Bài học

Tổng ôn Thành phần nguyên tử

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải được một bài toán tổng hợp đi từ số hạt của một nguyên tử, qua kí hiệu nguyên tử, đến nguyên tử khối trung bình của cả nguyên tố — kết hợp toàn bộ kiến thức của bốn chương trước vào một quy trình giải duy nhất, đúng như dạng bài tổng hợp thường gặp trong đề kiểm tra.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài ôn tập này không dạy kiến thức mới, mà ghép lại bốn mảnh đã học: (1) ba loại hạt và điều kiện trung hoà (Chương 1), (2) kích thước — khối lượng nguyên tử và đơn vị amu (Chương 2), (3) số hiệu nguyên tử Z, số khối A và kí hiệu nguyên tử ᴬZX (Chương 3), (4) đồng vị và nguyên tử khối trung bình (Chương 4). Một bài toán tổng hợp thường đi qua đúng bốn bước này theo thứ tự.

Khởi động

Một đề kiểm tra hiếm khi hỏi riêng lẻ 'tính số neutron' hay 'tính nguyên tử khối trung bình' — thay vào đó, đề thường ghép nhiều dữ kiện lại: cho tổng số hạt, yêu cầu suy ra Z và A, viết kí hiệu nguyên tử, rồi hỏi thêm về đồng vị của nguyên tố đó. Bài ôn tập này luyện đúng kĩ năng nối các bước lại với nhau — kĩ năng quan trọng hơn cả việc nhớ từng công thức riêng lẻ.

Quy trình giải bài toán tổng hợp

Khi gặp một bài toán tổng hợp về cấu tạo nguyên tử, một trình tự bốn bước thường giúp em không bỏ sót dữ kiện: Bước 1 — dùng dữ kiện về tổng số hạt và (nếu có) hiệu số hạt mang điện — không mang điện để lập hệ phương trình, giải ra Z (số proton) và N (số neutron). Bước 2 — tính số khối $A = Z + N$ và viết kí hiệu nguyên tử $^{A}_{Z}\text{X}$ , xác định tên nguyên tố dựa trên Z. Bước 3 — nếu đề cho thêm dữ kiện về đồng vị khác của cùng nguyên tố (khác N nhưng cùng Z), tính nguyên tử khối trung bình bằng công thức trung bình có trọng số theo phần trăm. Bước 4 — đối chiếu kết quả với các mốc đã biết (nguyên tố quen thuộc, giá trị trong bảng tuần hoàn) để tự kiểm tra tính hợp lí trước khi kết luận.

Khi gặp một bài toán tổng hợp về cấu tạo nguyên tử, một trình tự bốn bước thường giúp em không bỏ sót dữ kiện: **Bước 1** — dùng dữ kiện về tổng số hạt và (nếu có) hiệu số hạt mang điện — không mang điện để lập hệ phương trình, giải ra Z (số proton) và N (số neutron). **Bước 2** — tính số khối $A = Z + N$ và viết kí hiệu nguyên tử $^{A}_{Z}\text{X}$, xác định tên nguyên tố dựa trên Z. **Bước 3** — nếu đề cho thêm dữ kiện về đồng vị khác của cùng nguyên tố (khác N nhưng cùng Z), tính nguyên tử khối trung bình bằng công thức trung bình có trọng số theo phần trăm. **Bước 4** — đối chiếu kết quả với các mốc đã biết (nguyên tố quen thuộc, giá trị trong bảng tuần hoàn) để tự kiểm tra tính hợp lí trước khi kết luận.

Ví dụ

Bài toán tổng hợp: từ số hạt đến kí hiệu nguyên tử

1
Tổng số hạt proton, neutron, electron trong nguyên tử của nguyên tố R là 36, trong đó số hạt mang điện gấp đôi số hạt không mang điện. Xác định Z, A, viết kí hiệu nguyên tử của R và gọi tên nguyên tố.
2
Gọi p là số proton, n là số neutron; do trung hoà nên $e = p$ . Tổng số hạt: $2p + n = 36$ (1). Số hạt mang điện gấp đôi số hạt không mang điện: $2p = 2n \Rightarrow p = n$ (2).
Gọi p là số proton, n là số neutron; do trung hoà nên $e = p$. Tổng số hạt: $2p + n = 36$ (1). Số hạt mang điện gấp đôi số hạt không mang điện: $2p = 2n \Rightarrow p = n$ (2).
3
Thay (2) vào (1): $2p + p = 36 \Rightarrow 3p = 36 \Rightarrow p = 12$ . Từ đó $n = 12$ .
Thay (2) vào (1): $2p + p = 36 \Rightarrow 3p = 36 \Rightarrow p = 12$. Từ đó $n = 12$.
4
$A = Z + N = 12 + 12 = 24$ . Z = 12 tương ứng với nguyên tố magnesium (Mg). Kí hiệu nguyên tử: $^{24}_{12}\text{Mg}$ .
$A = Z + N = 12 + 12 = 24$. Z = 12 tương ứng với nguyên tố magnesium (Mg). Kí hiệu nguyên tử: $^{24}_{12}\text{Mg}$.
5
Vậy R là magnesium, với 12 proton, 12 neutron, 12 electron, kí hiệu nguyên tử $^{24}_{12}\text{Mg}$ .
Vậy R là magnesium, với 12 proton, 12 neutron, 12 electron, kí hiệu nguyên tử $^{24}_{12}\text{Mg}$.

Ví dụ

Bài toán tổng hợp: ghép thêm dữ kiện đồng vị (dạng thi)

1
Nguyên tố R ở ví dụ trên (magnesium) trong tự nhiên còn có hai đồng vị khác là $^{25}_{12}\text{Mg}$ (chiếm 10,00%) và $^{26}_{12}\text{Mg}$ (chiếm 11,01%), bên cạnh đồng vị $^{24}_{12}\text{Mg}$ (chiếm 78,99%) đã xác định. Tính nguyên tử khối trung bình của magnesium.
Nguyên tố R ở ví dụ trên (magnesium) trong tự nhiên còn có hai đồng vị khác là $^{25}_{12}\text{Mg}$ (chiếm 10,00%) và $^{26}_{12}\text{Mg}$ (chiếm 11,01%), bên cạnh đồng vị $^{24}_{12}\text{Mg}$ (chiếm 78,99%) đã xác định. Tính nguyên tử khối trung bình của magnesium.
2
$78{,}99\% + 10{,}00\% + 11{,}01\% = 100\%$ — hợp lệ, đủ ba đồng vị.
$78{,}99\% + 10{,}00\% + 11{,}01\% = 100\%$ — hợp lệ, đủ ba đồng vị.
3
$\overline{A} = \dfrac{24 \times 78{,}99 + 25 \times 10{,}00 + 26 \times 11{,}01}{100}$ .
$\overline{A} = \dfrac{24 \times 78{,}99 + 25 \times 10{,}00 + 26 \times 11{,}01}{100}$.
4
$24 \times 78{,}99 = 1895{,}76 \; ; \; 25 \times 10{,}00 = 250{,}00 \; ; \; 26 \times 11{,}01 = 286{,}26$ . Tổng: $1895{,}76 + 250{,}00 + 286{,}26 = 2432{,}02$ . Chia cho 100: $\overline{A} = 24{,}3202$ .
$24 \times 78{,}99 = 1895{,}76 \; ; \; 25 \times 10{,}00 = 250{,}00 \; ; \; 26 \times 11{,}01 = 286{,}26$. Tổng: $1895{,}76 + 250{,}00 + 286{,}26 = 2432{,}02$. Chia cho 100: $\overline{A} = 24{,}3202$.
5
Vậy nguyên tử khối trung bình của magnesium xấp xỉ 24,32 — khớp với giá trị quen thuộc trong bảng tuần hoàn, và bài toán cho thấy công thức trung bình có trọng số áp dụng được cho bất kì số lượng đồng vị nào, không chỉ hai đồng vị.

Sai lầm thường gặp

Trong bài toán tổng hợp, sai lầm phổ biến nhất là dừng lại quá sớm — tìm được Z, A rồi quên đọc tiếp yêu cầu về đồng vị hoặc nguyên tử khối trung bình nếu đề có hỏi. Một sai lầm khác là áp dụng nhầm công thức của bước trước cho bước sau, ví dụ dùng lại hệ phương trình tổng — hiệu số hạt cho một đồng vị khác, dù đồng vị khác chỉ khác N chứ dữ kiện tổng — hiệu ban đầu chỉ áp dụng cho đồng vị được nêu trong đề bài.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Một bài toán tổng hợp về cấu tạo nguyên tử thường đi theo bốn bước: (1) lập hệ phương trình từ tổng — hiệu số hạt để tìm Z, N; (2) tính A, viết kí hiệu nguyên tử, gọi tên nguyên tố; (3) nếu có dữ kiện đồng vị, tính nguyên tử khối trung bình theo công thức trung bình có trọng số; (4) đối chiếu kết quả để tự kiểm tra. Nắm vững bốn bước này là chìa khoá cho mọi dạng bài kiểm tra về Chương Thành phần nguyên tử.

Khoá học 'Thành phần nguyên tử' kết thúc tại đây. Toàn bộ kiến thức về hạt cấu tạo, kích thước, khối lượng, kí hiệu nguyên tử và đồng vị vừa học sẽ là nền tảng bắt buộc cho khoá học tiếp theo — 'Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử' — nơi em học cách các electron sắp xếp thành từng lớp, từng phân lớp quanh hạt nhân, để từ đó giải thích được vì sao các nguyên tố có tính chất hoá học khác nhau.