Lý thuyết Nguyên tố hóa học – Hóa 10 Kết nối tri thức

Lý thuyết Hóa học 10 Bài 2: Nguyên tố hóa học

A. Lý thuyết Nguyên tố hóa học

I. Nguyên tố hóa học

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân. Trong nguyên tử, số đơn vị điện tích hạt nhân bằng số electron ở vỏ nguyên tử. Các electron trong nguyên tử quyết định tính chất hóa học của nguyên tử, nên các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có tính chất hóa học giống nhau.

Ví dụ 1: Tất cả nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân là 6 đều thuộc nguyên tố carbon dù chúng có thể có số neutron khác nhau.

Ví dụ 2: Cho các nguyên tử sau: B (Z = 8, A = 16), D (Z = 7, A = 14), E (Z = 9, A = 19), F (Z = 8, A = 18).

Trong các nguyên tử trên, nguyên tử B và F thuộc cùng một nguyên tố hóa học vì có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (Z = 8).

II. Kí hiệu nguyên tử

Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học (còn được gọi là số hiệu nguyên tử (Z) của nguyên tố đó) và số khối (A) là những đặc trưng cơ bản của một nguyên tử.

Khi viết kí hiệu nguyên tử, đặt hai chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố, trong đó số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới và số khối A ở phía trên.

Ví dụ 1: Kí hiệu nguyên tử helium là ${}_2{}^{4}He$. Cho biết:

+ Nguyên tử helium có kí hiệu là He.

+ Số hiệu nguyên tử helium là Z = 2 = số proton = số electron.

+ Số khối của nguyên tử helium là A = 4.

A = Z + N $\to$ Số neutron = N = A – Z = 4 – 2 = 2.

Ví dụ 2: Nguyên tử nitrogen có 7 proton và 7 neutron.

Ta có:

+ Số hiệu nguyên tử Z = số proton = 7.

+ Số khối của nguyên tử nitrogen là A = Z + N = 7 + 7 = 14.

$\to$Kí hiệu nguyên tử nitrogen là ${}_7{}^{14}N$.

III. Đồng vị

Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng có số neutron khác nhau.

Ví dụ 1: Mô hình cấu tạo nguyên tử các đồng vị của nguyên tố hydrogen.

Các đồng vị khác nhau về số neutron nên khác nhau về khối lượng của hạt nhân nguyên tử, đồng thời khác nhau về một số tính chất vật lí.

Ví dụ 2: Ở dạng đơn chất, đồng vị ${}_{17}{}^{37}Cl$ có tỉ khối lớn hơn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn đồng vị ${}_{17}{}^{35}Cl$.

IV. Nguyên tử khối

1. Nguyên tử khối

Nguyên tử khối là khối lượng của nguyên tử, cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử. Do khối lượng proton và neutron đều xấp xỉ 1,0 amu, còn khối lượng electron nhỏ hơn rất nhiều (0,00055 amu), nên có thể coi khối lượng nguyên tử xấp xỉ số khối.

Ví dụ: Nguyên tử của nguyên tố potassium có 19 proton và 20 neutron.

Nguyên tử khối của potassium là A = 19 + 20 = 39.

2. Nguyên tử khối trung bình

Nguyên tử khối của một nguyên tố là nguyên tử khối trung bình (kí hiệu $\overline{A}$) của hỗn hợp các đồng vị của nguyên tố đó.

Biểu thức tổng quát tính nguyên tử khối trung bình ($\overline{A}$): $\overline{A}=\frac{(X.a)+(Y.b)+\mathrm{...}}{100}$

Trong đó, $\overline{\mathrm{A}}$ là nguyên tử khối trung bình; X và Y, … lần lượt là nguyên tử khối của các đồng vị X và Y, …; a và b, … lần lượt là % số nguyên tử của các đồng vị X và Y, …

Ví dụ 1: Trong tự nhiên, nguyên tố chlorine có hai đồng vị bền là ${}_{17}{}^{35}Cl$ (chiếm 75,77%) và ${}_{17}{}^{37}Cl$ (chiếm 24,23% số nguyên tử).

Nguyên tử khối trung bình của chlorine:$\overline{A}=\frac{(75,77.35)+(24,23.37)}{100}=35,48$ .

Ví dụ 2: Nguyên tử khối trung bình của copper bằng 63,546. Copper tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ và ${}_{29}{}^{65}Cu$ . Tính phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ tồn tại trong tự nhiên.

Hướng dẫn:

Gọi phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${}_{29}{}^{63}Cu$ và ${}_{29}{}^{65}Cu$ lần lượt là x (%) và y (%).

Ta có: x + y = 100 (*).

Nguyên tử khối trung bình của copper: $\overline{A}=\frac{63x+65y}{100}=63,546$ (**).

Từ (*) và (**), suy ra: x = 72,7 và y = 27,3.

B. Trắc nghiệm Nguyên tố hóa học

Câu 1. Nguyên tố hóa học là

A. tập hợp các nguyên tử có cùng số neutron trong nguyên tử.

B. tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân.

C. tập hợp các nguyên tử có cùng số khối.

D. tập hợp các nguyên tử có cùng kích thước.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân.

Câu 2. Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có

A. tính chất hóa học giống nhau.

B. khối lượng nguyên tử giống nhau.

C. kích thước nguyên tử giống nhau.

D. tổng số hạt proton, neutron và electron giống nhau.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân. Trong nguyên tử, số đơn vị điện tích hạt nhân bằng số electron ở vỏ nguyên tử. Các electron trong nguyên tử quyết định tính chất hóa học của nguyên tử, nên các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có tính chất hóa học giống nhau.

Câu 3. Cho các nguyên tử sau: A (Z = 8, A = 16), B (Z = 9, A = 19), E (Z = 8, A = 18), G (Z = 11, A = 23). Trong các nguyên tử trên, các nguyên tử nào thuộc cùng một nguyên tố hóa học?

A. A và B.

B. A, B và E.

C. A và E.

D. E và G.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân.

® Nguyên tử A (Z = 8, A = 16) và nguyên tử E (Z = 8, A = 18) thuộc cùng một nguyên tố hóa học.

Câu 4. Những đặc trưng cơ bản của một nguyên tử là

A. số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử và khối lượng nguyên tử.

B. số đơn vị điện tích hạt nhân và kích thước nguyên tử.

C. số khối và khối lượng nguyên tử.

D. số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học (còn được gọi là số hiệu nguyên tử (Z) của nguyên tố đó) và số khối (A) là những đặc trưng cơ bản của một nguyên tử.

Câu 5. Cho biết kí hiệu nguyên tử của nguyên tố nitrogen là . Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Nguyên tố nitrogen kí hiệu là N.

B. Nguyên tử nitrogen có 7 proton, 8 neutron và 7 electron.

C. Số khối của nguyên tử nitrogen là 14.

D. Số hiệu nguyên tử nitrogen bằng 7.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Kí hiệu cho biết nguyên tử nitrogen có:

+ Kí hiệu là N.

+ Số hiệu nguyên tử nitrogen bằng 7, nên trong hạt nhân nitrogen có 7 proton, vỏ nguyên tử có 7 electron.

+ Số khối (A) của nguyên tử nitrogen là 14 nên trong hạt nhân có số neutron là

14 – 7 = 7.

® Phát biểu không đúng: Nguyên tử nitrogen có 7 proton, 8 neutron và 7 electron.

 

Câu 6. Nguyên tử của nguyên tố phosphorus có 15 proton và 16 neutron. Kí hiệu của nguyên tử phosphorus là

A. .

B. .

C. .

D. .

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Khi viết kí hiệu nguyên tử, đặt hai chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố, trong đó số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới và số khối A ở phía trên.

 

Nguyên tử của nguyên tố phosphorus có 15 proton và 16 neutron.

® Số hiệu nguyên tử (Z) = Số proton = 15.

Số khối: A = Z + N = 15 + 16 = 31.

® Kí hiệu của nguyên tử phosphorus là .

Câu 7. Đồng vị là

A. những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng có số neutron khác nhau.

B. những nguyên tử có cùng số electron và có số neutron khác nhau.

C. những nguyên tử có cùng số hiệu nguyên tử và có cùng số neutron.

D. những nguyên tử có cùng kích thước nhưng có số neutron khác nhau.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng có số neutron khác nhau.

Câu 8. Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Các đồng vị khác nhau về số neutron.

B. Các đồng vị khác nhau về khối lượng của hạt nhân nguyên tử.

C. Các đồng vị khác nhau về một số tính chất vật lí.

D. Các đồng vị khác nhau về số proton.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng có số neutron khác nhau.

Các đồng vị khác nhau về số neutron nên khác nhau về khối lượng của hạt nhân nguyên tử, đồng thời khác nhau về một số tính chất vật lí.

® Phát biểu không đúng: Các đồng vị khác nhau về số proton.

Câu 9. Cho các nguyên tử: X (Z = 17, A = 35); Y (Z = 12, A = 24), E (Z = 17, A = 37); G (Z = 15, A = 31). Các nguyên tử nào là đồng vị của nhau?

A. X và G.

B. Y và E.

C. X và E.

D. Y và G.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Đồng vị là những nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (cùng số proton) nhưng có số neutron khác nhau.

® X và E là đồng vị của nhau (đều có Z = 17 và số neutron khác nhau).

Câu 10. Số neutron của các đồng vị  lần lượt là:

A. 14, 15, 17.

B. 14, 15, 16.

C. 16, 15, 14.

D. 15, 16, 17.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Nguyên tử có:

Số hiệu nguyên tử Z = 14 = Số proton.

Số khối: A = Z + N ® N = A – Z = 28 – 14 = 14.

Nguyên tử có:

Số hiệu nguyên tử Z = 14 = Số proton.

Số khối: A = Z + N ® N = A – Z = 29 – 14 = 15.

Nguyên tử có:

Số hiệu nguyên tử Z = 14 = Số proton.

Số khối: A = Z + N ® N = A – Z = 30 – 14 = 16.

® Số neutron của các đồng vị  lần lượt là: 14, 15, 16.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Hóa học 10 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

Lý thuyết Bài 4: Ôn tập chương 1

Lý thuyết Bài 5: Cấu tạo của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Lý thuyết Bài 6: Xu hướng biến đổi một số tính chất của nguyên tử các nguyên tố trong một nhóm

Lý thuyết Bài 7: Xu hướng biến đổi thành phần và một số tính chất của hợp chất trong một chu kì