Tổng số hạt cơ bản của ion X2- là 50 . trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạ…

Chào các em học sinh thân mến!

Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về cấu tạo nguyên tử và ion rất hay và cơ bản. Để làm tốt bài này, chúng ta cần nhớ rõ về thành phần các hạt cơ bản trong nguyên tử và ion, cũng như cách chúng liên hệ với số hiệu nguyên tử và số khối.

Bước 1: Xác định các hạt cơ bản và thiết lập mối quan hệ giữa chúng trong ion X^2-.

Mỗi nguyên tử được cấu tạo từ ba loại hạt cơ bản:

• Proton (p): mang điện tích dương, nằm trong hạt nhân. Số proton quyết định nguyên tố hóa học.
• Nơtron (n): không mang điện, nằm trong hạt nhân.
• Electron (e): mang điện tích âm, chuyển động xung quanh hạt nhân.

Với ion X^2-, điều này có nghĩa là nguyên tử X đã nhận thêm 2 electron so với trạng thái nguyên tử trung hòa.

(Giải thích: Ion mang điện tích âm (anion) là do nguyên tử trung hòa nhận thêm electron. Điện tích 2- nghĩa là nhận thêm 2 electron.)

Gọi số proton là p, số nơtron là n.

Trong nguyên tử trung hòa X, số electron (e_X) bằng số proton (p). Tức là:
$$e_X = p$$

Vì ion là X^2-, số electron trong ion (e_ion) sẽ là:
$$e_{ion} = e_X + 2 = p + 2$$

Bước 2: Lập hệ phương trình từ các dữ kiện đề bài.

Dữ kiện 1: Tổng số hạt cơ bản của ion X^2- là 50.

Các hạt cơ bản trong ion gồm: proton (p), nơtron (n) và electron của ion (e_ion).

Ta có phương trình (1):
$$p + n + e_{ion} = 50$$

(Giải thích: Đây là tổng số proton, nơtron và electron có trong ion X^2-.)

Thay $e_{ion} = p+2$ (từ Bước 1) vào phương trình (1), ta được:
$$p + n + (p + 2) = 50$$
Rút gọn, ta có phương trình (I):
$$2p + n + 2 = 50$$
$$2p + n = 48 \text{ (I)}$$

Dữ kiện 2: Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 18.

• Hạt mang điện gồm: proton (p) và electron của ion (e_ion). Tổng số hạt mang điện là $p + e_{ion}$.
• Hạt không mang điện là: nơtron (n).

Ta có phương trình (2):
$$(p + e_{ion}) – n = 18$$

(Giải thích: Phương trình này biểu thị mối quan hệ số lượng giữa các hạt mang điện (proton và electron) và hạt không mang điện (nơtron) theo đề bài.)

Thay $e_{ion} = p+2$ vào phương trình (2), ta được:
$$(p + p + 2) – n = 18$$
Rút gọn, ta có phương trình (II):
$$2p + 2 – n = 18$$
$$2p – n = 16 \text{ (II)}$$

Bước 3: Giải hệ phương trình để tìm số proton (p) và nơtron (n).

Từ hai phương trình (I) và (II), ta có hệ:
$$\begin{cases} 2p + n = 48 \text{ (I)} \\ 2p – n = 16 \text{ (II)} \end{cases}$$

(Giải thích: Chúng ta có hai phương trình tuyến tính với hai ẩn số (p và n), có thể giải bằng phương pháp cộng hoặc thế để tìm giá trị của p và n.)

Cộng phương trình (I) và (II) vế theo vế:
$$(2p + n) + (2p – n) = 48 + 16$$
$$4p = 64$$
$$p = \frac{64}{4} = 16$$

Thay $p=16$ vào phương trình (I):
$$2(16) + n = 48$$
$$32 + n = 48$$
$$n = 48 – 32 = 16$$

Bước 4: Xác định nguyên tố X.

Số proton (p) chính là số hiệu nguyên tử (Z). Số hiệu nguyên tử đặc trưng cho một nguyên tố hóa học.

Chúng ta tìm được $p=16$.

(Giải thích: Số hiệu nguyên tử Z là số proton trong hạt nhân, đây là “số chứng minh thư” của mỗi nguyên tố.)

Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố có số hiệu nguyên tử Z = 16 là Lưu huỳnh (Sulfur), kí hiệu là S.

Kết luận: Nguyên tố X cần tìm là Lưu huỳnh (S).

Hy vọng các em đã hiểu rõ cách giải bài tập này. Chú ý mối quan hệ giữa số hạt trong nguyên tử và ion để không bị nhầm lẫn nhé!