Bài 2. Nguyên tố hóa học

Định nghĩa: Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân (hay cùng số hiệu nguyên tử).

Ví dụ:

• Nguyên tố hydro (H) gồm các nguyên tử có 1 proton trong hạt nhân.
• Nguyên tố carbon (C) gồm các nguyên tử có 6 proton trong hạt nhân.
• Nguyên tố oxygen (O) gồm các nguyên tử có 8 proton trong hạt nhân.

Lưu ý: Số proton quyết định bản chất của nguyên tố hóa học. Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có thể có số neutron khác nhau.

Số hiệu nguyên tử (Z)

Định nghĩa: Số hiệu nguyên tử là số proton có trong hạt nhân nguyên tử.

$Z = p = e$ (đối với nguyên tử trung hòa)

Số hiệu nguyên tử đặc trưng cho từng nguyên tố hóa học.

Số khối (A)

Định nghĩa: Số khối là tổng số proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử.

$A = p + n = Z + n$

Từ đó suy ra: $n = A - Z$

Kí hiệu nguyên tử

Nguyên tử của nguyên tố X được kí hiệu: $^A_Z\text{X}$ hoặc $\text{X}^A$

Trong đó:

• X: Kí hiệu hóa học của nguyên tố
• Z: Số hiệu nguyên tử (số proton)
• A: Số khối (tổng số proton và neutron)

Ví dụ: $^{12}_6\text{C}$ hoặc $\text{C}^{12}$ là nguyên tử carbon có 6 proton và 6 neutron (A = 12).

Định nghĩa: Đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton (cùng số hiệu nguyên tử Z) nhưng khác nhau về số neutron (khác số khối A).

Ví dụ:

• Hydro có 3 đồng vị: $^1_1\text{H}$ (proti), $^2_1\text{H}$ (đơteri), $^3_1\text{H}$ (triti)
• Carbon có 3 đồng vị: $^{12}_6\text{C}$, $^{13}_6\text{C}$, $^{14}_6\text{C}$
• Clo có 2 đồng vị: $^{35}_{17}\text{Cl}$ và $^{37}_{17}\text{Cl}$

Tính chất của đồng vị:

• Các đồng vị của cùng một nguyên tố có tính chất hóa học giống nhau vì có cùng số electron.
• Các đồng vị có tính chất vật lí khác nhau do khác nhau về khối lượng.
• Các đồng vị có thể tồn tại bền hoặc phóng xạ.

Nguyên tử khối

Định nghĩa: Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử, được tính theo đơn vị cacbon (u).

1u = $\frac{1}{12}$ khối lượng của nguyên tử $^{12}_6\text{C}$ ≈ $1,66054 \cdot 10^{-27}$ kg

Nguyên tử khối ≈ số khối A (vì khối lượng proton và neutron xấp xỉ bằng 1u)

Nguyên tử khối trung bình

Công thức: Khi một nguyên tố có nhiều đồng vị, nguyên tử khối trung bình được tính theo công thức:

$\overline{A} = \frac{A_1 \cdot x_1 + A_2 \cdot x_2 + ... + A_n \cdot x_n}{100}$

Hoặc: $\overline{A} = A_1 \cdot a_1 + A_2 \cdot a_2 + ... + A_n \cdot a_n$

Trong đó:

• $A_i$: Số khối của đồng vị thứ i
• $x_i$: Phần trăm số nguyên tử của đồng vị thứ i (%)
• $a_i$: Tỉ lệ phần trăm của đồng vị thứ i (dạng thập phân, $a_i = \frac{x_i}{100}$)

Ví dụ: Clo có 2 đồng vị: $^{35}\text{Cl}$ (75%) và $^{37}\text{Cl}$ (25%)

Nguyên tử khối trung bình của Cl: $\overline{A} = \frac{35 \cdot 75 + 37 \cdot 25}{100} = 35,5$