Bài học

Nguyên tử và nguyên tố hóa học

Em sẽ làm được gì?

Sau bài này em mô tả được cấu tạo cơ bản của nguyên tử (hạt nhân và lớp vỏ electron), hiểu nguyên tố hóa học là gì, đọc/viết được kí hiệu hóa học của một số nguyên tố thường gặp, và giải được bài toán tìm nguyên tố từ số hạt — dạng bài mở đầu quen thuộc của Hóa học 9.

Cần nhớ trước

Ở Khoa học tự nhiên lớp 7 em đã làm quen với nguyên tử, nguyên tố, hạt proton – neutron – electron rồi. Bài này chỉ nhắc lại cho gọn và nâng lên mức áp dụng để chuẩn bị cho Hóa học 9 — không có gì mới vượt lớp cả.

Một giọt nước nhỏ xíu trên đầu ngón tay em chứa tới hàng tỉ tỉ phần tử mà mắt thường không nhìn thấy — nhiều hơn cả số ngôi sao trong toàn bộ vũ trụ quan sát được. Vậy thứ nhỏ nhất tạo nên mọi chất là gì? Câu trả lời mà các nhà hóa học tìm ra cách đây hơn hai trăm năm là: nguyên tử. Hiểu nguyên tử là bước đầu tiên để hiểu tại sao các chất lại biến đổi và kết hợp với nhau — toàn bộ chương trình Hóa học 8 và Hóa học 9 đều xây trên nền móng này.

Một giọt nước nhỏ xíu trên đầu ngón tay em chứa tới hàng tỉ tỉ phần tử mà mắt thường không nhìn thấy — nhiều hơn cả số ngôi sao trong toàn bộ vũ trụ quan sát được. Vậy thứ nhỏ nhất tạo nên mọi chất là gì? Câu trả lời mà các nhà hóa học tìm ra cách đây hơn hai trăm năm là: **nguyên tử**. Hiểu nguyên tử là bước đầu tiên để hiểu tại sao các chất lại biến đổi và kết hợp với nhau — toàn bộ chương trình Hóa học 8 và Hóa học 9 đều xây trên nền móng này.

Nguyên tử được tạo thành từ những hạt nào?

Nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, tạo nên mọi chất. Mỗi nguyên tử gồm hai phần:

Hạt nhân ở giữa, mang điện tích dương, chứa hạt proton (p, +) và hạt neutron (n, không mang điện).
Lớp vỏ là các hạt electron (e, −) chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân.

Vì mỗi proton mang một điện tích dương, mỗi electron mang một điện tích âm, và trong một nguyên tử số proton luôn bằng số electron, nên nguyên tử trung hòa về điện. Khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân, vì electron rất nhẹ (khối lượng một electron chỉ bằng khoảng 1/1840 khối lượng một proton) — đó là lý do khi tính khối lượng nguyên tử, ta chỉ cần cộng số proton và số neutron.

**Nguyên tử** là hạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, tạo nên mọi chất. Mỗi nguyên tử gồm hai phần: - **Hạt nhân** ở giữa, mang điện tích dương, chứa hạt **proton (p, +)** và hạt **neutron (n, không mang điện)**. - **Lớp vỏ** là các hạt **electron (e, −)** chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân. Vì mỗi proton mang một điện tích dương, mỗi electron mang một điện tích âm, và trong một nguyên tử **số proton luôn bằng số electron**, nên nguyên tử **trung hòa về điện**. Khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân, vì electron rất nhẹ (khối lượng một electron chỉ bằng khoảng 1/1840 khối lượng một proton) — đó là lý do khi tính khối lượng nguyên tử, ta chỉ cần cộng số proton và số neutron.

Nguyên tửHạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, gồm hạt nhân (proton + neutron) và lớp vỏ electron.

Nguyên tố hóa học là gì?

Điều quyết định một nguyên tử thuộc loại nào chính là số proton trong hạt nhân. Nguyên tố hóa học là tập hợp những nguyên tử có cùng số proton.

Ví dụ: mọi nguyên tử có 1 proton đều là nguyên tố hydrogen (H); mọi nguyên tử có 6 proton đều là carbon (C); có 8 proton là oxygen (O). Đổi số proton là đổi sang nguyên tố khác. Hiện nay có khoảng một trăm nguyên tố, nhưng chỉ vài chục nguyên tố là thật sự quen thuộc trong chương trình của em.

Điều quyết định một nguyên tử thuộc loại nào chính là **số proton** trong hạt nhân. **Nguyên tố hóa học** là tập hợp những nguyên tử **có cùng số proton**. Ví dụ: mọi nguyên tử có 1 proton đều là nguyên tố **hydrogen (H)**; mọi nguyên tử có 6 proton đều là **carbon (C)**; có 8 proton là **oxygen (O)**. Đổi số proton là đổi sang nguyên tố khác. Hiện nay có khoảng một trăm nguyên tố, nhưng chỉ vài chục nguyên tố là thật sự quen thuộc trong chương trình của em.

Mỗi nguyên tố được viết tắt bằng một kí hiệu hóa học (KHHH) gồm một hoặc hai chữ cái, chữ đầu viết hoa: H, C, O, Na (sodium), Mg (magnesium), Al (aluminium), Fe (iron), Cu (copper), Zn (zinc), Cl (chlorine), S (sulfur), K (potassium), Ca (calcium), Ag (silver), Ba (barium). Kí hiệu này là ngôn ngữ chung của hóa học trên toàn thế giới — viết đúng KHHH là điều kiện đầu tiên để viết đúng công thức và phương trình sau này. Nhờ có kí hiệu chung này, một phương trình hóa học viết ở Việt Nam, Nhật Bản hay Pháp đều được hiểu giống nhau, bất kể ngôn ngữ nói.

Mỗi nguyên tố được viết tắt bằng một **kí hiệu hóa học (KHHH)** gồm một hoặc hai chữ cái, chữ đầu viết hoa: H, C, O, Na (sodium), Mg (magnesium), Al (aluminium), Fe (iron), Cu (copper), Zn (zinc), Cl (chlorine), S (sulfur), K (potassium), Ca (calcium), Ag (silver), Ba (barium). Kí hiệu này là *ngôn ngữ chung* của hóa học trên toàn thế giới — viết đúng KHHH là điều kiện đầu tiên để viết đúng công thức và phương trình sau này. Nhờ có kí hiệu chung này, một phương trình hóa học viết ở Việt Nam, Nhật Bản hay Pháp đều được hiểu giống nhau, bất kể ngôn ngữ nói.

Mỗi nguyên tố có một khối lượng nguyên tử riêng — đây là con số em sẽ dùng liên tục khi tính khối lượng mol.

Khối lượng nguyên tử được đo bằng đơn vị amu (đơn vị khối lượng nguyên tử). Em không cần nhớ hết, nhưng nên thuộc vài giá trị hay dùng: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23, Mg = 24, Al = 27, S = 32, Cl = 35,5, K = 39, Ca = 40, Fe = 56, Cu = 64, Zn = 65.

Ví dụ minh họa

Ví dụ

Ví dụ 1 — Đọc thông tin của một nguyên tử

1
Một nguyên tử có 11 proton trong hạt nhân. Nguyên tử này thuộc nguyên tố nào? Nó có bao nhiêu electron?
2
Số proton quyết định nguyên tố. Nguyên tử có 11 proton là nguyên tố sodium (Na).
3
Nguyên tử trung hòa về điện nên số electron = số proton = 11.
4
Đây là nguyên tử sodium (Na): 11 proton, 11 electron.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Phân biệt nguyên tử và nguyên tố

1
Câu nói “một cốc nước chứa rất nhiều nguyên tử oxygen” và “oxygen là một nguyên tố” — hai chữ oxygen ở đây chỉ điều giống nhau hay khác nhau?
2
“Nguyên tử oxygen” chỉ từng hạt cụ thể (có thể có rất nhiều hạt). “Nguyên tố oxygen” chỉ loại nguyên tử đó, tức tập hợp mọi nguyên tử có 8 proton.
3
Nguyên tử là hạt riêng lẻ; nguyên tố là loại nguyên tử. Cùng nói về oxygen nhưng một bên đếm hạt, một bên gọi tên loại.

Bài toán tìm nguyên tố qua tổng số hạt (dạng đề chuẩn hay gặp)

Một dạng bài rất quen thuộc trong đề kiểm tra và đề thi vào lớp 9 chuyên là: cho tổng số hạt (proton + neutron + electron) và một hệ thức khác, yêu cầu tìm nguyên tố. Chìa khóa là nhớ số electron = số proton (gọi chung là p), nên tổng số hạt luôn viết được theo hai ẩn p và n: tổng số hạt = 2p + n. Khi đề cho thêm một hệ thức nữa (ví dụ chênh lệch giữa hạt mang điện và hạt không mang điện), ta lập được hệ hai phương trình hai ẩn và giải bình thường.

Một dạng bài rất quen thuộc trong đề kiểm tra và đề thi vào lớp 9 chuyên là: cho **tổng số hạt** (proton + neutron + electron) và một hệ thức khác, yêu cầu tìm nguyên tố. Chìa khóa là nhớ **số electron = số proton** (gọi chung là **p**), nên tổng số hạt luôn viết được theo hai ẩn p và n: tổng số hạt = 2p + n. Khi đề cho thêm một hệ thức nữa (ví dụ chênh lệch giữa hạt mang điện và hạt không mang điện), ta lập được hệ hai phương trình hai ẩn và giải bình thường.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Tìm nguyên tố từ tổng số hạt (bài toán chuẩn cấp THCS)

1
Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt proton, neutron, electron là 34. Trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 10. Xác định X.
2
Gọi số proton là p (cũng là số electron), số neutron là n. Hạt mang điện gồm proton và electron, tổng là 2p; hạt không mang điện là n.
3
Tổng số hạt: $2p + n = 34$ . Chênh lệch: $2p - n = 10$ .
Tổng số hạt: $2p + n = 34$. Chênh lệch: $2p - n = 10$.
4
Cộng hai phương trình: $4p = 44 \Rightarrow p = 11$ . Thay vào: $n = 34 - 2 \times 11 = 12$ .
Cộng hai phương trình: $4p = 44 \Rightarrow p = 11$. Thay vào: $n = 34 - 2 \times 11 = 12$.
5
p = 11 ứng với nguyên tố sodium (Na), có 11 proton, 11 electron và 12 neutron.

Vì sao bài toán này quan trọng cho Hóa học 9?

Nhiều đề kiểm tra 15 phút, đề giữa kì và cả đề thi vào lớp 10 chuyên Hóa đều mở đầu bằng một bài toán số hạt như Ví dụ 3, vì nó vừa nhắc lại cấu tạo nguyên tử vừa rèn kĩ năng lập hệ phương trình — kĩ năng em sẽ dùng lại suốt Hóa học 9 khi giải các bài toán hỗn hợp kim loại, hỗn hợp muối. Điểm mấu chốt cần nhớ là: đề bài về nguyên tử luôn quy về hai ẩn duy nhất (p và n), dù cách diễn đạt có khác nhau — có thể nói “số hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện”, có thể nói “tổng số hạt trong hai nguyên tử”, nhưng bản chất vẫn là lập hai phương trình theo p và n rồi giải.

Nhiều đề kiểm tra 15 phút, đề giữa kì và cả đề thi vào lớp 10 chuyên Hóa đều mở đầu bằng một bài toán số hạt như Ví dụ 3, vì nó vừa nhắc lại cấu tạo nguyên tử vừa rèn kĩ năng lập hệ phương trình — kĩ năng em sẽ dùng lại suốt Hóa học 9 khi giải các bài toán hỗn hợp kim loại, hỗn hợp muối. Điểm mấu chốt cần nhớ là: đề bài về nguyên tử luôn quy về **hai ẩn duy nhất** (p và n), dù cách diễn đạt có khác nhau — có thể nói “số hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện”, có thể nói “tổng số hạt trong hai nguyên tử”, nhưng bản chất vẫn là lập hai phương trình theo p và n rồi giải.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Lỗi thường gặp

Đừng nhầm kí hiệu hóa học với chữ cái thường. KHHH luôn viết chữ đầu hoa: viết Na chứ không phải na hay NA; viết Cu chứ không phải cu. Viết sai một chữ là đổi sang nguyên tố khác hoặc làm sai cả công thức. Ở bài toán tổng số hạt, lỗi hay gặp là quên đặt hạt mang điện = 2p (gồm cả proton lẫn electron), chỉ tính proton mà bỏ sót electron.

Đừng nhầm **kí hiệu hóa học** với chữ cái thường. KHHH luôn viết **chữ đầu hoa**: viết `Na` chứ không phải `na` hay `NA`; viết `Cu` chứ không phải `cu`. Viết sai một chữ là đổi sang nguyên tố khác hoặc làm sai cả công thức. Ở bài toán tổng số hạt, lỗi hay gặp là quên đặt hạt mang điện = 2p (gồm cả proton lẫn electron), chỉ tính proton mà bỏ sót electron.

Ghi nhớ

Nguyên tử = hạt nhân (p, n) + vỏ (e), trung hòa điện. Nguyên tố = các nguyên tử cùng số proton, có KHHH và khối lượng nguyên tử riêng. Bài toán tổng số hạt: đặt p, n rồi lập hệ hai phương trình từ tổng số hạt và hệ thức đề cho.

Khi nhiều nguyên tử liên kết với nhau, ta được phân tử — đó là cách các chất thật sự tồn tại ngoài đời chứ không chỉ trên giấy. Bài sau sẽ phân biệt đơn chất với hợp chất, và tập tính khối lượng phân tử.