1
HÓA H C ĐI C NGỌ Ạ ƯƠ
HÓA VÔ C Ơ
2
HÓA VÔ CƠ
CHƯƠNG I
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - ĐỊNH LUẬT TUẦN
HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC
1.1 MỞ ĐẦU
Các nhà triết học cổ đại đã giả thiết nguyên t ửt nồ tại nh nưhững hạt vô cùng nhỏ
không thể nhìn thấy, không thể chia nhỏ đưcợ. Cho đến nay sự t nồ tại c aủ nguyên tử đã
được xác nhận bằng th cự nghi mệ.
Đến cu iố thế k ỷthứ 19, hàng loạt những phát minh quan trọng về vật lý như khám
phá ra các hạt cơ bản: e, p, n... Kết quả phát minh này đã làm cho chúng ta thêm sáng tỏ
nguyên t ửlà hệ vi mô có cấu trúc khá phức tạp.
Bảng 1.1 Kh iố lượng và điện tích của các h t tạrong nguyên
tử
Loại hạt
Kh iố lượng (m) Điện tích (q)
kg u C
Electron 9,1.10-31 5,55.10-4 - 1,6.10-19C = -eo
Proton 1,672 10-27 1,007 + 1,6.10-19C = +eo
N tơron 1,675 10-27 1,009 0
Đầu tiên, Thomson – Lorentz đã đaư mẫu nguyên tử ở dạng hình cầu với đường
kính khoảng d = 10-10 m = 1A0. Tâm c aủ hình cầu là hạt nhân tích điện dương, các electron
chuyển động xung quanh hạt nhân.
Tiếp sau, vào năm 1911 Rucherford đã đề xuất mẫu hành tinh nguyên t .ử Ông ví trái
đất và các hành tinh khác như các electron quay quanh mặt trời được coi là hạt nhân. Mẫu
hành tinh nguyên tử do Rucherford đề xướng được hoàn thiện thêm một bước n aữ bởi lý
thuyết c a Bủorh.
Thuyết của Borh đã đaư ra các luận điểm sau:
* Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân với qu đỹ ạo, bán kính hoàn toàn
xác
định và được g iọ là trạng thái dừng.
* Các electron chuyển động trên quỹ đạo này có năng lượng xác định và năng
lượng c aủ chúng được bảo toàn.
* Khi electron nhận năng lượng thì chúng chuyển lên qu đỹ ạo xa hạt nhân hơn, ở
qu đỹ ạo này electron ở trạng thái không bền và chúng chuyển về quỹ đạo gần hạt nhân
hơn đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng b cứ xạ điện từ theo công thức sau:
3
E Ec − Et
h.
17
4
HÓA VÔ CƠ
Với ν - tần số, c E hc . Bước sóng λ c aủ b cứ xạ điện từ do electron
chuyển
từ trạng thái có m cứ năng lượng cao xuống trạng thái có m cứ năng lượng thấp hơn đã
tạo ra dãy vạch quang ph ổc aủ nguyên tử hiđro.
Tuy nhiên thuyết Bohr còn nhiều điểm thiếu sót, hạn chế.
1.2 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
- Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi hai loại hạt proton và nơtron nên chúng
được mang điện tích dương. Điện tích dương c aủ hạt nhân (Z+) bằng s pốroton trong hạt
nhân và bằng số thứ t ực aủ nguyên tố đó trong bảng hệ thống tuần hoàn.
- S kh iố ố A = Z + N Z : Số proton ; N : S ốn tơron.
- Tổng kh iố lượng proton và nơtron có giá trị gần bằng kh iố lượng nguyên t .ử
- Ký hiệu nguyên tử
:
A X . Ví dụ : Clo (
35
Cl
,
37
Cl ...)
Z17
17
Đồng vị: Các đngồ vị c aủ cùng m tộ nguyên tố hóa h cọ là những nguyên tử có cùng
số
proton nhưng khác nhau về s nố ơtron, do đó s ốkh iố c a ủchúng khác nhau.
37
Cl
Ví dụ: Nguyên tố Clo trong thiên nhiên là h nỗ hợp c aủ hai đồng
vị
35
Cl (75,53%) và
17 (24,47%). Hai đồng vị này đều có 17 proton nhưng s ốnơtron lần lượt là 18 và 20
h tạ.
Do phần lớn các nguyên tố hóa h cọ là h n ỗhợp nhiều đồng vị cấu thành nên trong
thực tế người ta thường xác định nguyên tử kh iố trung bình của h n ỗhợp đồng vị.
Ví d :ụ Kh iố lượng nguyên t ửtrung bình c aủ clo là:
M
35.75,
53
37.24, 47
35,
49
100
1.3 CƠ SỞ CƠ HỌC LƯỢNG TỬ
1.3.1 Tính ch t ấsóng h t ạcủa các h t viạ mô
Cu iố thế k 19,ỷ vật lý h cọ đã thu được bằng chứng th cự nghiệm chứng tỏ ánh
sáng có tính chất sóng và đầu thế kỷ 20 người ta lại khẳng định ánh sáng có tính chất h tạ.
Năm 1924, nhà bác học Pháp Louis de Broglie đã mở rộng quan ni mệ, ông cho rằng
tất cả các hạt vi mô (photon, e, p, n…) đều có tính chất sóng h tạ.
5
Theo Planck:
E
h.
h.c
(1.1)
Theo Einstein: E = m.c2(1.2)