lớp 10. Nếu các em có bất kỳ câu hỏi hay ý kiến đóng góp nào, hãy để lại bình luận dưới bài viết. Chúc các em thành công trong học tập!
