Tiêu đề 1. Chuyên Đề 1 - Cấu Tạo Nguyên Tử.docx ✅

CHUYÊN ĐỀ 1 : CẤU TẠO NGUYÊN TỬ TT Các chuyên đề Mô tả kiến thức (Lý thuyết và bài tập) 1 Chuyên đề 1: Cấu tạo nguyên tử Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO Phần II: HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CÓ PHÂN DẠNG - Thành phần cấu tạo nguyên tử . - Hạt nhân nguyên tử: Độ hụt khối. Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân, xác định tuổi cổ vật; Động học quá trình phân rã phóng xạ. - Vỏ nguyên tử: Orbital nguyên tử. Năng lượng electron. Cấu hình electron nguyên tử và ion. Ý nghĩa 4 số lượng tử. Đặc điểm lớp electron ngoài cùng Phần III: HỆ THỐNG BÀI TẬP TỪ CÁC ĐỀ THI HSG CHÍNH THỨC CỦA TỈNH, OLYMIPIC,… Ít nhất 20 câu Phần IV: BÀI TẬP CÓ THÔNG TIN ỨNG DỤNG THỰC TẾ : Ít nhất 05 câu Phần V: BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM (Ít nhất 20 câu) mức vận dụng và vận dụng cao Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I. Thành phần cấu tạo nguyên tử Bảng 1.1. Khối lượng và điện tích của proton, neutron và electron trong nguyên tử Tên Kí hiệu Khối lượng nghỉ Điện tích kg u Eletron e 9,1.10 -31 5,5.10 -4 -1,6.10 -19 C (1-) Proton p 1,673.10 -27 1 +1,6.10 -19 C (1+) Neutro n n 1,675.10 -27 1 0 II. KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ  1. Kích thước  Kích thước của nguyên tử là khoảng không gian tạo bởi sự chuyển động của electron. Nếu xem nguyên tử như một khối cầu thì đường kính nguyên tử khoảng 10 -12 m. Nên thường biểu thị bằng đơn vị picomet (pm), nonomet (nm) hay angstrom 0 A 1pm =10 -12 m; 1 0 A = 10 -10 m 110nm = 100pm ; 1nm = 10 -9 m 2. Khối lượng của nguyên tử vô cùng nhỏ, để biểu thị khối lượng nguyên tử, các hạt cơ bản người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử là amu (atomic mass unit). 1amu = 12 24 24 C 119,9265.10g .m1,66.10g 1212 - - == * Khối lượng của nguyên tử bằng tổng số khối lượng của proton, neutron và electron:  NTpnemmmm * Nhưng vì khối lượng electron quá nhỏ so với khối lượng proton, nên ta xem như khối lượng nguyên tử gần bằng tổng số khối lượng proton và neutron. III. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ  1. Điện tích hạt nhân 
* Trong nguyên tử: Z = số p = số e. 2. Số khối A. * Số khối hạt nhân (A): là tổng số proton (Z) và neutron (N) có trong hạt nhân: A = Z + N * Kí hiệu nguyên tử: A Z X: lµ kÝ hiÖu nguyªn tè hãa häc XZ: sè hiÖu nguyªn tö A = Z + N      *Biểu thức trên thường dùng để xác định Z, N và A khi biết tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử (hoặc ion).  - Đối với cation: n MMMMMM MM MMne ;NNAA ΣeΣen nnn n ZZ        - Đối với anion: mXXme ;mm XXXXXZZNNAA XXΣeΣemm * Thông thường, với 82 nguyên tố đầu của hệ thống tuần hoàn (Z ≤ 82) thì 1 1,524N Z IV. NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC  1. Định nghĩa Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử có cùng số điện tích hạt nhân. 2. Số hiệu nguyên tử  Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó. Số hiệu nguyên tử (kí hiệu là Z) cho biết:  - Số proton trong hạt nhân nguyên tử. - Số electron trong nguyên tử. 3. Kí hiệu nguyên tử  Nguyên tử của nguyên tố X có số hiệu nguyên tử Z và số khối A, được kí hiệu A ZX V. ĐỒNG VỊ  1. Định nghĩa  * Các đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số neutron, do đó số khối A của chúng khác nhau.  2. Nguyên tử khối và 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.  • Hầu hết các nguyên tố hoá học là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định, nên nguyên tử khối của các nguyên tố có nhiều đồng vị là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị có tính đến tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị. Giả sử nguyên tố A có hai đồng vị A 1 và A 2 . Gọi A là nguyên tử khối trung bình, A 1 là nguyên tử khối của đồng vị A 1 , x 1 là tỉ lệ phần trăm số nguyên tử của đồng vị A 1 ; A 2 là nguyên tử khối của đồng vị A 2 , x 2 là tỉ lệ phần trăm số nguyên tử đồng vị A 2 . Ta có: 1122 A 100  xAxA * Tổng quát: 121122X(x%), X(x%).....X(x%)nAAA ZZZnn ii 11212nn xA xAxA.xA A 100100 n i  
Ví dụ : bằng phương pháp phổ khối lượng, người ta xác định được trong tự nhiên nguyên tố chlorine có hai đồng vị bền là 3537 1717Cl(75,77%), Cl(24,23%) số nguyên tử. Phổ khối lượng của chlorine Nguyên tử khối trung bình của chlorine __ Cl 35.75,77 + 37.24,23 A=35,4835,5 100 Nguyên tử khối của các nguyên tố hóa học ghi trong bảng tuần hoàn là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị trong tự nhiên. VI. VỎ NGUYÊN TỬ  1. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử  Trong nguyên tử, các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định nào. Vì chuyển động rất nhanh nên electron tạo thành quanh hạt nhân một vùng không gian mang điện âm gọi là mấy electron hay orbital nguyên tử.  2. Orital  Obitan nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có mặt (xác suất tìm thấy) electron khoảng 90%. Orbital nguyên tử được kí hiệu là AO (Atomic Orbital). Mô hình đám mây electron của nguyên tử hydrogen 3. Hình dạng orbital nguyên tử  Khi chuyển động trong nguyên tử, các electron có thể chiếm những mức năng lượng khác nhau đặc trưng cho trạng thái chuyển động của nó. Những electron chuyển động gần hạt nhân hơn, chiếm những mức năng lượng thấp hơn tức là ở trạng thái bền hơn, những electron chuyển động ở xa hạt nhân có năng lượng cao hơn. Dựa trên sự khác nhau về trạng thái của electron trong nguyên tử, người ta phân loại thành các orbital s, orbital p, orbital d và orbital f.
Hình dạng các orbital s và p được biểu diễn như hình sau:  Hình dạng các orbital d được biểu diễn như hình sau:  Từ hình ảnh các orbital nguyên tử, chúng ta thấy: (Orbital s có dạng hình cầu, tâm là hạt nhân nguyên tử ) Orbital p gồm 3 orbital p x , p y và p z , có dạng hình số tám nổi. Mỗi orbital có sự định hướng khác nhau trong không gian.  (Orbital d, f có hình dạng phức tạp hơn.) 4. Lớp và phân lớp electron  a) Lớp electron Trong nguyên tử, các electron được sắp xếp thành từng lớp, các lớp được sắp xếp từ gần hạt nhân ra ngoài.  Các electron trên cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Những electron lớp trong liên kết với hạt nhân bền chặt hơn những electron ở lớp ngoài. Do đó, năng lượng của electron ở lớp trong thấp hơn năng lượng của electron ở lớp ngoài. Vì vậy, năng lượng của electron chủ yếu phụ thuộc vào số thứ tự của lớp. Thứ tự các lớp electron được ghi bằng các số nguyên n= 1, 2, 3, ....7  n 1 2 3 4 5 6 7 Tên lớp K L M N O P Q Theo trình tự sắp xếp trên, lớp K (n=1) là lớp gần hạt nhân nhất. Năng lượng của clectron trên lớp này là thấp nhất. Sự liên kết giữa electron trên lớp này với hạt nhân là bền chặt nhất, rồi tiếp theo là những electron của lớp ứng với n lớn hơn có năng lượng cao hơn.  Số electron tối đa trong mỗi lớp được xác địng bởi công thức 2n 2 với: 1 ≤ n ≤ 4 (n là số thứ tự của lớp). Vậy:  Lớp K (n = 1) có tối đa 2e Lớp L (n = 2) có tối đa 8e Lớp M (n = 3) có tối đa 16e Lớp N (n = 4) có tối đa 32e  Các lớp O, P, Q cũng tối đa 32e. b) Phân lớp electron  Mỗi lớp electron phân chia thành các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ cái viết thường: s, p, d, f.  Các electron trên cùng một phân lớp có năng lượng bằng nhau. Lớp thứ n có n phân lớp (1 ≤ n ≤ 4). Các lớp có n ≥ 5 có 4 phân lớp. Electron ở phân lớp nào thì gọi tên theo phân lớp đó. Số electron tối đa trong phân lớp như sau: * Phân lớp s có tối đa 2e, kí hiệu s 2 * Phân lớp p có tối đa 2e, kí hiệu p 6 * Phân lớp d có tối đa 2e, kí hiệu d 10