Bai 1 cau tao nguyen tu

Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa –Thầy Ngọc Cấu tạo nguyên tử CẤU TẠO NGUYÊN TỬ TÀI LIỆU BÀI GIẢNG I THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Lớp vỏ Gồm hạt mang điện âm gọi electron (hay điện tử) Khối lượng electron xấp xỉ 1/1840 khối lượng nguyên tử hiđro nguyên tử nhẹ nhất, tức bằng: me = 9,1095.1031 kg hay 0,00055 đơn vị Cacbon (đv.C) Điện tích electron -1,6.10-19 Culông Đó điện tích nhỏ nhất, gọi điện tích nguyên tố Hạt nhân Hạt nhân nguyên tử gồm hạt proton nơtron Proton Proton có điện tích điện tích electron ngược dấu tức +1,6.10 -19 Culông Như proton electron mang điện tích nguyên tố, có dấu ngược Để thuận tiện, người ta quy ước lấy điện tích nguyên tố làm đơn vị, coi điện tích electron 1- điện tích cảu proton 1+ Nơtron Hạt nơtron không mang điện, có khối lượng xấp xỉ khối lượng proton bằng: mp = mn = 1,67.10-27 kg hay xấp xỉ đv.C Kích thước, khối lượng nguyên tử Kích thước: Nếu hình dung nguyên tử khối cầu có đường kính khoảng 10-10 m Để biểu thị kích thước nguyên tử, người ta dùng đơn vị Angxtrom kí hiệu Å 1Å = 10-10 m hay 1Å = 10-8 cm Nguyên tử nhỏ hiđro có bán kính khoảng 0,53 Å Đường kính hạt nhân nguyên tử nhỏ hơn, vào khoảng 10-4 Å, đường kính nguyên tử lớn đường kính hạt nhân khoảng 10.000 lần Ta tưởng tượng phóng đại nguyên tử vàng lên 109 lần (một tỉ lấn !) có đường kính 30 cm nghĩa nguyên tử vừa bóng rổ Trong hạt nhân nguyên tử vàng có đường kính nhỏ 0,003 cm nghĩa có kích thước hạt cát nhỏ Bảng - Khối lượng điện tích hạt cấu tạo nên nguyên tử Tên Electron Proton Nơtron Kí hiệu e p n Khối lượng me = 9,1095 ´ 10-31 kg mp = 1,6726 ´ 10-27 kg mn = 1,6750 ´ 10-27 kg me » 0,549 ´ 10-3 đv.C mp » 1đv.C mn » 1đv.C Điện tích -1,602.10-19 C +1,602.10-19 C Đường kính electron proton lại nhỏ nhiều : khoảng 10-7 Å Electron chuyển động xung quanh hạt nhân Giữa electron hạt nhân chân không : từ ta thấy nguyên tử có cấu tạo rỗng ! Khối lượng : Khối lượng nguyên tử vào khoảng 10-26 kg Nguyên tử nhẹ hiđro có khối lượng 1,67.10-27 kg Khối lượng nguyên tử cacbon 1,99.10-26 kg Một lượng chất nhỏ chứa số nguyên tử lớn tới mức ta khó mà hình dung Ví dụ : Trong gam cacbon có1023 nguyên tử cacbon Một lít nước chứa tới khoảng 9.10 25 nguyên tử hiđro oxi II HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ- NGUYÊN TỐ HÓA HỌC- ĐỒNG VỊ Hạt nhân nguyên tử a, Điện tích hạt nhân Vì điện tích proton đơn vị điện tích dương (1+) nên hạt nhân có Z proton, điện tích hạt nhân Z+ Thực nghiệm cho biết nguyên tử trung hoà điện nên số proton hạt nhân số electron chuyển động quanh hạt nhân Như vật, nguyên tử: Điện tích hạt nhân = Số proton = Số electron Ví dụ: Điện tích hạt nhân nguyên tử oxi 8+, nguyên tử oxi có proton có electron Biết điện tích hạt nhân nguyên tử (cũng biết số proton số electron) tức nắm chìa khóa để nhận biết nguyên tử b, Số khối Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa –Thầy Ngọc Cấu tạo nguyên tử Tổng số hạt proton (kí hiệu Z) tổng số hạt hạt nơtron (kí hiệu N) hạt nhân gọi số khối hạt nhân (kí hiệu A) A=Z+N Ví dụ: Trong hạt nhân nguyên tử clo có 17 proton 18 nơtron, số khối hạt nhân nguyên tử clo là: 17 + 18 = 35 c, Khối lượng nguyên tử Khối lượng nguyên tử tổng khối lượng proton, nơtron electron có nguyên tử Nhưng khối lượng electron nhỏ so với khối lượng proton nơtron nên khối lượng nguyên tử coi khối lượng proton nơtron hạt nhân nguyên tử Ví dụ: Hạt nhân nguyên tử nhôm có 13 proton 14 nơtron, xung quanh hạt nhân có 13 electron Xác định khối lượng nguyên tử nhôm Khối lượng nguyên tử nhôm coi khối lượng 13 proton 14 nơtron Khối lượng proton nơtron xấp xỉ đv.C Vậy khối lượng nguyên tử nhôm 27 đv.C Như vậy, hạt nhân nhỏ so với nguyên tử lại tập trung toàn khối lượng nguyên tử Nguyên tố hoá học a, Định nghĩa Tất nguyên tử có điện tích hạt nhân thuộc nguyên tố hoá học Như vậy, nguyên tử nguyên tố hoá học có số proton số electron Ví dụ : Tất nguyên tử có điện tích hạt nhân 17+ thuộc nguyên tố clo Các nguyên tử nguyên tố clo có 17 proton 17 electron Cho đến nay, người ta biết 92 nguyên tố tự nhiên khoảng 17 nguyên tố nhân tạo (tổng số khoảng 109 nguyên tố) Các nguyên tố nhân tạo chưa phát thấy Trái Đất hay nơi khác vũ trụ mà điều chế phòng thí nghiệm Tính chất nguyên tố hoá học tính chất tất nguyên tử nguyên tố b, Số hiệu nguyên tử Điện tích hạt nhân nguyên tử nguyên tố gọi số hiệu nguyên tử nguyên tố Số hiệu nguyên tử đặc trưng cho nguyên tố hoá học thường kí hiệu Z Ví dụ : Số hiệu nguyên tử nguyên tố urani 92 Vậy : điện tích hạt nhân nguyên tử urani 92+ ; có 92 proton hạt nhân 92 electron lớp vỏ c, Kí hiệu nguyên tử Để đặc trưng đầy đủ cho nguyên tố hoá học, bên cạnh kí hiệu thường dùng, người ta ghi dẫn sau: AZ X X : kí hiệu nguyên tố Z : số hiệu nguyên tử A : số khối A = Z + N Từ kí hiệu ta biết : - Số hiệu nguyên tử nguyên tố clo 17 ; điện tích hạt nhân nguyên tử 17+ ; hạt nhân có 17 proton (35 - 17) = 18 nơtron - Nguyên tử clo có 17 electron chuyên động quanh nhân - Khối lượng nguyên tử clo 35 đv.C Đồng vị Khi nghiên cứu nguyên tử nguyên tố hoá học, người ta thấy hạt nhân nguyên tử đó, số proton số khối khác số nơtron khác Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa –Thầy Ngọc Cấu tạo nguyên tử Người gọi nguyên tử có số proton khác số nơtron đồng vị Hầu hết nguyên tố hoá học hỗn hợp nhiều đồng vị, có vài nguyên tố có đồng vị Ngoài đồng vị tồn tự nhiên (khoảng 300), người ta điều chế đồng vị nhân tạo (khoảng 1000) Các đồng vị nguyên tố có tính chất hoá học giống Khối lượng nguyên tử trung bình nguyên tố hoá học Vì hầu hết nguyên tố hoá học hỗn hợp nhiều đồng vị nên khối lượng nguyên tử nguyên tố khối lượng nguyên tử trung bình hỗn hợp đồng vị có kể đến tỉ lệ phần trăm đồng vị III VỎ NGUYÊN TỬ Lớp electron Trong nguyên tử, hạt nhân mang điện tích dương hút electron mang điện tích trái dấu Muốn tách electron khỏi vỏ nguyên tử cần cung cấp lượng cho Thực nghiện chứng tỏ electron liên kết với hạt nhân chặt chẽ Những electron gần hạt nhân liên kết với chặt chẽ Người ta nói: chúng mức lượng thấp Ngược lại, electron xa hạt nhân có mức lượng cao ; chúng dễ bị tách khỏi nguyên tử electron khác Chính electron quy định tính chất hoá học nguyên tố Tuỳ theo mức lượng cao hay thấp mà electron phân bố theo lớp electron (hay mức lượng) Các electron có mức lượng gần thuộc lớp Các lớp electron từ đánh số n = 1, 2, 3, 4, kí hiệu dãy chữ lớn: K, L, M, N Phân lớp electron (hay phân mức lượng) Mỗi lớp electron lại phân chia thành phân lớp electron Các electron phân lớp có mức lượng Các phân lớp kí hiệu chữ thường s, p, d, f Số phân lớp số thứ tự lớp Lớp thứ có phân lớp, phân lớp 1s Lớp thứ có phân lớp, phân lớp 2s phân lớp 2p Lớp thứ có phân lớp, phân lớp 3s, 3p phân lớp 3d, v.v Các electron phân lớp s gọi electron s ; phân lớp p, gọi electron p, v.v Obitan Obitan khu vực không gian xung quanh hạt nhân khả có mặt electron lớn (khu vực có mật độ đám mây electron lớn nhất) Số dạng obitan phụ thuộc vào đặc điểm phân lớp electron Phân lớp s có obitan có dạng hình cầu Phân lớp p có obitan có dạng hình số Phân lớp d có obitan phân lớp f có obitan Obitan d obitan f có dạng phức tạp Mỗi obitan chứa tối đa electron Khi obitan có đủ electron, người ta nói electron ghép đôi Các electron ghép đôi thường không tham gia vào việc tạo thành liên kết hoá học Khi obitan có electron, người ta gọi electron độc thân Trong đa số trường hợp, có electron độc thân tham gia vào tạo thành liên kết hoá học Số electron tối đa phân lớp, lớp Từ số electron tối đa obitan, ta suy số electron tối đa phân lớp lớp - Phân lớp s có obitan nên có tối đa electron Phân lớp p có obitan nên có tối đa electron Phân lớp d có tối đa 10 electron phân lớp f có 14 electron - Lớp thứ có phân lớp s nên có tối đa electron Lớp thứ có phân lớp s phân lớp p nên có tối đa electron Lớp thứ có phân lớp s, p, d, nên có tối đa 18 electron Từ suy lớp thứ có tối đa 32 electron v.v Một lớp chứa đủ số electron tối đa gọi lớp electron bão hào Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa –Thầy Ngọc Cấu tạo nguyên tử Số electron tối đa lớp phân lớp (từ n = đến n = 3) Số thứ tự lớp n = (lớp K) n = (lớp L) n = (lớp M) Số electron tối đa lớp 18 Số electron phân bố vào phân lớp 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 Cấu trúc electron nguyên tử nguyên tố Nguyên lí vững bền : Trong nguyên tử, electron chiếm mức lượng từ thấp đến cao Càng xa hạt nhân, lớp phân lớp electron nõi chung có mức lượng cao Cụ thể mức lượng lớp tăng theo thứ tự từ đến phân lớp tăng theo thứ tự s, p, d, f Sau thứ tự xếp phân lớp theo chiều tăng mức lượng xác định thực nghiệm : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s v.v Dựa vào nguyên lí vững bền, đồng thời ý đến số electron tối đa phân lớp, ta viết sơ đồ phân bố electron nguyên tử nguyên tố náo biêt số hiệu nguyên tử Z nguyên tố Ví dụ: - Nguyên tử hiđro : Z = 1, có electron Electron chiếm phân mức lượng thấp 1s - Nguyên tử heli : Z = 2, có electron Cả electron chiếm phân mức 1s Như vậy, nguyên tử hiđro nguyên tử heli có lớp electron, lớp K - Nguyên tử liti : Z = 3, có electron Hai electron đầu chiếm phân mức 1s : phân mức 1s nhận tối đa electron nên electron thứ chiếm phân mức 2s Như nguyên tử liti có lớp electron, lớp K gồm electron lớp L, electron v.v Cấu hình electron Muốn biểu diễn phân bố electron theo lớp phân lớp, người ta dùng cấu hình electron ghi theo cách sau: - Lớp electron ghi chữ số - Phân lớp ghi chữ thường s, p, d - Số electron ghi số phía bên phải chữ phân lớp, phân lớp electron không ghi Ví dụ: Cấu hinh electron nguyên tử 1H, 2He, 3Li, 13Al ghi sau: 1H : 1s 2He : 1s 3Li : 1s 2s 2 13Al : 1s 2s 2p 3s 3p Ngoài cách viết cấu hình electron trên, muốn biểu diễn phân bố electron theo cac obitan, người ta làm sau : Kí hiệu obitan ô vuông, electron mũi tên, electron ghép đôi kí hiệu hai mũi tên ngược chiều Sau sơ đồ phân bố electron vào obitan nguyên tử 10 nguyên tố Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa –Thầy Ngọc Cấu tạo nguyên tử Đặc điểm lớp electron - Đối với nguyên tử tất nguyên tố, lớp có tối đa electron - Các nguyên tử có electron lớp bền vững, chúng không tham gia vào phản ứng hoá học Đó nguyên tử khí - Các nguyên tử có 1, 2, electron lớp nguyên tử kim loại - Các nguyên tử có 5, 6, electron lớp nguyên tử phi kim Các electron lớp (gọi tắt electron cùng) định tính chất hoá học nguyên tố Biết phân bố electron nguyên tử, biết số electron lớp cùng, người ta dự đoán tính chất hoá học tiêu biểu nguyên tố Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc Nguồn: Hocmai.vn – Ngôi trường chung học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Hocmai.vn - Trang | - ... phân lớp electron không ghi Ví dụ: Cấu hinh electron nguyên tử 1H, 2He, 3Li, 13 Al ghi sau: 1H : 1s 2He : 1s 3Li : 1s 2s 2 13 Al : 1s 2s 2p 3s 3p Ngoài cách viết cấu hình electron trên, muốn biểu... ta biết : - Số hiệu nguyên tử nguyên tố clo 17 ; điện tích hạt nhân nguyên tử 17 + ; hạt nhân có 17 proton (35 - 17 ) = 18 nơtron - Nguyên tử clo có 17 electron chuyên động quanh nhân - Khối lượng... Hạt nhân nguyên tử nhôm có 13 proton 14 nơtron, xung quanh hạt nhân có 13 electron Xác định khối lượng nguyên tử nhôm Khối lượng nguyên tử nhôm coi khối lượng 13 proton 14 nơtron Khối lượng proton