Nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ và trung hòa về điện, được xem là “viên gạch” cơ bản dựng nên mọi chất quanh ta, từ giọt nước, không khí cho đến chiếc điện thoại bạn đang cầm. Mỗi nguyên tử gồm một hạt nhân mang điện tích dương ở giữa và lớp vỏ electron mang điện tích âm chuyển động rất nhanh xung quanh. Đây là kiến thức nền tảng của Hóa học lớp 8 mà bạn cần nắm thật chắc trước khi học về phân tử, liên kết và phản ứng hóa học. Cùng tìm hiểu cấu tạo, đặc điểm điện tích, khối lượng và cách tính nguyên tử khối kèm bài tập có lời giải nhé.
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, cấu tạo nên các chất. Mọi vật thể xung quanh ta đều được tạo thành từ vô số nguyên tử. Nguyên tử có kích thước cỡ khoảng 10⁻¹⁰ mét (một phần mười tỷ của mét), nhỏ đến mức mắt thường và cả kính hiển vi quang học thông thường đều không quan sát được. Để dễ hình dung, nếu phóng to một quả táo lên bằng kích thước Trái Đất thì mỗi nguyên tử trong quả táo đó cũng chỉ to cỡ một quả táo bình thường.
Cấu tạo của nguyên tử
Nguyên tử được cấu tạo từ ba loại hạt cơ bản là proton, neutron và electron, phân bố thành hai phần: hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ electron bên ngoài. Mỗi loại hạt có đặc điểm riêng về điện tích, khối lượng và vị trí:
| Loại hạt | Ký hiệu | Điện tích | Khối lượng | Vị trí |
| Proton | p | Dương (+) | ≈ 1 đvC (rất lớn) | Trong hạt nhân |
| Neutron | n | Không mang điện (0) | ≈ 1 đvC (rất lớn) | Trong hạt nhân |
| Electron | e | Âm (−) | ≈ 1/1836 khối lượng proton (rất nhỏ) | Chuyển động quanh hạt nhân |
Hạt nhân nằm ở trung tâm nguyên tử, là nơi tập trung phần lớn khối lượng và gồm hai loại hạt là proton và neutron. Các electron mang điện tích âm chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân và được sắp xếp thành từng lớp electron. Sự sắp xếp và chuyển động của các hạt này tạo nên cấu trúc đặc trưng của mỗi nguyên tử, đồng thời quyết định nhiều tính chất hóa học của nguyên tố.
Đặc điểm về điện tích và khối lượng
Điểm mấu chốt cần nhớ là nguyên tử luôn trung hòa về điện, nên số proton trong hạt nhân luôn bằng số electron ở lớp vỏ. Chính vì tổng điện tích dương của các proton cân bằng đúng với tổng điện tích âm của các electron mà toàn bộ nguyên tử không mang điện. Khối lượng của proton và neutron xấp xỉ nhau và lớn hơn rất nhiều so với electron, nên khối lượng của nguyên tử tập trung gần như hoàn toàn ở hạt nhân. Khối lượng của electron nhỏ đến mức thường được bỏ qua khi tính khối lượng nguyên tử.
Sự sắp xếp electron theo lớp
Các electron không phân bố lộn xộn mà sắp xếp thành từng lớp quanh hạt nhân, mỗi lớp chứa được một số electron nhất định. Lớp gần hạt nhân nhất (lớp thứ nhất) chứa tối đa 2 electron, lớp thứ hai chứa tối đa 8 electron, lớp thứ ba chứa tối đa 18 electron. Các electron ở lớp ngoài cùng (còn gọi là electron hóa trị) quyết định phần lớn tính chất hóa học của nguyên tử, vì chúng là những hạt trực tiếp tham gia vào việc hình thành liên kết với nguyên tử khác.
Nguyên tử khối là gì?
Nguyên tử khối là khối lượng của một nguyên tử tính theo đơn vị cacbon, viết tắt là đvC (còn gọi là amu). Một đơn vị cacbon bằng 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon. Vì proton và neutron đều có khối lượng xấp xỉ 1 đvC, còn electron được bỏ qua, nên nguyên tử khối gần đúng bằng tổng số proton và số neutron trong hạt nhân. Ví dụ, nguyên tử khối của hiđro là 1, của cacbon là 12, của oxi là 16, của natri là 23. Nguyên tử khối giúp ta so sánh độ nặng nhẹ giữa các nguyên tử và là cơ sở để tính phân tử khối sau này.
Bài tập vận dụng có lời giải về nguyên tử
Dưới đây là các dạng bài cơ bản kèm lời giải từng bước để bạn luyện tập.
Bài 1 — Xác định số electron. Một nguyên tử có 11 proton. Hỏi nguyên tử đó có bao nhiêu electron?
Bước 1: Nhắc lại tính chất — nguyên tử trung hòa về điện nên số proton = số electron.
Bước 2: Số electron = số proton = 11.
Vậy nguyên tử có 11 electron.
Bài 2 — Tính số hạt trong hạt nhân. Nguyên tử oxi có 8 proton và 8 neutron. Tính số hạt trong hạt nhân.
Bước 1: Hạt nhân chỉ gồm proton và neutron.
Bước 2: Số hạt trong hạt nhân = số proton + số neutron = 8 + 8 = 16 hạt.
Bài 3 — Tính nguyên tử khối. Nguyên tử natri (Na) có 11 proton và 12 neutron. Tính nguyên tử khối của natri.
Bước 1: Nguyên tử khối ≈ số proton + số neutron (vì electron được bỏ qua).
Bước 2: Nguyên tử khối của Na ≈ 11 + 12 = 23 đvC.
Kết quả này khớp với giá trị 23 trong bảng nguyên tử khối.
Bài 4 — Xác định đủ ba loại hạt. Một nguyên tử nhôm (Al) có 13 proton và nguyên tử khối là 27. Tính số neutron và số electron.
Bước 1: Số electron = số proton = 13.
Bước 2: Số neutron = nguyên tử khối − số proton = 27 − 13 = 14.
Vậy nguyên tử nhôm có 13 electron và 14 neutron.
Bài 5 (trắc nghiệm). Hạt nào trong nguyên tử mang điện tích dương? A. Electron B. Proton C. Neutron D. Không hạt nào. Đáp án: B (proton).
Những lỗi thường gặp khi học về nguyên tử
Khi mới làm quen với cấu tạo nguyên tử, bạn rất dễ mắc một vài lỗi sau:
- Nhầm neutron mang điện. Neutron không mang điện (điện tích bằng 0); chỉ proton mang điện dương và electron mang điện âm.
- Cho rằng số proton bằng số neutron. Hai số này thường khác nhau; chỉ số proton mới luôn bằng số electron trong nguyên tử trung hòa.
- Cộng cả khối lượng electron vào nguyên tử khối. Electron quá nhẹ (khoảng 1/1836 khối lượng proton) nên được bỏ qua khi tính nguyên tử khối.
- Nhầm nguyên tử với phân tử. Nguyên tử là hạt cơ bản, còn phân tử là tập hợp gồm nhiều nguyên tử liên kết với nhau.
Phân biệt nguyên tử và phân tử
Nguyên tử là hạt cơ bản cấu tạo nên chất, trong khi phân tử là hạt gồm một số nguyên tử liên kết với nhau và thể hiện đầy đủ tính chất hóa học của chất. Ví dụ, khí oxi được tạo từ các phân tử O₂, mỗi phân tử gồm hai nguyên tử oxi liên kết với nhau. Nói cách khác, nhiều nguyên tử ghép lại theo tỉ lệ và cách sắp xếp nhất định sẽ tạo thành phân tử.
Ion và mối liên hệ với nguyên tử
Khi nguyên tử nhường hoặc nhận electron, nó không còn trung hòa về điện mà trở thành ion. Nguyên tử nhường electron trở thành ion dương (cation), còn nguyên tử nhận thêm electron trở thành ion âm (anion). Quá trình này là cơ sở của nhiều hiện tượng hóa học như sự hình thành liên kết ion. Như vậy, ion chính là nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) mang điện tích do sự thay đổi số electron, còn số proton trong hạt nhân vẫn giữ nguyên.
Câu hỏi thường gặp về nguyên tử
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, là đơn vị cơ bản cấu tạo nên mọi chất.
Nguyên tử gồm những hạt nào?
Nguyên tử gồm proton và neutron nằm trong hạt nhân, cùng các electron chuyển động quanh hạt nhân.
Vì sao nguyên tử trung hòa về điện?
Vì trong nguyên tử, số proton mang điện dương luôn bằng đúng số electron mang điện âm nên tổng điện tích bằng 0.
Khối lượng nguyên tử tập trung ở đâu?
Khối lượng nguyên tử tập trung gần như hoàn toàn ở hạt nhân, vì proton và neutron nặng hơn electron rất nhiều.
Nguyên tử khối là gì và tính như thế nào?
Nguyên tử khối là khối lượng của nguyên tử tính theo đơn vị cacbon (đvC), gần đúng bằng tổng số proton và số neutron. Ví dụ oxi có nguyên tử khối là 16.
Nguyên tử và phân tử khác nhau ra sao?
Nguyên tử là hạt cơ bản cấu tạo nên chất, còn phân tử là hạt gồm nhiều nguyên tử liên kết với nhau, ví dụ phân tử oxi O₂ gồm hai nguyên tử oxi.
Kết luận
Tóm lại, nguyên tử là hạt vô cùng nhỏ, trung hòa về điện, gồm hạt nhân (proton và neutron) và lớp vỏ electron. Nắm vững cấu tạo và cách tính nguyên tử khối là bước đầu để hiểu về phân tử, liên kết hóa học và các phản ứng. Để học thêm, mời bạn tham khảo các bài 1 kg bằng bao nhiêu gam, 1 lít bằng bao nhiêu ml và một năm ánh sáng bằng bao nhiêu km trên chuyên mục tin tức của Hoàng Hà Mobile.
Xem thêm:
