Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Thành phần cấu tạo nguyên tử
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em nêu được điện tích, khối lượng tương đối và vị trí của ba loại hạt proton, neutron, electron trong nguyên tử; từ số hạt của một nguyên tử trung hoà, em xác định được số proton, neutron, electron của nguyên tử đó và ngược lại.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước đã cho biết nguyên tử gồm hạt nhân ở tâm — nơi tập trung proton và neutron — và lớp vỏ gồm electron chuyển động xung quanh. Bài này đi vào chi tiết: mỗi loại hạt nặng bao nhiêu, mang điện gì, và các con số đó liên hệ với nhau ra sao trong một nguyên tử trung hoà điện.
Khởi động
Một nguyên tử luôn trung hoà về điện — tổng điện tích dương và tổng điện tích âm triệt tiêu nhau. Nếu hạt nhân của một nguyên tử chứa 11 proton, mỗi proton mang điện tích +1, thì lớp vỏ của nguyên tử đó cần bao nhiêu electron để tổng điện tích bằng không? Câu trả lời chính là chìa khoá của cả bài học.
Kiến thức trọng tâm
Nguyên tử gồm ba loại hạt: **proton (p)**, **neutron (n)** nằm trong hạt nhân, và **electron (e)** chuyển động trong lớp vỏ. Về điện tích: proton mang điện tích dương, quy ước là **+1**; neutron **không mang điện** (trung hoà); electron mang điện tích âm, quy ước là **−1**. Vì nguyên tử trung hoà về điện nên tổng điện tích dương phải bằng tổng điện tích âm — nói cách khác, **số proton luôn bằng số electron** trong một nguyên tử trung hoà.
Về khối lượng, proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau và đều nặng hơn electron rất nhiều — một proton nặng gấp khoảng 1840 lần một electron. Vì hai lí do đó — electron gần như không góp phần vào khối lượng, còn proton và neutron đều tập trung ở tâm — nên **gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử nằm ở hạt nhân**, đúng như thí nghiệm Rutherford đã gợi ý. Bài sau sẽ định lượng chính xác từng con số này bằng đơn vị khối lượng nguyên tử.
Same-grade bridge: nếu đo bằng đơn vị quen thuộc là kilôgam, một proton chỉ nặng khoảng $1{,}6726 \times 10^{-27}$ kg, một neutron nặng khoảng $1{,}6748 \times 10^{-27}$ kg, còn một electron chỉ nặng khoảng $9{,}1094 \times 10^{-31}$ kg — những con số quá nhỏ để tính toán thuận tiện trong hoá học. Về điện tích thực, proton mang $+1{,}602 \times 10^{-19}$ C và electron mang $-1{,}602 \times 10^{-19}$ C — hai giá trị bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu, đó là lí do quy ước điện tích tương đối +1 và −1 mô tả đúng bản chất mà không cần nhắc số mũ âm cồng kềnh mỗi lần tính toán. Vì các con số khối lượng thực quá nhỏ, bài học sau sẽ giới thiệu một đơn vị khối lượng riêng cho thế giới nguyên tử, giúp việc so sánh và tính toán trở nên gọn gàng hơn nhiều.
Ví dụ
Xác định số hạt từ điện tích hạt nhân
1
Một nguyên tử có 11 proton trong hạt nhân. Nguyên tử này trung hoà về điện. Xác định số electron và cho biết điện tích hạt nhân.
2
Vì nguyên tử trung hoà về điện nên số electron bằng số proton. Ta có số electron = 11.
3
Điện tích hạt nhân bằng tổng điện tích các proton: 11 × (+1) = +11.
4
Vậy nguyên tử này có 11 electron, điện tích hạt nhân là +11.
Ví dụ
Lập bảng số hạt cho nhiều nguyên tử (dạng thi)
1
Ba nguyên tử X, Y, Z có số hạt proton, neutron lần lượt là: X (6p, 6n), Y (8p, 8n), Z (17p, 18n). Với mỗi nguyên tử, tính số electron và tổng số hạt (p + n + e).
2
Do mỗi nguyên tử trung hoà về điện, số electron bằng số proton tương ứng: X có 6 electron, Y có 8 electron, Z có 17 electron.
3
Tổng số hạt (p + n + e) của X: 6 + 6 + 6 = 18. Của Y: 8 + 8 + 8 = 24. Của Z: 17 + 18 + 17 = 52.
4
Vậy X có tổng 18 hạt, Y có tổng 24 hạt, Z có tổng 52 hạt — mỗi nguyên tử đều thoả số electron bằng số proton.
Ví dụ
Biện luận số hạt từ tổng và hiệu (dạng thi kinh điển)
1
Tổng số hạt proton, neutron, electron trong một nguyên tử X là 34. Trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. Xác định số proton, neutron, electron của X và gọi tên nguyên tố.
2
Gọi số proton là p, số neutron là n. Vì nguyên tử trung hoà nên số electron cũng bằng p. Hạt mang điện gồm proton và electron, tổng là 2p; hạt không mang điện chỉ có neutron, là n.
3
Theo đề: $p + n + e = 34 \Rightarrow 2p + n = 34$ (1). Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10: $2p - n = 10$ (2).
4
Cộng (1) và (2): $4p = 44 \Rightarrow p = 11$. Thay vào (1): $n = 34 - 22 = 12$.
5
Vậy X có 11 proton, 12 neutron, 11 electron — đây là nguyên tử sodium (Na), vì Z = 11 xác định nguyên tố (nội dung này bài học sau sẽ làm rõ).
Dạng bài tổng — hiệu ở trên xuất hiện rất thường xuyên trong đề kiểm tra và đề thi: đề bài luôn cho hai dữ kiện độc lập — tổng số hạt và một mối liên hệ giữa hạt mang điện với hạt không mang điện — đủ để dựng một hệ hai phương trình hai ẩn (p và n). Ghi nhớ mẫu 'hạt mang điện = 2p, hạt không mang điện = n' sẽ giúp em dựng hệ phương trình nhanh mà không cần nhớ máy móc từng bài toán.
Sai lầm thường gặp
Nhiều bạn khi tính tổng số hạt lại cộng nhầm cả điện tích thay vì cộng số lượng hạt, hoặc quên rằng neutron không mang điện nên không ảnh hưởng đến điện tích hạt nhân — chỉ proton mới quyết định điện tích hạt nhân, neutron chỉ góp vào khối lượng. Ở dạng bài biện luận tổng — hiệu, sai lầm phổ biến nhất là quên nhân đôi p khi tính số hạt mang điện (bỏ sót electron), dẫn đến lập sai hệ phương trình.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Proton (+1) và neutron (không mang điện) nằm trong hạt nhân; electron (−1) nằm ở lớp vỏ. Nguyên tử trung hoà về điện nên số proton = số electron. Proton và neutron nặng hơn electron khoảng 1840 lần, nên khối lượng nguyên tử tập trung gần như hoàn toàn ở hạt nhân.
Chương tiếp theo định lượng chính xác kích thước và khối lượng của nguyên tử bằng những con số cụ thể — từ đó em sẽ hiểu vì sao các nhà hoá học chọn một đơn vị khối lượng riêng, gọi là amu, thay vì dùng trực tiếp đơn vị kilôgam quen thuộc.
Nguyên tử gồm ba loại hạt: proton (p), neutron (n) nằm trong hạt nhân, và electron (e) chuyển động trong lớp vỏ. Về điện tích: proton mang điện tích dương, quy ước là +1; neutron không mang điện (trung hoà); electron mang điện tích âm, quy ước là −1. Vì nguyên tử trung hoà về điện nên tổng điện tích dương phải bằng tổng điện tích âm — nói cách khác, số proton luôn bằng số electron trong một nguyên tử trung hoà.
Về khối lượng, proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau và đều nặng hơn electron rất nhiều — một proton nặng gấp khoảng 1840 lần một electron. Vì hai lí do đó — electron gần như không góp phần vào khối lượng, còn proton và neutron đều tập trung ở tâm — nên gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử nằm ở hạt nhân, đúng như thí nghiệm Rutherford đã gợi ý. Bài sau sẽ định lượng chính xác từng con số này bằng đơn vị khối lượng nguyên tử.
Same-grade bridge: nếu đo bằng đơn vị quen thuộc là kilôgam, một proton chỉ nặng khoảng 1,6726×10−27 kg, một neutron nặng khoảng 1,6748×10−27 kg, còn một electron chỉ nặng khoảng 9,1094×10−31 kg — những con số quá nhỏ để tính toán thuận tiện trong hoá học. Về điện tích thực, proton mang +1,602×10−19 C và electron mang −1,602×10−19 C — hai giá trị bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu, đó là lí do quy ước điện tích tương đối +1 và −1 mô tả đúng bản chất mà không cần nhắc số mũ âm cồng kềnh mỗi lần tính toán. Vì các con số khối lượng thực quá nhỏ, bài học sau sẽ giới thiệu một đơn vị khối lượng riêng cho thế giới nguyên tử, giúp việc so sánh và tính toán trở nên gọn gàng hơn nhiều.
Theo đề: p+n+e=34⇒2p+n=34 (1). Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10: 2p−n=10 (2).
Cộng (1) và (2): 4p=44⇒p=11. Thay vào (1): n=34−22=12.
Dạng bài tổng — hiệu ở trên xuất hiện rất thường xuyên trong đề kiểm tra và đề thi: đề bài luôn cho hai dữ kiện độc lập — tổng số hạt và một mối liên hệ giữa hạt mang điện với hạt không mang điện — đủ để dựng một hệ hai phương trình hai ẩn (p và n). Ghi nhớ mẫu 'hạt mang điện = 2p, hạt không mang điện = n' sẽ giúp em dựng hệ phương trình nhanh mà không cần nhớ máy móc từng bài toán.
Nhiều bạn khi tính tổng số hạt lại cộng nhầm cả điện tích thay vì cộng số lượng hạt, hoặc quên rằng neutron không mang điện nên không ảnh hưởng đến điện tích hạt nhân — chỉ proton mới quyết định điện tích hạt nhân, neutron chỉ góp vào khối lượng. Ở dạng bài biện luận tổng — hiệu, sai lầm phổ biến nhất là quên nhân đôi p khi tính số hạt mang điện (bỏ sót electron), dẫn đến lập sai hệ phương trình.