Hoá học 10 Bài 1: Thành phần nguyên tử

A. Lý thuyết

I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử

1. Electron

Sự tìm ra electron

- Năm 1897, J.J. Thomson (Tôm-xơn, người Anh ) đã tìm ra tia âm cực gồm những hạt nhỏ gọi là electron(e).

Hình 1: Sơ đồ thí nghiệm của Tôm-xơn phát hiện ra tia âm cực

Kết luận:

- Tia âm cực là chùm hạt vật chất có khối lượng và chuyển động với vận tốc rất lớn.                

- Tia âm cực là chùm hạt mang điện âm,phát ra từ cực âm ,các hạt tạo thành tia âm cực được gọi là các electron (ký hiệu là e).

- Electron có mặt ở mọi chất, electron tạo nên lớp vỏ nguyên tử của mọi nguyên tố hóa học.

- Tia âm cực bị lệch trong từ trường và mang điện tích âm.

2. Khối lượng, điện tích electron

me = 9,1094.10-31kg.

qe = -1,602.10-19 C (coulomb) = -1 (đvđt âm, kí hiệu là – e0).

3. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

- Năm 1911, nhà vật lí người Anh Rutherford và các cộng sự cho các hạt a bắn phá một lá vàng mỏng.

- Từ đó nhận thấy nguyên tử có đặc điểm:

+ Cấu tạo rỗng

+ Chứa phần mang điện tích dương, được gọi là hạt nhân

+ Kích thước của hạt nhân rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử

- Các em chú ý quan sát mô phỏng thí nghiệm tìm ra electron trong đoạn phim sau đây:

Video 1: Thí nghiệm phát hiện ra hạt nhân nguyên tử

- Kết luận:

+ Nguyên tử cấu tạo gồm hạt nhân và lớp vỏ nguyên tử (chứa các electron).

+ Do nguyên tử trung hòa về điện nên số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng đúng số electron quay xung quanh hạt nhân.

+ Khối lượng nguyên tử xấp xỉ khối lượng hạt nhân.

4. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

Sự tìm ra hạt proton.

- Năm 1918, hạt proton được tìm ra có:

+ Khối lượng: mp  = 1,6726.10-27 kg

+ Điện tích: qp = + 1,6.10-19 C = e0

- Hạt proton là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. Quy ước: 1+

Sự tìm ra hạt nơtron

- Năm 1932, Chadwick tìm ra hạt nơtron có:

+ Khối lượng: mn = mp = 1,6748.10-27 kg 

+ Điện tích: qn = 0

 - Hạt notron là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử.

II. Kích thước và khối lượng nguyên tử

1. Kích thước

- Để biểu thị kích thước nguyên tử người ta dùng đơn vị nanomet(nm) hay angstrom Å

1 nm = 10-9m ; 1 Å = 10-10m ; 1nm = 10Å

- Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử Hidro có bán kính khoảng 0,053 nm

- Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn (vào khoảng 10-5 nm)

- Đường kính của electron và proton còn nhỏ hơn nhiều ( vào khoảng 10-8 nm)

2. Khối lượng nguyên tử

- Do khối lượng thật của 1 nguyên tử quá bé, người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử u (đvC).

1 u = 1/12 khối lượng 1 nguyên tử đồng vị cacbon 12 = 1,6605.10-27kg.

- m nguyên tử = mP + mN (Bỏ qua me)

Hình 2: Khối lượng và điện tích của các hạt tạo nên nguyên tử

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI SGK

Câu 1 trang 9 SGK Hóa 10

Các hạt cấu tạo nên hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là:

A. Electron và proton

B. Proton và nơtron

C. Nơtron và electon

D. Electron, proton và nơtron

Chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Các hạt cấu tạo nên hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là proton và nơtron.

⇒ Chọn đáp án B

Câu 2 trang 9 SGK Hóa 10

Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là:

A. Electron và proton

B. Proton và nơtron

C. Nơtron và electon

D. Electron, proton và nơtron

Hướng dẫn giải

Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là nơtron, proton và electron.

⇒ Chọn đáp án D.

Câu 3 trang 9 SGK Hóa 10

Nguyên tử có đường kính gấp khoảng 10.000 lần đường kính hạt nhân. Nếu ta phóng đại hạt nhân lên thành một quả bóng có đường kính 6cm thì đường kính nguyên tử sẽ là:

A. 200

B. 300

C. 600

D. 1200

Hướng dẫn giải

Đổi đơn vị 6 cm = 0,06 m

Nếu ta phóng đại hạt nhân lên thành một quả bóng có đường kính 6 cm

Đường kính nguyên tử sẽ là 0,06.104 = 600 m

Chọn đáp án C.

Câu 4 trang 9 SGK Hóa 10

Tìm tỉ số về khối lượng của electron so với proton, so với nơtron.

Hướng dẫn giải

Ta có: 

me = 9,1094.10-31

mp = 1,6726.10-27

mn = 1,6748.10-27

Tỉ số về khối lượng của electron so với proton là:

$\frac{m_e}{m_p}=\frac{9,{1094.10}^{-31}}{{1,6726.10}^{-27}}\approx \frac{1}{1836}$

Tỉ số về khối lượng của electron so với nơtron là:

$\frac{m_e}{m_n}=\frac{9,{1094.10}^{-31}}{1,{6748.10}^{-27}}\approx \frac{1}{1839}$

Câu 5 trang 9 SGK Hóa 10

Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-1 nm, khối lượng nguyên tử là 65u.

a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử kẽm?

b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân với bán kính r = 2.10-6nm. Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm?

Cho biết Vhình cầu = 4/3π.r3.

Hướng dẫn giải

Câu a: Khối lượng riêng của nguyên tử kẽm

rZn = 1,35.10-1 nm = 0,135.10-7 cm (1nm = 10-9 m)

u = 1,6600.10-24g

mZn = 65.1,6600.10-24g = 107,9.10-24g

VZn =$\frac{4\pi }{3}.r^3=\frac{4\pi }{3}.0,{135.10}^{-24}c{m}^3$

DZn = mZn/VZn = $\frac{107,{9.10}^{-24}}{10,{3.10}^{-24}}=10,48g/c{m}^3$

Câu b: Khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm

mhạt nhân Zn = 65u = 107,9.10-24 gam

rhạt nhân Zn = 2.10-6nm = (2.10-6.10-7) cm = 2.10-13 cm

Vhạt nhân Zn = $\frac{4\pi }{3}({2.10}^{-13}{)}^3$ = 33,49.10-39 cm3

Dhạt nhân Zn =  $\frac{107,{9.10}^{-24}}{33,{49.10}^{-39}}$ = 3,22.1015 g/cm3