Nguyên tử khối là gì? Bảng nguyên tử khối hóa học chi tiết?

1. Nguyên tử khối

1.1. Nguyên tử khối là gì?

Nguyên tử khối là một khái niệm rất quan trọng trong hóa học và vật lý, giúp chúng ta hiểu được cấu trúc và tính chất của các nguyên tố. Khối lượng của một nguyên tử được xác định bởi tổng khối lượng các hạt nhân, proton và neutron trong nguyên tử đó. Tuy nhiên, trong số các hạt này, khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và neutron, nên thường không được tính đến. Vì vậy, nguyên tử khối thường được xấp xỉ là số khối của hạt nhân.

Để giải thích khái niệm này một cách đơn giản hơn, chúng ta có thể nói rằng nguyên tử khối là khối lượng của một nguyên tử tính bằng đơn vị cacbon. Điều này có nghĩa là, mỗi nguyên tố sẽ có một khối lượng khác nhau tùy thuộc vào số lượng proton và neutron trong hạt nhân của chúng. Ví dụ: Nguyên tử khối của Nitơ (N) là 14 (đvC), còn của Magie (Mg) là 24 (đvC).

Nguyên tử khối là một đại lượng quan trọng trong hóa học và vật lý, vì nó giúp chúng ta hiểu được cấu trúc và tính chất của các nguyên tố. Nó cũng được sử dụng để tính toán khối lượng của các hợp chất và phân tử.

1.2. Khối lượng nguyên tử:

Khối lượng nguyên tử là một đơn vị đo khối lượng được sử dụng để đo khối lượng của các nguyên tử và phân tử. Đơn vị này được quy ước bằng một phần mười hai khối lượng của nguyên tử cacbon 12, được gọi là đơn vị cacbon (đvC). Vì vậy, khi chúng ta đo khối lượng của một nguyên tử hoặc phân tử, chúng ta có thể so sánh với khối lượng của nguyên tử cacbon 12 để tính toán khối lượng tương đối của chúng.

Đơn vị khối lượng nguyên tử rất hữu ích trong các tính toán hóa học và vật lý, bởi vì nó cho phép chúng ta so sánh khối lượng của các hợp chất và phân tử một cách dễ dàng. Nó cũng cho phép chúng ta tính toán tỷ lệ phần trăm khối lượng của từng nguyên tố trong một hợp chất hoặc phân tử.

Ngoài ra, đơn vị khối lượng nguyên tử còn được sử dụng để tính toán khối lượng của các ion, cũng như để đo khối lượng của các chất khí và các phân tử lớn hơn. Từ đó, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về tính chất của các hợp chất và phân tử, và áp dụng kiến thức này vào các lĩnh vực khác nhau của khoa học và công nghệ.

1.3. Nguyên tử khối trung bình:

Trong lĩnh vực hóa học, nguyên tố là một loại vật chất không thể phân tích được thành các vật chất khác bằng các phương pháp hóa học thông thường. Hầu hết các nguyên tố là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định. Điều này dẫn đến việc nguyên tử khối của các nguyên tố có nhiều đồng vị sẽ là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị, có tính đến tỉ lệ phần trăm số nguyên tử tương ứng.

Việc tính toán nguyên tử khối trung bình giữa các đồng vị của một nguyên tố là một quá trình quan trọng trong lĩnh vực hóa học. Điều này đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu các phản ứng hóa học giữa các nguyên tố.

Ví dụ: Giả sử nguyên tố X có 2 đồng vị A và B. Kí hiệu A và B đồng thời là nguyên tử khối của 2 đồng vị, tỉ lệ phần trăm số nguyên tử tương ứng là a và b. Khi đó, nguyên tử khối trung bình của nguyên tố X được tính bằng công thức sau:

Trong những phép toán không cần độ chính xác cao, ta có thể coi nguyên tử khối bằng số khối.

Để tính khối lượng mol nguyên tử, ta sử dụng công thức và các bước tính khối lượng nguyên tử như sau:

Bước 1: Cần nhớ 1 đvC = 0,166 . 10-23

Bước 2: Tra bảng nguyên tử khối của nguyên tố. Ví dụ, nguyên tố A có nguyên tử khối là a, tức A = a. Chuyển sang bước 3.

Bước 3: Tính khối lượng thực của A: mA = a . 0,166.10-23 = ? (g)

Công thức tính khối lượng, số mol, khối lượng chất tan, nồng độ và các công thức tính thường dùng như sau:

Tính số mol: Khi cho khối lượng chất: n = (mol); Khi cho thể tích chất khí: n = (mol); Khi cho CM, Vlit dung dịch: n = CM.V (mol); Khi cho khối lượng dung dịch, nồng độ phần trăm: n = (mol)

Tính khối lượng: m = n.M (gam); Khối lượng chất tan: mct = (gam)

Tính nồng độ: Nồng độ C% = 100%; Tính nồng độ mol của dung dịch: CM = (M) (nhớ đổi V ra lit).

Tất cả các công thức và bước tính khối lượng, số mol, khối lượng chất tan và nồng độ đều rất quan trọng trong lĩnh vực hóa học và được sử dụng rộng rãi trong các phân tích và nghiên cứu hóa học. Các công thức này không chỉ giúp cho những người làm trong lĩnh vực hóa học mà còn hữu ích cho các bạn học sinh, sinh viên khi học tập và thực hành thực nghiệm hóa học.

2. Bảng nguyên tử khối hóa học:

2.1. Bảng nguyên tử khối:

2.2. Một số nhóm nguyên tử:

Bảng nguyên tử khối hóa học của Brom, Ag, Bari, Kali, Zn, Crom, Ag, Nitơ, Iot, Mg, Mn, Bạc, photpho, Ba, Pb, Canxi, Clo, Silic…

3. Bài tập nguyên tử khối:

Câu 1. Trong số các kim loại, nguyên tử của kim loại nào là nặng nhất? Nó nặng gấp bao nhiêu lần kim loại nhẹ nhất? (Chỉ xét các kim loại có trong bảng 1, SGK/42)

Câu 2. Phân biệt sự khác nhau giữa 2 khái niệm nguyên tố và nguyên tử

Câu 3. Cách biểu diễn các nguyên tố hóa dưới đây cho biết ý nghĩa gì: 2C, 3Cu, 5Fe, 2H, O.

Câu 4. Kí hiệu hóa học chỉ ra điều gì? Viết kí hiệu hóa học biểu diễn các nguyên tố lưu huỳnh, sắt, nhôm, magie, kẽm, nito, natri, canxi.

Câu 5. Biết nguyên tử cacbon có khối lượng bằng 1,9926.10-23 gam. Khối lượng tính bằng gam của nguyên tử Mg bằng bao nhiêu?

Câu 6. Điền cụm từ thích hợp chỗ trống:

Những nguyên tử có cùng……trong hạt nhân đều là những ……. cùng loại, thuộc cùng một………. hóa học.

Mỗi ……. được biểu diễn bằng 1 …………

Câu 7.

Nêu khái niệm nguyên tố hóa học là gì? Cho ví dụ.

Cách biểu diễn nguyên tố hóa học như thế nào?

Câu 8.

Cách viết 2H; 5O; 3C lần lượt chỉ ý là gì?

Em hãy dùng chữ số và kí hiệu hóa học diễn đạt các ý sau: Ba nguyên tử nitơ, bảy nguyên tử Kali, bốn nguyên tử Photpho.

Câu 9. Người ta qui ước lấy bao nhiêu phần khối lượng của nguyên tử cacbon làm đơn vị cacbon? Nguyên tử khối là gì?

Câu 10. Em hãy so sánh nguyên tử magie nặng hơn hay nhẹ hơn bao nhiêu lần so với:

Nguyên tử cacbon.

Nguyên tử nhôm.

Nguyên tử lưu huỳnh.

Câu 11. Nguyên tử X nặng gấp 2 lần nguyên tử Oxi. Tính nguyên tử khối và cho biết X thuộc nguyên tố nào? Viết kí hiệu hóa học của nguyên tố đó.

Câu 12. Tính khối lượng bằng gam của nguyên tử: nhôm, photpho, oxi (Biết: 1 đvC= 1,6605.10-24 g)

Câu 13. Phân biệt sự khác nhau giữa 2 khái niệm nguyên tố và nguyên tử

Câu 14. Biết nguyên tử cacbon có khối lượng bằng 1,9926.10-23 gam. Khối lượng tính bằng gam của nguyên tử Mg bằng bao nhiêu?

Câu 15. Cách biểu diễn các nguyên tố hóa dưới đây cho biết ý nghĩa gì: 2C, 3Cu, 5Fe, 2H, O.

Hướng dẫn giải:

Câu 1. Trong số các kim loại, nguyên tử của kim loại có khối lượng nguyên tử lớn nhất là kim loại nào? Và nó nặng bao nhiêu lần so với kim loại có khối lượng nguyên tử nhỏ nhất? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta có thể xem xét bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học để tìm ra kim loại có khối lượng nguyên tử lớn nhất. Sau khi xem xét bảng tuần hoàn, ta thấy rằng nguyên tử của kim loại Uranium (U) có khối lượng nguyên tử lớn nhất trong số các kim loại. Khối lượng nguyên tử của Uranium lớn gấp khoảng 9 lần so với khối lượng nguyên tử nhỏ nhất của kim loại Lithium (Li).

Câu 2. Trong lĩnh vực hóa học, nguyên tố và nguyên tử là hai khái niệm cơ bản và không thể lẫn lộn với nhau. Nguyên tố là một loại hạt cơ bản không thể phân chia thành các hạt nhỏ hơn bằng các phương pháp hóa học thông thường. Trong khi đó, nguyên tử là một khối lượng cơ sở của các nguyên tố hóa học, bao gồm các hạt cơ bản như proton, neutron và electron. Điều quan trọng cần lưu ý đó là một nguyên tử có thể được tạo ra bằng cách kết hợp các nguyên tố khác nhau với nhau, trong khi một nguyên tố không thể bị phân chia thành các nguyên tố khác.

Câu 3. Các ký hiệu hóa học như 2C, 3Cu, 5Fe, 2H, O được sử dụng để biểu diễn các nguyên tố hoá học. Cụ thể, ký hiệu 2C đại diện cho 2 nguyên tử cacbon, 3Cu đại diện cho 3 nguyên tử đồng, 5Fe đại diện cho 5 nguyên tử sắt, 2H đại diện cho 2 nguyên tử hydro và O đại diện cho 1 nguyên tử ôxy. Việc sử dụng ký hiệu này giúp chúng ta có thể biểu diễn và diễn tả các hợp chất hóa học một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Câu 4 yêu cầu viết kí hiệu hóa học để biểu diễn các nguyên tố lưu huỳnh, sắt, nhôm, magie, kẽm, nito, natri và canxi. Kí hiệu hóa học của các nguyên tố này là S, Fe, Al, Mg, Zn, N, Na và Ca tương ứng. Với sự hiểu biết về kí hiệu hóa học, các học sinh có thể dễ dàng xác định thành phần hóa học của các hợp chất và phân tử trong các phản ứng hóa học.

Câu 5 đưa ra một bài toán tính toán khối lượng của nguyên tử magie. Để giải quyết bài toán này, ta cần sử dụng các thông tin về khối lượng của nguyên tử cacbon và khối lượng mol của cacbon. Từ đó, ta có thể dễ dàng tính toán được khối lượng của nguyên tử magie. Kết quả là 3,2044.10-22 gam.

Câu 6 yêu cầu điền vào chỗ trống một số cụm từ thích hợp. Những nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân được gọi là cùng loại và thuộc cùng một nhóm hóa học. Mỗi nguyên tử có thể được biểu diễn bằng một kí hiệu hóa học riêng biệt, giúp các nhà hóa học dễ dàng nhận biết và phân loại các nguyên tố khác nhau.

Câu 7.

Nguyên tố hóa học là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực hóa học. Nó được định nghĩa là một loại chất tạo thành từ các nguyên tử có cùng số proton trong nhân. Mỗi nguyên tố hóa học được đặc trưng bởi số proton trong nhân của nó. Ví dụ, nguyên tố Hydro (H) có 1 proton trong nhân, nguyên tử Oxy (O) có 8 proton trong nhân.

Cách biểu diễn nguyên tố hóa học được thực hiện bằng các kí hiệu hóa học, được viết theo quy tắc của Liên minh Hóa học Quốc tế (IUPAC). Mỗi nguyên tố hóa học có một kí hiệu đại diện, đại diện cho tên của nó trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Ví dụ, kí hiệu cho nguyên tố Hydro là “H”, kí hiệu cho nguyên tố Oxy là “O”.

Câu 8.

Cách viết 2H, 5O và 3C lần lượt chỉ ý là số lượng nguyên tử của Hydro, Oxy và Cacbon trong phân tử. Ví dụ, phân tử nước (H2O) chứa 2 nguyên tử Hydro và 1 nguyên tử Oxy. Cách viết này giúp cho người ta có thể hiểu được tỷ lệ giữa các nguyên tố trong phân tử một cách nhanh chóng và tiện lợi.

Ba nguyên tử Nitơ có thể được diễn đạt bằng kí hiệu hóa học “N3”. Tương tự, bảy nguyên tử Kali có thể được biểu diễn bằng kí hiệu hóa học “K7”, và bốn nguyên tử Photpho có thể được diễn đạt bằng kí hiệu hóa học “P4”. Cách viết này giúp cho việc biểu diễn số lượng các nguyên tử trong phân tử trở nên dễ dàng hơn.

Câu 9.

Người ta qui ước lấy 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon-12 làm đơn vị đo khối lượng nguyên tử, được gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử (u). Nguyên tử khối là khối lượng của một nguyên tử, được tính bằng đơn vị khối lượng nguyên tử. Ví dụ, khối lượng của một nguyên tử Hydro là khoảng 1,01 u, khối lượng của một nguyên tử Oxy là khoảng 16,00 u. Đây là một phương pháp đo lường rất tiện lợi trong hóa học, giúp cho việc tính toán và so sánh các khối lượng nguyên tử trở nên dễ dàng hơn.

Câu 10. Em hãy so sánh nguyên tử magie với nguyên tử cacbon, nhôm và lưu huỳnh.

Nguyên tử magie có khối lượng nguyên tử lớn hơn so với nguyên tử cacbon, nhôm và lưu huỳnh. Cụ thể, khối lượng nguyên tử của magie lần lượt là khoảng 24,3 lần, 1,5 lần và 0,4 lần khối lượng nguyên tử của cacbon, nhôm và lưu huỳnh.

Câu 11. Tính khối lượng nguyên tử và xác định nguyên tố X.

Giả sử khối lượng nguyên tử của Oxi là 1. Vậy khối lượng nguyên tử của nguyên tố X là 2. Từ đó, ta có thể tính được khối lượng nguyên tử của X là khoảng 32.

Nguyên tố X là sắt (Fe). Kí hiệu hóa học của nguyên tố này là Fe.

Câu 12. Tính khối lượng bằng gam của nguyên tử: nhôm, photpho, oxi.

Khối lượng bằng gam của nguyên tử nhôm là khoảng 4,48 gam, của nguyên tử photpho là khoảng 4,41 gam và của nguyên tử oxi là khoảng 2,66 gam.

Câu 13. Phân biệt sự khác nhau giữa 2 khái niệm nguyên tố và nguyên tử.

Nguyên tố là một loại chất được tạo thành từ các nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân. Nguyên tử là đơn vị cấu tạo nên nguyên tố và bao gồm proton, neutron và electron.

Câu 14. Tính khối lượng nguyên tử của Magie.

Giả sử khối lượng nguyên tử của cacbon là 1,9926.10-23 gam. Vậy khối lượng nguyên tử của magie là khoảng 4,842 gam.

Câu 15. Biểu diễn các nguyên tố hóa dưới đây và giải thích ý nghĩa của chúng: 2C, 3Cu, 5Fe, 2H, O.

2C biểu diễn số lượng nguyên tử của cacbon là 2.

3Cu biểu diễn số lượng nguyên tử của đồng (Cu) là 3.

5Fe biểu diễn số lượng nguyên tử của sắt (Fe) là 5.

2H biểu diễn số lượng nguyên tử của hydro (H) là 2.

O biểu diễn nguyên tố ôxy (O).

Các ký hiệu này giúp đại diện cho số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phản ứng hóa học.