Giải SGK Hóa 10 (Cánh diều) Bài 2: Thành phần của nguyên tử

Giải Hóa học 10 Bài 2: Thành phần của nguyên tử

Mở đầu trang 11 Hóa học 10: Nguyên tử lithium được tạo nên từ ba loại hạt cơ bản (được tô màu khác nhau như ở Hình 2.1). Hãy gọi tên và nêu vị trí của mỗi loại hạt này trong nguyên tử.

Trả lời:

- Hạt electron màu xanh dương, hạt proton màu đỏ, hạt neutron màu xanh lá cây. Như hình minh họa sau:

- Vị trí:

+ Hạt electron ở vỏ nguyên tử;

+ Hạt proton và neutron ở hạt nhân nguyên tử.

I. Thành phần và cấu trúc của nguyên tử

1. Thành phần nguyên tử

Câu hỏi 1 trang 11 Hóa học 10: Các nguyên tử đều trung hòa về điện. Dựa vào bảng 2.1, em hãy lập luận để chứng minh rằng: Trong một nguyên tử, số proton và số electron luôn bằng nhau.

Trả lời:

Giả sử trong một nguyên tử bất kì:

- Có x hạt proton, mỗi hạt proton có điện tích +1.

⇒ Tổng số điện tích dương là +x

- Có y hạt electron, mỗi hạt electron có điện tích -1

⇒ Tổng số điện tích âm là –y.

Nguyên tử trung hòa về điện nên: tổng số điện tích dương + tổng số điện tích âm = 0

⇒ (+x) + (-y) = 0 ⇔ x = y

Vậy trong một nguyên tử bất kì số proton và số electron luôn bằng nhau.

Luyện tập 1 trang 12 Hóa học 10: Hạt proton, neutron nặng hơn hạt electron bao nhiêu lần?

Trả lời:

Khối lượng hạt proton ≈ khối lượng hạt neutron ≈ 1 amu

Khối lượng hạt electron ≈ 0,00055 amu

⇒ Hạt proton, neutron nặng hơn hạt electron là $\frac{1}{0,00055}$ ≈ 1818 lần

Luyện tập 2 trang 12 Hóa học 10: Hãy cho biết bao nhiêu hạt proton thì có tổng khối lượng bằng 1 gam.

Trả lời:

1 amu = 1,6605.10^-27 kg = 1,6605.10^-24 g

1 hạt proton có khối lượng ≈ 1,6605.10^-24 gam

x hạt proton có khối lượng = 1 gam

⇒ x ≈ $\frac{1}{1,{6605.10}^{-24}}$ = 6,022.10²³ hạt

2. Cấu trúc của nguyên tử

Luyện tập 3 trang 12 Hóa học 10: Khi các nguyên tử tiến lại gần nhau để hình thành liên kết hóa học, sự tiếp xúc đầu tiên giữa hai nguyên tử sẽ xảy ra giữa

A. lớp vỏ với lớp vỏ.

B. lớp vỏ với hạt nhân.

C. hạt nhân với hạt nhân.

Trả lời

Đáp án đúng là: A

Khi các nguyên tử tiến lại gần nhau để hình thành liên kết hóa học, sự tiếp xúc đầu tiên giữa hai nguyên tử sẽ xảy ra giữa lớp vỏ với lớp vỏ.

Câu hỏi 2 trang 12 Hóa học 10: Hãy chỉ ra những sự khác nhau về thành phần nguyên tử giữa nguyên tử hydrogen và beryllium được minh họa trong Hình 2.2

Trả lời:

Nguyên tử beryllium có neutron trong hạt nhân còn nguyên tử hydrogen không có neutron trong hạt nhân.

II. Khối lượng và kích thước của nguyên tử

1. Khối lượng của nguyên tử

Luyện tập 4 trang 12 Hóa học 10: Nguyên tử lithium (Li) tạo nên bởi 3proton, 4 neutron và 3 electron. Khối lượng lớp vỏ của Li bằng khoảng bao nhiêu phần trăm khối lượng của cả nguyên tử Li?

Trả lời:

Nguyên tử lithium (Li) tạo nên bởi 3p, 4n và 3e nên khối lượng của một nguyên tử Li là:

3.1 + 4.1 + 3.0,00055 = 7,00165 (amu)

Khối lượng lớp vỏ của Li là: 3.0,00055 = 1,65.10^-3 amu.

Phần trăm khối lượng lớp vỏ: $\frac{1,{65.10}^{-3}}{7,00165}.100\%=0,024\%$.

2. Kích thước của nguyên tử

Luyện tập 5 trang 13 Hóa học 10: Hồng cầu được coi như có dạng đĩa tròn với đường kính $7,8\times {10}^4\stackrel{o}{A}$. Hỏi cần bao nhiêu nguyên tử Fr sắp xếp thẳng hàng và khít nhau để tạo nên một đoạn thẳng có chiều dài bằng đường kính của hồng cầu?

Trả lời:

Một nguyên tử Fr có đường kính bằng $7,0\stackrel{o}{A}$ 

Cần số nguyên tử Fr là: $\frac{7,8\times {10}^4}{7,0}$ ≈ 11143 nguyên tử

Vận dụng trang 13 Hóa học 10: J.J. Thomson (J.J. Tôm – xơn), nhà vật lí người Anh, được trao giải thưởng Nobel (Nô-ben) Vật lí vào năm 1906 vì đã phát hiện ra một loại hạt cơ bản tạo nên nguyên tử. Thomson đã chế tạo ống tia âm cực gồm một ống thủy tinh được hút phần lớn không khí ra khỏi ống, một hiệu điện thế cao được đặt vào hai điện cực gắn ở hai đầu ống (Hình 2.4a). Năm 1897, ông phát hiện ra một dòng hạt (tia) đi ra từ điện cực tích điện âm (cực âm) sang điện cực tích điện dương (cực dương). Tia này được gọi là tia âm cực.

Các loại hạt tạo nên tia âm cực có đặc điểm: (1) Chuyển động theo đường thẳng trong ống (Hình 2.4a). (2) Hoàn toàn giống nhau dù các vật liệu làm cực âm khác nhau. (3) Bị lệch trong điện trường, về phía bản cực tích điện dương được đặt giữa ống tia âm cực (Hình 2.4b).

Hãy cho biết hạt tạo nên tia âm cực là loại hạt gì. Giải thích.

Trả lời:

Dựa trên các đặc điểm về tia âm cực xác định được: Hạt tạo nên tia âm cực là hạt electron vì electron mang điện tích âm nên sẽ bị lệch trong điện trường, về phía bản cực tích điện dương.

Bài tập (trang 15)

Bài 1 trang 15 Hóa học 10: Một loại nguyên tử hydrogen có cấu tạo đơn giản nhất, được tạo nên chỉ từ 1 electron và 1 proton. Những phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về nguyên tử hydrogen này?

(a) Đây là nguyên tử nhẹ nhất trong số các nguyên tử được biết cho đến nay.

(b) Khối lượng nguyên tử xấp xỉ 2 amu.

(c) Hạt nhân nguyên tử có khối lượng gấp khoảng 1 818 lần khối lượng lớp vỏ.

(d) Kích thước của nguyên tử bằng kích thước của hạt nhân.

Trả lời:

(a) Đúng. Khối lượng nguyên tử xấp xỉ 1 amu. Là nguyên tử nhẹ nhất trong số các nguyên tử được biết cho đến nay.

(b) Sai. Khối lượng nguyên tử xấp xỉ 1 amu.

(c) Đúng. Khối lượng hạt proton ≈ 1 amu

Khối lượng hạt electron ≈ 0,00055 amu

⇒ Khối lượng hạt nhân nguyên tử lớn hơn khối lượng lớp vỏ là $\frac{1}{0,00055}$ ≈ 1818 lần

(d) Sai. Kích thước của hạt nhân rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử.

Bài 2 trang 15 Hóa học 10: Các đám mây gây hiện tượng sấm sét tạo nên bởi những hạt nước nhỏ li ti mang điện tích. Một phép đo thực nghiệm cho thấy một giọt nước có đường kính 50 μm, mang một lượng điện tích âm là -3,33 × 10^-17C. Hãy cho biết điện tích âm của giọt nước trên tương đương với điện tích của bao nhiêu electron.

Trả lời:

Điện tích của 1 hạt electron là -e₀ = -1,602 × 10^-19C

Điện tích âm của giọt nước trên tương đương với điện tích của số electron là:

$\frac{-3,33\times {10}^{-17}}{-1,602\times {10}^{-19}}$ ≈ 208 electron

Bài 3 trang 15 Hóa học 10: Nguyên tử trung hòa về điện vì

A. được tạo nên bởi các hạt không mang điện.

B. có tổng số hạt proton bằng tổng số hạt electron.

C. có tổng số hạt electron bằng tổng số hạt neutron.

D. tổng số hạt neutron bằng tổng số hạt proton.

Trả lời:

Nguyên tử trung hòa về điện vì có tổng số hạt proton bằng tổng số hạt electron.

Bài 4 trang 15 Hóa học 10: Trả lời các câu hỏi sau:

a) Loại hạt nào được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử?

b) Loại hạt nào được tìm thấy ở lớp vỏ nguyên tử?

c) Loại hạt nào mang điện trong nguyên tử?

d) Kích thước nguyên tử lớn hơn kích thước hạt nhân nguyên tử khoảng bao nhiêu lần?

Trả lời:

a) Loại hạt được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử là:

+ Hạt proton (kí hiệu là p),

+ Hạt neutron (kí hiệu là n).

b) Loại hạt được tìm thấy ở lớp vỏ nguyên tử là:

+ Hạt electron (kí hiệu là e)

c) Loại hạt mang điện trong nguyên tử là:

+ Hạt proton, mang điện tích dương.

+ Hạt electron, mang điện tích âm.

d) Kích thước nguyên tử lớn hơn kích thước hạt nhân nguyên tử khoảng 10⁴ đến 10⁵ lần.

Bài 5 trang 15 Hóa học 10: Tính tổng số electron, proton và neutron trong một phân tử nước (H₂O). Biết trong phân tử này, nguyên tử H chỉ gồm 1 proton và 1 electron; nguyên tử O có 8 neutron và 8 proton.

Trả lời:

Chú ý: Trong nguyên tử số electron = số proton