A. Lý thuyết cơ bản về amu
Trong hóa học, nguyên tử có kích thước và khối lượng vô cùng nhỏ bé. Để thuận tiện cho việc biểu thị khối lượng của chúng, các nhà khoa học đã đưa ra một đơn vị đo gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, ký hiệu là amu (atomic mass unit).
1 amu tương đương với 1/12 khối lượng của một nguyên tử carbon-12 (12C). Giá trị cụ thể của 1 amu là:
1 amu = 1,6605 × 10-24 gam
Khối lượng của một nguyên tử được xác định bằng tổng khối lượng của các hạt proton, neutron và electron có trong nguyên tử đó. Tuy nhiên, do khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và neutron (khoảng 0,00055 amu), nên trong nhiều trường hợp, ta có thể bỏ qua khối lượng của electron và coi khối lượng nguyên tử xấp xỉ bằng khối lượng của hạt nhân (tổng khối lượng của proton và neutron).
B. Phương pháp tính amu
Để tính khối lượng nguyên tử theo amu, ta thực hiện các bước sau:
-
Xác định số lượng proton và neutron có trong nguyên tử. Thông tin này có thể tìm thấy trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hoặc được cung cấp trong đề bài.
-
Tính tổng khối lượng của proton và neutron. Vì khối lượng của mỗi proton và neutron đều xấp xỉ 1 amu, nên tổng khối lượng của chúng sẽ bằng tổng số proton và neutron.
-
(Tùy chọn) Nếu cần độ chính xác cao, cộng thêm khối lượng của electron (nếu có). Tuy nhiên, trong phần lớn các bài toán ở cấp độ cơ bản, việc này thường không cần thiết.
C. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Tính khối lượng nguyên tử của nguyên tố Natri (Na), biết rằng Natri có 11 proton và 12 neutron.
Giải:
Khối lượng nguyên tử của Natri xấp xỉ bằng:
11 (proton) + 12 (neutron) = 23 amu
Ví dụ 2: Nguyên tử Carbon có cấu tạo như hình dưới đây. Hãy tính khối lượng nguyên tử của Carbon.
Giải:
Dựa vào hình, ta thấy nguyên tử Carbon có 6 proton và 6 neutron. Vậy khối lượng nguyên tử của Carbon là:
6 (proton) + 6 (neutron) = 12 amu
D. Bài tập tự luyện
Câu 1: Một nguyên tử Oxygen có 8 proton và 8 neutron. Tính khối lượng nguyên tử của Oxygen theo amu.
Câu 2: Nguyên tử Aluminium (Al) có 13 proton và 14 neutron. Tính khối lượng nguyên tử của Aluminium.
Câu 3: Một nguyên tử có 17 proton, 18 neutron và 17 electron. Tính khối lượng của nguyên tử này theo amu (bỏ qua khối lượng electron).
Câu 4: Cho mô hình nguyên tử Helium (He) như sau:
Tính khối lượng nguyên tử của Helium.
Câu 5: Nguyên tử Silicon (Si) có cấu tạo như hình dưới đây. Tính khối lượng nguyên tử của Silicon.
Câu 6: Một nguyên tử X có tổng số hạt proton, neutron và electron là 52. Trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16. Tính khối lượng nguyên tử của X.
Câu 7: Khối lượng của một nguyên tử Calcium (Ca) là 6,644 × 10-23 gam. Tính khối lượng nguyên tử của Calcium theo amu (biết 1 amu = 1,6605 × 10-24 gam).
Câu 8: Vì sao khi tính khối lượng nguyên tử, người ta thường bỏ qua khối lượng của electron?
Câu 9: Một nguyên tử Magnesium (Mg) có khối lượng là 4,037 × 10-23 gam. Tính khối lượng nguyên tử của Magnesium theo đơn vị amu (biết 1 amu = 1,6605×10-24 gam).
Câu 10: Phát biểu nào sau đây là đúng về khối lượng nguyên tử?
(1) Khối lượng nguyên tử chỉ bao gồm khối lượng của proton.
(2) Khối lượng nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton và neutron trong hạt nhân.
(3) Khối lượng nguyên tử là một đại lượng không đổi đối với mọi nguyên tố.
(4) Khối lượng nguyên tử có thể được biểu diễn bằng đơn vị gam hoặc amu.
