Kiến thức cấu tạo nguyên tử

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất, nó được dùng để xác định cấu trúc của các nguyên tố. Bài viết dưới đây là tổng hợp kiến thức cấu tạo nguyên tử được Toploigiai tổng hợp, mời bạn đọc tham khảo.

Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất, nó được dùng để xác định cấu trúc của các nguyên tố. Nguyên tử sẽ chứa 1 hạt nhân ỏ trung tâm, còn xung quanh sẽ được bao bọc bởi đám mây điện tích âm electron. Nguyên tử là các đối tượng rất nhỏ với đường kính chỉ khoảng vài phần mười của nano mét. 

Nguyên tử được ký hiệu là Z, ký hiệu này được xuất phát từ tiếng Đức Zahl có nghĩa là số.

Trước khi tổng hợp các ý tưởng hiện đại từ vật lý và hóa học, chỉ biểu thị vị trí số của 1 nguyên tố trong bảng tuần hoàn có thứ tự xấp xỉ nhưng không hoàn toàn phù hợp với thứ tự của các nguyên tố theo trọng lượng nguyên tử. Vì thế, sau năm 1915, với gợi ý và bằng chứng cho thấy số Z cũng là điện tích hạt nhân và có đầy đủ các đặc tính của các nguyên tử đã tạo ra từ tiếng Đức cho số nguyên tử Atomazahl được sử dụng phổ biến trong bối cảnh hiện nay.

Cấu tạo của nguyên tử

Nguyên tử được cấu tạo bởi ba loại hạt đó là: Proton, neutron và electron.

Trong đó, Proton và neutron có khối lượng nặng hơn electron rất nhiều và chúng cư trú trong tâm của nguyên nguyên tử hay còn được gọi là hạt nhân. Còn electron thì lại cực kỳ nhẹ và tồn tại trong một đám mây bao xung quanh hạt nhân. Đám mây electron này có bán kính lớn gấp 10.000 lần hạt nhân. 

Protron và neutron có trọng lượng xấp xỉ bằng nhau. Một proton lại có trọng lượng nặng tới 1.800 electron.

Proton

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

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.

Electron

Electron có điện tích âm sẽ bị hút điện về phía các proton tích điện dương. Các Electron bao xung quanh hạt nhân nguyên tử trong những lộ trình được gọi là orbital. Các orbital bên trong vây xung quanh nguyên tử có dạng hình cầu, còn những orbital bên ngoài thì phức tạp hơn.

Hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử hiện nay các nhà vẫn còn nghiên cứu tiếp do chúng có những cấu tạo, đặc điểm, tính chất còn nhiều bí ẩn mà con người chưa nghiên cứu hết được. Tuy nhiên, trong nội dung chương trình học cần chúng ta ghi nhớ những điểm sau:

Hạt nhân nguyên tử là phần lõi, trung tâm trong 1 nguyên tử được bao bọc bởi những lớp electron có các hạt electron chuyển động ở bên ngoài.

Cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử gồm có hai loại hạt cơ bản là Hạt Proton, Hạt Nơtron.

- Hạt Proton là hạt mang điện tích

+ Ký hiệu: P

+ Proton mang điện tích dương. Điện tích mỗi prôtôn là +e = + 1,6.10 ^{- 19} C.

+ Khối lượng proton bằng 1.67262158 × 10⁻²⁷ kg

+ Số proton trong hạt nhân nguyên tử cũng là số thứ tự của nguyên tố ấy trong bảng tuần hoàn Hóa Học. Proton bền vĩnh cửu tuy nhiên thì khoa học hiện đại vẫn còn đang nghiên cứu thêm về quan niệm trên.

- Hạt Nơtron là hạt không mang điện tích

+ Ký hiệu: N

+ Nơtron có khối lượng bằng 1.67492716 × 10⁻²⁷ kg nặng hơn hạt Proton một chút.

+ Nơtron cho phép chúng ta phân loại những nguyên tố hóa học thành những đồng vị khác nhau.

+ Nơtron tự do có thời gian sống khoảng 10^-15 phút sau đó sẽ bị phân rã thành 1 proton, 1 điện tử electron và 1 phản nơtrino.

Số hiệu nguyên tử

Số hiệu nguyên tử, số nguyên tử của 1 nguyên tố hóa học là số proton được tìm thấy trong hạt nhân của 1 nguyên tử. Nó giống hệt với số điện tích của hạt nhân và trong 1 nguyên tử không tích điện thì số nguyên tử cũng bằng số electron. Vì thế, khi biết số hiệu của nguyên tử ta sẽ biết được số proton và số electron trong nguyên tử. 

Ngoài ra, nếu biết số hiệu nguyên tử Z và số khối A thì ta sẽ biết được số notron và số proton (N= A – Z) có trong hạt nhân nguyên tử, số e của nguyên tử đó.

Khối lượng nguyên tử

Phần lớn khối lượng của nguyên tử là do sự đóng góp của proton và neuton trong hạt nhân của nó. Tổng những hạt này trong một nguyên tử được gọi là số khối. Số khối chỉ đơn giản là một số tự nhiên và có đơn vị là nucleon.

Ví dụ Số khối của “Cacbon-12” nên nó sẽ có 12 nucleon (trong đó có 6 proton và 6 neuton).

Khối lượng thực của nguyên tử  khi nó đứng yên thường được biểu diễn bằng đơn vị khối lượng của nguyên tử kí hiệu “u” hoặc dalton (Da). Đơn vị này được xác định bằng 1/12 khối lượng nghỉ của nguyên tử  tự do trung hòa điện cacbon-12 với khối lượng gần bằng 1.66 x 10⁻²⁷ Kg. Với các nguyên tử nặng nhất thì nó cũng quá nhẹ để các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu trực tiếp và đơn vị khối lượng của nó cũng khá rườm rà.