CHUYÊN ĐỀ 2: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ – 1,01^365 = 37,8 (Mỗi nỗ lực, dù là nhỏ nhất, đều có Ý nghĩa)

CẨM NANG ÔN THI TỐT NGHIỆP

Nội dung bài học

I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử

♦ Nguyên tử rỗng, gồm

Hạt		Kí hiệu	Khối lượng (kg)	Khối lượng (amu)	Điện tích (C)	Điện tích tương đối
Hạt nhân	Proton	p	1,673.10^-27	1	+1,602.10^-19	+1
Hạt nhân	Neutron	n	1,675.10^-27	1	0	0
Vỏ	Electron	e	9,109.10^-31	0,00055	-1,602.10^-19	-1

♦ Nguyên tử trung hòa điện: số proton (P) = số electron (E).

♦ Khối lượng nguyên tử: m_nt= m_p+ m_n+ m_e m_p+ m_n(do m_e rất nhỏ so với m_p,n)

II. Kích thước và khối lượng nguyên tử

♦ Nguyên tử có kích thước rất nhỏ, dùng đơn vị nm (nanomet), pm (picomet) hay (angstrom):

1nm = 10^-9 m; 1pm = 10^-12m; 1 =10^-10m.

– Nguyên tử có đường kính khoảng 10^-10 m (1 ); đường kính hạt nhân rất nhỏ so với nguyên tử. Đường kính nguyên tử lớn hơn đường kính hạt nhân khoảng 10⁴ – 10⁵ lần.

♦ Khối lượng nguyên tử rất nhỏ, dùng đơn vị khối lượng nguyên tử: amu

1amu = khối lượng của một nguyên tử đồng vị carbon 12.

1amu = 1,6605.10^-27kg = 1,6605.10^-24 g

CĐ2

NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

I. Hạt nhân nguyên tử, nguyên tố hóa học

♦ Hạt nhân nguyên tử

– Nguyên tử có Z proton thì có điện tích hạt nhân là +Z.

– Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron.

– Số khối: A = Số proton (Z) + số neutron (N)

♦ Nguyên tố hóa học

– Nguyên tố hóa học là tập hợp những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.

– Số hiệu nguyên tử (Z) của một nguyên tố là số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tố đó.

– Kí hiệu nguyên tử: (A: Số khối, Z: Số hiệu nguyên tử; X: Kí hiệu nguyên tố).

II. Đồng vị – nguyên tử khối trung bình

♦ Đồng vị

– Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng số proton (Z) nhưng khác nhau về số neutron (N), do đó số khối A của chúng khác nhau.

♦ Nguyên tử khối trung bình

– Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử (amu). Nguyên tử khối của một nguyên tử coi như bằng số khối của nguyên tử đó.

– Nguyên tử khối trung bình:

+ Trong đó: là nguyên tử khối trung bình; A₁, A₂, …, A_n là nguyên tử khối của các đồng vị;

x₁, x₂, …, x_n là phần trăm số nguyên tử của các đồng vị đồng vị (x₁ + x₂ + …+ x_n = 100%).

+ Đối với nguyên tử có 2 đồng vị thì nguyên tử khối trung bình tính theo công thức:

(x₁ + x₂ = 100)

CĐ3

CẤU TRÚC LỚP VỎ ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ

I. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử – Orbital nguyên tử

♦ Mô hình nguyên tử

Mô hình của Rutherford – Bohr	Mô hình hiện đại
– Các electron chuyển động trên những quỹ đạo tròn hoặc bầu dục xác định quanh hạt nhân.	– Các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định tạo thành đám mây electron.

♦ Orbital nguyên tử (AO)

– Khái niệm: Orbital nguyên tử (kí hiệu AO) là khu vực không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử mà xác xuất tìm thấy electron trong khu vực đó là lớn nhất (khoảng 90%)

– Hình dạng của một số AO:

AO s hình cầu	AO p hình số 8 nổi

– Ngoài ra còn có AO d, AO f có hình dạng phức tạp hơn.

II. Lớp và phân lớp electron

III. Cấu hình electron của nguyên tử

♦ Các nguyên lý và quy tắc

Nguyên lý vững bền

Nguyên lý Pauli

Quy tắc Hund

– Ở trạng thái cơ bản, các electron chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s …

– Mỗi AO chỉ chứa tối đa 2e và có chiều tự quay ngược nhau.

– AO chứa 1e ⇒ electron độc thân

– AO chứa 2e ⇒ electron ghép đôi

– Các electron phân bố vào các AO sao cho số electron độc thân là tối đa.

♦ Cách viết cấu hình electron nguyên tử

+ Bước 1: Xác định số electron của nguyên tử (Z).

+ Bước 2: Điền các electron vào các phân lớp theo mức năng lượng: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s…

+ Bước 3: (Z > 20) Viết cấu hình electron theo thứ tự lớp, phân lớp: 1s2s2p3s3p3d4s4p5s…

+ Bước 4 (theo ô AO): Biểu diễn cấu hình e theo ô AO tuân theo các nguyên lý và quy tắc.

– Cấu hình electron của một số khí hiếm: [He]: 1s²; [Ne]: 1s²2s²2p⁶; [Ar]: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.

IV. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng

Số e lớp ngoài cùng	1, 2, 3e	4e	5, 6, 7e	8e (He, 2e)
Loại nguyên tố	Kim loại	KL hoặc PK	Phi kim	Khí hiếm

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

Dạng 1: Bài toán về các loại hạt p, n, e

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

– Các biểu thức: (1) Z = P = E; (2) A = Z + N ⇒ Kí hiệu nguyên tử

– Phương pháp: Lập hệ 2 ẩn 2 phương trình chứa Z, N ⇒ Z, N ⇒ P, E, A ⇒ Kí hiệu .

– Các đại lượng: Quy về 2 ẩn là Z và N.

+ Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử (p, n, e): P + N + E = 2Z + N.

+ Tổng số hạt trong hạt nhân: P + N = Z + N.

+ Hạt mang điện trong nguyên tử: P + E = 2Z.

+ Hạt mang điện trong hạt nhân: P = Z.

+ Hạt không mang điện: N.

– Nếu đề bài chỉ cho 1 dữ kiện về tổng số hạt thì dùng điều kiện bền của hạt nhân để biện luận:

Với các nguyên tử có Z ≤ 82 (Pb) ta luôn có: . THĐB:

♦ Với bài toán p, n, e của phân tử

– Số hạt p, n, e của một phân tử bằng tổng số hạt p, n, e của các nguyên tử trong phân tử.

VD: Trong phân tử A_xB_y có x nguyên tử A và y nguyên tử B, như vậy trong một phân tử A_xB_y có

(1) Số hạt proton bằng số hạt electron và bằng: xZ_A + yZ_B.

(2) Số hạt neutron bằng: xN_A + yN_B.

(3) Số hạt mang điện: x.2Z_A + y.2Z_B.

♦ Với bài toán p, n, e của ion

– Khi nguyên tử nhường hoặc nhận electron sẽ tạo thành ion.

+ Nếu nguyên tử nhận e → anion (-): X + ne → X^n-

+ Nếu nguyên tử nhường e → cation (+): M – ne → Mⁿ⁺

– Nguyên tử và ion giống nhau về Z, P, N, A chỉ khác nhau về số e (E).

Dạng 2: Bài toán về bán kính nguyên tử

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

– Nguyên tử có dạng hình cầu ⇒ Thể tích nguyên tử:

– Khối lượng riêng:

– Đổi đơn vị: 1nm = 10^-9 m = 10^-7cm; 1 =10^-10m = 10^-8cm.

Số Avogđro: N = 6,022.10²³; 1amu = 1,6605.10^-24 gam.

Dạng 3: Bài toán về nguyên tử khối trung bình

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

– Nguyên tử khối trung bình: (x₁ + x₂ +….+ x_n = 100)

– x₁, x₂, … là phần trăm số nguyên tử hay phần trăm số mol của mỗi đồng vị.

– A₁ = Z + N₁; A₂ = Z + N₂; …..