Lý thuyết Thành phần của nguyên tử (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Hóa học 10

Lý thuyết Hóa học lớp 10 Bài 2: Thành phần của nguyên tử

A. Lý thuyết Thành phần của nguyên tử

I. Thành phần cấu tạo nguyên tử

Nguyên tử gồm hạt nhân chứa proton, neutron và vỏ nguyên tử chứa electron.

II. Sự tìm ra electron

– Năm 1897, nhà vật lí người Anh J.J Thomson thực hiện thí nghiệm phóng điện qua một ống thủy tinh gần như chân không (gọi là ống tia âm cực). Ông quan sát thấy màn huỳnh quang trong ống phát sáng do những tia phát ra từ cực âm (gọi là tia âm cực) và những tia này bị hút về cực dương của trường điện, chứng tỏ chúng tích điện âm. Đó chính là chùm các hạt electron.

⇒ Trong nguyên tử tồn tại một loại hạt có khối lượng và mang điện tích âm, được gọi là electron.

– Hạt electron, kí hiệu là e, có:

+ Điện tích: q_e = – 1,602 × 10^-19 C (coulomb).

+ Khối lượng: m_e = 9,11 × 10^-28g.

– Người ta chưa phát hiện được điện tích nào nhỏ hơn 1,602 × 10^-19 C nên nó được dùng làm điện tích đơn vị, điện tích của electron được quy ước là -1.

III. Sự khám phá ra hạt nhân nguyên tử

– Năm 1911, nhà vật lí người New Zealand là E. Rutherford đã tiến hành bắn phá một chùm hạt alpha lên một lá vàng siêu mỏng và quan sát đường đi của chúng sau khi bắn phá bằng màn huỳnh quang.

– Kết quả:

+ Hầu hết các hạt alpha đều xuyên thẳng qua lá vàng, một số ít bị lệch hướng và một số rất ít hạt bật trở lại.

– Giải thích kết quả:

+ Do nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở tâm chứa một hạt nhân mang điện tích dương có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử nên hầu hết các hạt alpha có thể đi xuyên qua lá vàng.

– Kết luận:

+ Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

+ Nguyên tử trung hòa về điện: số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

IV. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

– Vào năm 1918, khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitrogen bằng các hạt α, Rutherford đã nhận thấy sự xuất hiện hạt nhân nguyên tử oxygen và một loại hạt mang một đơn vị điện tích dương (e_o hay +1), đó là proton (kí hiệu là p).

– Năm 1932, khi dùng các hạt α để bắn phá hạt nhân nguyên tử beryllium, J. Chadwick nhận thấy sự xuất hiện của một loại hạt có khối lượng xấp xỉ hạt proton, nhưng không mang điện. Ông gọi chúng là neutron (kí hiệu là n).

– Kết luận: Hạt nhân nguyên tử gồm hai loại hạt là proton và neutron.

+ Proton kí hiệu là p, mang điện tích dương (+1)

+ Neutron kí hiệu là n, không mang điện.

+ Proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau.

V. Kích thước và khối lượng nguyên tử

1. Kích thước nguyên tử

– Đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 10 000 lần.

– Đơn vị nanomet (nm) hay angstrom ($\stackrel{\mathrm{o}}{\mathrm{A}}$) thường được sử dụng để biểu thị kích thước nguyên tử.

    $1\mathrm{nm}={10}^{-9}\mathrm{m};1\stackrel{\mathrm{o}}{\mathrm{A}}={10}^{-10}\mathrm{m};1\mathrm{nm}=10\stackrel{\mathrm{o}}{\mathrm{A}}$ 

2. Khối lượng nguyên tử

– Để biểu thị khối lượng nguyên tử, các hạt proton, neutron và electron, người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là amu.

1 amu bằng $\frac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử của carbon – 12

1 amu = 1,66 × 10^-24g.

– Khối lượng của nguyên tử gần bằng khối lượng hạt nhân do khối lượng của các electron (m_e ≈ 0,00055 amu) không đáng kể so với khối lượng của proton (m_p ≈ 1 amu) và neutron (m_n ≈ 1 amu).

– Cách tính: Khối lượng nguyên tử = số p + số n

Ví dụ: Nguyên tử oxygen có 8 proton, 8 neutron và 8 electron.

⇒ Khối lượng nguyên tử oxygen = số p + số n = 8 + 8 = 16 amu.

B. Trắc nghiệm Thành phần của nguyên tử

Câu 1. Nguyên tử oxygen có 8 electron, hạt nhân nguyên tử này có điện tích là

A. – 8

B. + 8

C. – 16

D. + 1

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Nguyên tử oxygen có 8 electron mà mỗi electron có điện tích quy ước là – 1.

⇒ Số đơn vị điện tích âm là 8.

Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

⇒ Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân = Số đơn vị điện tích âm = 8.

Do đó, hạt nhân nguyên tử này có điện tích là + 8.

Câu 2. Hạt được tìm thấy trong hạt nhân và không mang điện là

A. proton

B. hạt bụi

C. electron

D. neutron

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Hạt được tìm thấy trong hạt nhân và không mang điện là neutron.

Câu 3. Hạt nhân nguyên tử gồm các loại hạt là

A. electron (e) và proton (p)

B. proton (p) và neutron (n)

C. electron (e) và neutron (n)

D. electron (e), proton (p) và neutron (n)

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hạt nhân nguyên tử gồm hai loại hạt là proton (kí hiệu là p) và neutron (kí hiệu là n).

Câu 4. Thông tin sai là

A. Proton mang điện tích dương (+1).

B. Neutron không mang điện.

C. Proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau.

D. Proton và neutron có điện tích bằng nhau.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Proton mang điện tích dương (+1) và neutron không mang điện (0).

Do đó, proton và neutron có điện tích bằng nhau là thông tin sai.

Câu 5. Nguyên tử clo (chlorine) có điện tích hạt nhân là +17. Số proton và số electron trong nguyên tử này là

A. 17 proton, 35 electron

B. 10 proton, 7 electron

C. 17 proton, 17 electron

D. 7 proton, 10 electron

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Vì trong hạt nhân: proton mang điện tích dương (+ 1) mà neutron không mang điện.

⇒ Điện tích hạt nhân là điện tích của các proton ⇒ có 17 proton.

Mặt khác, số đơn vị điện tích dương của hạt nhân = Số đơn vị điện tích âm. Nên tổng điện tích âm của các electron là – 17.

Mỗi electron có điện tích là – 1. ⇒ Có 17 electron.

Câu 6. Nguyên tử gồm

A. hạt nhân chứa proton, neutron và vỏ nguyên tử chứa electron

B. hạt nhân chứa proton, neutron

C. hạt nhân chứa proton, electron và vỏ nguyên tử chứa neutron

D. hạt nhân và vỏ nguyên tử chưa proton

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Nguyên tử gồm hạt nhân chứa proton, neutron và vỏ nguyên tử chứa electron.

Câu 7. Loại hạt có khối lượng và mang điện tích âm tồn tại trong nguyên tử là

A. proton

B. hạt nhân

C. electron

D. neutron

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Loại hạt có khối lượng và mang điện tích âm tồn tại trong nguyên tử là electron (kí hiệu là e).

Câu 8. Điện tích của một electron là

A. -1,602.10^-19 C

B. -1 C

C. 1,602.10^-19 C

D. 1 C

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Điện tích của một electron là -1,602.10^-19 C (coulomb)

Vì chưa phát hiện được điện tích nào nhỏ hơn 1,602.10^-19 C nên nó được dùng làm điện tích đơn vị, điện tích của electron được quy ước là – 1.

Câu 9. Khẳng định đúng là:

A. Nguyên tử có cấu tạo đặc khít, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

B. Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

C. Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm electron ở trung tâm và hạt nhân chuyển động xung quanh.

D. Nguyên tử có cấu tạo đặc khít, gồm electron ở trung tâm và hạt nhân chuyển động xung quanh.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

Câu 10. Khẳng định đúng là:

A. Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân lớn hơn số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

B. Số đơn vị điện tích âm của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích dương của các electron trong nguyên tử.

C. Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

D. Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân nhỏ hơn số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Nguyên tử trung hòa về điện: số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

Câu 11. Nếu xem nguyên tử như một quả cầu thì khẳng định nào dưới đây là đúng?

A. Đường kính nguyên tử gần bằng đường kính của hạt nhân

B. Đường kính của nguyên tử gấp 10 lần đường kính của hạt nhân

C. Đường kính của nguyên tử gấp 4 lần đường kính của hạt nhân

D. Đường kính của nguyên tử gấp 10 000 lần đường kính của hạt nhân

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Nếu xem nguyên tử như một quả cầu thì đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 10 000 lần.

Câu 12. Một nguyên tử carbon có 6 proton, 6 electron và 6 neutron. Khối lượng nguyên tử carbon này theo đơn vị amu là

A. 18 amu

B. 6 amu

C. 12 amu

D. 15 amu

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Ta có: m_e ≈ 0,00055 amu; m_p ≈ 1 amu; m_n ≈ 1 amu.

Như vậy khối lượng các electron không đáng kể so với khối lượng proton và neutron.

⇒ Khối lượng nguyên tử carbon ≈ khối lượng hạt nhân ≈ 6.1 + 6.1 = 12 (amu)

Câu 13. Thông tin nào sai đây không đúng?

A. Proton mang điện tích dương, nằm trong hạt nhân, khối lượng gần bằng 1 amu.

B. Electron mang điện tích âm, nằm trong hạt nhân, khối lượng gần bằng 0 amu.

C. Neutron không mang điện, khối lượng gần bằng 1 amu.

D. Nguyên tử trung hòa về điện, có kích thước lớn hơn nhiều so với hạt nhân, nhưng có khối lượng gần bằng khối lượng hạt nhân.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Electron mang điện tích âm, nằm trong hạt nhân, khối lượng gần bằng 0 amu. ⇒ Sai vì electron không nằm trong hạt nhân và ở lớp vỏ nguyên tử, chuyển động xung quanh hạt nhân.

Câu 14. Trong 5 gam electron có số hạt là

A.$5,5\times {10}^{27}$ hạt

B. 10 hạt

C. 10²⁷ hạt

D. 27 hạt

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ta có khối lượng của 1 hạt electron: $m_e=9,11\times {10}^{–28}$g

Trong 5 gam electron có số hạt là:

$5÷(9,11\times {10}^{–28})$ ≈ $5,5\times {10}^{27}$ (hạt)

Câu 15. Khối lượng của 1 mol proton theo đơn vị gam là

(biết hằng số Avogadro bằng $6,022\times {10}^{23}$)

A. 1 g

B. 2 g

C. 1,673 g

D. 6 g

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

1 mol proton có số hạt là: $1\times 6,022\times {10}^{23}$ = $6,022\times {10}^{23}$ (hạt)

1 hạt proton có khối lượng là $1,673\times {10}^{–24}$ (g)

1 mol proton có khối lượng là $6,022\times {10}^{23}\times 1,673\times {10}^{–24}$ ≈ 1 (g)

Bài giảng Hóa học 10 Bài 2: Thành phần của nguyên tử – Chân trời sáng tạo

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Hóa học 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 1: Nhập môn hóa học

Bài 3: Nguyên tố hóa học

Bài 4: Cấu trúc lớp vỏ electron của nguyên tử

Bài 5: Cấu tạo bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học