I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Nguyên tố hóa học là gì?

Hiện nay, con người đã phát hiện được 118 nguyên tố hóa học. Mỗi nguyên tố có những tính chất riêng biệt vì được tạo nên từ các nguyên tử có số proton xác định trong hạt nhân.

Định nghĩa: Tập hợp những nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân thuộc cùng một nguyên tố hóa học.

Ví dụ:

• Mọi nguyên tử vàng đều có 79 proton trong hạt nhân → chúng thuộc nguyên tố vàng (gold).
• Mọi nguyên tử chì đều có 82 proton trong hạt nhân → chúng thuộc nguyên tố chì (lead).

2. Số hiệu nguyên tử

Số proton trong hạt nhân chính là số hiệu nguyên tử, kí hiệu là $Z$. Mỗi nguyên tố hóa học chỉ có duy nhất một số hiệu nguyên tử.

$$Z = \text{số proton trong hạt nhân}$$

Ví dụ: Nguyên tố oxygen có $Z = 8$, nghĩa là mọi nguyên tử oxygen đều có 8 proton trong hạt nhân.

Lưu ý quan trọng: Các nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố hóa học có thể có số neutron khác nhau. Ví dụ, trong tự nhiên các nguyên tử oxygen đều có 8 proton nhưng có thể có 8, 9 hoặc 10 neutron.

Vậy tiêu chí duy nhất để phân biệt nguyên tố hóa học là số proton, không phải số neutron hay khối lượng nguyên tử.

3. Tên gọi của nguyên tố hóa học

Tên gọi các nguyên tố được quy định thống nhất trên toàn thế giới theo IUPAC (Liên minh Quốc tế về Hóa học cơ bản và Hóa học ứng dụng).

Một số nguyên tố đã được biết đến từ thời cổ đại như vàng (gold), bạc (silver), sắt (iron), đồng (copper), thủy ngân (mercury)… Nhiều nguyên tố khác được phát hiện gần đây hơn như rutherfordium, bohrium…

4. Kí hiệu hóa học

Mỗi nguyên tố có một kí hiệu hóa học riêng, được dùng thống nhất trên toàn thế giới.

Quy tắc viết kí hiệu:

• Gồm một hoặc hai chữ cái lấy từ tên gọi của nguyên tố.
• Chữ cái đầu viết in hoa, chữ cái thứ hai (nếu có) viết thường.

Ví dụ: Hydrogen → H, Oxygen → O, Lithium → Li, Helium → He.

Một số nguyên tố có kí hiệu xuất phát từ tên Latin (không phải tên IUPAC):

Lưu ý: Viết Ca (đúng) chứ không viết ca, cA hay CA. Chữ cái đầu luôn in hoa, chữ sau luôn viết thường.

5. Bảng 20 nguyên tố đầu tiên

6. Nguyên tố hóa học trong cơ thể người

Bốn nguyên tố C, O, H, N chiếm khoảng 96% khối lượng cơ thể người. Các nguyên tố P, S, Ca, K… chiếm xấp xỉ 4%. Một số nguyên tố vi lượng như sắt (Fe), iodine (I) tồn tại với hàm lượng rất nhỏ nhưng không thể thiếu cho sự sống.

7. Củng cố lý thuyết qua câu hỏi đúng – sai

Câu hỏi 1: Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có cùng thành phần nào?

→ Số proton. Đây là tiêu chí duy nhất. Các nguyên tử cùng nguyên tố có thể khác nhau về số neutron và khối lượng nguyên tử.

Câu hỏi 2: Tên gọi theo IUPAC của nguyên tố có kí hiệu Na là gì?

→ Sodium. Kí hiệu Na xuất phát từ tên Latin “Natrium”, nhưng tên IUPAC chính thức là Sodium. (“Natri” là tên thường dùng trong tiếng Việt.)

Câu hỏi 3: Xét các phát biểu sau, phát biểu nào không đúng?

• (A) Nguyên tố nitrogen có kí hiệu hóa học là N. → Đúng.
• (B) Những nguyên tử có cùng số proton thuộc cùng một nguyên tố hóa học. → Đúng.
• (C) Tên gọi theo IUPAC của nguyên tố có kí hiệu Ca là Carbon. → Sai. Ca là kí hiệu của Calcium, không phải Carbon. Carbon có kí hiệu là C.
• (D) Bốn nguyên tố C, O, H, N chiếm khoảng 96% khối lượng cơ thể người. → Đúng.

→ Phát biểu không đúng là (C).

Câu hỏi 4: Nguyên tử aluminium có số hiệu nguyên tử là 13. Phát biểu nào không đúng?

• (A) Có 13 proton trong hạt nhân. → Đúng (vì $Z = 13$).
• (B) Có 13 electron. → Đúng (vì số e = số p).
• (C) Số đơn vị điện tích hạt nhân là 13. → Đúng (vì $Z$ = số đơn vị điện tích hạt nhân).
• (D) Có 14 neutron trong hạt nhân. → Không đúng. Chỉ từ số hiệu nguyên tử ($Z = 13$), ta không thể suy ra số neutron. Số neutron cần thêm thông tin khác (ví dụ khối lượng nguyên tử).

→ Phát biểu không đúng là (D).

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Nhận biết nguyên tử thuộc cùng nguyên tố hóa học

Phương pháp

Dựa vào số proton trong hạt nhân:

• Các nguyên tử có cùng số proton → thuộc cùng một nguyên tố.
• Các nguyên tử có khác số proton → thuộc nguyên tố khác nhau.
• Số neutron không ảnh hưởng đến việc xác định nguyên tố.

Ví dụ 1

Cho mô hình cấu tạo các nguyên tử A, B, D như sau: A có 6p và 6n; B có 7p và 7n; D có 6p và 8n. Nguyên tử nào thuộc cùng một nguyên tố hóa học?

Lời giải:

Xét số proton của từng nguyên tử:

Nguyên tử A và D đều có 6 proton → chúng thuộc cùng một nguyên tố hóa học (carbon).

Nguyên tử B có 7 proton → thuộc nguyên tố khác (nitrogen).

Mặc dù A và D có số neutron khác nhau (6 và 8), nhưng chúng vẫn cùng nguyên tố vì có cùng số proton.

Đáp án: C. A, D

Ví dụ 2

Cho 12 nguyên tử với thông tin (số p, số n) như sau: A(1, 0); D(1, 1); E(1, 2); G(6, 6); L(6, 8); M(7, 7); Q(8, 8); R(8, 9); T(8, 10); X(20, 20); Y(19, 20); Z(19, 21).

Hãy xếp các nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố vào cùng nhóm.

Lời giải:

Ta nhóm các nguyên tử theo số proton:

→ Xếp được 6 nhóm (6 nguyên tố khác nhau).

Giải thích: Các nguyên tử A(1, 0), D(1, 1), E(1, 2) đều có 1 proton nên cùng thuộc nguyên tố hydrogen, dù số neutron lần lượt là 0, 1, 2.

Dạng 2: Viết kí hiệu hóa học và đọc tên nguyên tố

Phương pháp

• Nhớ quy tắc viết: chữ cái đầu in hoa, chữ cái sau (nếu có) viết thường.
• Cần học thuộc tên và kí hiệu 20 nguyên tố đầu tiên (Bảng 3.1).
• Chú ý các nguyên tố có kí hiệu không xuất phát từ tên IUPAC mà từ tên Latin: Na (Sodium), K (Potassium), Fe (Iron), Cu (Copper)…
• Nguyên tố có kí hiệu 1 chữ cái: H, B, C, N, O, F, P, S, K…
• Nguyên tố có kí hiệu 2 chữ cái: He, Li, Be, Ne, Na, Mg, Al, Si, Cl, Ar, Ca…

Ví dụ 1

Cho các nguyên tố: hydrogen, magnesium, oxygen, potassium, silicon. Có bao nhiêu nguyên tố có kí hiệu hóa học gồm 1 chữ cái?

Lời giải:

Viết kí hiệu của từng nguyên tố:

Các nguyên tố có kí hiệu gồm 1 chữ cái: H, O, K → có 3 nguyên tố.

Đáp án: B. 3

Ví dụ 2

Điền kí hiệu hóa học của các nguyên tố sau:

Lời giải:

Lưu ý: Potassium có kí hiệu K (từ tên Latin “Kalium”), Iron có kí hiệu Fe (từ tên Latin “Ferrum”). Đây là những nguyên tố mà kí hiệu không lấy từ tên IUPAC.

Dạng 3: Xác định số hạt trong hạt nhân từ số hiệu nguyên tử và khối lượng nguyên tử

Phương pháp

Từ Bài 2, ta biết khối lượng nguyên tử (tính theo amu) xấp xỉ bằng tổng số proton và neutron:

$$m_{\text{nguyên tử}} \approx \text{số p} + \text{số n}$$

Khi đề cho số hiệu nguyên tử ($Z$) và khối lượng nguyên tử ($m$), ta tính:

$$\text{Số proton} = Z$$

$$\text{Số neutron} = m – Z$$

Ví dụ 1

Trong tự nhiên, nguyên tố Neon ($Z = 10$) có một loại nguyên tử có khối lượng nguyên tử là 22 amu. Tính số proton và neutron trong hạt nhân của loại nguyên tử này.

Lời giải:

Bước 1: Xác định số proton.

$$\text{Số p} = Z = 10$$

Bước 2: Tính số neutron.

Khối lượng nguyên tử xấp xỉ bằng tổng số proton và neutron:

$$m \approx \text{số p} + \text{số n}$$

$$22 = 10 + \text{số n}$$

$$\text{Số n} = 22 – 10 = 12$$

Kết quả: Hạt nhân có 10 proton và 12 neutron.

Ví dụ 2

Nguyên tố Argon có số hiệu nguyên tử $Z = 18$ và khối lượng nguyên tử là 40 amu. Xác định số proton, số electron và số neutron của nguyên tử Argon.

Lời giải:

Bước 1: Số proton:

$$\text{Số p} = Z = 18$$

Bước 2: Số electron (nguyên tử trung hòa điện):

$$\text{Số e} = \text{Số p} = 18$$

Bước 3: Số neutron:

$$\text{Số n} = m – Z = 40 – 18 = 22$$

Kết quả: Nguyên tử Argon có 18 proton, 18 electron và 22 neutron.

Dạng 4: Tính phần trăm thành phần nguyên tố trong hỗn hợp

Phương pháp

Khi đề cho phần trăm của các thành phần khác, ta tính phần trăm của nguyên tố cần tìm bằng cách:

$$\text{\% nguyên tố cần tìm} = 100\% – \text{tổng \% các thành phần còn lại}$$

Ví dụ 1

Mặt Trời chứa 25% helium và 2% các nguyên tố hóa học khác. Tính phần trăm nguyên tố hydrogen có trong Mặt Trời.

Lời giải:

Tổng phần trăm tất cả các nguyên tố trong Mặt Trời bằng 100%.

$$\text{\% hydrogen} = 100\% – 25\% – 2\% = 73\%$$

Đáp án: D. 73%

Ví dụ 2

Cơ thể người chứa 65% oxygen, 18,5% carbon, 9,5% hydrogen và 3% nitrogen. Phần trăm các nguyên tố khác chiếm bao nhiêu?

Lời giải:

$$\text{\% các nguyên tố khác} = 100\% – 65\% – 18{,}5\% – 9{,}5\% – 3\% = 4\%$$

Vậy các nguyên tố còn lại (phosphorus, calcium, potassium, sulfur…) chiếm khoảng 4% khối lượng cơ thể.

III. SƠ ĐỒ TƯ DUY

NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1. Khái niệm

• Tập hợp các nguyên tử có cùng số proton → cùng một nguyên tố hóa học
• Hiện nay có 118 nguyên tố hóa học
• Tiêu chí phân biệt: số proton (không phải số neutron hay khối lượng)

2. Số hiệu nguyên tử ($Z$)

• $Z$ = số proton trong hạt nhân
• Mỗi nguyên tố có duy nhất một giá trị $Z$
• Các nguyên tử cùng nguyên tố có thể khác nhau về số neutron

3. Tên gọi

• Quy định thống nhất theo IUPAC
• Một số nguyên tố có tên Latin khác tên IUPAC (sodium/natrium, potassium/kalium…)

4. Kí hiệu hóa học

• Gồm 1 hoặc 2 chữ cái
• Chữ cái đầu: IN HOA
• Chữ cái sau: viết thường
• Ví dụ: H, O, C, Na, Ca, Mg, Al, Fe…

5. Nguyên tố trong cơ thể người

• C, O, H, N chiếm ~96%
• P, S, Ca, K… chiếm ~4%
• Nguyên tố vi lượng: Fe, I… (hàm lượng rất nhỏ nhưng cần thiết)

6. Công thức liên quan

• $Z = \text{số p}$
• $\text{Số n} = m_{\text{nguyên tử}} – Z$
• Số p = Số e (nguyên tử trung hòa điện)

IV. SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu