Để xác định số hạt mỗi loại trong nguyên tử X, ta cần biết tổng số hạt (proton + neutron + electron) và khối lượng của nguyên tử.
1. **Tổng số hạt**: 58
2. **Khối lượng nguyên tử**: bé hơn 40
Giả sử nguyên tử X có:
- Số proton = Z
- Số neutron = N
- Số electron = E
Theo định luật bảo toàn, ta có:
- Tổng số hạt: Z + N + E = 58
Vì nguyên tử trung hòa điện, số electron (E) bằng số proton (Z):
- E = Z
Vậy ta có:
- Z + N + Z = 58
- 2Z + N = 58 (1)
Khối lượng nguyên tử (tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử, u) thường được tính bằng tổng khối lượng của proton và neutron. Mỗi proton và neutron có khối lượng xấp xỉ 1 u. Do đó, khối lượng nguyên tử X sẽ gần bằng Z + N.
Vì khối lượng nguyên tử bé hơn 40, ta có:
- Z + N < 40 (2)
Từ (1) và (2), ta có:
- 2Z + N = 58
- N = 58 - 2Z
Thay N vào (2):
- Z + (58 - 2Z) < 40
- 58 - Z < 40
- Z > 18
Vậy ta có:
- 18 < Z < 29 (vì nếu Z = 29 thì N = 0, không hợp lý)
Ta thử các giá trị Z từ 19 đến 28:
- Nếu Z = 19: N = 58 - 2*19 = 20 → Khối lượng = 19 + 20 = 39 (hợp lý)
- Nếu Z = 20: N = 58 - 2*20 = 18 → Khối lượng = 20 + 18 = 38 (hợp lý)
- Nếu Z = 21: N = 58 - 2*21 = 16 → Khối lượng = 21 + 16 = 37 (hợp lý)
- Nếu Z = 22: N = 58 - 2*22 = 14 → Khối lượng = 22 + 14 = 36 (hợp lý)
- Nếu Z = 23: N = 58 - 2*23 = 12 → Khối lượng = 23 + 12 = 35 (hợp lý)
- Nếu Z = 24: N = 58 - 2*24 = 10 → Khối lượng = 24 + 10 = 34 (hợp lý)
- Nếu Z = 25: N = 58 - 2*25 = 8 → Khối lượng = 25 + 8 = 33 (hợp lý)
- Nếu Z = 26: N = 58 - 2*26 = 6 → Khối lượng = 26 + 6 = 32 (hợp lý)
- Nếu Z = 27: N = 58 - 2*27 = 4 → Khối lượng = 27 + 4 = 31 (hợp lý)
- Nếu Z = 28: N = 58 - 2*28 = 2 → Khối lượng = 28 + 2 = 30 (hợp lý)
Từ đó, ta có thể kết luận rằng nguyên tử X có thể có các giá trị Z từ 19 đến 28, với số neutron tương ứng là từ 20 đến 2.
**Kết luận**:
- Số proton (Z) có thể là 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, hoặc 28.
- Số neutron (N) tương ứng sẽ là 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4, hoặc 2.
- Số electron (E) sẽ bằng số proton (Z).