Cách làm bài tập tìm thành phần nguyên tử từ cơ bản đến nâng cao

Với nội dung bài Cách làm bài tập tìm thành phần nguyên tử từ cơ bản đến nâng cao được sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 10 để chuẩn bị cho bài học trong thời gian tới

1. Nguyên tử là gì?

Nguyên tử vô cùng nhỏ nhưng được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn, trung hòa về điện.

2. Cách tìm thành phần nguyên tử cơ bản

- Bước 1: Biểu diễn các thông tin đề cung cấp về mối quan hệ giữa các hạt thành phần

+ P = E = Z

+ A = Z + N

Tổng số hạt trong hạt nhân: P + N

Tổng số hạt trong nguyên tử: P + N + E

Số hạt mang điện trong hạt nhân = P

Tổng số hạt mang điện trong nguyên tử = P + E

- Bước 2: Đưa về hệ phương trình 2 ẩn. Có thể nhớ mẹo giải:

Số lớn = (Tổng + hiệu) : 2

Số bé = (Tổng – hiệu) : 2

Bước 3: Thực hiện các yêu cầu của đề

Ví dụ: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số các loại hạt trong hạt nhân bằng 31. Trong hạt nhân nguyên tử X, số hạt mang điện ít hơn số hạt không mang điện là 1 hạt. Xác định số hiệu nguyên tử, số khối.

Lời giải chi tiết

Bước 1: Biểu diễn các mối quan hệ của hạt thành phần

Vì nguyên tử nguyên tố X có tổng số các loại hạt trong hạt nhân bằng 31 nên ta có:

P + N = 31 (1)

Vì số hạt mang điện ít hơn số hạt không mang điện là 1 hạt trong hạt nhân nên ta có

- P + N = 1 (2)

Bước 2: Đưa về hệ phương trình 2 ẩn

Từ (1) và (2) ta có: P = (31 – 1):2 = 15

N = (31 + 1) : 2 = 16

Bước 3: Thực hiện các yêu cầu của đề

- Số hiệu nguyên tử = Số Z = Số P = 15

- Số khối = Z + N = 15 + 16 = 31

Nhận xét: Đây là một bài toán tìm thành phần nguyên tử cơ bản, chỉ lưu ý khi đề hỏi về nguyên tử hay hạt nhân sẽ có sự khác nhau và điện tích các hạt trong nguyên tử hoặc hạt nhân.

3. Cách tìm thành phần nguyên tử nâng cao

- Đối với bài tập tìm thành phần nguyên tử nâng cao cách làm tương tự bài cơ bản, tuy nhiên với nhiều đề bài sẽ cần sử dụng bất đẳng thức: \(1 \le \frac{N}{Z} \le 1,5\)

- Ngoài ra, trong một số bài nâng cao không chỉ tìm thành phần 1 nguyên tử mà có thể nhiều nguyên tử. Như vậy, bài toán có thể đưa về hệ phương trình 3 hoặc 4 ẩn.

Ví dụ 1: Tổng số proton, neutron, electron trong nguyên tử của nguyên tố Y là 21. Hãy xác định thành phần cấu tạo nguyên tử.

Phân tích: Đề bài chỉ cho tổng số hạt, không thêm thông tin để biểu diễn mối quan hệ các hạt thành phần, vì vậy cần sử dụng bất đẳng thức: \(1 \le \frac{N}{Z} \le 1,5\)

Lời giải chi tiết

Tổng số hạt trong nguyên tử trong Y là 21 nên ta có : P + E + N = 21

Vì P = E = Z nên 2Z + N = 21 => N = 21 – 2Z

Ta có \(1 \le \frac{N}{Z} \le 1,5\) => \(1 \le \frac{{21 - 2Z}}{Z} \le 1,5\)

=>\(Z \le 21 - 2Z \le 1,5Z\)

=>\(Z \le 21 - 2Z \le 1,5Z\)

=> \(3Z \le 21 \le 3,5Z\)

=> 6 ≤ Z ≤ 7

=> Z = 6 ; 7

*Z = 6 : N = 21 - 2Z = 21 -2.6 = 9 ; A = Z + N = 6 +9 = 15 (loại)

*Z = 7 : N = 21 - 2Z = 21 -2.7 = 7 ; A = Z + N = 7 +7 = 14 (nhận)

Vậy số e = số p = 7; số n = 7

Nhận xét: Đối với các bài nâng cao cần có kĩ năng giải toán và biện luận để tìm các hạt.

Ví dụ 2: Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong hai nguyên tử kim loại A và B là 142, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42. Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 12. Xác định 2 kim loại A và B.

Phân tích: Đề bài đang đề cập đến 2 nguyên tử riêng biệt vì vậy cần kí hiệu các thành phần riêng biệt của 2 nguyên tử tránh nhầm lẫn.

- Từ thông tin đề bài cung cấp, biểu diễn mối quan hệ của các hạt thành phần.

Lời giải chi tiết

Theo bài : Tổng số các loại hạt proton, neutron và electron của hai nguyên tử A và B là 142 nên:

2ZA + NA + 2ZB + NB = 142 (1)

Tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 42 nên:

2ZA + 2ZB – NA – NB = 42 (2)

Số hạt mang điện của nguyên tử B nhiều hơn của nguyên tử A là 12 nên:

2ZB – 2ZA =12 (3)

Từ (1), (2), (3) ta có: ZA = 20 (Ca) và ZB = 26 (Fe).

Nhận xét: Thay vì viết PA, EA, PB, EB, chúng ta có thể sử dụng mối quan hệ P = E = Z để thay cho 2 ẩn P và E.