Hạt nhân nguyên tử có cấu tạo như thế nào?

Câu hỏi: Hạt nhân nguyên tử có cấu tạo như thế nào? Những nguyên tử cùng loại có cùng số hạt nào trong hạt nhân? Tại sao khối lượng hạt nhân nguyên tử được coi là khối lượng nguyên tử?

Trả lời:

- Hạt nhân nguyên tử tạo bởi proton và nơtron. Trong đó proton (kí hiệu là p) mang điện tích dương (+), nơtron (kí hiệu là n) không mang điện.

- Các nguyên tử cùng loại thì có cùng số proton trong hạt nhân.

- Vì proton và nơtron có cùng khối lượng ( ≈ 1,67.10^-27 Kg ), còn electron (e) có khối lượng rất bé, không đáng kể (= 9,1094.10^-31Kg, tức là bằng khoảng 0,0005 lần khối lượng proton) nên khối lượng nguyên tử tập trung hầu hết ở hạt nhân nguyên tử. Vì vậy khối lượng hạt nhân nguyên tử được coi là khối lượng nguyên tử.

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về hạt nhân nguyên tử nhé!

1. Nguyên tử là gì?

   Nguyên tử là những hạt vô cùng nhỏ, trung hoà về điện.

   Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất chứa một hạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điện tích âm các electron. Hạt nhân nguyên tử là dạng gắn kết hỗn hợp giữa các proton mang điện tích dương và các neutron trung hòa điện (ngoại trừ trường hợp của nguyên tử hydro, với hạt nhân ổn định chỉ chứa một proton duy nhất không có neutron). Electron của nguyên tử liên kết với hạt nhân bởi tương tác điện từ và tuân theo các nguyên lý của cơ học lượng tử. Tương tự như vậy, nhóm các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết hóa học dựa trên cùng một tương tác này, và tạo nên phân tử. Một nguyên tử chứa số hạt electron bằng số hạt proton thì trung hòa về điện tích, trong khi số electron nếu nhiều hoặc ít hơn thì nó mang điện tích âm hoặc dương và gọi là ion. Nguyên tử được phân loại tuân theo số proton và neutron trong hạt nhân của nó: số proton xác định lên nguyên tố hóa học, và số neutron xác định đồng vị của nguyên tố đó.

2. Hạt nhân nguyên tử là gì?

   Hạt nhân nguyên tử là bộ phận nằm ở trung tâm của nguyên tử được tạo nên bởi proton và neutron. Proton có ký hiệu là p, mang điện tích như electron nhưng khác dấu. 

   Proton mang điện tích như electron nhưng khác dấu. Nó được ghi bằng dấu dương (+), khối lượng là 1 đvC. Neutron thì có ký hiệu là n, trung hòa về điện (không mang điện tích). Đồng thời có khối lượng là 1 đvC. 

   Những nguyên tử cùng loại sẽ có cùng số proton trong hạt nhân. Đồng thời số lượng proton sẽ bằng số electron.

   Tuy nhiên khối lượng proton và neutron sẽ có cùng khối lượng. Còn khối lượng của electron rất bé và không đáng kể. Chính vì vậy, khối lượng hạt nhân được coi là khối lượng nguyên tử. 

   Ví dụ như: Hydro là dạng nguyên tử nhẹ nhất. Nó cũng là nguyên tử duy nhất có 1 hạt proton và không có neutron. Do đó người ta sử dụng khí hydro để bơm vào bóng bay giúp bóng bay lên được. 

3. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử 

a. Proton

   Hạt proton là hạt mang điện dương được tìm thấy bên trong hạt nhân nguyên tử. Nó được tìm thấy bởi Ernest Rutherford trong các thí nghiệm tiến hành vào những năm 1911-1919. Số lượng proton trong một nguyên tử sẽ giúp xác định nguyên tố này là nguyên tố gì. 

   Có thể tham khảo ví dụ sau đây: Nguyên tử cacbon có 6 proton, nguyên tử oxygen có 8 proton,… Số lượng proton trong nguyên tử được xem là số nguyên tử của nguyên tố đó. Đồng thời số proton trong nguyên tử còn xác định tình hình hóa học của mỗi nguyên tố hóa học. 

   Proton được cấu tạo nên từ những hạt khác có tên gọi là quark. Thường sẽ có ba quark trong mỗi proton – hai quark “lên” (up) và một quark “xuống” (down) và chúng được liên kết lại với nhau bởi những hạt khác nữa gọi là gluon.

    Proton được cấu tạo nên từ những hạt khác có tên gọi là quark. Thường sẽ có ba quark trong mỗi proton – hai quark “lên” (up) và một quark “xuống” (down) và chúng được liên kết lại với nhau bởi những hạt khác nữa gọi là gluon.

b. Neutron

   Neutron là hạt không mang điện được phát hiện ra ở trong hạt nhân nguyên tử. Khối lượng của một neutron thì sẽ lớn hơn khối lượng của một proton. Tương tự như proton thì neutron cũng được cấu tạo từ quark – một quark “lên” và hai quark “xuống”. Neutron được khám phá ra bởi nhà Vật Lý người Anh – James Chadwick vào năm 1932.