Một nguyên tử được đặc trưng cơ bản bằng đại lượng nào? Số proton và điện tích hạt nhân

Vì sao số proton và điện tích hạt nhân là đại lượng đặc trưng?

Nguyên tử gồm hạt nhân (proton, neutron) và lớp vỏ electron. Hạt nhân mang điện dương, điện tích này chỉ do proton quyết định vì neutron không mang điện.

Vì vậy: số proton (Z) = điện tích hạt nhân (tính theo đơn vị e, là +Z) = số electron trong nguyên tử trung hoà. Biết Z là biết tên nguyên tố, vị trí trong bảng tuần hoàn (số hiệu nguyên tử Z chính là số thứ tự ô nguyên tố) và cấu hình electron.

Loại trừ các đại lượng còn lại

• Số khối A (A = Z + N): không đặc trưng, vì cùng một nguyên tố có thể có nhiều giá trị A. Ví dụ ¹²C, ¹³C, ¹⁴C đều có Z = 6, chỉ khác số neutron (6, 7, 8). Ngược lại, ⁴⁰Ar (Z = 18) và ⁴⁰Ca (Z = 20) có cùng A = 40 nhưng là hai nguyên tố khác nhau.
• Số neutron N: cũng thay đổi giữa các đồng vị của cùng một nguyên tố, nên không xác định được nguyên tố.
• Số electron: chỉ bằng Z khi nguyên tử trung hoà. Khi nguyên tử nhường hay nhận electron tạo ion (Na → Na⁺), số electron đổi nhưng Z vẫn giữ nguyên, nguyên tố không đổi.
• Khối lượng nguyên tử: phụ thuộc cả proton lẫn neutron, nên cũng không dùng để nhận biết nguyên tố.

Nếu đề cho dạng “số proton và điện tích hạt nhân” bên cạnh các phương án như “số khối”, “số neutron”, “số khối và số neutron”… thì phương án chứa Z (số proton, điện tích hạt nhân) luôn là đáp án đúng.

Mẹo nhớ

Hãy nghĩ Z như “số căn cước” của nguyên tố: hai nguyên tử có cùng Z thì cùng nguyên tố, dù nặng nhẹ khác nhau (A khác). Còn A giống “cân nặng”, nhiều người khác nhau vẫn có thể cùng cân nặng.

Lỗi sai thường gặp

• Chọn “số khối” vì nghĩ nó cho biết nguyên tử nặng bao nhiêu nên “đặc trưng”. Số khối không phân biệt được nguyên tố.
• Nhầm điện tích hạt nhân với điện tích nguyên tử. Nguyên tử trung hoà có điện tích bằng 0, còn điện tích hạt nhân là +Z.
• Viết điện tích hạt nhân là Z mà quên dấu dương, hoặc nhầm với số neutron.

Bài luyện tập

1. Nguyên tử X có 17 proton và 18 neutron. Tính điện tích hạt nhân, số khối và cho biết X là nguyên tố nào.
   Đáp án: Z = 17 nên điện tích hạt nhân là +17; A = 17 + 18 = 35; X là clo (³⁵Cl).
2. Hạt nhân của nguyên tử Y có điện tích +26. Nguyên tử Y trung hoà có bao nhiêu electron?
   Đáp án: Z = 26 nên có 26 electron (Y là sắt).
3. Nguyên tử Z có tổng số hạt (proton, neutron, electron) là 40, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 12. Tìm Z, A.
   Đáp án: Gọi số proton = số electron = P, số neutron = N. Có 2P + N = 40 và 2P − N = 12. Cộng hai vế: 4P = 52 nên P = 13; N = 40 − 26 = 14. Vậy Z = 13 (nhôm), A = 27.