Từ thời cố Hi Lạp, các nhà triết học theo trường phái Đê mô crit [Democritus] cho rằng các chất đều được cấu tạo từ những phần tử rất nhỏ được gọi là atomos, nghĩa là không chia nhỏ hơn được nữa. Cho đến tận giữa thế kỉ XIX, người ta cho rằng: các chất đều được tạo nên từ những hạt cực kì nhỏ bé không thể phân chia được nữa, gọi là nguyên tử.
Những công trình thực nghiệm vào cuối thế kỉ XIX, đầu thế kỉ XX đã chứng minh nguyên tử có thật và có cấu tạo phức tạp, đồng thời tìm ra cách tính nguyên tử khối. Hóa học hiện đại ngày nay có nhiều phương pháp tính nguyên tử khối song cốt lõi vẫn dựa vào lý thuyết nguyên tử của hóa học cổ điển
Đang xem: Cách tính khối lượng nguyên tử bằng u
Cấu tạo một nguyên tử gồm có 3 loại hạt: proton, notron và electron
1, cách tính nguyên tử khối theo thành phần cấu tạo của nguyên tử
Cụ thể thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm 3 loại hạt: electron, proton và notron
| Khối lượng | Điện tích | |
| Electron | m [e] = 9,1094. 10 -31 kg | q [e] = – 1, 602. 10 -19 C [hay = 1-] |
| Proton | m [p] = 1, 6726. 10 -27 kg | q [p] = 1, 602. 10 -19 C [hay = 1+] |
| Notron | m [n] = 1, 6748. 10 -27 kg | q [n] = 0 |
Từ bảng trên, ta có m [nguyên tử] = m [p] x n [p] + m [n] x n [n] + m [e] x n [e]
Song khối lượng của proton hoặc notron lớn hơn khối lượng của electron khoảng 1840 lần, do đó, khối lượng nguyên tử tập trung hầu hết ở hạt nhân, khối lượng của các eclectron là không đáng kể so với khối lượng của nguyên tử
Vậy cách tính khối lượng nguyên tử hóa 10 là công thức sau
m [nguyên tử] = m [p] x n [p] + m [n] x n [n]
Sơ lược về lịch sử tìm ra 3 loại hạt cấu tạo nên nguyên tử:
Electron: Năm 1897, nhà bác học người Anh [J.J. Thomson] khi nghiên cứu hiện tượng phóng điện trong chân không đã phát hiện ra tia âm cực, mà bản chất là các chùm hạt nhỏ bé mang điện tích âm, gọi là các electron. Bằng thực nghiệm, người ta đã xác định được khối lượng và điện tích của electron
Khối lượng electron: m [e] = 9,1094. 10 -31 kg
Điện tích: q [e] = – 1, 602. 10 -19 C [Cu – lông] -> được coi là điện tích đơn vị, điện tích của electron được quy ước là -1
Proton: Năm 1918, Rơ – dơ – pho khi bắn phá hạt nhân nguyên tử ni tơ bằng hạt α đã quan sát được sự xuất hiện hạt nhân nguyên tử oxi và một loạt hạt có khối lượng 1, 6726. 10 -27 kg, mang một đơn vị điện tích dương [eo hay 1+]. Hạt này là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử, được gọi là proton, kí hiệu bằng chữ p
Xem thêm: Cách Copy Bảng Từ Excel Sang Word 2003 Đơn Giản Nhất, Cách Chuyển Excel Sang Word Giữ Nguyên Định Dạng
Điện tích của proton là điện tích dương
Khối lượng proton: m[p] = 1, 6726. 10 -27 kg
Điện tích: q [e] = + 1, 602. 10 -19 C, điện tích của proton được quy ước là + 1
Notron: Năm 1932, J. Chadwick dùng hạt α bắn phá hạt nhân nguyên tử beri đã quan sát được sự xuất hiện một loại hạt mới có khối lượng xấp xỉ khối lượng của proton nhưng không mang điện, được gọi là notron, kí hiệu bằng chữ n
Khối lượng notron [n]: m [n] = 1, 6748. 10 -27 kg
Điện tích: q [n] = 0
2, Khối lượng nguyên tử và cách tính nguyên tử khối
Ta khó tưởng tượng được 1g của bất kì chất nào cũng chứa tới hàng tỉ tỉ nguyên tử. Thí dụ: 1g cacbon có tới 5.10 22 [50 000 . 10 9 . 10 9] nguyên tử cacbon [tức là năm mươi nghìn tỉ tỉ nguyên tử cacbon]. Bởi vậy cách tính khối lượng nguyên tử theo kg sẽ gây nhiều khó khăn trong việc biểu thị cũng như tính toán, đo lường trong khoa học
Vậy để biểu thị khối lượng của nguyên tử, phân tử và các hạt proton, notron, electron người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u, u còn được gọi là đvC [đơn vị cacbon]
Xem thêm: Vở Bài Tập Toán Lớp 4 Tập 1 Trang 63, Vở Bài Tập Toán 4 Trang 63
Đơn vị u [hay đvC] là đơn vị tính khối lượng nguyên tử một cách ngắn gọn
1 u bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử đồng vị cacbon 12.
Nguyên tử này có khối lượng là 19,9265. 10 -27 kg -> 1 u = 1,6605. 10 -27
Khối lượng của một nguyên tử cacbon là 12 u, khối lượng của một nguyên tử hidro là 1 u, khối lượng của 1 nguyên tử natri là 23,… Và để cho ngắn gọn, trong cách tính khối lượng nguyên tử bằng u, ta lược bỏ đơn vị [u] trong khối lượng nguyên tử đi, chỉ giữ lại phần số, đồng thời ngầm hiểu khối lượng nguyên tử là 23 [u].
Bằng những phương pháp thực nghiệm, các nhà khoa học đã tìm ra được cấu tạo nguyên tử, tính toán được khối lượng nguyên tử bằng nhiều cách tính nguyên tử khối khác nhau. Trong đó, cách tính bằng u và g là 2 cách tính phổ biến cũng như được áp dụng nhiều nhất hiện nay.
Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Cách tính
DÙNG CHỨC NĂNG SOLVE CỦA MÁY TÍNH CASIO FX–570ESĐỂ GIẢI TRẮC NGHIỆM HÓA HỌC 10Nhiều bài tập hóa học 10 dẫn đến thiết lập phương trình đại số 1 ẩn. Với máy tính có chức năng Solve, ta có thể dùng nó để tìm nghiệm thay vì phải chuyển vế, biến đổi và có thể dẫn đến nhầm lẫn.Dưới đây là một số ví dụ sử dụng chức năng solve của máy tính Casio FX570ES để giải trắc nghiệm hóa học 10.Một số thao tác về phím1. Sử dụng phím thể hiện phân số:Ấn phím để trên màn hình xuất hiện mẫu phân số để nhập vào, dùng phím để di chuyển khi nhập số và ẩn số.2.Thể hiện ẩn số X:Nhấn lần lượt các phím rồi 3. Thể hiện dấu = bằng cách nhấn lần lượt các phím và phím 4. Thực hiện chức năng Solve:Nhấn lần lượt các phím và phím , sau đó nhập vào một số ban đầu cho Solve for X [thường là số 0, tuy nhiên với phương trình bậc 2 thì nên chọn X phù hợp nếu không sẽ không có kết quả như ý muốn].Một số lưu ý :- Biểu thức không quá dài vì 2 lý do : thứ nhất là không đủ chỗ trên màn hình hoặc tốc độ xử lí của máy tính sẽ chậm.- Nên ưu tiên để ẩn số trên tử số hoặc chuyển về tử số để máy tính xử lí nhanh hơn.Thí dụ: Thay vì: có thể chuyển thành : [X + 71] * 100 = 17.15 * [X + 2 * 36.5 * 100 / 10 - 2]- Đối với trường hợp phương trình có nhiều nghiệm, cần gán giá trị gần với X.Thí dụ: X2 / [[0.300 / 10 - X] / [0.300 / 10 - X]] = 1.873Nếu nhấn và phím 0 =Thì kết quả: [X=0.1113943609; L - R = 0] [1]Nếu nhấn và phím 0.03 =Thì kết quả: [X=0.0173341614; L - R = 0] [2]Phép tính ở đây xuất phát từ bài tập về hằng số cân bằng nên điều kiện X nhỏ hơn hoặc bằng 0.300 / 10 = 0.03nên không thể chọn đáp án [1], do đó khi gán giá trị tìm X chọn 0.03 là hợp lí [dĩ nhiên đáp án vẫn đúng khi bạn gán giá trị tìm X khác miễn là hợp lí].Bài tập 1: Nếu thừa nhận rằng nguyên tử Ca có dạng hình cầu sắp xếp đặc khít nhau, thì thể tích chiếm bởi các nguyên tử kim loại chỉ bằng 74 % so với toàn khối tinh thể. Hãy tính bán kính nguyên tử Ca theo đơn vị A0, biết khối lượng riêng ở đktc của Ca ở thể rắn là 1.55 g/ml. Cho nguyên tử khối của Ca là 40.08.A. 1.28A0 B. 1.96A0 C. 1.43A0 D. 1.5A00 = KQ[X = 1.9647... * 10-8;L - R = 0] Bài tập 2: Cu có 2 đồng vị là 63Cu và 65Cu. Khối lượng nguyên tử trung bình của Cu là 63.54u. Phần trăm khối lượng 63Cu trong CuX2 [trong đó X là một loại nguyên tử] là 34.439%. Số khối của X là:A. 35. B. 37. C. 80. D. 19.0 = KQ[X = 35.000231….;L - R = 0] Bài tập 3: Khối lượng nguyên tử của Clo là 35.5. Clo có 2 đồng vị là 35Cl và 37Cl. Phần trăm khối lượng của 35Cl có trong HClOn là 31.065% [hidro là và oxi là ]. Giá trị của n là:A. 1 B. 2 C . 3 D.4 0 = KQ[X = 3.000015089;L - R = 0] Bài tập 4: Cho 8.97 gam kim loại kiềm M tan hết trong 150 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 15.655 gam hỗn hợp 2 chất rắn khan. M là:A. Na B. Li C. K D. CsDùng X thay cho M0.15 * [X + 35.5] + [8.97 / X - 0.15] * [X + 17] = 15.6550 = KQ[X = 39;L - R = 0] Bài tập 5: Khi hòa tan hidroxit kim loại M[OH]2 bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 20% thu được dung dịch muối trung hoà có nồng độ 27.21%.Kim loại M là [Cho H = 1; O = 16; Mg = 24; S = 32; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65]A. Zn. B. Cu. C. Fe. D. Mg.Gọi X là kim loại cần tìm[X + 96] * 100 / [X + 34 + 98 * 100/20] = 27.210 = KQ[X = 63.9928….;L - R = 0] Bài tập 6: Hòa tan hoàn toàn một khối lượng kim loại R hóa trị II vào dung dịch HCl 14.6 % vừa đủ được dung dịch muối có nồng độ 18.19 %. R là kim loại nào sau đây ?A.Zn. B.Fe C.Mg. D.Ca[X + 71] / [X + 2 * 36.5 * 100 / 14.6 - 2] = 18.19 / 1000 = KQ[X = 23.94108....;L - R = 0] Bài tập 7: Hòa tan kẽm vào dung dịch axit X 20% vừa đủ thu được dung dịch muối có nồng độ là 25.77%.Axit X là: A. HCl B. H2SO4 C. HBr D. HI[65 + 2X] * 100 / [X + 2 * [X + 1] * 100 / 20 - 2] = 25.770 = KQ[X = 80.0483...;L - R = 0] Bài tập 8: Hòa tan m gam kim loại M hóa trị II bằng dung dịch HCl 10% vừa đủ thu được dung dịch muối có nồng độ là 17.15%. M là:A. Mg B. Ca C. Zn D. BaCách 1: Lập phương trình tìm nguyên tử khối của M [Giả sử ban đầu có 1 mol M] --> dùng chức năng Solve [gọi X là kim loại cần tìm[thay cho M] và giả sử số mol ban đầu của X là 1 mol]0 = KQ[X = 64.9993965;L - R = 0]Cách 2: Dùng phương pháp thế số [thử] --> dùng chức năng Calc24 = KQ = 12.6329….40 = KQ = 14.453….65 = KQ = 17.15006….137 = KQ = 20.0462…. Bài tập 9: Tiến trình phản ứng thuận nghịch trong bình khi dung dịch 1 lít CO [k] + Cl2 [k] ↔ COCl2 [k]Ở t0C không đổi, nồng độ cân bằng của các chất là [CO] = 0.02M; [Cl2] = 0.01M; [COCl2] = 0.02M. Bơm thêm vào bình 0.03 mol Cl2. Tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới.A. [CO] = 0.01M; [Cl2] = 0.02M; [COCl2] = 0.03M.B. [CO] = 0.03M; [Cl2] = 0.01M; [COCl2] = 0.02M.C. [CO] = 0.01M; [Cl2] = 0.03M; [COCl2] = 0.03M.D. [CO] = 0.02M; [Cl2] = 0.02M; [COCl2] = 0.01M[0.02 + X] / [[0.02 - X] * [0.01 + 0.03 - X]] = 0.02 / [0.01 * 0.02]0.02 = KQ[X = 0.01;L - R = 0] Bài tập 10: Xét phản ứng sau:H2O [k] + CO [k] ↔ H2 [k] + CO2 [k]. Ở 7000C phản ứng này có hằng số cân bằng K = 1.873. Tính nồng độ H2O ở trạng thái cân bằng, biết rằng hỗn hợp ban đầu gồm: 0.300 mol H2O và 0.300 mol CO trong bình 10 lít ở 7000C.A. 0.0173. B. 0.0086. C. 0.0127. D. 0.0136.X2 / [[0.300 / 10 - X] * [0.300 / 10 - X]] = 1.8730.03 = KQ[X = 0.01733...;L - R = 0]