Đề cương môn Hóa học Lớp 10 - Hạt nhân nguyên tử. Nguyên tố hóa học. Đồng vị

Hạt nhân nguyên tử- Nguyên tố hóa học- Đồng vị
A. Lí thuyết
I. Hạt nhân nguyên tử
1. Điện tích hạt nhân
- Do nơtron không mang điện nên điện tích hạt nhân chính là điện tích của proton.
- Điện tích hạt nhân nguyên tử kí hiệu là Z+ 
- Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số proton = số electron.
2. Số khối
Số khối (A) (gần bằng khối lượng nguyên tử) là tổng số hạt proton (Z) và tổng số hạt nơtron (N) của hạt nhân đó. Ta có A = Z + N (1) 
Trong nguyên tử tổng số hạt cơ bản được tính theo công thức:
∑ = P + N + E = 2P + N = A + Z
VD: Hạt nhân Liti có 3 proton và 4 nơtron, số khối của nguyên tử là bao nhiêu?
Giải: A = Z + N = 3 + 4 = 7
Chú ý: (1)  N = A – Z.
VD: Nguyên tử Na có A = 23 và Z = 11. Hãy tính số notron, electron?
Giải:  P = 11, E = 11
         N = A – Z = 23 – 11 = 12
Số khối A, điện tích hạt nhân Z đặc trưng cho một nguyên tố hóa học.
II. Nguyên tố hóa học
1. Định nghĩa
Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
Các nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố thì có cùng số p, số e và tính chất hóa học tương tự nhau.
2. Số hiệu nguyên tử
Số hiệu nguyên tử được kí hiệu là Z = Số đơn vị điện tích hạt nhân = số p = số e .
Chú ý: Nói số hiệu nguyên tử bằng điện tích hạt nhân là sai. Vì chúng chỉ bằng nhau về độ lớn đại số còn đây là 2 đại lượng khác nhau.
3. Kí hiệu nguyên tử
 - Nguyên tử của nguyên tố X (có số khối A, số hiệu nguyên tử Z) được kí hiệu là: 
VD: Kí hiệu nguyên tử  cho biết
- Số hiệu nguyên tử của nguyên tố Na là 11
- Điện tích hạt nhân của nguyên tử là 11+
- Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số proton = số electron = 11
- Số khối A = Z + N = 23 ⇒ N = 23-11= 12
- Nguyên tử khối của Na là 23.
III. Đồng vị:
VD1: Oxi có 3 đồng vị:
số proton      8          8         8
số nơtron      8          9         10
VD2: Đồng vị của nguyên tử H:
Kết luận: Các đồng vị của cùng 1 nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó số khối A của chúng khác nhau.
Các dạng bài tập về đồng vị.
- Xác định số phân tử chất được tạo thành từ các đồng vị.
- Tính phần trăm (%) số nguyên tử của mỗi loại đồng vị.
- Tính nguyên tử khối trung bình của các đồng vị.
- Tính số khối của đồng vị chưa biết.
- Tính % khối lượng của 1 đồng vị trong 1 hợp chất.
IV. Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình của các nguyên tố hóa học.
1. Nguyên tử khối
- Nguyên tử khối là khối lượng của nguyên tử, tính bằng tổng khối lượng của proton, nơtron, electron có trong nguyên tử đó (theo đơn vị u)
mnguyên tử = me + mp + mn
mnguyên tử ≈ mp + mn (bỏ qua me)
- Nguyên tử khối coi như bằng số khối.
2. Nguyên tử khối trung bình
Giả sử nguyên tố A có các đồng vị , , , . Khi đó
Trong đó:
x, y, z, n là phần trăm số nguyên tử của các đồng vị
A1, A2, An: số khối (KLNT) của mỗi đv
VD: Oxi có 3 đồng vị  (chiếm 99,76%),  (chiếm 0,04%),  (0,2%)
Tính nguyên tử khối trung bình của oxi.
Giải:
B. Bài tập
1. Dạng 1: Tính nguyên tử khối trung bình.
-  Nếu chưa có số khối A1; A2. ta tìm A1 = p + n1; A2 = p+ n2; A3 = p + n3
-  Áp dụng công thức: 
Trong đó :
 x, y, z, n: là phần trăm số nguyên tử của các đồng vị.
 A1, A2, An:  số khối(KLNT) của mỗi đồng vị.
VD: Nitơ trong thiên nhiên là hỗn hợp gồm hai đồng vị là 14N (99,63%) và 15N (0,37%). Nguyên tử khối trung bình của nitơ là
A. 14,7                      B. 14,0                            C. 14,4                               D. 13,7
Lời giải:
⇒ NTK trung bình của N là:  
2. Dạng 2: Xác định phần trăm các đồng vị
- Gọi % của đồng vị 1 là x %
⇒ % của đồng vị 2 là (100 – x).
- Lập phương trình tính nguyên tử khối trung bình ⇒ giải được x.
VD: Nguyên tố Bo có 2 đồng vị 11B (x1%) và 10B (x2%), nguyên tử khối trung bình của Bo là 10,8. Giá trị của x1% là
A. 80%                 B. 20%                       C. 10,8%                       D. 89,2%
Lời giải:
Áp dụng công thức: 
Từ đó giải phương trình ra x1 = 80%
3. Dạng 3: Xác định số khối của các đồng vị
- Gọi số khối các đồng vị 1, 2 lần lượt là A1; A2.
- Lập hệ 2 phương trình chứa ẩn A1; A2 ⇒ giải hệ được A1; A2.
VD: Nguyên tố Cu có hai đồng vị bền là 63Cu và 65Cu . Nguyên tử khối trung bình của Cu là 63,54. Tỉ lệ % đồng vị 63Cu và 65Cu lần lượt là
A. 70% và 30%          B. 27% và 73%              C. 73% và 27%            D. 64% và 36 %
Hướng dẫn: Gọi x và y lần lượt là % của đồng vị 64Cu và 65Cu ⇒ x + y = 100
Áp dụng công thức 
Từ đó giải ra x = 73% và y = 27%