CHƯƠNG 1:NGUYÊN TỬ
A. LÝ THUYẾT
1) Thành phần cấu tạo nguyên tử

Hạt nhân
Vỏ nguyên tử

Tên hạt
proton (p)

Khối lượng
1,6726.1027 kg  1u

Điện tích
1,602.1019 C 1 

nơtron (n)

1,6748.1027 kg  1u

0

electron (e)

31

9,1095.10

kg  0,00055u

Nhận xét:

- Nguyên tử trung hòa về điện.
- Khối lượng hạt nhân  khối lượng nguyên tử.
2) Nguyên tử trung hòa về điện, do đó:
Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số proton = số electron.
3) Khối lượng nguyên tử là khối lượng tuyệt đối
m  mp  mn  me  mp  mn  mh¹ t nh©n .
(Bỏ qua me vì me

(khối

1,602.1019 C 1 

lượng

thực)

của

nguyên

tử:

mp và mn  khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân)

 ne
 me
 Anion
4) Cation 
Nguyên tử 
n

X 
 X m 
X 

( mion  mnguyªn tö vì bỏ qua me )
5) Kí hiệu nguyên tử:
X
Z

X

X: Kí hiệu nguyên tố
Z: Số hiệu nguyên tử (số đơn vị điện tích hạt nhân) = số hạt proton = số hạt electron = số thứ tự nguyên tố
trong bảng tuần hoàn.
A: Số khối = Z + N (Z, N là tổng số p, n)
N
6) Với các nguyên tố từ Z  2  82 (từ He  Pb trong bảng tuần hoàn) ta luôn có tỉ số: 1   1.5
Z
7) Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của một nguyên tử tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử u (atomic
mass unit) với quy ước:
1
1u 
khối lượng tuyệt đối của 1 nguyên tử đồng vị cacbon 12
12
19,9206.1027 kg
 1u 
 1,66005.1027  kg
12
Công thức này dùng để chuyển đơn vị giữa u và kg.
Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị

khối lượng nguyên tử.
Ví dụ: Khối lượng của một nguyên tử H là mH  1,6735.1027 kg

1,6735.1027
 1u
1,66005.1027
Chú ý: Khối lượng nguyên tử dùng trong bảng tuần hoàn chính là khối lượng tương đối (nguyên tử
khối). Khi không cần độ chính xác cao, nguyên tử khối coi như bằng số khối.
 Nguyên tử khối  H  

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

1


8) Nguyên tố hóa học: là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
9) Đồng vị: Là những nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học, nghĩa là có cùng Z nhưng A khác nhau do đó N
khác nhau.
Ví dụ: Nguyên tố clo có hai đồng vị bền. Với % số nguyên tử là:
17p
17p


37
35
và
17 C 20n
17 C 18n
17e
17e



(Chiếm 75,77% )
(Chiếm 24,23% )

 

10) Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố A : Vì hầu hết các nguyên tố hóa học trong tự nhiên đều có nhiều
đồng vị, do đó nguyên tử khối của các nguyên tố này là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị, tính theo công
thức:
A .x  A 2.x 2   A i .x i
A 1 1
100
A i là số khối đồng vị thứ i
Trong đó:
x i là % số nguyên tử của đồng vị thứ i.

 x1  x2 

 xi  100

Ví dụ: Trong tự nhiên, niken có 5 đồng vị với % số nguyên tử tương ứng của mỗi đồng vị như sau:
60
61
62
64
58
28 Ni
28 Ni
28 Ni

28 Ni
28 Ni
1,25%
26,16%
67,76%
3,66% 1,16%

 

 Nguyên tử khối trung bình của niken A Ni :

58. 67,76  60 . 26,16  61.1,25  62 . 3,66  64 .1,16
 58,77
100
11) Kích thước của nguyên tử:
 Nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có kích thước khác nhau.
 Nếu hình dung nguyên tử như một quả cầu trong đó có các electron chuyển động rất nhanh xung
quanh hạt nhân, thì nguyên tử có đường kính khoảng 1010 m .
Để phù hợp với việc biểu diễn kích thước nhỏ của nguyên tử và các hạt p, n, e người ta dùng đơn vị
nanomet (nm) hay đơn vị angstron (Å):
1 nm  109 m  10 Å , 1 Å  1010 m  108 cm  101nm
 Đường kính của nguyên tử khoảng 101 nm . Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn, vào
khoảng 105 nm . Đường kính của electron và proton còn nhỏ hơn nhiều, khoảng 108 nm .
 Giữa vỏ nguyên tử và hạt nhân có một khoảng không  Nguyên tử có cấu tạo rỗng.
12) Mol là lượng chất chúa N hạt vị mô (phân tử, nguyên tử, ion, electron, …). N  6,023.1023 gọi là số Avogađro.
13) Khối lượng mol (M) là khối lượng 1 mol chất tính bằng gam  g mol hay g.mol 1  , có trị số bằng khối lượng
A Ni 

chất biểu thị theo đơn vị khối lượng nguyên tử  u .
Hạt vi mô:

 Phân tử
 mol phân tử
 Khối lượng mol phân tử
 Nguyên tử  mol nguyên tử
 Khối lượng mol nguyên tử
 Ion
 mol ion
 Khối lượng mol ion
 Electron
 mol electron
 Khối lượng mol electron
14) Thể tích mol của chất khí là thể tích chiếm bởi N phân tử của chất khí đó  N  6,023.1023  , chính bằng thể
tích của 1 mol khí. Ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) 00 C và 1 atm thì thể tích mol của các chất khí là 2,24 lít.

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

2


15) Mối quan hệ giữa khối lượng chất (m), số mol (n), khối lượng mol (M), thể tích chất khí ở đktc (V) và số phân
tử chất (A).

 

16) Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp M là khối lượng của một mol hỗn hợp đó tính theo gam  g mol  .
M

mhh M 1.n1  M 2 .n2   M i .ni

nhh

n1  n2   ni

1

mhh - tổng số gam của hỗn hợp
nhh - tổng số mol của hỗn hợp
M i - Khối lượng mol của chất thứ i trong hỗn hợp
ni - số mol của chất thứ i trong hỗn hợp
 Đối với chất khí , vì thể tích tỉ lệ với số mol (trong điều kiện cùng nhiệt độ và áp suất) nên (1) được
viết lại như sau:
M .V  M 2.V2   M i .Vi
M 1 1
 2
V1  V2   Vi
 Nếu gọi x1, x2 , , x i là thành phần % số mol hoặc % thể tích (với hỗn hợp khí) tương ứng các chất
trong hỗn hợp, theo (1) và (2) ta có:
n
n
n
V
V
V
M  M1 1  M 2 2   M i i  M1 1  M 2 2   M i i
n
n
n
V
V
V
Trong đó:


M 1x1  M 2x 2   M i x i
 3
100
 Nếu hỗn hợp chỉ có 2 chất, trong nhiều bài tập, có thể gọi a là số mol của chất thứ nhất trong 1 mol
hỗn hợp, khi đó suy ra số mol của chất thứ hai là 1 a mol và ta có:
M 

M  M 1a  M 2 1  a

 4

Chú ý:Công thức  2 chỉ áp dụng cho hỗn hợp khí còn các công thức (1, 3, 4) được áp dụng cho mọi loại
hỗn hợp (rắn, lỏng, khí).
Ví dụ: Biết không khí có thành phần chủ yếu là N 2 và O2 với % thể tích tương ứng là 80% và 20% .
Tính M của không khí.
Áp dụng  3  M KK 

28. 80  32 . 20
 29  g mol 
100

 Tính chất của M :

 Tính chất 1: M min  M  M max
 Tính chất 2: M 

n1  n2  V1  V2 
M1  M 2


2
x1  x 2  50%

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

3


 Tính chất 3: M1  M 2  M  M1  M 2 n, V, x


NO  30 g mol 
Ví dụ: Hỗn hợp X 
 M X  30 g mol
C
H
30
g
mol



 2 6

CO  28 g mol 
Hỗn hợp Y 
 M Y  28 g mol
N
28
g

mol



2


C3H7OH  60 g mol 
Hỗn hợp Z 
 M Z  60 g mol
CH
COOH
60
g
mol



 3

Ca  40 g mol 
Hỗn hợp Q 
 M Q  40 g mol
MgO
40
g
mol





 Tính chất 4: M ®¬n chÊt  M hî p chÊt
Ví dụ: M Na, K  30g mol  M NaOH, KOH  30  17  47 g mol
122  60
M Na2CO3 , K 2CO3  122g mol  M Na, K 
 31g mol
2
 Tính chất 5: Sơ đồ đường chéo



n1  V1  M 2  M

n2  V2  M  M 1

17) Tỉ khối hơi của khí A so với khí B
 dA là tỉ số lượng của một thể tích khí A so với khối lượng của cùng thể tích khí B ở cùng điều kiện
B

nhiệt độ và áp suất và chính bằng tỉ số giữa hai khối lượng mol:
m
n. MA MA
dA B  A 

 M A  M B . dA
B
mB n . M B M B
 Nếu A, B là chất lỏng thì công thức tỉ khối được xác định ở dạng hơi (cho bay hơi hoàn toàn chất
lỏng).
 Công thức tỉ khối còn được dùng với cả hỗn hợp khí, khi đó khối lượng mol (M) trở thành khối lượng mol

trung bình M .

 

Đối với không khí, M  29 g mol
M
dA  A  M A  29 . dA
KK
KK
29
MX
dhhX 
 M X  M Y . dX
hhY
Y
MY
18) Khối lượng riêng của một chất
 d là khối lượng riêng của một đơn vị thể tích chất đó: d 
 Với chất lỏng, d tính bằng g ml  g cm3  .

m
V

 Với chất rắn, d tính bằng g cm3 .

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

4



19) Phương trình trạng thái chất khí và phương trình Clapayron-Mendeleev
PV PV
PV T
1. 22,4 . n . T
PV
a) nkhÝ  const 
 0 0  P.V  0 0  PV 
 n . RT  n 
T
T0
T0
273
RT

n, T  const  PV  const  PV
1 1  PV
2 2 

P1 V2 
1
 P
P2 V1 
V 

b) nkhÝ thay đổi: PV  nRT



PV
 n1RT 

P1 n1 
1
 
P2V  n2RT  P2 n2 
P1 n1 V1

P V
 
NÕu p, T const
 P2 n2 V2
PV1  n1RT 
V1 n1 

 

PV2  n2RT  V2 n2 
 Nếu T thay đổi và V const ta có:
PV
 n1RT1  P1 n1 T1
1
  .
P2 n2 T2
PV

n
RT
2
2
2
Chú ý: Mối quan hệ giữa các đại lượng T, P, V, n chất khí:

NÕu V, T const

n

 Nếu nhiệt độ và dung tích bình không đổi  P V
Ví dụ:
a) Một bình kín A  V  10l  chân không. Nap 20 l O2 vào bình, tính áp suất trong bình. Giả sử nhiệt độ
trong quá trình thí nghiệm không đổi.
V1  10l  P1  1atm
 nkhÝthay ®æi  P V
V2  20l  P2  ? 
V
P
V . P 20
 1  1  P2  2 1 
 2 atm
V2 P2
V1
10

b) Một bình kín A  V  10l  chân không và bình kín  V  20l  chứa đầy khí O2 . Bơm hết O2 từ bình B
sang bình A, tính áp suất trong bình A. Giả sử T không đổi.
 Cách 1: Lập luận tương tự câu a)  P2  2 atm
 Cách 2: Lập luận theo tỉ lệ nghịch giữa V, p
B×nh B: V1  20l  P1  1atm
1
 nkhÝ const  P
V
B×nh A: V2  10l  P2  ? 
V P

V . P 20
 1  2  P2  1 1 
 2 atm
V2 P1
V2
10

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

5


20) Lớp electron (mức năng lượng)
Trong vỏ nguyên tử, các electron chịu lực hút của hạt nhân. Do electron chuyển động xung quanh hạt nhân
có thể ở gần hay xa nhân mà năng lượng của chúng khác nhau. Những electron ở gần hạt nhânnhất liên kết với hạt
nhân chặt chẽ nhất, có trạng thái bền vững nhất, ta nói chúng có mức năng lượng thấp nhất. Ngược lại, những
electron ở càng xa hạt nhân, liên kết với hạt nhân càng yếu, độ bền càng kém, ta nói chúng có mức năng lượng
cao. Tùy theo mức năng lượng cao hay thấp mà các electron được phân bố theo từng lớp electron. Các electron
trong một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau. Có tối đa 7 lớp được đánh số từ trong ra ngoài theo thứ tự năng
lượng tăng dần và được kí hiệu:
Lớp e (n)
Tên lớp e

1
K

2
L

3

M

4
N

5
O

6
P

7
Q

21) Phân lớp electron (phân mức năng lượng)
 Mỗi lớp electron có thể gồm một hay nhiều phân lớp.
 Các electron trong mỗi phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.
 Electron ở phân lớp nào có tên của phân lớp ấy.
 Các phân lớp được kí hiệu bằng các chữ thường s, p, d, f, …
 Số phân lớp trong mỗi lớp bằng số thứ tự của lớp đó (n).
Ví dụ: n  1  Lớp K  có 1 phân lớp 1s
n  2  Lớp L  có 2 phân lớp 2s, 2p
n  3  Lớp M  có 1 phân lớp 3s, 3p, 3d
22) Số electron tối đa trong một AO cho phép chúng ta suy ra số electron tối đa trong một phân lớp và trong một
lớp:

Lớp

K
 n  1


Phân lớp
Số AO
Số e tối đa của phân lớp
Số e tối đa của lớp

s
1
2
2

M
 n  3

L
 n  2
s
1
2

p
3
6

s
1
2

8


p
3
6
18

N
 n  4
d
5
10

s
1
2

p
3
6

d
5
10

f
7
14

32

 Mỗi lớp đã chứa đủ số e tối đa  2n2  gọi là lớp electron bão hòa.

23) Cấu hình electron và các nguyên tắc viết cấu hình electron
a) Cấu hình electron dùng để biểu diễn sự phân bố các electron trong nguyên tử theo thứ tự tăng dần
của các lớp electron  n  1, 2,  và trong mỗi lớp theo thứ tự từng phân lớp  s, p, d, f  .
b) Nguyên lí vững bền: Trong nguyên tử các electron lần lượ chiếm các mức năng lượng từ thấp đến
cao.
Thực nghiệm xác định thứ tự năng lượng tăng dần các AO như sau:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

E
Nguyên lí Pauli: Trong 1 AO có nhiều nhất 2 electron.
 Có thể tính được số electron tối đa trong một phân lớp và trong một lớp.
- Số electron cực đại trong một phân lớp bằng 2 lần số AO:
Phân lớp
Số AO

s
1

p
3

d
5

f
7

- Số electron tối đa của cả lớp tính theo công thức: 2n2

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!


6


Ví dụ: Cấu hình electron của nguyên tử Fe Z  26 và các ion:
- Thứ tự phân mức năng lượng: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Cấu hình electron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 hay  Ar  3d6 4s2




Ar 


- Sự phân bố các electron theo các AO trong nguyên tử Fe.





2

2

1s

2s

  
6


2p



  

2

3s

6

3p

    
6

3d


4s2

  Ar  
- Cấu hình electron của ion Fe3 và Fe2 :
Fe2  Ar  3d6     
Fe3  Ar  3d5     

Chú ý: Với các nguyên tố có Z  21, có cấu hình electron có sự khác với thứ tự phân mức năng lượng
theo quy tắc Kelet Kopski. Nguyên nhân là vì trong nguyên tử nhiều electron xảy ra hiệu ứng chắn và

hiệu ứng thâm nhập electron.
c) Quy tắc bão hòa sớm và nửa bảo hòa sớm
 Cấu hình electron của phân lớp d ứng với trạng thái bão hòa 10e hay nữa bão hòa  5e . Vì vậy, khi vỏ
ngoài của nguyên tử, ở phân lớp d có 9 hoặc 4 electron, thì có sự nhảy electron từ phân lớp s của lớp liền kề bên
ngoài để phân lớp d đạt trạng thái bão hòa hay nửa bão hòa bền vững. Hiện tượng đó
gọi là bão hòa sớm và
nửa bão hòa sớm.
 Hiện tượng này thường xảy ra đối với một số một số nguyên tố thuộc nhóm IB và VI B trong bảng
tuần hoàn.

Ñ

Ví dụ: Cu Z  29 :1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2
Thực tế là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 (bão hòa sớm).

Ñ

Cr  Z  24 :1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2
Thực tế là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 (nửa bão hòa sớm).
24) Phân loại nguyên tố dựa vào cấu hình electron
Nguyên tố s là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s. Ví dụ:
Li, Be, Na, Mg, K, Ca,
Nguyên tố p là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp p. Ví
dụ: B, C, N, O, F, Ne, Al, Si,
Nguyên tố d là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp d. Ví
dụ: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag,
Nguyên tố f là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp f. Ví dụ:
Ce, Pr, Nd,
25) Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
 Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, lớp electron ngoài cùng có nhiều nhất là 8 electron.

 Các nguyên tử có 8 electron ở lớp ngoài cùng  ns2 np6  và nguyên tử heli 1s2  không tham gia vào
các phản ứng hóa học (trừ một số điều kiện đặc biệt) vì cấu hình electron của các nguyên tử này rất
bền. Đó là các nguyên tử của nguyên tố khí hiếm. Trong tự nhiên, phân tử khí hiếm chỉ có một nguyên tử.

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

7


 Các nguyên tử có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhường electron là nguyên tử của các nguyên
tố
kim loại (Trừ H, He, B).
 Các nguyên tử có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng dễ nhận electron thường là nguyên tử của các
nguyên tố phi kim .
 Các nguyên tử có 4 electron ở lớp electron ngoài cùng có thể là nguyên tử của nguyên tố kim loại
hoặc phi kim.

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa tốt nhất!

8