Khối lượng nguyên tử là một khái niệm quan trọng trong hóa học. Hiểu rõ về Công Thức Tính Khối Lượng Nguyên Tử giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản và giải quyết các bài tập liên quan một cách dễ dàng. Bài viết này sẽ cung cấp đầy đủ lý thuyết, phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập tự luyện để bạn làm chủ phần kiến thức này.
A. Lý Thuyết và Phương Pháp Giải
Khối lượng nguyên tử được cấu thành từ ba loại hạt cơ bản: proton, neutron và electron. Để tính khối lượng nguyên tử, ta cần xem xét khối lượng của từng loại hạt này.
- Khối lượng các hạt:
- Electron (me): 9,1094.10-31 kg (rất nhỏ so với proton và neutron)
- Proton (mp): 1,6726.10-27 kg
- Neutron (mn): 1,6748.10-27 kg
Alt: Mô hình nguyên tử heli, thể hiện hạt nhân chứa proton và neutron, và các electron quay quanh
Do khối lượng của electron rất nhỏ so với proton và neutron, nên trong tính toán khối lượng nguyên tử, ta thường bỏ qua khối lượng electron và chỉ tính tổng khối lượng của proton và neutron trong hạt nhân.
-
Công thức tính khối lượng nguyên tử (xấp xỉ):
mnguyên tử ≈ ∑mp + ∑mn = mhạt nhân
-
Đơn vị khối lượng nguyên tử (u):
Để thuận tiện trong tính toán, người ta sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử (u), còn gọi là amu (atomic mass unit).
1 u = 1,6605.10-27 kg = 1,6605.10-24 g
Lưu ý:
- mp ≈ mn ≈ 1 u
- me ≈ 0,00055 u
-
Nguyên tử khối: Là khối lượng của một nguyên tử tính theo đơn vị cacbon (amu). Ví dụ: nguyên tử khối của carbon là 12 amu, của hydrogen là 1 amu.
B. Ví Dụ Minh Họa
Ví dụ 1: Biết 1 u = 1,6605.10-27 kg, nguyên tử khối của oxi bằng 15,999 u. Tính khối lượng của một nguyên tử oxi theo kg.
Giải:
mO = 15,999 * 1,6605.10-27 kg ≈ 2,6566.10-26 kg
Ví dụ 2: Nguyên tử Natri (Na) có 11 electron, 11 proton và 12 neutron. Tính khối lượng của nguyên tử Na theo kg.
Giải:
mNa = (11 1,6726.10-27 kg) + (12 1,6748.10-27 kg) + (11 * 9,1094.10-31 kg) ≈ 3,8506.10-26 kg
Alt: Sơ đồ nguyên tử natri (Na) với 11 proton, 12 neutron trong hạt nhân và 11 electron quay quanh
C. Bài Tập Tự Luyện
Câu 1: Khối lượng của một nguyên tử oxi là bao nhiêu amu?
A. 8 amu
B. 16 amu
C. 20 amu
D. 24 amu
Đáp án: B
Câu 2: Đơn vị nào được dùng để biểu thị khối lượng của một nguyên tử?
A. gam
B. miligam
C. kilogam
D. amu
Đáp án: D
Câu 3: Nguyên tử Y nặng gấp đôi nguyên tử lưu huỳnh. Y là nguyên tố nào?
A. Ca
B. Na
C. Cu
D. Zn
Đáp án: C (Lưu huỳnh S có nguyên tử khối là 32 amu, vậy Y có nguyên tử khối 64 amu, là Đồng Cu)
Câu 4: Nguyên tử Al có 13 electron, 13 proton và 14 neutron. Tính khối lượng của nguyên tử Al theo đơn vị u?
A. 25,12067 u
B. 26,11209 u
C. 28,10238 u
D. 27,00715 u
Đáp án: D
Giải thích: mAl = 13u + 14u + 13 * 0,00055u ≈ 27,00715 u
Câu 5: Nguyên tử lưu huỳnh nặng gấp mấy lần nguyên tử hidro?
A. 16 lần
B. 32 lần
C. 20 lần
D. 25 lần
Đáp án: B
Câu 6: Mối liên hệ giữa số proton và số đơn vị điện tích hạt nhân là gì?
A. Số proton bằng số đơn vị điện tích hạt nhân.
B. Số proton lớn hơn số đơn vị điện tích hạt nhân.
C. Số proton nhỏ hơn số đơn vị điện tích hạt nhân.
D. Số proton khác số đơn vị điện tích hạt nhân.
Đáp án: A
Câu 7: Tìm tỉ số về khối lượng của electron với proton?
A. 4,2367.10-4
B. 5,4463.10-4
C. 6,4325.10-4
D. 3,2879.10-4
Đáp án: B
Câu 8: Khối lượng của một nguyên tử cacbon-12 là bao nhiêu?
A. 12u
B. 12 gam
C. 1 amu
D. 1u
Đáp án: A
Câu 9: Nguyên tử Na có 11 electron, 11 proton, 12 neutron. Tính khối lượng của 1024 nguyên tử Na theo đơn vị gam?
A. 36,2018 g
B. 39,2102 g
C. 38,2015 g
D. 34,2019 g
Đáp án: C
Giải thích: mNa = 11u + 12u + 11 0,00055u = 23,00605u. Khối lượng của 1024 nguyên tử Na là: 1024 23,00605 * 1,6605.10-24 g ≈ 38,2015 g.
Câu 10: Vì sao khối lượng nguyên tử được coi bằng khối lượng hạt nhân?
A. Do proton và neutron có cùng khối lượng còn electron có khối lượng rất bé.
B. Do số p = số e.
C. Do hạt nhân tạo bởi proton và neutron.
D. Do neutron không mang điện.
Đáp án: A
D. Bài Tập Thêm
Câu 1: Khối lượng của một nguyên tử nitrogen là bao nhiêu amu?
Câu 2: Nguyên tử Mg có 12 electron, 12 proton, 12 neutron. Tính khối lượng của nguyên tử trên ra đơn vị kg?
Câu 3: Khối lượng của một nguyên tử sulfur là bao nhiêu amu?
Câu 4: Nguyên tử Cu có khối lượng gấp đôi nguyên tử X. X là nguyên tố nào?
Câu 5: Nguyên tử P có 15 electron, 15 proton, 16 neutron. Tính khối lượng của nguyên tử trên theo đơn vị amu?
Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về công thức tính khối lượng nguyên tử và áp dụng thành công vào giải các bài tập hóa học. Chúc bạn học tốt!
