LÂM NGọC THIềM (Chủ biên)
LÊ KIM LONG

Cấu tạo chất ĐạI CƯƠNG
Tập 1
Cấu tạo nguyên tử cấu tạo phân tử

NHà XUấT BảN ĐạI HọC QUốC GIA Hà NộI


2


MỤC LỤC
Lời nói đầu
Phần I. Cấu tạo nguyên tử. Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố
Chương 1. Khái quát về nguyên tử, phân tử
1.1. Mở đầu
1.2. Một số định luật hoá học cơ bản quan trọng
1.2.1. Định luật thành phần không đổi
1.2.2. Định luật tỷ lệ bội
1.2.3. Định luật bảo tồn khối lượng
1.2.4. Định luật tỷ lệ thể tích
1.2.5. Định luật Avogađro
1.2.6. Phương trình trạng thái khí lý tưởng
1.2.7. Hỗn hợp chất khí - Định luật Dalton
1.3. Hệ thống khối lượng nguyên tử, phân tử
1.3.1. Đơn vị khối lượng nguyên tử
1.3.2. Số Avogađro. Mol
1.3.3. Nguyên tử khối, phân tử khối
1.3.4. Khối lượng mol nguyên tử. Khối lượng mol phân tử

1.4. Thành phần, cấu trúc của nguyên tử
1.4.1. Thành phần nguyên tử
1.4.2. Số điện tích. Số khối. Ngun tố hố học. Đồng vị
1.5. Định luật liên hệ giữa khối lượng và năng lượng
Chương 2. Đại cương về hạt nhân nguyên tử
2.1. Khái quát về hạt nhân
2.1.1. Thành phần hạt nhân
2.1.2. Cấu trúc hạt nhân
2.1.3. Khối lượng và kích thước hạt nhân
2.1.4. Spin hạt nhân
2.1.5. Quan hệ giữa số sóng và điện tích hạt nhân
2.2. Lực liên kết và năng lượng liên kết hạt nhân
2.2.1. Lực liên kết hạt nhân
2.2.2. Năng lượng liên kết hạt nhân
2.2.3. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
2.3. Hiện tượng phóng xạ tự nhiên
2.3.1. Các tia phóng xạ và tác dụng của chúng
2.3.2. Định luật chuyển dịch Fajans − Soddy
2.3.3. Các họ phóng xạ
2.3.4. Động học các q trình phóng xạ
2.4. Hiện tượng phóng xạ nhân tạo

Trang
7
9
9
9
10
10
11

12
13
13
13
15
16
16
16
16
17
18
18
18
20
28
28
28
29
29
31
31
32
32
33
34
35
36
37
39
40

42

3


2.4.1. Hiện tượng phóng xạ nhân tạo
2.4.2. Một số loại phản ứng hạt nhân điển hình
2.5. Một số ứng dụng của đồng vị phóng xạ
Chương 3. Thuyết lượng tử Planck. Đại cương về cơ học lượng tử
3.1. Thuyết lượng tử Planck
3.1.1. Bức xạ điện tử. Đại cương về quang phổ
3.1.2. Thuyết lượng tử Planck
3.1.3. Tính chất sóng - hạt ánh sáng
3.2. Đại cương về cơ học lượng tử
3.2.1. Sóng vật chất de Broglie
3.2.2. Nguyên lý bất định Heisenberg
3.2.3. Sự hình thành cơ học lượng tử
3.2.4. Hàm sóng
3.2.5. Phương trình Schrodinger
3.2.6. Ứng dụng cơ học lượng tử cho một số hệ lượng tử điển hình
Chương 4. Nguyên tử hiđro và những ion giống hiđro
4.1. Mở đầu
4.2. Mơ tả bài tốn ngun tử hiđro
4.3. Phương hướng giải phương trình Schrodinger cho bài tốn hiđro
4.4. Các kết quả chính thu được
4.4.1. Giản đồ năng lượng của nguyên tử hiđro
4.4.2. Giải thích phổ phát xạ của nguyên tử hiđro
4.4.3. Obitan nguyên tử (AO)
4.4.4. Những ion giống hiđro
4.4.5. Spin của electron. Obitan toàn phần

Chương 5. Nguyên tử nhiều electron
5.1. Mở đầu
5.1.1. Các obitan nguyên tử và giản đồ năng lượng của các electron
5.1.2. Mơ hình các hạt độc lập
5.2. Cấu trúc electron của nguyên tử nhiều electron
5.2.1. Lớp, phân lớp electron. Ô lượng tử
5.2.2. Biểu diễn cấu trúc electron của vỏ nguyên tử
5.2.3. Quy luật phân bố electron trong nguyên tử nhiều electron
5.2.4. Cấu hình electron của các nguyên tử
5.3. Phương pháp Slater
5.3.1. Khái quát chung
5.3.2. Nội dung phương pháp Slater
Chương 6. Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố. Định luật tuần hoàn
6.1. Vài nét về lịch sử
6.2. Cấu trúc vỏ nguyên tử của các nguyên tố hoá học
6.2.1. Nguyên tắc xây dựng bảng hệ thống tuần hoàn
6.2.2. Cấu trúc của bảng tuần hoàn các nguyên tố

4

42
42
42
51
51
51
53
55
57
57

60
61
62
62
63
78
78
79
80
80
80
82
85
92
95
104
104
105
106
108
108
109
110
115
118
118
118
126
126
127

127
127


6.3. Sự biến thiên tuần hồn trong cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố
theo chu kỳ
6.4. Sự biến thiên tuần hồn trong cấu hình electron của ngun tử các ngun tố
theo nhóm
6.5. Sự biến thiên tuần hồn một số tính chất của các ngun tố hố học
6.5.1. Năng lượng ion hoá lượng tử
6.5.2. Ái lực với electron
6.5.3. Độ âm điện
6.5.4. Bán kính nguyên tử
6.5.5. Bán kính ion

130

138
138
143
144
147
149

Phần II. Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học
Chương 7. Khái quát về phân tử và liên kết hóa học
7.1. Khái quát mở đầu
7.2. Quá trình hình thành và phát triển học thuyết về liên kết. Sự phân loại liên kết
7.2.1. Phân loại liên kết
7.2.2. Quy tắc octet

7.2.3. Giả thuyết của Kossel về liên kết ion
7.2.4. Giả thuyết của Lewis về liên kết cộng hố trị
7.2.5. Điện tích hình thức
7.2.6. Nhận xét chung
7.3. Đặc trưng của liên kết
7.3.1. Năng lượng liên kết
7.3.2. Độ dài liên kết
7.3.3. Góc hố trị
7.4. Thuyết sức đẩy giữa các cặp electron hoá trị và dạng hình học của phân tử
7.4.1. Khái qt
7.4.2. Luận điểm chính
7.5. Một số tính chất phân tử
7.5.1. Tính chất điện của phân tử
7.5.2. Tính chất quang của phân tử
7.5.3. Tính chất từ của phân tử
7.6. Liên kết ion trong phân tử
7.6.1. Khái quát
7.6.2. Năng lượng liên kết trong phân tử ion
7.6.3. Sự phân cực của ion
7.6.3. Tính ion (độ ion) của liên kết
7.7. Liên kết giữa các phân tử
7.7.1. Liên kết van der Waals
7.7.2. Liên kết hiđro
Chương 8. Phương pháp liên kết hóa trị (phương pháp VB)
8.1. Mở đầu

158
158
159
160

160
160
160
162
168
171
172
172
174
175
178
178
179
183
183
186
187
188
188
189
190
191
193
193
197
210
210

135


5


8.2. Nội dung phương pháp
8.2.1. Bài toán phân tử hiđro
8.2.2. Giải thích các vấn đề liên kết theo lý thuyết VB
8.3. Liên kết σ và π
8.3.1. Liên kết σ
8.3.2. Liên kết π
8.4. Thuyết lai hoá
8.4.1. Khái niệm về sự lai hoá
8.4.2. Các dạng lai hoá
Chương 9. Phương pháp obitan phân tử (Lý thuyết MO)
9.1. Các luận điểm cơ bản của phương pháp MO
9.2. Phương pháp tổ hợp tuyến tính
9.3. Áp dụng phương pháp MO-LCAO cho ion phân tử hiđro
9.3.1. Mô tả bài tốn
9.3.2. Phân tích kết quả
9.4. MO của phân tử có hai hạt nhân giống nhau (A2)
9.4.1. Nguyên tắc chung
9.4.2. Quy tắc sắp xếp các electron trên các MO
9.5. MO của phân tử có hai hạt nhân khác nhau (AB)
9.6. MO đối với phân tử có nhiều nguyên tử
9.6.1. MO cho phân tử có các liên kết định cư
9.6.2. MO cho phân tử liên kết không định cư
9.7. Phương pháp MO-Huckel cho hệ electron π không định cư
9.7.1. Nhận xét chung
9.7.2. Nội dung phương pháp
9.7.3. Sơ đồ MO (π)
Chương 10. Liên kết trong phức chất

10.1. Khái niệm về phức chất
10.1.1. Định nghĩa và một số khái niệm
10.1.2. Một số đặc trưng của phức chất
10.2. Giải thích liên kết trong phức chất theo quan niệm lai hoá của Pauling (thuyết VB)
10.2.1. Các luận cứ của thuyết
10.2.2. Phức spin thấp và phức spin cao
10.3. Giải thích liên kết trong phức chất bằng thuyết trường tinh thể
10.3.1. Quan niệm chung
10.3.2. Sự tách mức năng lượng của electron d trong trường tĩnh điện của phức bát diện
10.3.3. Sự tách mức năng lượng của electron d trong trường tĩnh điện của phức tứ diện
10.3.4. Tính chất từ của phức
10.4. Giải thích liên kết trong phức chất bằng phương pháp MO
10.4.1. Đặt vấn đề
10.4.2. Ví dụ minh hoạ

6

211
211
214
211
216
217
220
220
221
242
242
243
244

244
247
249
249
253
257
262
262
268
271
271
271
277
291
291
291
294
295
295
296
299
299
299
301
304
309
309
309



Lời nói đầu

Đổi mới phương pháp giảng dạy mơn “Cấu tạo chất đại cương” được trình bầy
theo chương trình chuẩn do hội đồng ngành Hố ĐHQG Hà Nội thơng qua, nhằm cung
cấp các bài giảng cho sinh viên năm thứ nhất ngành Hoá.
Nội dung bài giảng bao gồm những kiến thức cơ bản về cấu tạo chất được quy tụ
trong 3 phần:
Phần I.

Cấu tạo nguyên tử − Định luật tuần hồn

Phần II. Cấu tạo phân tử − Liên kết hóa học
Phần III. Trạng thái ngưng tụ của các chất
Toàn bộ kiến thức của 3 phần là những kiến thức cơ bản, cần thiết chuẩn bị cơ sở
cho sinh viên có thể tiếp thu được các mơn hóa học cụ thể ở những năm kế tiếp.
Do đặc thù của môn Cấu tạo chất là sự tổng hợp kiến thức Toán − Lý − Hố, có
tính khái qt cao và khá trừu tượng nên việc giảng dạy môn này ở năm thứ nhất thường
gặp mâu thuẫn giữa yêu cầu trang bị kiến thức sâu, rộng với sự hạn chế về thời gian và
mức độ chuẩn bị kiến thức nền của toán lý. Để dung hồ điều này, chúng tơi cho rằng
nội dung giáo trình phải được thể hiện dưới dạng mơ tả bằng bảng biểu, đồ thị, hình vẽ
trực giác kết hợp với nhiều dạng bài tập minh hoạ, tránh những dẫn giải rườm rà hoặc sa
vào các thuật tốn khơng cần thiết làm lu mờ ý nghĩa khoa học của vấn đề.
Chúng tôi hy vọng cuốn “Cấu tạo chất đại cương” sẽ đáp ứng được yêu cầu là xây
dựng những khái niệm cơ sở cho sinh viên năm đầu ở bậc đại học.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã động viên, khuyến khích chúng tơi
biên soạn tập cuốn giáo trình này và rất mong bạn đọc đóng góp xây dựng cho tập sách
ngày càng hoàn thiện.
Hà Nội, tháng 10 năm 2012
Tác giả


7


8


PHẦN I
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ

Chương

1

KHÁI QUÁT VỀ NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ
Mục tiêu
chương 1

Cần tập trung vào các vấn đề:
1. Những khái niệm cơ bản: Nguyên tử. Phân tử. Nguyên tử khối.
Phân tử khối. Khối lượng mol nguyên tử. Khối lượng mol phân tử...
2. Đơn vị nguyên tử. Mol...
3. Một số định luật cơ bản.

Một số

Nguyên tử

Proton


Đơn vị khối lượng nguyên tử (u)

từ khoá

Phân tử

Nơtron

Định luật thành phần không đổi

Nguyên tố

Số Avogađro

Định luật tỷ lệ bội

Đơn chất

Nguyên tử khối

Định luật bảo toàn khối lượng

Hợp chất

Phân tử khối

Định luật Avogađro

Mol


Khí lý tưởng

Định luật Dalton

Electron

Đồng vị

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

1.1. MỞ ĐẦU
Từ lâu, các nhà triết học cổ Hy Lạp đã giả thiết nguyên tử tồn tại như những hạt vơ
cùng nhỏ khơng thể nhìn thấy, không thể chia nhỏ được. Những khái niệm này còn bị
nghi ngờ và tranh cãi, nhưng đến nay sự tồn tại của nguyên tử đã được xác nhận bằng
thực nghiệm. Dựa trên các số liệu thực nghiệm, năm 1807, Dalton - nhà bác học người
Anh, đưa ra giả thuyết về ngun tử rằng những ngun tố hố học khơng thể phân chia
đến vô cùng tận, mà được cấu tạo bởi những hạt nhỏ nhất, không thể phân chia nhỏ hơn
nữa bằng phương pháp hoá học. Những hạt này được gọi là nguyên tử. Như vậy theo
Dalton:
Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của một ngun tố hố học, cịn mang tính chất hố
học của ngun tố đó.
9


Cũng từ sự phân tích, tổng hợp các kết quả thực nghiệm, năm 1911, Avogađro, nhà
khoa học người Ý, đã đưa ra định luật mang tên ông:
Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, những thể tích bằng nhau của mọi
chất khí đều chứa cùng một số phân tử khí.
Avogađro là người đầu tiên đưa ra khái niệm phân tử và khi đó được hiểu:
Phân tử là hạt nhỏ nhất của một chất có khả năng tồn tại độc lập và cịn mang tính

chất của chất đó.
Đến cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, hàng loạt các phát minh quan trọng về vật lý
được xác lập như sự khám phá ra tia X, các hạt cơ bản như: electron, proton, nơtron,
hiện tượng phóng xạ… Kết quả của những phát minh này đã cho phép chúng ta thêm
sáng tỏ cấu tạo nguyên tử, phân tử là các hệ vi mô khá phức tạp.
Đầu tiên, Thomson - Lorentz đã đưa ra mẫu nguyên tử ở dạng hình cầu với đường
kính d = 10–10 m = 1 Å. Tâm hình cầu là hạt nhân tích điện dương, các electron chuyển
động quanh hạt nhân.
Tiếp sau đó, vào năm 1911, Rutherford đề xuất mẫu hành tinh. Ơng ví trái đất và
các hành tinh khác như các electron quay quanh mặt trời được coi là hạt nhân. Mẫu
hành tinh do Rutherford đề xướng được hoàn thiện thêm một bước bởi lý thuyết Bohr Sommerfeld và đã thu được một số kết quả đáng ghi nhận. Để có một hình ảnh tương
đối hồn chỉnh về cấu trúc của nguyên tử thì phải chờ cho đến khi lý thuyết về cơ học
lượng tử hình thành vào năm 1926. Dựa trên lý thuyết lượng tử và các tiến bộ khoa học
và kỹ thuật khác, người ta càng làm sáng tỏ thêm về sự phức tạp của cấu trúc nguyên tử.
Có thể nói rằng nguyên tử là do các hạt cơ bản cấu thành. Nguyên tử đặc trưng cho một
nguyên tố hoá học với một điện tích hạt nhân Z xác định. Như vậy:
- Đơn chất là do các nguyên tử của cùng một nguyên tố hợp thành như O2, N2…
- Hợp chất là do nhiều nguyên tử của các nguyên tố tạo nên như H2O, CH4, C2H5OH…
Sự kết hợp các nguyên tử khác nhau dẫn đến sự hình thành phân tử có dạng XnYm.
1.2. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT HOÁ HỌC CƠ BẢN QUAN TRỌNG
Trong quá trình phát triển của hố học đã có nhiều định luật được hình thành. Ta
xét một số định luật đó.
1.2.1. Định luật thành phần không đổi
Nhà khoa học người Pháp, Joseph Louis Proust pháp minh ra định luật này vào
năm 1801.
Nội dung định luật: “Một hợp chất ln ln có thành phần xác định, không đổi
cho dù được điều chế bằng cách nào đi chăng nữa”.
Ví dụ: Nước có thể điều chế bằng nhiều cách khác nhau như đốt hiđrocacbon trong
khơng khí, nước thu được từ phản ứng trung hồ, song kết quả thu được sau khi phân
tích thành phần, người ta đều nhận thấy nước bao giờ cũng gồm hai nguyên tử hiđro và

10


một nguyên tử oxi với tỷ lệ khối lượng không đổi mH : mO = 1 : 8, tức % mH = 11,1%;
% mO = 88,8%.
Từ những điều phân tích trên đây đã chỉ ra rằng: từng hợp chất đều ứng với một
cơng thức xác định. Ví dụ phân tử nước là H2O.
Bài tập minh hoạ 1.1:
Crom oxit chứa 64,8% Cr và 31,6% O về khối lượng. Xác định công thức đơn giản
của crom oxit.
Trả lời:
Gọi công thức đơn giản của crom oxit là: CrxOy
Ta có: 52x : 16y = 68,4 : 31,6
x : y = 1,32 : 1,98 = 2 : 3
Nhận x, y nguyên, dương, nhỏ nhất nên x = 2, y = 3.
Vậy, công thức đơn giản của crom oxit là Cr2O3.
Định luật thành phần không đổi áp dụng đúng cho chất khí và chất lỏng khối lượng
phân tử thấp. Đối với một số chất rắn, do những khuyết tật của mạng tinh thể, thành
phần của hợp chất thường khơng tương ứng chính xác với cơng thức hóa học, ví dụ tỷ lệ
số ngun tử O : Ti dao động từ 0,58 đến 1,33 thu được trong titan oxit điều chế bằng các
phương pháp khác nhau.
1.2.2. Định luật tỷ lệ bội
Định luật tỷ lệ bội được nhà bác học người Anh, John Dalton phát minh vào năm
1803.
Nội dung: “Nếu hai nguyên tố kết hợp với nhau tạo thành một số chất thì ứng với
cùng một khối lượng nguyên tố này, các khối lượng nguyên tố kia tỷ lệ với nhau như
những số nguyên đơn giản”.
Ví dụ: Nitơ tác dụng với oxi để tạo ra năm oxit. Nếu ứng với một đơn vị khối lượng
nitơ thì khối lượng oxi trong các oxit đó lần lượt là:
N2O

NO
N2O3
NO2
N2O5
4g
8g
12 g
16 g
20 g
Như vậy : 4
:
8 : 12
: 16 : 20
=

1

:

2

:

3

:

4

:


5

Bài tập minh hoạ 1.2:
Dựa vào định luật thành phần không đổi và định luật tỷ lệ bội hãy cho biết lượng O
kết hợp với S trong 2 hợp chất SO2 và SO3 theo tỷ lệ nào?
Trả lời:
Hai oxit SO2 và SO3 thường được điều chế như sau:
11


o

t
S + O2 ⎯⎯
→ SO2

hoặc

o

t
CuSO4 ⎯⎯
→ CuO + SO2 ↑ +

1
O2
2

o


t ,xt
→ 2SO3
2SO2 + O2 ⎯⎯⎯
o

t
Fe2(SO4)3 ⎯⎯
→ Fe2O3 + 3SO3
Từ các phản ứng điều chế này, chúng ta nhận thấy rằng các lượng O kết hợp cùng
với một lượng S lập thành tỷ số 2 : 3.

hoặc

1.2.3. Định luật bảo toàn khối lượng

Định luật bảo toàn khối lượng được nhà bác học Lomonosov phát minh vào năm
1748 tại Nga. Định luật này cũng được Lavoisier, một cách hoàn toàn độc lập, phát hiện
tại Pháp trong khoảng các năm 1772 - 1777.
Định luật phát biểu: “Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các sản phẩm
thu được đúng bằng tổng khối lượng các chất ban đầu đã tác dụng”.
Như chúng ta đã biết, định luật bảo toàn khối lượng chỉ hồn tồn chính xác khi
các phản ứng hóa học khơng kèm theo hiệu ứng nhiệt.
Mặt khác, từ các số liệu thực nghiệm về hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hóa học chỉ
dao động khoảng 102 kcal/mol, ứng với sự thay đổi khối lượng khoảng 0,465.10–11 kg.
Do sự thay đổi khối lượng không đáng kể này mà phép cân đo chính xác hiện thời chưa
đáp ứng được nên trong thực tế định luật bảo toàn khối lượng vẫn được nghiệm đúng.
Bài tập minh hoạ 1.3:
Hỏi người ta có thể điều chế được bao nhiêu kg axit sunfuric nguyên chất nếu
lượng pirit nguyên chất ban đầu là 500 g.

Trả lời:
Theo định luật bảo toàn khối lượng, trước tiên, ta viết các phản ứng xảy ra trong
quá trình điều chế H2SO4 như sau:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2SO2 + O2 → 2SO3
×4
SO3 + H2O → H2SO4
×8
4FeS2 + 15 O2 + 8H2O → 2Fe2O3 + 8H2SO4

Như vậy, từ phản ứng cuối cùng này, ta dễ dàng nhận thấy cứ 1 phân tử FeS2 thì
thu được 2 phân tử H2SO4. Do đó, cách tính sẽ là:
FeS2 →
H2SO4
120 g
2×98 g
500 g
xg
500 × 2 × 98
x=
= 815 g hay 0,815 kg
120
12


1.2.4. Định luật tỷ lệ thể tích

Định luật được phát biểu như sau: “Ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất, thể tích các
chất khí tham gia trong một phản ứng hóa học cũng như sản phẩm thu được đều tỷ lệ
với nhau như những số nguyên đơn giản”. Nhà khoa học người Pháp, Gay Lussac đã

phát minh định luật tỷ lệ thể tích chất khí.
Ví dụ:
H2 + Cl2 → 2HCl
Quan hệ giữa các thể tích chất khí tham gia phảm ứng là như sau:
1V
1V
2V
1.2.5. Định luật Avogađro

Khi khảo sát các chất khí, nhà bác học người Ý, A. Avogađro đã đưa ra một giả
thuyết (1881), sau đó đã trở thành định luật như sau:
“Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, những thể tích bằng nhau của các chất khí
đều chứa cùng một số phân tử ”.
Từ nội dung định luật, ta nhận thấy trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất như
nhau, một mol phân tử khí bất kỳ nào cũng chiếm một thể tích như nhau. Thực nghiệm
cho biết ở điều kiện chuẩn (0oC, 1 atm) một mol khí bất kỳ đều có thể tích Vo = 22,4 lít.
1.2.6. Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Trong vật lý học, người ta quan niệm khí lý tưởng là khí mà lực tương tác giữa các
phân tử được coi bằng khơng (bị triệt tiêu).
Phương trình trạng thái của khí lý tưởng (phương trình Claperon-Mendeleyev) được
biểu diễn bằng biểu thức:
PV =

m
RT = nRT
M

(1.1)


trong đó: n: số mol khí; R: hằng số khí; P: áp suất; V: thể tích;
T: nhiệt độ tuyệt đối T(K) = toC + 273,15
Số trị R phụ thuộc vào các đơn vị đo: 0,082 L.at/mol.K; 1,987 cal/mol.K hay
8,314 J/mol.K.
Vì R là hằng số nên cùng một khối khí ứng với T, P, V khác nhau, từ phương trình
trạng thái của khí lý tưởng ta suy ra:
P2 V2 P1V1
=
(1.2)
T2
T1
Bài tập minh hoạ 1.4 :
Người ta biết rằng khí neon có thể tích là 105 L tại nhiệt độ 27oC và áp suất 985 torr.
Hỏi thể tích của khí này là bao nhiêu ở điều kiện chuẩn?
Trả lời:
Ở điều kiện chuẩn (0oC, 1 atm; 1 atm = 760 torr = 760 mmHg)

13


V1 =105 L; P1 = 985 torr; T1 = 27oC + 273 = 300 K
V2 =? L; P2 = 760 torr; T2 = 273 K
PV P V
Áp dụng hệ thức: 1 1 = 2 2 , ta dễ dàng suy ra:
T1
T2

Theo đầu bài:

V2 =


P1V1T2 985 torr ×105 L × 273K
=
= 124 L
P2T1
760 torr × 300 K

Các trường hợp riêng: từ

PV
= const ta có:
T

a) Định luật Boyle - Mariotte: khi nhiệt độ khơng đổi (T - const) thì
PV = const hay P1V1 = P2V2
b) Định luật Gay - Lussac: khi thể tích khơng đổi (V - const) thì
P P
P
= const hay 1 = 2
T
T1 T2
c) Định luật Charles: khi áp suất khơng đổi (P - const) thì
V V
V
= const hay 1 = 2
T
T1 T2
Dựa vào các định luật chất khí, ta có thể xác định được khối lượng phân tử M của
các chất khí cho các trường hợp sau:
a) Khi biết khối lượng m của khí ở một điều kiện xác định thì M được tính theo:

mRT
M=
(1.3)
PV
b) Khi biết khối lượng riêng Do của một chất khí ở điều kiện chuẩn thì M sẽ là:
(1.4)
M = 22,4Do
c) Khi biết tỷ khối hơi chất khí A (khối lượng phân tử cần xác định) so với một
chất khí B đã rõ khối lượng MB thì MA cũng được suy ra là:
m
M
d A / B = A = A ⇒ M A = M B .d A / B
(1.5)
mB M B
Bài tập minh hoạ 1.5:
Khi xác định thành phần axit axetic, người ta thấy có 2,1 phần khối lượng cacbon,
0,35 phần khối lượng H, 2,8 phần khối lượng O. Khối lượng phân tử axit axetic bằng
60. Hãy xác định CTPT của axit axetic.
Trả lời:
CTPT: CxHyOz

x:y:z=

14

2,1 0,35 2,8
:
:
= 0,175 : 0,35 : 0,175 = 1 : 2 : 1
12

1 16


CT đơn giản nhất: CH2O; CT nguyên: (CH2O)n
Ta có : M = 30n = 60 ⇒ n = 2 hay C2H4O2.
Bài tập minh hoạ 1.6:
Thể tích của một chất khí dưới áp suất 1,2 atm là 12 L. Hỏi thể tích của khối khí
này là bao nhiêu khi áp suất tăng lên tới 2,4 atm?
Trả lời :
Chúng ta biết rằng ở nhiệt độ không đổi, quan hệ giữa T và P được xác lập theo
định luật Boyle: P1V1 = P2V2. Theo đầu bài, sau khi thay số vào biểu thức này, ta dễ
dàng xác định được V2.
P V 1, 2 atm × 12 L
= 6,0 L
V2 = 1 1 =
P2
2, 4 atm
Bài tập minh hoạ 1.7:
Tại 100oC khí nitơ chiếm một thể tích là 117 mL. Nếu trong suốt quá trình thí
nghiệm áp suất khơng đổi thì nhiệt độ bằng bao nhiêu khi thể tích là 234 mL?
Trả lời:
Khi P - const chúng ta có thể áp dụng định luật Charle:
V1 V2
V T 234 mL × 373K
=
hay T2 = 2 1 =
= 746 K
T1 T2
V1
117 mL


hay oC = 746 K – 273 = 473oC.
1.2.7. Hỗn hợp chất khí - định luật Dalton

Trong cùng những điều kiện vật lý, áp suất riêng phần của một chất khí trong một
hỗn hợp là áp suất do chất khí đó tạo nên khi nó chiếm thể tích của tồn bộ hỗn hợp khí.
Ví dụ: Khi trộn 2 lít khí oxi với 3 lít khí nitơ có cùng áp suất 1 atm được 5 lít hỗn
hợp, áp suất riêng phần của oxi và của nitơ trong hỗn hợp sẽ là:
2
3
PO2 = ×1 = 0,4 atm; PN2 = ×1 = 0,6 atm
5
5
Định luật Dalton: “Áp suất chung của hỗn hợp các chất khí lý tưởng bằng tổng áp
suất riêng phần của các khí tạo nên hỗn hợp đó”.
Pchung = PA + PB + PC … (V, T - const)
Bài tập minh hoạ 1.8:
Khi trộn 3 lít khí CO2 (960 mmHg) với 4 lít khí O2 (1080 mmHg) và 6 lít khí N2
(906 mmHg) ta được 10 lít hỗn hợp khí mới. Hỏi áp suất của hỗn hợp khí thu được?
Trả lời:
Áp suất riêng phần từng khí trong hỗn hợp sẽ là:

15


3
= 288 mmHg
10
4
PO2 = 1080 × = 432 mmHg

10
6
PN2 = 906 × = 544 mmHg
10
Vậy áp suất chung của hỗn hợp khí là:
P = 288 + 432 + 544 = 1264 mmHg
PCO2 = 960 ×

1.3. HỆ THỐNG KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ
1.3.1. Đơn vị khối lượng nguyên tử

1
12
12
khối lượng của nguyên tử 6 C (đơn vị này còn được gọi là đvC – đơn vị cacbon). Vì
Ngày nay, theo quy định quốc tế, đơn vị khối lượng nguyên tử (u - unit) bằng

khối lượng của một nguyên tử 12C là 19,9260.10–24 g nên:
1u=

1
19,9260.10−24 g
m 12 C =
= 1,6605.10–24 g = 1,6605.10–27 kg
12
12, 0000

1.3.2. Số Avogađro. Mol

Số nguyên tử 12C có trong 12 g 12C được gọi là số Avogađro (N):

N = 6,023.1023
Đối với các hạt vi mô (nguyên tử, phân tử, ion, ...), người ta còn dùng một đơn vị
lượng chất thích hợp. Đó là mol.
Mol là lượng chất chứa 6,023.1023 hạt vi mô.
Khi dùng đơn vị mol, ta phải chỉ rõ một cách cụ thể là mol nguyên tử, mol phân tử
hay mol ion, ...
Ví dụ: 1 mol H = 6,023.1023 nguyên tử H.
1 mol H2 = 6,023.1023 phân tử H2.
Số hạt vi mô của 1 mol được gọi là hằng số Avogađro và được ký hiệu là NA:
NA = 6,023.1023 mol–1.
1.3.3. Nguyên tử khối, phân tử khối

Khối lượng nguyên tử tương đối hay nguyên tử khối AX của một nguyên tố X cho
biết khối lượng của nguyên tử này, mX gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử,
⎛1
⎞
u ⎜ m 12 C ⎟ được chọn làm đơn vị so sánh.
⎝ 12
⎠
16


A T (X) =

mX
u

(1.6)

Như thế, khối lượng nguyên tử tương đối khơng có thứ ngun song về mặt vật lý

phải hiểu rằng: Nguyên tử khối là số đo của khối lượng nguyên tử tính ra đơn vị u (đvC).
Ví dụ: H = 1,0079 ta hiểu khối lượng của một nguyên tử H là 1,0079 u (hay đvC);
He = 4,0026 u; O = 15,9994 u, ...
Phân tử khối (khối lượng phân tử tương đối) bằng tổng khối lượng nguyên tử tương
đối của các nguyên tử tạo thành phân tử:
Ví dụ: H2 = 2×1,00079 = 2,0153 (đvC);
O2 = 31,9988 ≈ 32 (đvC).
1.3.4. Khối lượng mol nguyên tử. Khối lượng mol phân tử

Một cách tổng quát, ta nói rằng khối lượng mol MX của một loại hạt X nào đó (nguyên
tử, phân tử...) bằng khối lượng mX (tính ra gam) chia cho lượng chất QX tính ra mol):
MX =

mX
(g/mol)
QX

(1.7)

Khối lượng mol nguyên tử của một nguyên tố là khối lượng của một mol nguyên tử
nguyên tố đó.
Số trị của khối lượng mol nguyên tử đồng nhất với nguyên tử khối của nguyên tố
tương ứng.

Ví dụ, ngun tử khối của H bằng 1,0079 thì khối lượng mol nguyên tử H là
1,0079 g/mol.
Khối lượng mol phân tử của một chất là khối lượng của một mol phân tử chất đó.
Một cách tương tự, số trị của khối lượng mol phân tử cũng đồng nhất với phân tử
khối của chất đó.
Ví dụ: H2 = 2,0153 có khối lượng mol phân tử (M) là 2,0153 g/mol.


Một phân tử nước gồm 2 nguyên tử hiđro và 1 nguyên tử oxi có phân tử khối là:
2×1,0079 + 1×15,999 = 18,0153 ≈ 18,0.
Khối lượng mol phân tử của H2O là 18,0 g/mol.
Bài tập minh hoạ 1.9:
Từ thực nghiệm người ta biết rằng 0,25 mol rượu etilic nặng 11,5104 g. Hãy xác
định khối lượng mol phân tử và khối lượng tương đối của rượu?
Trả lời:

m 11,5104
=
= 46,0416 g/mol. Điều này có nghĩa là khối lượng
n
0, 25
tương đối của rượu khảo sát là 46,0416.
Áp dụng M =

17


Bài tập minh hoạ 1.10:
Cho biết số mol phân tử nước có trong 3,603 gam là bao nhiêu?
Trả lời:
Chúng ta biết khối lượng mol phân tử của nước là 18,015 g/mol, vậy số mol phân
tử nước sẽ là:
m
3, 603g
n H 2O =
=
= 0, 2 mol

M H 2O 18, 015g.mol−1
1.4. THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC CỦA NGUYÊN TỬ
1.4.1. Thành phần nguyên tử

Đến nay, người ta đã biết, nguyên tử của các nguyên tố hố học gồm một hạt nhân
mang điện tích dương và các electron (điện tử) chuyển động xung quanh hạt nhân. Hạt
nhân nguyên tử gồm 2 loại hạt: proton (p) và nơtron (n, N). Khối lượng, điện tích của
các loại hạt (electron, proton và nơtron) được đưa vào bảng 1.1.
Bảng 1.1. Khối lượng, điện tích của e, p, n

Hạt vi mơ
(loại hạt)
Electron (e)

Khối lượng, m
kg
9,1.10

Điện tích, q
u

–31
–27

C
–4

5,5528.10

Proton (p)


1,6725.10

1,00724

Nơtron (n, N)

1,67482.10–27

1,00865

–19

C = − eo = 1−

–19

C = + eo = 1+

− 1,602.10

+ 1,602.10

0

Điện tích 1,602.10–19 Culong, C là điện tích nhỏ nhất được biết hiện nay. Do đó
điện tích này được gọi là điện tích sơ đẳng, ký hiệu là eo và thường được dùng là đơn vị
điện tích:
qe = − 1,602.10–19 C = − eo = 1−
qp = + 1,602.10–19 C = + eo = 1+

qn = 0
1.4.2. Số điện tích. Số khối. Ngun tố hố học. Đồng vị
1.4.2.1. Số điện tích hạt nhân (Z)
Như đã biết, trong hạt nhân ngun tử có hai loại hạt, proton và nơtron. Nơtron
khơng mang điện, do đó điện tích của hạt nhân là do điện tích của proton quyết định.
Nếu hạt nhân có Z proton thì điện tích của hạt nhân bằng +Zeo = +Z (eo = 1), trong đó,
Z là một số được gọi là số điện tích hạt nhân. Vì ngun tử trung hoà điện nên số proton
bằng số electron, nên điện tích hạt nhân Z cũng bằng số electron (e).

Z = Số proton = Số electron = Số điện tích hạt nhân
18


Tổng số proton Z và số nơtron N trong hạt nhân được gọi là số khối A của hạt nhân đó.
A = Z + N
(1.8)
Vì khối lượng của proton và của nơtron đều xấp xỉ bằng một đơn vị u và vì electron
có khối lượng rất nhỏ bằng 0,00055 u nên số khối hạt nhân có thể là giá trị gần đúng của
ngun tử khối. Chính vì vậy mà A được gọi là số khối.
Ví dụ: Đối với heli có nguyên tử khối là: Ar = 4,003
Số khối là: A = 4
Số điện tích hạt nhân Z và số khối A được coi là những đại lượng đặc trưng của
nguyên tử. Vì nếu biết A và Z của một nguyên tử thì ta sẽ biết được số proton p, số
electron e và số nơtron N = A − Z có trong nguyên tử đó. Để ký hiệu đầy đủ các đặc
trưng của nguyên tử người ta viết: AZ X hay X AZ
X là ký hiệu của nguyên tử nào đó. Ví dụ:

12
16
6C ; 8O ;


...

1.4.2.2. Ngun tố hố học. Đồng vị
Theo lý thuyết về cấu tạo nguyên tử thì số electron quyết định tính chất hố học
của ngun tử. Vì số điện tích hạt nhân Z bằng số electron nên số điện tích hạt nhân Z là
số đặc trưng cho nguyên tố hoá học.
Vậy nguyên tố hoá học là tập hợp các dạng ngun tử có cùng điện tích hạt nhân.
Mỗi ngun tố hố học có thể có một số dạng ngun tử có cùng điện tích.

Ví dụ: Ngun tố hiđro có ba dạng nguyên tử: 11 H,

2
3
1 H, 1 H.

Ta có thể hình dung 3

dạng ngun tử H qua hình vẽ dưới đây :
Đồng vị hiđro nhẹ, ký hiệu: 11 H . Đồng vị này trong hạt nhân chỉ có proton mà

khơng có nơtron, chiếm khoảng 99,98% có trong hiđro tự nhiên.
Đồng vị hiđro nặng, ký hiệu : 12 H hay còn gọi là Đơtơri, ký hiệu: D. Đồng vị này

có một nơtron trong hạt nhân và chiếm khoảng 0,016% có trong hiđro tự nhiên.
Đồng vị hiđro, ký hiệu : 13 H hay còn gọi là Triti, ký hiệu: T. Đồng vị này có hai

nơtron trong hạt nhân và chiếm % khơng đáng kể có trong hiđro tự nhiên.

19



Nguyên tố oxi cũng có ba dạng nguyên tử tạo thành 3 đồng vị:

16
17
18
8O ; 8O ; 8O .

Như vậy, hiđro có 3 đồng vị, oxi có 3 đồng vị. Các đồng vị của một ngun tố hố
học có số proton giống nhau, nhưng có số nơtron khác nhau, do đó có số khối A khác
nhau. Từ đó ta có thể nói:
Những dạng nguyên tử khác nhau của một nguyên tố hố học có cùng điện tích hạt
nhân Z nhưng số khối A khác nhau được gọi là những đồng vị của ngun tố đó.
Vì đa số các ngun tố hoá học là hỗn hợp của nhiều đồng vị nên nguyên tử khối
của các nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị.

Nguyên tử khối trung bình được xác định theo biểu thức:
aA + bB + cC + ...
M=
100

(1.9)

M - nguyên tử khối trung bình
A, B, C,…- nguyên tử khối của từng đồng vị
a, b, c… - tỷ lệ % nguyên tử khối tương ứng đã chiếm giữ.

Ví dụ, ngun tố đồng có 2 đồng vị là


63
29 Cu

và

65
29 Cu

lần lượt chiếm phần trăm

khối lượng là 73 và 27. Từ đó suy ra nguyên tử khối trung bình của Cu là:
63 × 73 + 65 × 27
Cu =
= 63,54
100
Bài tập minh hoạ 1.11:
Nguyên tử khối trung bình của brom là 79,91. Brom có hai đồng vị, biết đồng vị
thứ nhất 79
35 Br chiếm 54,5%. Tìm số khối của đồng vị thứ hai.
Trả lời:
Gọi số khối của đồng vị thứ 2 là B (trong phép tính gần đúng, người ta coi số khối
gần bằng nguyên tử khối), ta có thể viết:
54, 45
100 − 54, 45
+B
= 79,81 ⇒ B = 81
M(Br) = 79
100
100
Như vậy, số khối của đồng vị thứ hai là 81.

Từ những điều vừa trình bày trên đây, ta có thể hiểu ngun tố hố học là các dạng
ngun tử có cùng điện tích hạt nhân.
1.5. ĐỊNH LUẬT LIÊN HỆ GIỮA KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG

Chúng ta đều rõ rằng, khối lượng và năng lượng là những thuộc tính quan trọng của
vật chất. Khối lượng là thước đo quán tính và năng lượng là thước đo vận động của vật
chất. Để tìm mối quan hệ đó đã có một số giả thuyết khác nhau.
Theo Einstein, quan hệ giữa khối lượng m và năng lượng E của vật thể có thể được
biểu diễn bằng hệ thức sau:

20


E = mc2
(1.10)
8
8
trong đó, c là tốc độ ánh sáng trong chân không, c = 2,9979.10 m/s ≈ 3.10 m/s.
Với bất kỳ một q trình nào đó, sự biến thiên về khối lượng ∆m luôn kèm theo sự
biến thiên về năng lượng ∆E của hệ và ngược lại. Khi đó, ta có:
∆E = ∆mc2
(1.11)
Như vậy, theo hệ thức tương đối của Einstein, có sự chuyển hố qua lại giữa năng
lượng và khối lượng. Vì tốc độ ánh sáng rất lớn (≈ 3.108 m/s) nên sự biến thiên về khối
lượng ∆m chỉ đáng kể trong q trình có kèm theo sự biến thiên năng lượng ∆E rất lớn,
ví dụ trong các phản ứng hạt nhân nguyên tử. Đối với các quá trình thơng thường, chẳng
hạn phản ứng hố học, với hiệu ứng nhiệt ∆H của phản ứng nhỏ, sự biến thiên khối
lượng ∆m quá nhỏ, không xác định được bằng thực nghiệm. Do đó, trên thực tế, định
luật bảo tồn khối lượng vẫn được coi là phù hợp.
Đơn vị năng lượng được sử dụng cho hệ vi mô thường là electron-volt (eV). Đó

chính là năng lượng của 1 electron chuyển động trong điện trường với thế hiệu U = 1 V.
Do vậy,
1 eV = 1,6.10–19C × 1V = 1,6.10–19 Joul hay 1 MeV = 1,6.10–13 J.
Áp dụng hệ thức Einstein ta có:

E(MeV) =

10−3.(3.108 )2
= 931,5(MeV / C2 )
23
−13
6, 02.10 .1, 6.10

⇒ 1u = 931,5(MeV / C2 )
Như vậy, nếu ứng với sự tăng giảm khối lượng ∆m = 1u thì sẽ có sự hấp thụ hay
giải phóng một năng lượng bằng 931,5 MeV. Hệ thức này được sử dụng thường xuyên
để tính năng lượng giải phóng ra trong các phản ứng hạt nhân.
Bài tập minh hoạ 1.12:
Khảo sát phản ứng sau đây :
N2 + 3H2 → 2NH3 với ∆H = – 92,5 kJ
Căn cứ vào dữ liệu đã cho, hãy tính khối lượng biến thiên ∆m và cho biết nhận xét.
Trả lời:
Do phản ứng toả nhiệt (∆H < 0) nên sẽ xảy ra sự hụt khối lượng của hệ khảo sát.
Áp dụng công thức ∆E = ∆mc2 rồi suy ra:
∆E
92500
∆m = 2 =
≈ 10−15 kg
2
c

3.108

(

)

Với kết quả thu được ta thấy giá trị ∆m quá nhỏ, trên thực tế không thể xác định
được bằng các phép đo thực nghiệm. Từ đây, chúng ta rút ra một nhận định chung cho
các phản ứng hố học là: Định lật bảo tồn khối lượng vẫn được nghiệm đúng.

21


Mặt khác, cũng theo thuyết tương đối của Einstein, giữa khối lượng tĩnh mo và khối
lượng của vật thể khi chuyển động mv với tốc độ chuyển động v có hệ thức liên hệ là:
mo
(1.12)
mv =
v2
1− 2
c
trong đó: c - tốc độ ánh sáng trong chân không;
mo - khối lượng nghỉ hay khối lượng của vật thể lúc đứng yên;
mv - khối lượng của vật thể khi chuyển động với tốc độ v và được gọi là khối
lượng tương đối tính của vật thể.
Theo hệ thức (1.12), khối lượng của vật thể tăng theo tốc độ. Tuy vậy, vì tốc độ
ánh sáng quá lớn (≈ 3.108 m/s) nên sự hiệu chỉnh khối lượng chỉ có ý nghĩa trong các
trường hợp vật thể chuyển động với tốc độ lớn, ví dụ electron trong chuyển động xung
quanh hạt nhân nguyên tử. Đối với các vật thể vĩ mô như máy bay, ô tô, viên đạn, ...
chuyển động với tốc độ v rất nhỏ so với tốc độ ánh sáng (v << c), sự hiệu chỉnh khối

lượng là không cần thiết, nghĩa là coi khối lượng không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động.
v2
< 0 . Điều này khơng có ý nghĩa. Từ đó ta có thể nói rằng
c2
khơng có vật thể nào chuyển động với tốc độ lớn hơn vận tốc ánh sáng.

Nếu v > c thì 1 −

Bài tập minh hoạ 1.13:
Biết một vật chuyển động với tốc độ đạt 80% tốc độ ánh sáng trong chân khơng.
Hãy tính khối lượng tương đối tính trong trường hợp này đạt gấp bao nhiêu lần khối
lượng nghỉ mo.
Trả lời:
Một cách tự nhiên, ta sử dụng biểu thức:
mo
mv =
v2
1− 2
c

Sau khi thay các số liệu tương ứng vào, ta thu được kết quả sau:
mo
mv =
= 1, 66m o
2
⎛ 80 ⎞
1− ⎜
⎟
⎝ 100 ⎠
Kết quả này đã chỉ rõ, khối lượng động và khối lượng tĩnh của vật là không như nhau.


22


Những điểm trọng yếu chương 1
1. Một số những định luật cơ bản
a) Định luật thành phần không đổi
“Một hợp chất ln ln có thành phần xác định, khơng đổi cho dù được điều chế
bằng cách nào đi chăng nữa”.
b) Định luật tỷ lệ bội
“Nếu hai nguyên tố kết hợp với nhau tạo thành một số chất thì ứng với cùng một
khối lượng nguyên tố này, các khối lượng nguyên tố kia tỷ lệ với nhau như những số
nguyên đơn giản”.
c) Định luật bảo toàn khối lượng
“Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các sản phẩm thu được đúng bằng
tổng khối lượng các chất ban đầu đã tác dụng”.
d) Định luật tỷ lệ thể tích
“Trong một phản ứng hóa học tại cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất, thể tích của các
chất khí tham gia phản ứng ban đầu cũng như sản phẩm thu được đều tỷ lệ với nhau
như những số nguyên đơn giản.”
e) Định luật Avogađro
“Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, những thể tích bằng nhau của các chất khí
đều chứa cùng một số phân tử ”.
o

Thực nghiệm cho biết ở điều kiện chuẩn (0 C, 1 atm) một mol khí bất kỳ đều có
thể tích Vo = 22,4 lít.
g) Phương trình trạng thái khí lý tưởng
Phương trình trạng thái của khí lý tưởng (phương trình Claperon- Mendeleyev):
m

RT = nRT
PV =
M
Các trường hợp riêng:
+ Định luật Boyle - Mariotte (T - const)
PV = const hay P1V1 = P2V2

+ Định luật Gay - Lussac (V - const)
P
P
P
= const hay 1 = 2
T
T1 T2

+ Định luật Charles (P - const)
V
V
V
= const hay 1 = 2
T
T1 T2

23


Dựa vào các định luật chất khí, ta có thể xác định được khối lượng phân tử M của
các chất khí cho các trường hợp sau:
M=


mRT
PV

M = 22,4Do

M A = MB .d A / B

h) Định luật Dalton
“Áp suất chung của hỗn hợp các chất khí lý tưởng bằng tổng áp suất riêng phần
của các khí tạo nên hỗn hợp đó”.

Pchung = PA + PB + PC … (V, T - const )
2. Các khái niệm cơ bản
Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học cịn mang tính chất hóa
học của ngun tố đó.
Phân tử là hạt nhỏ nhất của một chất có khả năng tồn tại độc lập và cịn mang tính
chất hóa học đặc trưng của chất đó...
a) Đơn vị khối lượng nguyên tử

Theo quy định quốc tế, đơn vị khối lượng nguyên tử (u - unit) bằng
của nguyên tử

12
6C

1
khối lượng
12

(đvC - đơn vị cacbon).

1 u = 1,6605.10

–27

kg

b) Nguyên tử khối, phân tử khối
Khối lượng nguyên tử tương đối hay nguyên tử khối của một nguyên tố cho biết
khối lượng của nguyên tử đó gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử
⎛1
⎞
⎜ m 12 C ⎟ . Như thế, khối lượng ngun tử tương đối khơng có thứ ngun. Song về
⎝ 12
⎠
mặt vật lý phải hiểu rằng: Nguyên tử khối là số đo của khối lượng nguyên tử tính ra đơn
vị u (đvC).
Phân tử khối (khối lượng phân tử tương đối) bằng tổng khối lượng nguyên tử tương
đối của các nguyên tử tạo thành phân tử.
c) Số Avogađro. Mol

Số nguyên tử

12

C có trong 12 g

12

N = 6,023.10


C được gọi là số Avogađro (N):

23
23

Mol là lượng chất chứa 6,023.10

hạt vi mô (nguyên tử, phân tử hay ion...).

Số hạt vi mô của một mol được gọi là hằng số Avogađro và được ký hiệu là NA:
23

NA = 6,023.10

24

mol

–1


d) Khối lượng mol nguyên tử. Khối lượng mol phân tử
Khối lượng mol nguyên tử của một nguyên tố là khối lượng của một mol nguyên tử
nguyên tố đó. Số trị của khối lượng mol nguyên tử đồng nhất với nguyên tử khối của
nguyên tố tương ứng.
Khối lượng mol phân tử của một chất là khối lượng của một mol phân tử chất đó.
Một cách tương tự, số trị của khối lượng mol phân tử cũng đồng nhất với phân tử
khối của chất đó.
3. Thành phần, cấu trúc của nguyên tử
a) Thành phần nguyên tử

Ngày nay, người ta đã biết, nguyên tử của các nguyên tố hóa học gồm một hạt nhân
mang điện tích dương và các electron (điện tử) chuyển động xung quanh hạt nhân. Hạt
nhân nguyên tử gồm 2 loại hạt: proton (p) và nơtron (n).

Về giá trị thì:
Z = Số hạt proton = Số hạt electron = Số điện tích hạt nhân.
Tổng số các phần tử cấu thành nguyên tử là: S = 2p + N
Số khối (A) của hạt nhân là:
A=Z+N
Để ký hiệu đầy đủ các đặc trưng của nguyên tử X, người ta viết:

A
ZX

Nguyên tố hóa học là tập hợp các dạng nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân Z.
Mỗi dạng nguyên tử của một nguyên tố hóa học được gọi là đồng vị của nguyên tố đó.
Các nguyên tố có Z = 2 ÷ 82 luôn luôn nghiệm đúng hệ thức:
n
S
S
1 ≤ ≤ 1,524 hay
p
3,524
3
b) Hệ thức liên hệ giữa khối lượng và năng lượng
Đối với hạt nhân, sự biến thiên về khối lượng ∆m (sự hụt khối lượng) luôn kèm
theo sự biến thiên về năng lượng liên kết hạt nhân và được tính theo hệ thức:
∆E = ∆mc2

Câu hỏi và bài tập
1.
2.

Cho biết các khái niệm về nguyên tử, nguyên tố, phân tử, đơn chất, hợp chất.
Hãy phân biệt sự khác nhau giữa:
– Khối lượng nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử;
– Khối lượng phân tử và khối lượng mol phân tử.

3.

Phát biểu nội dung và cho ví dụ minh hoạ về các định luật sau:
– Định luật thành phần không đổi;
– Định luật bảo toàn khối lượng;
25