Cách tính khối lượng và kích thước của nguyên tử, hạt nhân

Tổng hợp cấu tạo nguyên tử và cách tính khối lượng và kích thước của nguyên tử, hạt nhân sép giúp các em nắm đượ những kiến thức cơ bản về Nguyên tử tron chương trình Hóa học 10.

Thành phần cấu tạo của Nguyên tử

- Thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm có hạt nhân và lớp vỏ Electron, trong đó:

+ Hạt nhân nằm ở tâm nguyên tử, gồm các hạt proton và nơtron

+ Vỏ nguyên tử gồm các electron chuyển động trong không gian xung quanh hạt nhân.

⇒ Như vậy, nguyên tử được cấu tạo từ 3 loại hạt cơ bản là: electron, proton và nơtron.

Cách tính khối lượng và kích thước của nguyên tử

Cách tính Khối lượng của nguyên tử

• Khối lượng và điện tích của Proton, Nơtron và Electron được thể hiện ở bảng sau:

• Đơn vị khối lượng nguyên tử: u

1u = 1/12  khối lượng của một nguyên tử đồng vị ¹²C =1,67.10^-27 (kg) = 1,67.10^-24 (g).

- Đơn vị điện tích nguyên tố: 1 đơn vị điện tích nguyên tố = 1,602.10^-19 C

- Nguyên tử trung hòa về điện nên số proton (P) trong hạt nhân bằng số electron (E) của nguyên tử: số p = số e.

- Khối lượng của nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton, nơtron và electron trong nguyên tử đó. Proton và nơtron đều có khối lượng xấp xỉ 1u còn electron có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều, khoảng 0,00055u. Do đó, có thể coi nguyên tử khối xấp xỉ số khối của hạt nhân.

• Khối lượng nguyên tử:

m _{nguyên tử} =  ∑m_p + ∑m_n +∑m_e

- Vì khối lượng của e không đáng kể nên:

m _{nguyên tử} =  ∑m_p + ∑m_n = m _{hạt nhân}

Cách tính kích thước của nguyên tử

- Để biểu thị kích thước nguyên tử, người ta dùng đơn vị nanomet (viết tắt là nm) hay angstrom (Å)

1nm = 10^-9m

1Å = 10⁻⁸ cm = 10⁻¹⁰ m

- Kích thước nguyên tử: các nguyên tử có kích thước khoảng 10^-10 m=  0,1nm. Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử hidro có bán kính khoảng 0,053nm.

- Kích thước hạt nhân: các hạt nhân đều có kích thước khoảng 10^-14m = 10^-5nm.

⇒ Kích thước của hạt nhân nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước của nguyên tử: Nguyên tử có cấu tạo rỗng.

Bài tập về kích thước và khối lượng của nguyên tử

Bài 1. Các hạt cấu tạo nên hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là:

A. Electron và proton

B. Proton và nơtron

C. Nơtron và electron

D. Electron, proton và nơtron

Chọn đáp án đúng.

Giải: chọn đáp án B

Cấu tạo của hầu hết các hạt nhân nguyên tử là proton và nơtron, trừ hạt nhân nguyên tử của hiđro chỉ có proton.

Bài 2. Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là:

A. Proton và electron

B. Nơtron và electron

C. Nơtron và proton

D. Nơtron, proton và electron

Giải: chọn đáp án D

Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là nơtron, proton và electron, trừ nguyên tử của hiđro chỉ có proton và electron.

Bài 3. Nguyên tử có đướng kính lớn gấp khoảng 10 000 lần đường kính hạt nhân. Nếu ta phóng đại hạt nhân lên thành một quả bóng có đường kính 6 cm thì đường kính của nguyên tử sẽ là:

A. 200 m

B. 300 m

C. 600 m

D. 1200 m

Giải: chọn đáp án C

Đường kính nguyên tử sẽ là 6 x 10 000 = 60 000 cm = 600 m.

Bài 4. Tìm tỉ số về khối lượng của electron sơ với proton và nơtron.

Giải:

Tỉ số về khối lượng của electron sơ với proton:

(9,1095.10^-31)/(1,6726.10^-27) = 1/1836

Tỉ số về khối lượng của electron sơ với nơtron:

(9,1095.10^-31)/(1,6748.10^-27) = 1/1839

Bài 5. Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-1 nm và có khối lượng nguyên tử là 65 u.

a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử kẽm.

b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử kẽm tập trung ở hạt nhân với bán kính r = 2.10^-6 nm. Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm.

Cho biết V _{hình cầu} = 4/3.π.r³

Giải:

a) Ta có: r_Zn = 1,35.10^-1 nm = 0,135.10^-7 cm

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

=> mZn = 65 x 1,6605.10^-24 g = 107,9.10^-24 g

=> V _{nguyên tử Zn} = 4/3.π.r³ = 4/3.π. (0,135.10^-7)³ = 10,3.10^-24 cm

=> D _{nguyên tử Zn} = m/V = 107,9.10^-24/107,9.10^-24 = 10,48 g/cm³

b) Ta có r _{hạt nhân Zn}= 2.10^-6 nm = 2.10^-13 cm

m _{hạt nhân Zn} = 107,9.10^-24 g

=> V _{hạt nhân Zn} = 4/3.π.(2.10^-13)³ = 33,49.10^-39 cm³

=> D _{hạt nhân nguyên tử Zn} = m/V = 107,9.10^-24/33,49.10^-39 = 3,22.1015 g/cm³