Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Câu hỏi mở đầu trang 17
Đề bài: Các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân thì có đặc điểm gì chung? Giữa số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton và số electron có mối liên hệ như thế nào?
Lời giải:
- Các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân thì thuộc cùng một nguyên tố hoá học và có tính chất hoá học giống nhau.
- Mối liên hệ:
$$\text{Số đơn vị điện tích hạt nhân} = \text{Số proton} = \text{Số electron}$$
I. Nguyên tố hoá học
Câu 1 trang 17
Đề bài: Cho các nguyên tử sau: L (Z = 8, A = 16), D (Z = 9, A = 19), E (Z = 8, A = 18), G (Z = 7, A = 15). Trong các nguyên tử trên, các nguyên tử nào thuộc cùng một nguyên tố hoá học?
Lời giải:
Các nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố hoá học khi chúng có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng Z).
Xét số hiệu nguyên tử Z của từng nguyên tử:
- L: Z = 8
- D: Z = 9
- E: Z = 8
- G: Z = 7
→ L và E đều có Z = 8 nên L và E thuộc cùng một nguyên tố hoá học.
II. Kí hiệu nguyên tử
Câu 2 trang 18
Đề bài: Kí hiệu một nguyên tử cho biết những thông tin gì? Cho ví dụ.
Lời giải:
Kí hiệu nguyên tử có dạng $^{A}_{Z}X$, cho biết các thông tin sau:
- X: kí hiệu hoá học của nguyên tố.
- Z: số hiệu nguyên tử (= số proton = số electron).
- A: số khối (A = Z + N), từ đó suy ra số neutron: N = A − Z.
Ví dụ: Kí hiệu $^{23}_{11}\text{Na}$ cho biết:
- Nguyên tố sodium, kí hiệu hoá học là Na.
- Số proton = số electron = 11.
- Số neutron = 23 − 11 = 12.
Câu 3 trang 18
Đề bài: Hãy biểu diễn kí hiệu của một số nguyên tử sau:
a) Nitrogen (số proton = 7 và số neutron = 7).
b) Phosphorus (số proton = 15 và số neutron = 16).
c) Copper (đồng) (số proton = 29 và số neutron = 34).
Lời giải:
Áp dụng công thức: Z = số proton, A = Z + N.
a) Nitrogen:
- Z = 7; A = 7 + 7 = 14.
- Kí hiệu: $^{14}_{7}\text{N}$
b) Phosphorus:
- Z = 15; A = 15 + 16 = 31.
- Kí hiệu: $^{31}_{15}\text{P}$
c) Copper:
- Z = 29; A = 29 + 34 = 63.
- Kí hiệu: $^{63}_{29}\text{Cu}$
III. Đồng vị
Câu 4 trang 18
Đề bài: Xác định thành phần nguyên tử (số proton, neutron, electron) của mỗi đồng vị sau:
a) $^{28}_{14}\text{Si}$, $^{29}_{14}\text{Si}$, $^{30}_{14}\text{Si}$.
b) $^{54}_{26}\text{Fe}$, $^{56}_{26}\text{Fe}$, $^{57}_{26}\text{Fe}$, $^{58}_{26}\text{Fe}$.
Lời giải:
Áp dụng: số proton = số electron = Z; số neutron N = A − Z.
a) Các đồng vị của Si (Z = 14):
| Đồng vị | Số proton | Số electron | Số neutron |
|---|---|---|---|
| $^{28}_{14}\text{Si}$ | 14 | 14 | 28 − 14 = 14 |
| $^{29}_{14}\text{Si}$ | 14 | 14 | 29 − 14 = 15 |
| $^{30}_{14}\text{Si}$ | 14 | 14 | 30 − 14 = 16 |
b) Các đồng vị của Fe (Z = 26):
| Đồng vị | Số proton | Số electron | Số neutron |
|---|---|---|---|
| $^{54}_{26}\text{Fe}$ | 26 | 26 | 54 − 26 = 28 |
| $^{56}_{26}\text{Fe}$ | 26 | 26 | 56 − 26 = 30 |
| $^{57}_{26}\text{Fe}$ | 26 | 26 | 57 − 26 = 31 |
| $^{58}_{26}\text{Fe}$ | 26 | 26 | 58 − 26 = 32 |
IV. Nguyên tử khối
Câu 5 trang 20
Đề bài: Tỉ lệ phần trăm số nguyên tử các đồng vị của neon (Ne) được xác định theo phổ khối lượng (Hình 2.4). Tính nguyên tử khối trung bình của Ne.
Lời giải:
Từ phổ khối lượng, ta có 3 đồng vị của Ne với phần trăm số nguyên tử như sau:
- $^{20}_{10}\text{Ne}$: chiếm 90,0%
- $^{21}_{10}\text{Ne}$: chiếm 1,0%
- $^{22}_{10}\text{Ne}$: chiếm 9,0%
Áp dụng công thức nguyên tử khối trung bình:
$$\overline{A} = \dfrac{(X \cdot a) + (Y \cdot b) + (Z \cdot c)}{100}$$
Thay số:
$$\overline{A} = \dfrac{(20 \cdot 90{,}0) + (21 \cdot 1{,}0) + (22 \cdot 9{,}0)}{100}$$
$$\overline{A} = \dfrac{1800 + 21 + 198}{100} = \dfrac{2019}{100} = 20{,}19$$
Vậy nguyên tử khối trung bình của Ne là 20,19.
Câu 6 trang 20
Đề bài: Vì sao trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, giá trị nguyên tử khối của chromium (Cr) không phải là số nguyên, mà là 51,996?
Lời giải:
Trong tự nhiên, hầu hết các nguyên tố hoá học là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định.
Giá trị nguyên tử khối ghi trong bảng tuần hoàn là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị, được tính theo công thức:
$$\overline{A} = \dfrac{(X \cdot a) + (Y \cdot b) + \ldots}{100}$$
Vì kết quả phép tính trên thường không phải số nguyên, nên nguyên tử khối của Cr là 51,996 (không nguyên).
Câu 7 trang 20
Đề bài: Copper (đồng) được sử dụng làm dây dẫn điện, huy chương, trống đồng,… Nguyên tử khối trung bình của copper bằng 63,546. Copper tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng đồng vị $^{63}_{29}\text{Cu}$ và $^{65}_{29}\text{Cu}$. Tính phần trăm số nguyên tử của đồng vị $^{63}_{29}\text{Cu}$ tồn tại trong tự nhiên.
Lời giải:
Bước 1: Đặt ẩn.
Gọi x là phần trăm số nguyên tử của đồng vị $^{63}_{29}\text{Cu}$.
→ Phần trăm số nguyên tử của đồng vị $^{65}_{29}\text{Cu}$ là (100 − x).
Bước 2: Lập phương trình nguyên tử khối trung bình.
$$\overline{A} = \dfrac{63 \cdot x + 65 \cdot (100 – x)}{100} = 63{,}546$$
Bước 3: Giải phương trình.
$$63x + 65(100 – x) = 63{,}546 \cdot 100$$
$$63x + 6500 – 65x = 6354{,}6$$
$$-2x = 6354{,}6 – 6500 = -145{,}4$$
$$x = 72{,}7$$
Kết luận: Đồng vị $^{63}_{29}\text{Cu}$ chiếm **72,7%** số nguyên tử copper trong tự nhiên (và đồng vị $^{65}_{29}\text{Cu}$ chiếm 27,3%).
Em có thể
Giải thích vì sao nguyên tử khối của các nguyên tố hoá học không phải là các trị số nguyên và hiểu được sự đa dạng của nguyên tố hoá học trong tự nhiên thông qua khái niệm đồng vị
Lời giải:
1) Vì sao nguyên tử khối của các nguyên tố hoá học không phải là các trị số nguyên?
Trong tự nhiên, hầu hết các nguyên tố hoá học tồn tại dưới dạng hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử khác nhau.
Giá trị nguyên tử khối ghi trong bảng tuần hoàn là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị đó, được tính theo công thức:
$$\overline{A} = \dfrac{(X \cdot a) + (Y \cdot b) + \ldots}{100}$$
Do là giá trị trung bình có trọng số nên kết quả thường không phải số nguyên.
Ví dụ: Chlorine có hai đồng vị $^{35}_{17}\text{Cl}$ (75,77\%) và $^{37}_{17}\text{Cl}$ (24,23\%) → nguyên tử khối trung bình là 35,48 (không nguyên).
2) Sự đa dạng của nguyên tố hoá học trong tự nhiên qua khái niệm đồng vị:
- Cùng một nguyên tố hoá học có thể tồn tại ở nhiều dạng nguyên tử khác nhau (các đồng vị) — cùng số proton nhưng khác số neutron, nên khác nhau về khối lượng và một số tính chất vật lí.
- Ví dụ: hydrogen có 3 đồng vị (protium $^{1}_{1}\text{H}$, deuterium $^{2}_{1}\text{H}$, tritium $^{3}_{1}\text{H}$); neon có 3 đồng vị; iron có 4 đồng vị,…
- Ngoài các đồng vị bền, nhiều nguyên tố còn có đồng vị phóng xạ, được ứng dụng rộng rãi trong y học, nông nghiệp và nghiên cứu khoa học.
→ Chính nhờ sự tồn tại của các đồng vị mà thế giới nguyên tử trở nên phong phú và đa dạng hơn nhiều so với số 118 nguyên tố đã biết.
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ