Bài 2: Nguyên tố hóa học

Mở đầu

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?

Gợi ý

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

- Một nguyên tử trung hòa về điện có số proton = số electron

- Số proton trong hạt nhân nguyên tử bằng số đơn vị điện tích hạt nhân

Đáp án

- Các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân sẽ thuộc cùng loại nguyên tố hóa học

- Một nguyên tử trung hòa về điện có số proton = số electron. Mà số proton trong hạt nhân = số đơn vị điện tích hạt nhân

=> Số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron

Câu hỏi 1

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 hóa học?

Gợi ý

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

Đáp án

- Ta có:

+ L có Z = 8

+ D có Z = 9

+ E có Z = 8

+ G có Z = 7

=> Nguyên tử L và E thuộc cùng 1 nguyên tố hóa học vì có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân (Z = 8)

Câu hỏi 2

Kí hiệu một nguyên tử cho biết những thông tin gì? Cho ví dụ

Gợi ý

Đáp án

- Kí hiệu một nguyên tử cho biết:

+ Kí hiệu của nguyên tố đó

+ Số hiệu nguyên tử => Số proton và số electron

+ Số khối => Số neutron = Số khối – số proton

- Ví dụ: \({}_8^{16}O\) cho biết:

+ Nguyên tố oxygen, kí hiệu: O

+ Oxygen có số hiệu nguyên tử = số prtoton = số electron = 8

+ Số khối của oxygen = 16 => Số neutron = 16 – 8 = 8

Câu hỏi 3

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 (số proton = 29 và số neutron = 34)

Gợi ý

Trong 1 nguyên tử:

+ Số proton = số hiệu nguyên tử = Z

+ Số khối: A = số proton + số neutron

Đáp án

a) Nitrogen ( số proton = 7 và số neutron = 7)

+ Nitrogen có kí hiệu nguyên tố: N

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

+ Số khối: A = số proton + số neutron = 7 + 7 = 14

=> Kí hiệu nguyên tử: \({}_7^{14}N\)

b) Phosphorus ( số proton = 15 và số neutron = 16)

+ Phosphorus có kí hiệu nguyên tố: P

+ Số proton = Z = số hiệu nguyên tử = 15

+ Số khối: A = số proton + số neutron = 15 + 16 = 31

=> Kí hiệu nguyên tử: \({}_{15}^{31}P\)

c) Copper ( số proton = 29 và số neutron = 34)

+ Copper có kí hiệu nguyên tố: Cu

+ Số proton = Z = số hiệu nguyên tử = 29

+ Số khối: A = số proton + số neutron = 29 + 34 = 63

=> Kí hiệu nguyên tử: \({}_{29}^{63}Cu\)

Câu hỏi 4

Xác định thành phần nguyên tử (số proton, neutron, electron) của mỗi đồng vị sau:

a) \({}_{14}^{28}Si\), \({}_{14}^{29}Si\), \({}_{14}^{30}Si\)

b) \({}_{26}^{54}Fe\), \({}_{26}^{56}Fe\), \({}_{26}^{57}Fe\), \({}_{26}^{58}Fe\)

Gợi ý

- Kí hiệu một nguyên tử cho biết:

+ Kí hiệu của nguyên tố đó

+ Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron

+ Số neutron = số khối – số proton

Đáp án

\({}_{14}^{28}Si\)

- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 14

- Số neutron = 28 – 14 = 14

\({}_{14}^{29}Si\)

- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 14

- Số neutron = 29 – 14 = 15

\({}_{14}^{30}Si\)

- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 14

- Số neutron = 30 – 14 = 16

\({}_{26}^{54}Fe\)	- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 26 - Số neutron = 54 – 26 = 28
\({}_{26}^{56}Fe\)	- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 26 - Số neutron = 56 – 26 = 30
\({}_{26}^{57}Fe\)	- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 26 - Số neutron = 57 – 26 = 31
\({}_{26}^{58}Fe\)	- Số hiệu nguyên tử = số proton = số electron = 26 - Số neutron = 58 – 26 = 32

Câu hỏi 5

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.

Gợi ý

- Nguyên tử khối trung bình của một nguyên tố hóa học ghi trong bảng tuần hoàn là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị trong tự nhiên.

- Nguyên tử khối trung bình: \(M = \frac{{aA + bB + cC + {\text{dD}} + ...}}{{100}}\)

Trong đó: A, B, C, D… là số khối của các đồng vị

a, b, c, d… là phần trăm của các đồng vị tương ứng

Đáp án

Ta có: \({}^{20}Ne\)chiếm 90,0%; \(^{21}Ne\)chiếm 1,0%; \({}^{22}Ne\)chiếm 9,0%

=> \({M_{Ne}} = \frac{{90.20 + 1.21 + 9.22}}{{100}} = 20,19\)

Vậy nguyên tử khối trung bình của Ar là 20,19

Câu hỏi 6

Vì sao trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, giá trị nguyên tử khối của chromium (Cr) không phải là số nguyên mà là 51,996?

Gợi ý

Vì trong tự nhiên, Cr tồn tại ở nhiều loại đồng vị như \(40_{Cr}, 51_{Cr}, 52_{Cr}, 53_{Cr}, 54_{Cr}.\)

Đáp án

Trong tự nhiên, Cr tồn tại ở nhiều loại đồng vị như \(40_{Cr}, 51_{Cr}, 52_{Cr}, 53_{Cr}, 54_{Cr}.\)

=> Tính giá trị nguyên tử khối của chromium sẽ không phải là số nguyên mà là 51,996

\(M = \frac{{aA + bB + cC + {\text{dD}} + ...}}{{100}}\)

Câu hỏi 7

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 \({}_{29}^{63}Cu\) và \({}_{29}^{65}Cu\). Tính phần trăm số nguyên tử của đồng vị \({}_{29}^{63}Cu\) tồn tại trong tự nhiên.

Gợi ý

- Nguyên tử khối trung bình: \(M = \frac{{aA + bB + cC + {\text{dD}} + ...}}{{100}}\)

Trong đó: A, B, C, D… là số khối của các đồng vị

a, b, c, d… là phần trăm của các đồng vị tương ứng

Đáp án

- Gọi tỉ lệ đồng vị 63Cu trong tự nhiên là x%

=> Tỉ lệ đồng vị 65Cu trong tự nhiên là (100-x)%

- Nguyên tử khối trung bình của Cu là 63,546

=> \(63,546 = \frac{{63.x + 65.(100 - x)}}{{100}}\)

=> x = 72,7

Vậy đồng vị 63Cu chiếm 72,7% trong tự nhiên