Đầy đủ lý thuyết và bài tập về cấu trúc nguyên tử - Hoá học 10 VUIHOC

1. Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là một đơn vị cơ bản của vật chất, gồm những hạt siêu nhỏ và trung hòa về điện. Nguyên tử có chứa một hạt nhân ở trung tâm và được đám mây điện tích âm electron bao bọc.

Những nguyên tử thường mang kích thước siêu nhỏ, đường kính chỉ tầm vài phần mười của nano mét. Nguyên tử được kí hiệu là Z (Zahl theo tiếng Đức)

2. Thành phần cấu trúc nguyên tử

2.1. Lớp vỏ electron

Electron là các hạt mang điện tích âm (-), chúng chuyển động xung quanh hạt nhân hình thành lớp vỏ electron của nguyeent tử.

Electron được kí hiệu là e.

Khối lượng của electron là: me = 9,1094.10-31 kg

Điện tích của electron bằng: qe = -1,602.10-19 C (culông)

Điện tích của electron sẽ được kí hiệu là – eo và được quy ước bằng 1-.

Vỏ của mỗi nguyên tử thì sẽ có một hoặc nhiều lớp electron và mỗi lớp sẽ chứa số lectron nhất định. Trong đó: 

- Lớp electron trong cùng, gần hạt nhân luôn có 2 electron. 

- Các lớp còn lại thì sẽ có nhiều nhất là 8 electron. 

Ví dụ: Nguyên tử oxi có chứa 8 electron và được chia thành 2 lớp. Trong đó, lớp thứ nhất có 2 electron và lớp thứ hai có 6 electron. 

2.2. Hạt nhân nguyên tử

Phía trong lớp vỏ của nguyên tử là phần hạt nhân. Các nhà vật lý học đã khám phá ra rằng: hạt nhân của nguyên tử chứa các loại hạt là proton (mang điện tích dương) và nơtron không mang điện tích.

i) Số proton là đặc trưng cho từng loại nguyên tố. Còn các nguyên tử có số proton giống nhau nhưng lại khác nhau về số lượng neutron thì chúng sẽ được gọi là các đồng vị khác nhau của 1 nguyên tố. 

Ví dụ: cacbon-12(p=6,n=6), carbon-13(p=6,n=7) và cacbon-14(p=6,n=8) là ba đồng vị của nguyên tố cacbon

ii) Nguyên tử trung hòa và điện, hay có nghĩa là trong một nguyên tử thì số proton sẽ bằng số electron.

Ví dụ: Nguyên tử Oxi có 8 proton (+) trong nhân và 8 electron (-) chuyển động ở lớp vỏ nguyên tử.

iii) Lưu ý: proton và nơtron có khối lượng gần bằng nhau, còn electron thì rất nhẹ so với hai loại hạt này. Vì thế nên khối lượng của nguyên tử được xấp xỉ bằng khối lượng của hạt nhân.

3. Mô hình cấu trúc nguyên tử

Sơ đồ cấu tạo nguyên tử sẽ chứa lớp vỏ cũng như lớp hạt nhân đã được nối với nhau bởi các hạt và chúng mang điện tích cùng với các hạt không mang điện. Có hạt nhận e và cúng có hạt nhường e tạo nên một sự liên kết nguyên tử khá vững chắc.

4. Kích thước và khối lượng của cấu tạo nguyên tử

4.1. Kích thước của nguyên tử

Kích thước lúc đầu sẽ được đo dựa trên đơn vị nanomet (nm) hay angstrom (Å):

• 1 nm = 10-9 m

• 1 Å = 10-10 m

Nguyên tử H được biết đến là nguyên tử nhỏ nhất và bán kính của nó sẽ rơi vào khoảng 0,053 nm.

Đối với hạt nhân, có thể đường kính chỉ rơi vào khoảng 10-5 nm, còn đường kính của p và e thì chỉ khoảng 10-8 nm.

4.2. Khối lượng của nguyên tử

Hạt nhân là đối tượng chủ yếu giúp đo KL của nguyên tử. Vậy nên KL của nguyên tử còn được gọi là KL của hạt nhân cùng với đv được tính kí hiệu là u (đvC)

Giá trị của 1u(đvC) =1/12 KL của 1 nguyên tử C.

Trong đó: KL nguyên tử C sẽ = 19,9265.10-27kg => 1u = 19,9265.10-27kg /12 = 1,6605.10-27kg

5. Phân lớp e trong cấu tạo nguyên tử

5.1. Lớp e là gì?

Trong cấu tạo nguyên tử, lớp e là thuật ngữ để chỉ các e có các mức năng lượng gần như nhau và thứ tự sắp xếp của chúng sẽ tăng dần lên từ mức năng lượng thấp cho đến một mức năng lượng cao nào đó và phân thành 7 lớp.

5.2. Phân lớp e

Có 4 phân lớp được chia từ các lớp e đó là  s, p, d, f và gồm những e với mức năng lượng bằng nhau.

6. Phân biệt phân tử và nguyên tử

7. Luyện tập cấu trúc nguyên tử: Bài tập tự luận và trắc nghiệm Hoá học 10

7.1. Bài tập tự luận SGK cơ bản và nâng cao

Câu 1:

a) Lớp và phân lớp electron là gì? Nêu cách phân biệt lớp và phân lớp electron?

b) Tại sao lớp N có thể chứa tới 32 electron.

Lời giải: 

a) Lớp electron: Trong nguyên tử, các electron được xếp theo từng lớp, các lớp được xếp từ gần hạt nhân rồi ra ngoài dần. Các electron ở cùng một lớp sẽ có năng lượng gần như nhau.

Các lớp theo thứ tự được kí hiệu bằng các số nguyên từ 1 đến 7

Phân lớp electron: Mỗi lớp electron bao gồm các phân lớp với kí hiệu là các chữ cái viết thường: s, p, d, f.

Phân biệt lớp và phân lớp: electron trên một lớp sẽ mang năng lượng gần như nhau còn với các electron cùng phân lớp thì có năng lượng như nhau.

b) Lớp N có khả năng chứa tối đa 32e là do lớp này gồm các phân lớp: 4s, 4p, 4d, và 4f. Số e tương ứng có thể có: phân lớp s có 2; p có 6; d có 10; f có 14 ⇒ Có thể có tối đa 32e

Câu 2: $_{40}^{18}\textrm{Ar}$ là kí hiệu của nguyên tử Agon

a) Hãy cho biết số proton, số nơtron bên trong hạt nhân và số electron phía ngoài vỏ electron của nguyên tử.

b) Nêu sự phân bố electron ở trên các lớp.

Lời giải:

a) Ta thấy:

Z = số lượng p = số lượng e

A = số lượng p + số lượng n

Từ kí hiệu trên có thể thấy thấy nguyên tử Ar có Z=18; vì vậy Ar sẽ có 18p, 18e và có: 40 - 18 = 22 n

b) Lớp vỏ e của nguyên tử trên được phân bố như dưới đây:

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$.

Câu 3: Ytri (kí hiệu là Y) được biết đến là làm vật liệu siêu dẫn với số khối là 89. Dựa theo bảng tuần hoàn, hãy cho biết số p, số n và số e có trong nguyên tử của nguyên tố Y.

Lời giải: 

Theo bảng tuần hoàn thì ta thấy ZY=39.

Từ đề bài ta có: AY = 88 ⇔ số N= A−Z = 88−39 =49.

Vậy p = 39, e = 39 và n = 49.

Câu 4: Biết KL của một nguyên tử O nặng gấp 15,842 lần và KL của nguyên tử C nặng gấp 11,906 lần KL của nguyên tử H. Vậy nếu chúng ta chọn đơn vị là 1/12 khối lượng nguyên tử C thì KL nguyên tử của H, O là bao nhiêu?

Lời giải:

Ta thấy KL của 1 nguyên tử C là 12u

Dựa đề bài ta có:

$MC=11,906.MH$⇒$MH=\frac{12}{11906}=1,008u$

$MO=15,842.MH=15,842.1,008=15,969u$

Câu 5: Nguyên tố s, p, d, f là gì?

Lời giải:

Những nguyên tố có nguyên tử có e cuối cùng được điền vào phân lớp s được gọi là nguyên tố s.

Những nguyên tố có nguyên tử có e cuối cùng được điền vào phân lớp s được gọi là nguyên tố p.

Những nguyên tố có nguyên tử có e cuối cùng được điền vào phân lớp s được gọi là nguyên tố d.

Những nguyên tố có nguyên tử có e cuối cùng được điền vào phân lớp s được gọi là nguyên tố f.

Câu 6: Mô tả cấu trúc không gian của phân tử adn?

Lời giải:

7.2. Bộ câu hỏi trắc nghiệm luyện tập Cấu trúc nguyên tử

Câu 1: Có bao nhiêu loại hạt cơ bản cấu tạo nên nguyên tử?

A. 4         B. 2         C.3              D.1

Câu 2: Hạt mang điện trong nguyên tử là:

A. e                                   B. e, n

C. p, n                          D. e, p

Câu 3: Hầu hết các nguyên tử có loại hạt nào sau cấu tạo nên hạt nhân?

A. e, p, n    B. e, n

C. p. n     D. e, p

Câu 4: Hãy chỉ ra khẳng định sai dưới đây?

A. Các hạt proton, electron, nơtron là các thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử.

B. Trong nguyên tử số p = số electron.

C. Số khối A là tổng p (Z) với tổng n (N).

D. Các hạt proton, electron, nơtron cấu tạo nên nguyên tử.

Câu 5: Hãy chỉ ra khẳng định sai dưới đây?

A. Số khối chính là tổng số hạt p và n

B. Tổng số p + số e chính là số khối

C. Trong 1 nguyên tử số p = số e và chính là điện tích hạt nhân

D. Số p = số e

Câu 6: #_{27}^{12}\textrm{Al}# là nguyên tử có:

A. 13e, 14n, 13p.    B. 14e, 14n, 13p.   

C. 14e, 13n, 13p.    D. 14e, 13n, 14p.

Câu 7: Trong hạt nhân nguyên tử $_{39}^{19}\textrm{K}$ có hạt mang điện là:

A. e         B. p            C. n          D. Cả A, B

Câu 8: Hãy chỉ ra khẳng định sai dưới đây?

A. Các loại hạt cơ bản: proton, notron, electron cấu tạo nên nguyên tử.

B. Hạt nhân và lớp vỏ electron là thành phần cấu tạo của nguyên tử .

C. Điện tích hạt nhân = số proton + số electron ở trong nguyên tử.

D. Số khối A = số proton + số notron ở trong nguyên tử.

Câu 9: Electron thường được tìm thấy trong nguyên tử hidro:

A. Ở hạt nhân nguyên tử

B. Không ở hạt nhân nhưng ở gần hạt nhân vì e bị hút vào bởi hạt p.

C. Phía ngoài hạt nhân và ở xa so với hạt nhân

D. Ở vùng không gian xung quanh của hạt nhân, vì e có khả năng được tìm thấy ở mọi nơi trong nguyên tử.

Câu 10: Số hạt có trong nguyên tử của một nguyên tố X là 34. Trong số đó hạt mang điện > hạt không mang điện là 10. X là:

A. F                B. Na                   C. K                            D. Al

Câu 11: Hãy chỉ ra khẳng định sai dưới đây?

A. Số hiệu nguyên tử = điện tích hạt nhân nguyên tử.

B. Trong nguyên tử, số p = số n.

C. Số p trong hạt nhân = số e ở lớp vỏ nguyên tử.

D. Số khối của hạt nhân nguyên tử = tổng số hạt p và số hạt n.

Câu 12: Hạt mang điện trong nguyên tử là

A. e.                               B. e, n.

C. p, n.                          D. p, e.

Câu 13: Trong nguyên tử của nguyên tố X sẽ có tổng số hạt cơ bản  là 114, trong đó số hạt mang điện > số hạt không mang điện là 26. Nguyên tố X là

A. Br.     B. Cl.    C. Zn.    D. Ag.

Câu 14: Nguyên tử X với tổng số hạt cơ bản là 40. Trong đó tổng số hạt mang điện > số hạt không mang điện là 12 hạt. Lớp ngoài cùng của nguyên tử X có cấu hình e là

A. $[Ne]3s^1$   B. $[Ne] 3s^2 3p^1$   C. $[Ne] 3s^2 3p^3$    D. $[Ne] 3s^2 3p^4$

Câu 15: Trong M2+ có tổng số hạt cơ bản là 90, trong số đó, hạt mang điện > số hạt không mang điện là 22. M là nguyên tố nào?

A. Cl.    B. Cu.    C. Ni.    D. Zn.

Câu 16: Cation M3+ có chứa 18 electron. Nguyên tố M có cấu hình e là :

A. 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^1 4s^2.    B. 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^1.

C. 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^2 4s^1.    D. 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 3d^2.

Câu 17: Cho các phát biểu dưới đây:

(1) Có 3 loại hạt cơ bản cấu tạo nên nguyên tử.

(2) Hạt nhân nằm ở giữa nguyên tử, gồm các hạt p và n.

(3) Nguyên tử trung hòa về điện => số proton = số notron.

(4) Vỏ nguyên tử chứa các e chuyển động trong không gian ở quanh hạt nhân

(5) Số khối A của nguyên tử = tổng của số proton + số electron.

(6) Số đơn vị điện tích hạt nhân chính bằng số e.

Có mấy phát biểu đúng là:

A. 3    B. 4    C. 2    D.6

Câu 18: Trong nguyên tử K có số n là:

A.19    B. 20    C.39    D.48

Câu 19: Fe có Z = 26. Cấu hình e nào dưới đây là của ion Fe2+?

A. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$

B. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6$

C. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5$

D. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^4 4s^2$

Câu 20: Để liên kết chặt chẽ nhất với hạt nhân thì e thuộc lớp nào dưới đây?

A. Lớp N        B. Lớp L         C. Lớp M          D. Lớp K

Bảng đáp án tham khảo:

Muốn học về các hợp chất trong hoá học thì trước hết các em nên tìm hiểu từ những cấu trúc cơ bản như nguyên tử. Biết được tầm quan trọng của nguyên tử, VUIHOC đã viết bài viết này nhằm củng cố lý thuyết về cấu trúc nguyên tử kèm bộ bài tập rất bổ ích. Để học thêm được nhiều các kiến thức hay và thú vị về Hoá học 10 cũng như Hoá học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!