Tính chất và cấu tạo hạt nhân - Bài tập cấu tạo hạt nhân nguyên tử

Nguyên tử được cấu tạo bởi các electron và hạt nhân.

Hạt nhân nguyên tử tử cấu tạo bởi proton và nơtron

=> Nguyên tử cấu tạo bởi: electron, proton và notron

CTCT nguyên tử X: \(_Z^AX\)

• X: tên nguyên tử
• Z: số hiệu nguyên tử (là vị trí của hạt nhân trong bảng tuần hoàn hóa học)
• Số hạt proton = số hạt electron = số Z
• A: số khối = số proton + số nơtron

Mặt khác, hạt nhân nguyên tử cấu tạo bởi proton và nơtron, hai loại hạt này có tên chung là nuclôn

=> Phương án C – đúng

A, B, D - sai

CTCT nguyên tử X: \(_Z^AX\)

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}Z = 13\\N = 14\end{array} \right. \Rightarrow A = Z + N = 13 + 14 = 17\)

=> \(_{13}^{27}Al\)

\(_Z^AX\)

+ Số hạt proton = số hạt electron = số Z = 29

+ A = số proton + số nơtron = Z + N =  65

=> N = 65 - 29 = 36

=> Nguyên tử Cu có cấu tạo gồm 29 proton, 36 nơtron và 29 electron

Ta có: 1 nguyên tử U có số proton là: \(Z = 92\)

+ Số nguyên tử  trong \(59,50g\) U là: \(N = \dfrac{m}{A}{N_A} = \dfrac{{59,50}}{{238}}.6,{02.10^{23}} = 1,{505.10^{23}}\)

=>  Số proton trong \(59,50g\) U là: \(92N = 92.1,{505.10^{23}} = 1,{3846.10^{25}}\)

Đồng vị (cùng vị trí) là các nguyên tử giống nhau về số Z khác nhau về số A

=> Cùng số proton khác số nơtron ( do A = Z +N mà Z giống nhau A khác nhau => khác N)

Đồng vị (cùng vị trí) là các nguyên tử giống nhau về số Z khác nhau về số A

=> Cùng số proton khác số nơtron ( do A = Z +N mà Z giống nhau A khác nhau => khác N)

=> B sai vì đồng vị có số nuclon khác nhau

Đồng vị (cùng vị trí) là các nguyên tử giống nhau về số Z khác nhau về số A

A - đúng vì có cùng Z mà Z lại là vị trí của các nguyên tử trong bảng tuần hoàn

B - sai vì các đồng vị khác nhau về số nơtron nên chúng có các tính chất vật lí khác nhau

C - sai vì số N khác nhau

D – sai vì các nguyên tử đồng vị có cùng kí hiệu hóa học

Bán kính của nguyên tử đồng có đồng vị \(_{29}^{64}Cu\) là:

\(R = 1,{2.10^{ - 15}}\sqrt[3]{A} = 1,{2.10^{ - 15}}\sqrt[3]{{64}} = 4,{8.10^{ - 15}}m\)

Ta có:

\(D = \dfrac{m}{V} = \dfrac{{23u}}{{\dfrac{4}{3}\pi {R^3}}} = \dfrac{{23.1,{{66055.10}^{ - 27}}}}{{\dfrac{4}{3}\pi .{{\left( {1,{{2.10}^{ - 15}}\sqrt[3]{A}} \right)}^3}}} = 2,{294.10^{17}}\left( {kg/{m^3}} \right)\)

Ta có mật độ điện tích:

\(\begin{array}{l}\sigma  = \dfrac{Q}{V} = \dfrac{{Z.e}}{{\dfrac{4}{3}\pi {R^3}}} = \dfrac{{Ze}}{{\dfrac{4}{3}\pi {{\left( {1,{{2.10}^{ - 15}}\sqrt[3]{A}} \right)}^3}}}\\ \Rightarrow A = \dfrac{{Ze}}{{\dfrac{4}{3}\pi {{\left( {1,{{2.10}^{ - 15}}} \right)}^3}.\sigma }}\\ = \dfrac{{26.1,{{6.10}^{ - 19}}}}{{\dfrac{4}{3}\pi {{\left( {1,{{2.10}^{ - 15}}} \right)}^3}{{.10}^{25}}}} = 57,47\end{array}\)

Gọi x là số nguyên tử \(^{14}N\) trong 100 nguyên tử nito tự nhiên thì (100-x) là số nguyên tử \(^{15}N\)

Ta có:

\(\begin{array}{l}x.{m_{^{14}N}} + \left( {100 - x} \right).{m_{^{15}N}} = 100m\\ \Leftrightarrow x.14,00307u + \left( {100 - x} \right)15,00011u = 100.14,00670u\\ \Rightarrow x = 99,64\end{array}\)

Vậy trong 100 nguyên tử nito tự nhiên có 99,64 nguyên tử \(^{14}N\) hay có \(99,64{\% ^{14}}N\)

=> Tỉ lệ của \(^{15}N\) là \(\left( {100 - 99,64} \right)\%  = 0,36\% \)

Ta có, số nguyên tử oxy trong một gam khí \(C{O_2}\) gấp đôi số nguyên tử \(C{O_2}\) trong một gam đó

\({N_O} = 2{N_{C{O_2}}} = 2\dfrac{m}{{{A_{C{O_2}}}}}.{N_A} = 2\dfrac{1}{{\left( {12,011 + 2.15,999} \right)}}.6,{02.10^{23}} = 2,{74.10^{22}}\)

Khối lượng nguyên tử của nhôm theo đơn vị u là:

\(\begin{array}{l}m = 13.1,00728 + \left( {27 - 13} \right).1,00866 + 13.5,{486.10^{ - 4}}\\ = 27,223u\end{array}\)

Số hạt nhân \(_{92}^{238}U\) có trong \(0,5 mol\) \(_{92}^{238}U\) là :

\(N=0,5.N_A= 0,5.6,02.10^{23}  = 3,01.10^{23}\) (hạt nhân)

Số notron có trong 1 hạt nhân \(_{92}^{238}U\) là \(N_1 =238 – 92 = 146\)

Số notron có trong \(0,5 mol\) \(_{92}^{238}U\) là : \(N_1.N=146.3,{01.10^{23}} = 4,{4.10^{25}}\)

Hai nguyên tử A và B là đồng vị của nhau, hạt nhân của chúng có cùng số proton.

\(_3^7Li\) có số notron trong 1 nguyên tử là \(N = 7 - 3 = 4\)

=> Trong 1,5 mol \(_3^7Li\) có số notron là: \(1,5.4.{N_A} = 1,5.4.6,{02.10^{23}} = 3,{612.10^{24}}\)

Số nuclon trong hạt nhân nguyên tử chính là tổng số proton và nơtron = A (số khối)

Số electron trong nguyên tử bằng số proton trong hạt nhân = Z

Hạt nhân \(_{86}^{222}Ra\) có \(86\) hạt proton