Xét cấu tạo nguyên tử về phương diện điện – Bài tập có lời giải

Chu Văn An

Cấu trúc điện của nguyên tử bao gồm các hạt trung tâm mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. Hãy cùng vietchem tìm hiểu cấu trúc điện của nguyên tử trong bài viết dưới đây.

1. Nguyên tử là gì?

Nguyên tử bao gồm lớp vỏ và hạt nhân

Trước khi tìm hiểu về cấu tạo nguyên tử dưới góc độ điện năng, chúng ta cần hiểu định nghĩa nguyên tử là gì? Nguyên tử là những hạt cực nhỏ không thể nhìn thấy bằng mắt thường, những hạt này trung hòa về điện.

Cấu tạo của nguyên tử bao gồm lớp vỏ và hạt nhân. Lớp vỏ được tạo thành từ các electron, hạt nhân được tạo thành từ proton và neutron. Khối lượng của nguyên tử bằng khối lượng của hạt nhân nguyên tử. Như vậy, nguyên tử được hình thành bởi ba loại hạt cơ bản: electron, proton và neutron.

1.1. Vỏ nguyên tử electron

Electron là các hạt vỏ nguyên tử tích điện âm, sẽ hút điện về phía các proton tích điện dương. Các electron bao quanh nguyên tử được gọi là quỹ đạo. Các quỹ đạo bao quanh nguyên tử có dạng hình cầu, trong khi các quỹ đạo bên ngoài có cấu trúc phức tạp hơn.

1.2. Hạt nhân proton

Các hạt proton tích điện dương được Ernest Rutherford tìm thấy trong nhiều hạt nhân nguyên tử vào những năm 1911-1919. Số lượng proton trong nguyên tử giúp xác định đây là nguyên tố gì.

1.3. hạt nhân neutron

Neutron là hạt duy nhất không mang điện tích; chúng được phát hiện bởi hạt nhân nguyên tử. Thông thường, khối lượng của neutron sẽ lớn hơn khối lượng của proton. Loại hạt này được nhà vật lý người Anh James Chadwick phát hiện vào năm 1932.

2. Ký hiệu nguyên tử

Ký hiệu nguyên tử trong hóa học

>>>XEM THÊM:Glucose là gì??

Ký hiệu nguyên tử thể hiện đầy đủ số khối và số hiệu nguyên tử. Công thức chung:

XAZ

Trong đó:

• X là ký hiệu hóa học
• A là số khối
• Z là số nguyên tử

3. Xét cấu trúc điện của nguyên tử

Mô tả cấu trúc điện của nguyên tử

Cấu trúc điện của nguyên tử bao gồm các hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân. Đặc biệt, hạt nhân bao gồm hai loại hạt: neutron, không mang điện tích và proton, mang điện tích dương.

Trong đó:

• Electron có điện tích qe=−1.6.10−19C, khối lượng m=9.1.10−31 kg
• Proton có điện tích qp=+1.6.10−19 C, khối lượng mp=1.67.10−27 kg
• Khối lượng của neutron xấp xỉ bằng khối lượng của proton

Về phía điện, các electron mang điện tích âm sẽ chuyển động xung quanh hạt nhân nên độ lớn điện tích dương của hạt nhân sẽ bằng tổng điện tích âm của các electron. Vì vậy, hạt nguyên tử luôn ở trạng thái trung hòa về điện.

Trong vật lý, điện tích của electron và điện tích của proton là những điện tích có độ lớn nhỏ nhất có thể. Vì vậy, chúng được gọi là điện tích nguyên tố.

4. Bài tập cấu trúc nguyên tử điện có lời giải

Hướng dẫn giải bài toán nguyên tử

Bài tập 1: Xác định số proton của nguyên tố X khi biết: Tổng số hạt của X là 40, tổng số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12.

Giải pháp:

Tổng số hạt của nguyên tố X là 40 => Ta có p + e +n = 2p + n = 40 (1)

Số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không tích điện 12 => 2p – n = 12 (2)

Vậy từ (1) và (2) => p = 13 và n = 14

Kết luận: Số proton trong nguyên tử X là 13.

Bài tập 2: Ta có nguyên tử Al có số hiệu 13p, 13e và 14n. Xác định khối lượng nguyên tử Al

Giải pháp:

Theo đề bài ta có:

– mp = 13 x 1,6726 .10-24 = 21,71,10-24 (g)

– mn = 14 x 1,675 .10-24 = 23,45,10-24(g)

– tôi = 13 x 9,1 .10-24 = 0,01183 .10-24(g)

=> mAl = mp+me+mn = 45.172,10-24 (g)

Bài 3: Biết nguyên tử B có tổng số hạt là 21 thì số hạt không tích điện chiếm 33,33%. Xác định cấu trúc điện của nguyên tử B.

Giải pháp:

X = 21, n= 7

Theo công thức ta có: X = p + e + n = 2p + n = 21 => 2p = 21 – 7 è p = 7

Vậy nguyên tử B có điện tích hạt nhân là 7+ và có 7e

Bài tập 4: Đối với một nguyên tử nhôm có điện tích hạt nhân bằng 13+, số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không tích điện là 12. Tìm số khối của nhôm.

Giải pháp:

P = 13, p+en = 12 => 2p – n = 12 => n = 14

Số khối A = p+n = 13 + 14 = 27. Vậy ta có số khối của Al là 27.

5. Bài tập thực hành cấu trúc điện nguyên tử

Một bài tập ví dụ về cấu trúc nguyên tử là gì?

Bài tập 1: Cho nguyên tử B có tổng số hạt là 52, số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không tích điện là 16. Tính số hạt mỗi loại.

Đáp án: p = e = 17; n = 18

Bài 2: Cho nguyên tử C có tổng số hạt là 28, số hạt không mang điện chiếm 35,7% tổng số hạt, tính các số p, n và e.

Đáp án: p = e = 9

Bài tập 3: Cho một nguyên tử M có n > p là 1 hạt thì số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không tích điện là 10 hạt. Xác định cấu trúc nguyên tử theo điện M, xác định M là những nguyên tố nào trong bảng tuần hoàn?

Đáp án: A = z + N = 11 + 12 = 23 và M là Na

Bài 4: Nguyên tử sắt có điện tích hạt nhân là 26+, số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không tích điện là 2. Xác định số khối của nguyên tử này.

Trả lời: Khối lượng nguyên tử của Fe là: 30 + 26 = 56 đơn vị

Bài 5: Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số 48 hạt, số hạt tích điện gấp 2 lần số hạt không mang điện. Tính số hạt mỗi loại.

Đáp án: p = n = e = 16

Bài tập 6: Hai nguyên tử A và B có tổng số hạt là 142, số hạt tích điện nhiều hơn số hạt không tích điện 42 hạt, số hạt tích điện của B nhiều hơn A 8 hạt. Tính số số proton ở mỗi loại.

Đáp án: Z(A) = 26 và Z(B) = 20 => Là Fe và Ca

Bài tập 7: Cho hợp chất G có công thức phân tử M2X. Trong đó, tổng số hạt là 140, hạt tích điện nhiều hơn hạt không tích điện là 44 hạt, số khối của M nhiều hơn số khối của X là 23. Tính tổng số hạt ion M+ nhiều hơn ion X2- 31 hạt. Xác định công thức.

Hy vọng với lý thuyết và bài tập ôn tập Cấu trúc điện của nguyên tử Những điều trên sẽ giúp bạn áp dụng vào việc học của mình một cách hiệu quả. Nếu thấy hữu ích hãy chia sẻ bài viết để mọi người cùng tham khảo nhé. Xem thêm các dạng bài tập hóa học khác trên website vietchem.com.vn.