NGUYÊN TỬ – PHÂN TỬ VÀ ION – PHẦN 2

I.2 Đồng vị:

Mặc dù tất cả các nguyên tử của một nguyên tố giống nhau số protons nhưng có thể khác nhau số neutrons. Các nguyên tử khác nhau này của cùng một nguyên tố gọi là đồng vị.

Ví dụ:

Hình 1.1: Các đồng vị của nguyên tố Helium (He)

Tất cả các nguyên tử Chlorine đều chứa 17 protons, nhưng các đồng vị của Chlorine chứa từ 15 – 23 neutrons. Chỉ có 2 loại đồng vị của Chlorine chiếm số lượng đáng kể trong môi trường tự nhiên, đó là đồng vị chlorine chứa 18 neutrons (chiếm 75,53%) và đồng vị chlorine chứa 20 neutrons (chiếm 24,47%).

Để viết ký hiệu của một đồng vị, vị trí nguyên tử số xem như chỉ số dưới, vị trí số khối (số protons cộng với số neutrons) xem như chỉ số trên, 2 chỉ số này được bố trí bên trái của ký hiệu nguyên tử.

Ví dụ:

 

Bảng 1.2: Cấu trúc của các nguyên tử và Ion điển hình

I.3 Phân tử:

Các nguyên tử được cấu tạo từ các hạt cơ sở, đó là những đơn vị nhỏ nhất trong cấu trúc của vật liệu. Khi khoảng cách của một nguyên tử này đủ gần một nguyên tử khác thì các electron ngoài cùng của hai nguyên tử sẽ tương tác với nhau, khi đó lực hút được hình thành giữa hai nguyên tử và nếu lực hút đó đủ mạnh để liên kết chúng với nhau trong bất kỳ điều kiện thì gọi là liên kết hóa học.

Trường hợp đơn giản nhất, liên kết được hình thành từ 2 electron, với mỗi electron do mỗi nguyên tử góp chung sẽ hình thành nên một liên kết gọi là liên kết cộng hóa trị. Khi đó, hai hay nhiều nguyên tử kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị thì gọi là phân tử.

Một trong những thành công chính của thuyết cơ học lượng tử trong hóa học (Chương 8) là khả năng dự đoán các loại nguyên tử sẽ liên kết với nhau, cấu trúc 3 chiều và kết quả phản ứng của các phân tử.

Trong sơ đồ phân tử, một liên kết cộng hóa trị được biểu thị bằng một đường thẳng nối liền hai nguyên tử.

Ví dụ: Trong phân tử nước, thì một nguyên tử Oxigen sẽ liên kết với hai nguyên tử Hydrogen, khi đó sơ đồ phân tử nước sẽ có dạng sau:

Một dạng sơ đồ thứ hai thừa nhận cấu trúc của phân tử nước không nằm trên một đường thẳng mà liên kết H – O tạo thành một góc 105^o với một liên kết khác.

Sau đây là một số sơ đồ phân tử của một số chất:

 

Hình 1.2: Hình dạng và kích thước của một vài phân tử đơn giản

Những sơ đồ này chỉ thể hiện được liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử nhưng không thể hiện được cấu trúc 3D của phân tử (Hình 1.2). Lưu ý, góc liên kết trong phân tử có nhiều hơn 2 nguyên tử có thể khác nhau. Góc liên kết trong phân tử nước là 105^o, trong phân tử H₂S là 92^o; 4 nguyên tử Hydrogen kết nối với nguyên tử carbon trung tâm trong phân tử methanol và methyl alcohol tạo thành 4 góc của hình tứ diện. Cấu trúc liên kết trong chuỗi thẳng của octane, một thành phần của khí đốt

Mỗi sơ đồ phân tử có thể được tóm gọn lại thành công thức phân tử, cách này rút gọn các nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng không thể hiện hoặc rất ít thông tin về liên kết giữa các nguyên tử.

Ví dụ: Công thức phân tử của Hydrogen là H₂

Công thức phân tử của nước là H₂O

Công thức phân tử của Hydrogen sulfide là H₂S, …

Công thức phân tử của Octane được viết như sau:

Tổng khối lượng của tất cả các nguyên tử trong phân tử gọi là khối lượng phân tử

Ví dụ: Tính khối lượng phân tử của C₈H₈

M = (8 x 12,011) + (8 x 1,008) = 114,23 (amu)

“Nguồn: Chemical Principles/Richard-Harry-Gibert

Dịch: Shymart”

READMORE

NGUYÊN TỬ – PHÂN TỬ VÀ ION – PHẦN 1

I.1 Cấu trúc của nguyên tử:

Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân mang điện tích dương và xung quanh bề mặt có một hay nhiều hạt mang điện tích âm, những hạt mang điện tích âm này được gọi là electron. Số điện tích dương bằng với số điện tích âm, nên bình thường nguyên tử không mang điện tích (hay trung hòa điện tích). Khối lượng của hạt nhân chiếm hầu hết khối lượng của nguyên tử, còn khối lượng của các electron chỉ bằng 1/1836 lần khối lượng của hạt nhân nhẹ nhất (đó là hạt nhân Hydrogen).

Loại hạt	Điện tích	Khối lượng
Proton	+1	1.00728
Neutron	0	1.00867
Electron	-1	0.000549

Bảng 1.1: Các hạt cơ bản của nguyên tử

Tuy chiếm phần lớn khối lượng của nguyên tử nhưng kích thước của nó rất nhỏ so với kích thước tổng thể của nguyên tử. Bán kính nguyên tử khoảng từ 1 – 2,5 Å, trong khi đó hạt nhân chỉ vào khoảng 10^-5 Å. Chúng ta có thể hình dung rằng nếu nguyên tử có kích cỡ bằng trái đất thì hạt nhân của nó chỉ có đường kính khoảng 200 feet và có thể chuyển động dễ dàng trong một sân vận động nhỏ.

Hạt nhân của nguyên tử chứa Proton và Neutron. Proton và Neutron có khối lượng gần bằng nhau nhưng chúng khác nhau về điện tích. Hạt Neutron không mang điện tích, hạt Proton mang điện tích dương và cân bằng điện tích với các hạt electron. Bảng 1.1 đưa ra danh sách điện tích của các hạt cơ bản và khối lượng của chúng theo đơn vị khối lượng nguyên tử. Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) được định nghĩa là bằng chính xác 1/12 khối lượng nguyên tử Carbon có 6 proton và 6 neutron trong hạt nhân. Với tỉ lệ này thì proton và neutron sẽ có khối lượng như nhau, nhưng không chính xác và gần bằng 1 (amu).

Số proton trong hạt nhân của một nguyên tử được biết đến như là nguyên tử số, Z. Nó bằng với số electron xung quanh hạt nhân, bởi vì nguyên tử trung hòa về điện. Số khối của một nguyên tử bằng tổng số hạt: Proton và neutron

Khi 2 nguyên tử liên kết hóa học với nhau, thì mỗi nguyên tử sẽ liên kết với các electron ngoài cùng của nguyên tử kia. Do đó, các electron ngoài là yếu tố quan trọng thể hiện những tính chất hóa học của nguyên tử. Các hạt neutron trong hạt nhân thì ít có ảnh hưởng đến tính chất hóa học của nguyên tử. Còn các hạt proton thì quan trọng trong việc xác định có bao nhiêu electron xung quanh hạt nhân của nguyên tử.

Tất cả nguyên tử có cùng nguyên tử số (Z) thì có tính chất hóa học giống nhau và được xếp vào một nhóm nguyên tố hóa học giống nhau. Mỗi nguyên tố hóa học đều có tên riêng của chính nó và được ký hiệu từ 1 đến 2 ký tự (thường được suy ra từ tên tiếng anh hoặc latin).

Ví dụ:

Ký hiệu nguyên tố Carbon là C

Ký hiệu nguyên tố Calcium là Ca

 

“Nguồn: Chemical Principles/Richard-Harry-Gibert

Dịch: Shymart”

READMORE