Nguyên Tử và Phân Tử Là Gì? Giải Thích Chi Tiết và Bài Tập Vận Dụng

Nguyên tử và phân tử là những khái niệm nền tảng trong hóa học. Tuy nhiên, để hiểu rõ bản chất và ứng dụng của chúng không phải là điều dễ dàng. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan, chi tiết và dễ hiểu về nguyên tử, phân tử, cấu trúc, tính chất và các bài tập vận dụng liên quan.

phân tử nguyên tử là gì

Nguyên Tử Là Gì?

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất, cấu tạo nên mọi vật chất trong vũ trụ. Một nguyên tử điển hình bao gồm một hạt nhân trung tâm chứa các proton (điện tích dương) và neutron (không điện tích), xung quanh là các electron (điện tích âm) chuyển động trên các quỹ đạo xác định.

Nói một cách đơn giản, nguyên tử là “viên gạch” xây dựng nên các nguyên tố hóa học.

• Proton: Hạt mang điện tích dương, quyết định nguyên tố hóa học. Số proton trong hạt nhân được gọi là số nguyên tử.
• Neutron: Hạt không mang điện tích, có vai trò ổn định hạt nhân.
• Electron: Hạt mang điện tích âm, chuyển động xung quanh hạt nhân và quyết định tính chất hóa học của nguyên tử.

Số lượng proton và electron trong một nguyên tử trung hòa điện tích luôn bằng nhau. Nếu số proton khác số electron, nguyên tử trở thành ion (mang điện tích dương hoặc âm).

>>> Xem thêm: Ion là gì, vai trò và ứng dụng của ion trong đời sống

Phân Tử Là Gì?

Phân tử là một tập hợp của hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hóa học. Các nguyên tử trong phân tử có thể là cùng một loại (ví dụ: phân tử oxy O₂) hoặc khác loại (ví dụ: phân tử nước H₂O).

Phân tử mang tính chất hóa học đặc trưng của chất đó. Ví dụ, phân tử nước H₂O có tính chất khác với phân tử hydro H₂ hay phân tử oxy O₂.

Trong một số trường hợp, các khí trơ (như neon, argon) tồn tại ở dạng nguyên tử đơn lẻ và được coi là phân tử đơn nguyên tử.

Nguyên Tố Hóa Học Là Gì?

Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân. Mỗi nguyên tố hóa học có một ký hiệu riêng (ví dụ: H cho hydro, O cho oxy, C cho cacbon).

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là một hệ thống sắp xếp các nguyên tố theo số nguyên tử và tính chất hóa học của chúng.

Nguyên Tử Khối Là Gì?

Nguyên tử khối (còn gọi là khối lượng nguyên tử) là khối lượng trung bình của một nguyên tử của một nguyên tố, tính bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) hoặc đơn vị cacbon (đvC). 1 đvC tương đương 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon-12.

Nguyên tử khối thường được ghi dưới ký hiệu của nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

nguyên tử khối là gì

Phân Tử Khối Là Gì?

Phân tử khối (còn gọi là khối lượng phân tử) là tổng nguyên tử khối của tất cả các nguyên tử có trong một phân tử. Đơn vị của phân tử khối cũng là amu hoặc đvC.

Ví dụ, phân tử khối của nước (H₂O) = (2 x nguyên tử khối của H) + (1 x nguyên tử khối của O) = (2 x 1) + 16 = 18 đvC.

Đơn Vị Khối Lượng Nguyên Tử (amu) Là Gì?

Đơn vị khối lượng nguyên tử (atomic mass unit – amu), ký hiệu u, là một đơn vị đo khối lượng thường được sử dụng để biểu thị khối lượng của các nguyên tử và phân tử. Nó được định nghĩa là 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon-12 ở trạng thái cơ bản. 1 amu xấp xỉ bằng 1.66053906660(50)×10−27 kg.

Hạt Nhân Nguyên Tử Là Gì?

Hạt nhân nguyên tử là trung tâm của nguyên tử, chứa các proton và neutron. Hạt nhân mang điện tích dương (do các proton) và chiếm hầu hết khối lượng của nguyên tử.

Số lượng proton trong hạt nhân quyết định nguyên tố hóa học, trong khi số lượng neutron ảnh hưởng đến tính ổn định của hạt nhân.

Số Nguyên Tử Là Gì?

Số nguyên tử (ký hiệu Z) là số lượng proton có trong hạt nhân của một nguyên tử. Số nguyên tử là duy nhất cho mỗi nguyên tố hóa học và được sử dụng để xác định vị trí của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn.

Trong một nguyên tử trung hòa điện tích, số nguyên tử bằng với số electron.

Công Thức Tính Phân Tử Khối Của Hợp Chất

Công thức hóa học của một hợp chất cho biết tỷ lệ các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau trong hợp chất đó. Từ công thức hóa học, ta có thể tính được phân tử khối của hợp chất bằng cách cộng nguyên tử khối của tất cả các nguyên tử trong phân tử.

• Đơn chất: Ax (x = 1 đối với kim loại và phi kim ở dạng rắn, x = 2 đối với phi kim ở dạng khí).
• Hợp chất: AxByCz (A, B, C là ký hiệu các nguyên tố, x, y, z là số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử).

Ví dụ: Phân tử khối của axit sulfuric (H₂SO₄) = (2 x 1) + 32 + (4 x 16) = 98 đvC.

bảng tuần hoàn hóa học

Cách Tính Nguyên Tử Khối Thực Tế

Để tính khối lượng thực tế của một nguyên tử, ta thực hiện theo các bước sau:

1. Xác định nguyên tử khối (NTK) của nguyên tố: Tra bảng tuần hoàn để biết NTK của nguyên tố đó.
2. Sử dụng hằng số: Biết rằng 1 đvC = 1.6605 x 10⁻²⁴ g.
3. Tính khối lượng thực tế: Nhân NTK của nguyên tố với hằng số trên.

Ví dụ: Tính khối lượng thực tế của một nguyên tử oxy (O), biết NTK của O là 16 đvC.

Khối lượng thực tế của O = 16 x 1.6605 x 10⁻²⁴ g = 2.6568 x 10⁻²³ g.

Ví dụ bài tập: Có 32g lưu huỳnh (S), hỏi có bao nhiêu nguyên tử S trong 32g?

Số nguyên tử = Khối lượng (gam) / Khối lượng của 1 nguyên tử (gam)

=> Số nguyên tử S = 32 / (32 x 1.6605 x 10⁻²⁴) = 6.022 x 10²³ nguyên tử.

Bài Tập Về Nguyên Tử Lớp 8 (Có Đáp Án)

Dưới đây là một số bài tập vận dụng về nguyên tử dành cho học sinh lớp 8, kèm theo hướng dẫn giải chi tiết:

Bài tập 1: Một nguyên tử magie (Mg) có 12 proton, 12 electron và 12 neutron. Tính khối lượng của nguyên tử magie.

Hướng dẫn giải:

• mp = 12 x 1.6726 x 10⁻²⁴ g = 20.0712 x 10⁻²⁴ g
• mn = 12 x 1.675 x 10⁻²⁴ g = 20.1 x 10⁻²⁴ g
• me = 12 x 9.1 x 10⁻²⁸ g = 0.001092 x 10⁻²⁴ g

Khối lượng nguyên tử Mg = mp + mn + me = 40.172292 x 10⁻²⁴ g

Bài tập 2: Nguyên tử của nguyên tố Y có tổng số hạt là 36. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12. Xác định số proton của nguyên tử Y.

Hướng dẫn giải:

• 2p + n = 36 (1)
• 2p – n = 12 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: p = 12; n = 12. Vậy số proton là 12.

Bài tập 3: Hạt nào sau đây mang điện tích dương trong hạt nhân nguyên tử?

A. Electron
B. Proton
C. Neutron
D. Cả A và C

Đáp án: B. Proton

Bài tập 4: Một nguyên tử có 17 electron ở lớp vỏ và 18 neutron trong hạt nhân. Tính tổng số hạt proton, neutron và electron trong nguyên tử đó.

A. 17
B. 18
C. 35
D. 52

Hướng dẫn giải:

Số proton = số electron = 17.

Tổng số hạt = p + n + e = 17 + 18 + 17 = 52 (hạt).

Đáp án: D. 52

Bài tập 5: Nguyên tử của nguyên tố R có tổng số hạt là 34. Trong đó số hạt không mang điện chiếm 35,29% tổng số hạt. R là nguyên tố nào?

A. O
B. S
C. Cl
D. Si

Hướng dẫn giải:

• 2p + n = 34
• n = 35.29% x 34 ≈ 12

=> p = (34-12)/2 = 11. Vậy R là Natri (Na).

Đáp án: Không có đáp án đúng trong các lựa chọn. Đáp án đúng phải là Natri (Na).

Hy vọng với những kiến thức và bài tập trên, bạn đã có cái nhìn tổng quan và sâu sắc hơn về nguyên tử và phân tử, những khái niệm cơ bản và quan trọng trong hóa học.