Hạt nhân nguyên tử, nguyên tố, đồng vị

• Sự liên quan giữa số đơn vị diện tích hạt nhân với số proton và số electron.
• Số khối của hạt nhân được tính như thế nào?
• Thế nào là nguyên tố hóa học, đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình?

I. Hạt Nhân Nguyên Tử

1. Điện tích hạt nhân

a) Proton mang điện tích 1+, nếu hạt nhân có Z proton thì điện tích hạt nhân bằng Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z.

b) Nguyên tử trung hoà về điện nên số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử.

Vậy trong nguyên tử: Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số proton = số electron

Thí dụ: Số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử nitơ là 7, vậy nguyên tử nitơ có 7 proton và 7 electron.

2. Số khối

a) Số khối (kí hiệu là A) là tổng số hạt proton (kí hiệu là Z) và tổng số hạt notron (kí hiệu là N) của hạt nhân đó:

A = Z + N

Thí dụ: hạt nhân nguyên tử liti có 3 proton và 4 nơtron, vậy số khối của hạt nhân nguyên tử liti: A= 3 + 4 = 7

b) Số đơn vị điện tích hạt nhân Z và số khối A đặc trưng cho hạt nhân và cũng đặc trưng cho nguyên tử, vì khi biết Z và A của một nguyên tử sẽ biết được số proton, số electron và cả số nơtron trong nguyên tử đó (N = A –Z).
Thí dụ: Nguyên tử Na có A = 23 và Z = 11, suy ra nguyên tử Na có 11 proton,11 electron và 12 notron.

II. Nguyên Tố Hóa Học

1. Định nghĩa

Tính chất hóa học của nguyên tố phụ thuộc vào số electron của nguyên tử nguyên tố đó và do đó phụ thuộc vào số đơn vị điện tích hạt nhân Z của nguyên tử. Như vậy, các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân Z thì có cùng tính chất hóa học.

Định nghĩa: Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.

Thí dụ: Tất cả các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân là 11 đều thuộc nguyên tử natri. Chúng đều có 11 proton và 11 electron.

Cho đến nay, người ta đã biết 92 nguyên tố hóa học có trong tự nhiên và khoảng 18 nguyên tố nhân tạo được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm hạt nhân (tổng số khoảng 110 nguyên tố).

2. Số hiệu nguyên tử

Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọị là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó, kí hiệu là Z.

3. Kí hiệu nguyên tử

Số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối được coi là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử. Để kí hiệu nguyên tử, người ta thường đặt kí hiệu các chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố X với số khối A ở phía trên, số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới: A=Z+N

III. Đồng Vị

Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có thể có số khối khác nhau vì hạt nhân của các nguyên tử đó có số proton như nhau nhưng có thể có số nơtron khác nhau.

Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa 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 đồng vị được xếp vào cùng một vị trí (ô nguyên tố) trong bảng tuần hoàn.


Ngoài khoảng 340 đồng vị tự nhiên, người ta đã tổng hợp được hơn 2400 đồng vị nhân tạo. Nhiều đồng vị nhân tạo được dùng trong y học, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học…

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 tương đối của nguyên tử .

Ngưyên 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.

Khối lượng của một nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton, nơtron và electron trong nguyên tử đó, nhưng do khối lượng của electron quá nhỏ bé so với hạt nhân có thể bỏ qua nên khối lượng của nguyên tử coi như bằng tổng khối lượng của các proton và nơtron trong hạt nhân nguyên tử.

Như vậy, nguyên tử khối coi như bằng số khối (khi không cần độ chính xác cao).

Thí dụ: Xác định nguyên tử khối của P biết rằng P có Z = 15 và N = 16: Nguyên tử khối của P là 31.

2. Nguyên tử khối trung bình

Nhiều nguyên tố hóa học tồn tại nhiều đồng vị trong tự nhiên nên nguyên tử khối của các nguyên tố này là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị đó. Giả sử một nguyên tố có hai đồng vị là X và Y; X là nguyên tử khối của đồng vị X; Y là nguyên tử khối của đồng vị Y; a là phần trăm số nguyên tử của đồng vị X ; b là phần trăm số nguyên tử của đồng vị Y. Công thức tính nguyên tử khối trung bình là:

trong những tính toán không cần độ chính xác cao, có thể dùng số khối thay cho nguyên tử khối.

Thí dụ: Clo là hỗn hợp của hai đồng vị bền chiếm 75,77% và chiếm 24,23% tổng số nguyên tử Clo trong tự nhiên.
Nguyên tử khối trung bình của clo là:35,5