Phương pháp giải nhanh các bài toán về cấu tạo nguyên tử

Dạng 1: Cho tổng số hạt cơ bản và hiệu số hạt mang điện.
a) Dạng toán cơ bản cho 1 nguyên tử.
Gọi tổng số hạt mang điện là S, hiệu là a, ta có công thức sau: Z = (S + a) : 4
Căn cứ vào Z các em sẽ xác định được nguyên tử đó là thuộc nguyên tố hóa học nào (công thức rất dễ chứng minh, các em viết hệ ra là thấy).
VD1: Tổng số hạt cơ bản của 1 nguyên tử X là 82, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Vậy X là
Lời giải Ta có: Z = (82 + 22) : 4 = 26 => Fe

VD2: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử Y là 52, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16. Y là
Lời giải Ta có: Z = (52 + 16) : 4 = 17 => Y là Clo (Cl)

b) Với công thức trên ta hoàn toàn có thể áp dụng cho phân tử, hỗn hợp các nguyên tử
Nếu là M_xY_y thì có thể coi có x nguyên tử M và y nguyên tử Y.
Do đó x.Z_X + y.Z_Y = (S_{phân tử} + a_{phân tử}) : 4
VD3: Tổng số hạt cơ bản trong phân tử X có công thức là M₂O là 140, trong phân tử X thì tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44. Vậy X là?
Lời giải
Trong X có 2 nguyên tử M và 1 nguyên tử O. Nên ta có: 2.ZM + 8 = (140 + 44) : 4 = 46 => Z =19 => K => X là K₂O

VD4: M và X là hai nguyên tử kim loại, tổng số hạt cơ bản của cả nguyên tử M và X là 142, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn không mang điện là 42. Số hạt mang điện trong nguyên tử M nhiều hơn trong nguyên tử X là 12. Tìm M và X
Lời giải  Ta có: Z_M + Z_X = (142 : 42) : 4 = 46. 2Z_M – 2Z_X = 12 (tổng số hạt mang điện là 2Z)
Dễ dàng tìm được Z_M = 26, Z_X = 20. Vậy M là Fe, X là Ca.

c) Áp dụng mở rộng công thức trên trong giải ion
- Nếu ion là X^x+ thì Z_X = (S + a + 2x) : 4
- Nếu ion Yy- thì ZY = (S + a – 2y) : 4
Vậy khác biệt của công thức này với công thức ban đầu đó là thêm giá trị của điện ion (cách nhớ: nếu ion +, thì đem + 2 lần giá trị điện ion, nếu âm thì – 2 lần giá trị điện ion âm)
VD5: Tổng số hạt cơ bản của ion M³⁺ là 79, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn không mang điện là 19. M là?
Lời giải   Z_M = (79 + 19 +2.3) : 4 = 26 => M là sắt (Fe).
VD 6: Tổng số hạt cơ bản trong ion X^3- là 49, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn không mang điện là 17. X là?
Lời giải    Z_X = (49 + 17 – 2.3) : 4 = 15 => X là Photpho (P)

Dạng 2: Cho tổng số hạt cơ bản (S)
Với dạng này thì ta phải kết hợp thêm bất đẳng thức:
1 ≤ N/Z ≤ 1,52 (với 82 nguyên tố đầu bảng tuần hoàn)
1 ≤ (S −2Z)/Z ≤ 1,52 => S/3,52 ≤ Z ≤ S/3
(thường với 1 số nguyên tố đầu độ chênh lệch giữa p, n, không nhiều thường là 1 hoặc 2, nên sau khi chia S cho 3 ta thường chon luôn giá trị nguyên gần nhất, ngoài ra các em có thể kết hợp công thức:
S = 2Z + N = Z + (Z + N) hay là S =Z + A để chọn nhanh đáp án)

VD7: Tổng số hạt cơ bản của nguyên tử X là 52, X thuộc nhóm VIIA. X là?
Lời giải   Z ≤ 52: 3 = 17,33 => Z là Clo (Cl)

VD 8: Tổng số hạt trong phân tử MX là 84 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 28. Số nơtron của M nhiều hơn số khối của X là 12 đơn vị. Số hạt trong M lớn hơn số hạt trong X là 36 hạt.MX là hợp chất nào?
Lời giải
Ở ví dụ này các em thường lựa chọn giải hệ 4 phương trình, như vậy bài toán sẽ tương đối phức tạp và mất thời gian, do đó nếu chịu khó tư duy 1 chút các em có thể đưa bài toán về hệ phương trình với ẩn là tổng số hạt.
Nếu quan sát nhanh chỉ cẩn kết hợp dữ kiện đầu và cuối là ta có hệ phương trình với S (tổng số hạt)
Có: S_M + S_X = 84
S_M – S_X = 36
Giải hệ được S_M = 60, S_X = 24. Z_M ≤ 60:3 = 20 => Ca, Z_X ≤ 24 : 3 = 8 => O
Vậy M_X là CaO