BÀI 3. NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

MỞ ĐẦU

Kim cương và than chì có vẻ ngoài khác nhau. Tuy nhiên, chúng đều được tạo thành từ cùng một nguyên tố hóa học là nguyên tố carbon (C). Nguyên tố hóa học là gì? Một nguyên tử của nguyên tố hóa học có những đặc trưng cơ bản nào?

Giải nhanh:

- Là tập hợp những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.

- Những đặc trưng: số hiệu nguyên tử, số khối.

1. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

Thảo luận 1: Quan sát Hình 3.1, cho biết nguyên tử nitrogen có bao nhiêu proton, neutron và electron.

Giải nhanh:

Có 7 electron, 7 protron, 7 neutron.

Thảo luận 2: Điện tích hạt nhân của nguyên tử nitrogen có giá trị là bao nhiêu?

Giải nhanh:

Điện tích hạt nhân có giá trị là +7.

Luyện tập: Nguyên tử sodium có 11 proton. Cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân và số electron của nguyên tử này.

Giải nhanh:

Số đơn vị điện tích hạt nhân = số electron = 11.

Thảo luận 3: Bổ sung những dữ liệu còn thiếu trong bảng 3.1.

Giải nhanh:

2. NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

Thảo luận 4: Nguyên tố carbon có số hiệu nguyên tử là 6. Xác định điện tích hạt nhân của nguyên tử này

Giải nhanh:

Điện tích hạt nhân là +6.

Thảo luận 5: Quan sát Hình 3.2, cho biết số proton, số neutron, số electron và điện tích hạt nhân của từng loại nguyên tử của nguyên tố hydrogen.

Giải nhanh:

- Protium: 1 proton, 0 neutron, 1 electron, điện tích hạt nhân là +1

- Deuterium: 1 proton, 1 neutron và 1 electron, điện tích hạt nhân là +1

- Tritium: 1 proton, 2 neutron và 1 electron, điện tích hạt nhân là +1

Thảo luận 6: Kí hiệu nguyên tử cho biết những thông tin nào?

Giải nhanh:

Các thông tin: kí hiệu nguyên tố hóa học, số khối, số hiệu nguyên tử.

Luyện tập: a) Viết kí hiệu các nguyên tử của nguyên tố hydrogen (Hình 3.2).

b) Viết kí hiệu nguyên tử của nguyên tố oxygen. Biết nguyên tử của nguyên tố này có 8 electron và 8 neutron.

Giải nhanh:

a) Protium: 11H, deuterium: 12H, tritium: 13H.

b) Oxygen: 816O.

3. ĐỒNG VỊ

Thảo luận 7: Quan sát Hình 3.2, so sánh điểm giống và khác nhau giữa các loại nguyên tử của nguyên tố hydrogen.

Giải nhanh:

- Giống: đếu có 1 protron và electron.

- Khác: số lượng neutron khác nhau.

Luyện tập: Kim cương là một trong những dạng tồn tại của nguyên tố carbon trong tự nhiên. Nguyên tố này có hai đồng vị bền với số khối lần lượt là 12 và 13. Hãy viết kí hiệu nguyên tử của hai đồng vị này.

Giải nhanh:

Kí hiệu nguyên tử: 612C và 613C.

4. NGUYÊN TỬ KHỐI VÀ NGUYÊN TỬ KHỐI TRUNG BÌNH

Thảo luận 8: Nguyên tử của nguyên tố magnesium (Mg) có 12 proton và 12 neutron. Nguyên tử khối của Mg là bao nhiêu?

Giải nhanh:

Nguyên tử khối của Mg là: 24 (amu).

Thảo luận 9: Phổ khối lượng cho biết, nguyên tố copper trong tự nhiên có hai đồng vị bền với phần trăm khối lượng nguyên tử tương ứng là 2963Cu (69,15%) và 2965Cu (30,85%). Trong thực tế nguyên tử khối chính xác của hai đồng vị lần lượt là 62,929 và 64,928. Tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố copper.

Giải nhanh:

Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố copper là: ACu = 63,617.

Vận dụng: Trong thể dục thể thao, có một số vận động viên sử dụng các loại chất kích thích, gọi là doping, dẫn đến thành tích đạt được của họ không thật so với năng lực vốn có. Một trong các loại doping thường gặp nhất là testosterone tổng hợp.

Tỉ lệ giữa hai đồng vị  612C (98,98%) và 613C (1,11%) là không đổi đối với testosterone tự nhiên trong cơ thể. Trong khi testosterone tổng hợp (tức doping) có phần trăm số nguyên tử đồng vị 613Cít hơn testosterone tự nhiên. Đây chính là mấu chốt của xét nghiệm CIR (Carbon Isotope Ratio – Tỉ lệ đồng vị carbon) – một xét nghiệm với mục đích xác định xem vận động viên có sử dụng doping hay không.

Giả sử, thực hiện phân tích CIR đối với một vận động viên thu được kết quả phần trăm số nguyên tử đồng vị 612C là x và 613C là y. Từ tỉ lệ đó, người ta tính được nguyên tử khối trung bình của carbon trong mẫu phân tích có giá trị là 12,0098. Với kết quả thu được, em có nghi ngờ vận động viên này sử dụng doping hay không? Vì sao?

Giải nhanh:

Em có nghi ngờ vận động viên này sửu dụng doping vì:

Tỉ lệ hai đồng vị  testosterone tự nhiên trong cơ thể là: 89,171.

Đối với kết quả mẫu phân tích ta có: x/y = 101,041 > 89,171.

BÀI TẬP

Câu 1: Một nguyên tử X gồm 16 proton, 16 electron và 16 neutron. Nguyên tử X có kí hiệu là:

A. 1618S B. 3216Ge C. 1632S D. 3216S

Giải nhanh:

Chọn C.

Câu 2: Silicon là nguyên tố được sử dụng để chế tạo vật liệu bán dẫn, có vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Trong tự nhiên, nguyên tố này có 3 đồng vị với số khối lần lượt là 28, 29, 30. Viết kí hiệu nguyên tử cho mỗi đồng vị của silicon. Biết nguyên tố silicon có số liệu nguyên tử là 14.

Giải nhanh:

Kí hiệu: 1424Si, 1425Si, 1426Si.

Câu 3: Hoàn thành những thông tin chưa biết trong bảng sau:

Giải nhanh:

Câu 4: Trong tự nhiên, magnesium có 3 đồng vị bền là ²⁴Mg, ²⁵Mg và ²⁶Mg. Phương pháp phổ khối lượng xác nhận đồng vị ²⁶Mg chiếm tỉ lệ phần trăm số nguyên tử là 11%. Biết rằng nguyên tử khối trung bình của Mg là 24,32. Tính % số nguyên tử của đồng vị ²⁴Mg, ²⁵Mg.

Giải nhanh:

Gọi x và y lần lượt là phần trăm số nguyên tử của đồng vị ²⁴Mg và ²⁵Mg

Theo bài ra ta có x + y + 11 = 100 và 24x + 25y + 26.11 = 0,2432 nên ta tính được x và y lần lượt là: 79% và 10%.