Bài tập Hoá 10 Bài 1: Thành phần của nguyên tử (23 bài tập)

Lớp 10 · Hoá Học Bài 1

Thành Phần Của Nguyên Tử

Cấu tạo nguyên tử · khối lượng & điện tích các hạt · kích thước · số khối A = Z + N

1
Thành phần cấu tạo của nguyên tử

Mọi nguyên tử đều có cấu tạo gồm hai phần chính: hạt nhân nằm ở trung tâm và vỏ nguyên tử (lớp vỏ electron) bao quanh hạt nhân.

hạt nhân electron (e⁻) vỏ nguyên tử

▸ Hạt nhân

Nằm ở trung tâm nguyên tử, chứa hai loại hạt: proton (kí hiệu $p$, mang điện dương) và neutron (kí hiệu $n$, không mang điện).

Trường hợp đặc biệt: nguyên tử $^{1}_{1}\text{H}$ (hydrogen) có hạt nhân chỉ chứa 1 proton, không có neutron.

▸ Vỏ nguyên tử

Là vùng không gian xung quanh hạt nhân, chứa các electron (kí hiệu $e$, mang điện âm) chuyển động rất nhanh.

p
Proton
điện tích $+1$
n
Neutron
điện tích $0$
e
Electron
điện tích $-1$
NGUYÊN TỬ TRUNG HOÀ ĐIỆN
Số proton $=$ Số electron

▸ Lược sử phát hiện các hạt cơ bản

NămNhà khoa họcPhát hiện
1897J. J. ThomsonElectron (qua thí nghiệm phóng điện qua khí loãng)
1911E. RutherfordHạt nhân nguyên tử (bắn hạt $\alpha$ vào lá vàng mỏng)
1918E. RutherfordProton
1932J. ChadwickNeutron

▸ Ý nghĩa thí nghiệm Rutherford (1911)

Khi bắn chùm hạt $\alpha$ vào lá vàng mỏng:

  • Phần lớn hạt $\alpha$ xuyên thẳng → nguyên tử có cấu tạo rỗng.
  • Một số ít bị lệch hướng, rất ít bị bật ngược → tồn tại hạt nhân nhỏ mang điện dương ở trung tâm.
2
Khối lượng và điện tích các hạt cơ bản

Mỗi hạt cơ bản có khối lượng và điện tích đặc trưng riêng. Người ta thường dùng đơn vị amu cho khối lượng và điện tích quy ước ($\pm 1$, $0$) thay cho đơn vị Coulomb (C).

HạtKhối lượng (amu)Điện tích (C)Quy ước
Proton ($p$)$\approx 1$$+1{,}602 \times 10^{-19}$$+1$
Neutron ($n$)$\approx 1$$0$$0$
Electron ($e$)$\approx 0{,}00055$$-1{,}602 \times 10^{-19}$$-1$

Khối lượng cụ thể (kg):

  • $m_p \approx 1{,}673 \times 10^{-27}$ kg
  • $m_n \approx 1{,}675 \times 10^{-27}$ kg
  • $m_e \approx 9{,}109 \times 10^{-31}$ kg
Nhận xét quan trọng:
• Khối lượng proton $\approx$ khối lượng neutron $\approx 1$ amu.
• Khối lượng electron nhỏ hơn proton khoảng 1837 lần → coi như không đáng kể.
• Do đó, khối lượng nguyên tử tập trung gần như hoàn toàn ở hạt nhân.
Điện tích nguyên tử: Vì nguyên tử trung hoà điện nên tổng điện tích dương (proton) bằng tổng điện tích âm (electron). Nói cách khác, $\text{số } p = \text{số } e$.
3
Kích thước nguyên tử và đơn vị khối lượng

▸ Kích thước

Nếu xem nguyên tử là một quả cầu thì:

  • Đường kính nguyên tử $\approx 10^{-10}$ m.
  • Đường kính hạt nhân $\approx 10^{-14}$ m.
SO SÁNH KÍCH THƯỚC
Đường kính nguyên tử lớn hơn đường kính hạt nhân khoảng 10 000 lần ($10^4$ lần)

⇒ Nguyên tử có cấu tạo rỗng: phần lớn không gian là vùng vỏ electron, hạt nhân chỉ chiếm một phần rất nhỏ ở trung tâm.

▸ Đơn vị thường dùng

Đơn vịQuy đổiDùng cho
$1$ pm$10^{-12}$ mkích thước nguyên tử
$1$ Å (angstrom)$10^{-10}$ mkích thước nguyên tử
$1$ amu$1{,}661 \times 10^{-27}$ kgkhối lượng nguyên tử

▸ Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu)

Vì khối lượng nguyên tử cực kỳ nhỏ nên người ta dùng đơn vị amu (atomic mass unit):

ĐỊNH NGHĨA AMU
$1$ amu $= \dfrac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử $^{12}\text{C}$ $= 1{,}661 \times 10^{-27}$ kg

Ví dụ: nguyên tử oxygen có khối lượng $2{,}656 \times 10^{-26}$ kg $= 15{,}999$ amu $\approx 16$ amu.

4
Điện tích hạt nhân và số khối

▸ Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z)

CÔNG THỨC QUAN TRỌNG
Số đơn vị điện tích hạt nhân $Z$ $=$ Số proton $=$ Số electron

Điện tích hạt nhân được kí hiệu là $Z+$ (hoặc $+Z$). Ví dụ hạt nhân nguyên tử $\text{Na}$ có 11 proton thì điện tích hạt nhân là $+11$, viết là $11+$.

▸ Số khối (A)

Số khối (hay số nucleon) $A$ là tổng số protonneutron trong hạt nhân:

CÔNG THỨC SỐ KHỐI
$A = Z + N$

Trong đó $Z$ là số proton, $N$ là số neutron.

Mối liên hệ cần nhớ:
• Số $p$ $=$ Số $e$ $= Z$
• Số $n$ $= N = A - Z$
• Tổng số hạt trong nguyên tử $= 2Z + N$
• Số hạt mang điện $= 2Z$ (gồm cả $p$ và $e$); số hạt không mang điện $= N$
📝 Ví dụ minh hoạ

Nguyên tử $\text{Na}$ có 11 proton và 12 neutron. Tính $Z$, $A$ và viết kí hiệu.

Bước 1: $Z = $ số proton $= 11$.
Bước 2: $A = Z + N = 11 + 12 = 23$.
Bước 3: Vì nguyên tử trung hoà điện nên số $e = Z = 11$.
Vậy: $Z = 11$; $A = 23$; kí hiệu $^{23}_{11}\text{Na}$
5
Ví dụ minh hoạ – Tính số hạt từ tổng và điều kiện

Đây là dạng bài quan trọng nhất mà các em hay gặp. Phương pháp chung: gọi $Z$ là số proton, $N$ là số neutron → lập hai phương trình rồi giải hệ.

Các công thức cốt lõi:
• Tổng số hạt $= 2Z + N$
• Số hạt mang điện $= 2Z$
• Số hạt không mang điện $= N$
• Số khối $A = Z + N$
📝 Ví dụ 1 – Biết Z và A

Nguyên tử aluminium có điện tích hạt nhân bằng $+13$ và số khối bằng $27$. Tính số $p$, $n$, $e$.

Bước 1: Điện tích hạt nhân $+13 \Rightarrow Z = 13 \Rightarrow$ số proton $= 13$.
Bước 2: Nguyên tử trung hoà $\Rightarrow$ số electron $= Z = 13$.
Bước 3: $N = A - Z = 27 - 13 = 14$.
$p = e = 13$; $n = 14$
📝 Ví dụ 2 – Biết tổng số hạt và quan hệ

Nguyên tử X có tổng số hạt bằng $60$, số hạt mang điện gấp đôi số hạt không mang điện. Tìm số khối $A$.

Bước 1: Gọi $Z$ là số proton, $N$ là số neutron. Tổng số hạt: $2Z + N = 60$  (1)
Bước 2: Hạt mang điện ($2Z$) gấp đôi hạt không mang điện ($N$): $2Z = 2N \Rightarrow Z = N$  (2)
Bước 3: Thay (2) vào (1): $2Z + Z = 60 \Rightarrow 3Z = 60 \Rightarrow Z = N = 20$.
Bước 4: $A = Z + N = 20 + 20 = 40$.
$A = 40$ (nguyên tố Calcium – Ca)
📝 Ví dụ 3 – Khi chỉ biết tổng số hạt

Tổng số hạt trong nguyên tử X là $10$. Tìm số khối $A$.

Bước 1: $2Z + N = 10 \Rightarrow N = 10 - 2Z$.
Bước 2: Áp dụng điều kiện nguyên tử bền: $1 \leq \dfrac{N}{Z} \leq 1{,}52$ ⇒ $2{,}84 \leq Z \leq 3{,}33$.
Bước 3: Chọn $Z$ nguyên: $Z = 3 \Rightarrow N = 10 - 6 = 4$.
$A = Z + N = 3 + 4 = 7$ (Lithium – Li)
6
Xem đầy đủ lý thuyết & các dạng bài tập

Để xem lý thuyết đầy đủ với các công thức mở rộng, bảng so sánh chi tiết, sơ đồ tư duy, đầy đủ các dạng bài tập (so sánh kích thước, điện tích Coulomb, khối lượng mol electron, hệ 2 nguyên tử…) và sai lầm thường gặp, hãy đọc bài viết bên dưới:

Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát chương trình SGK Hóa Học 10!

1
Điểm: 0/23
⚛️

Cùng luyện Bài 1 – Thành phần nguyên tử!

23 câu: 18 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận

💡 Gợi ý
ThS. Lê Thị Mai Nhi

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