Atom là gì? Tìm hiểu về các thành phần cơ bản của Atom

Vinh Phạm

1210

27-12-2018

Atom là gì? 

Atom – tên khoa học của nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất và cấu trúc xác định của các nguyên tố. Thuật ngữ "atom" có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là không thể chia cắt, bởi vì trong quá khứ người ta đã từng cho rằng các nguyên tử là nhỏ nhất trong vũ trụ và không thể nào phân chia được nữa. Tuy nhiên, giờ đây chúng ta đã biết được rằng các nguyên tử được tạo thành từ ba loại hạt: proton, neutron và electron (bao gồm các hạt nhỏ hơn như quark...).

Các nguyên tử được tạo ra sau Vụ nổ lớn 13,7 tỷ năm trước. Khi vũ trụ mới được hình thành nguội dần đi, các điều kiện trở nên phù hợp để các quark và electron hình thành. Các quark kết hợp với nhau để tạo thành proton và neutron, và các hạt này tiếp tục kết hợp để tạo thành hạt nhân. Tất cả chỉ diễn ra trong vài phút đầu tiên kể từ khi vũ trụ bắt đầu tồn tại, (theo CERN).

Các thành phần cơ bản của Atom

Proton và neutron nặng hơn electron và nằm trong hạt nhân ở trung tâm của nguyên tử. Electron cực kỳ nhẹ và tồn tại trong một đám mây quay quanh hạt nhân. Đám mây điện tử có bán kính lớn hơn 10.000 lần so với hạt nhân.

Proton và neutron có cùng khối lượng. Trong đó, một proton nặng hơn electron 1.800 lần. Các nguyên tử luôn có số lượng proton và electron bằng nhau, và số lượng proton và neutron cũng thường tương tự nhau. Khi thêm một proton vào nguyên tử sẽ tạo ra một nguyên tố mới, trong khi đó, nếu thêm một neutron sẽ tạo ra một đồng vị, hoặc phiên bản nặng hơn của nguyên tử đó.

Hạt nhân

Hạt nhân được phát hiện vào năm 1911 bởi Ernest Rutherford - nhà vật lý học người New Zealand, và vào năm 1920 ông đã đã đề xuất đặt tên cho các hạt tích điện dương của nguyên tử là proton. Rutherford cũng đưa ra giả thuyết rằng có một hạt trung tính trong hạt nhân, mà James Chadwick - nhà vật lý học người Anh và cũng là sinh viên của Rutherford, đã xác nhận điều này vào năm 1932.

Gần như toàn bộ số nguyên tử đều nằm trong hạt nhân. Các proton và neutron tạo nên hạt nhân có cùng khối lượng (proton hơi nhỏ hơn) và có cùng động lượng góc, theo Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley.

Hạt nhân được giữ bởi "lực mạnh", một trong bốn lực cơ bản trong tự nhiên. Lực này giữa các proton và neutron vượt qua lực điện đẩy, và theo quy luật của điện, sẽ đẩy các proton ra xa. Một số hạt nhân nguyên tử không ổn định vì lực liên kết có sự thay đổi giữa các nguyên tử khác nhau tùy theo kích thước của hạt nhân. Các nguyên tử này sau đó sẽ phân rã thành các nguyên tố khác, chẳng hạn như phân rã carbon-14 thành nitơ-14.

Proton

Proton là các hạt tích điện dương tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Rutherford đã phát hiện ra proton trong các thí nghiệm ống tia âm cực được tiến hành từ năm 1911 đến 1919. Các proton có khối lượng nhỏ hơn một chút so với neutron, ở vào khoảng 0,9986 (so với khối lượng của neutron là 1) hoặc khoảng 1,673x10-27 kg.

Số lượng proton trong một nguyên tử sẽ giúp xác định đó là nguyên tố gì. Ví dụ, các nguyên tử carbon có 6 proton, nguyên tử hydro có 1 và nguyên tử oxy có 8. Số lượng proton trong một nguyên tử được gọi là số nguyên tử của nguyên tố đó. Số lượng proton trong một nguyên tử cũng quyết định phản ứng hóa học của nguyên tố. Bảng tuần hoàn các nguyên tố sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần số nguyên tử.

Electron

Electron có khối lượng xấp xỉ 0,0005439 (so với khối lượng của neutron là 1) hoặc khoảng 9,10x10-31 kg nhỏ hơn 1,800 lần. .J. Thomson - nhà vật lý người Anh, đã phát hiện ra electron vào năm 1897. Các electron có điện tích âm và bị hút bởi các proton tích điện dương.

Các electron bao quanh hạt nhân nguyên tử theo các quỹ đạo, ý tưởng này được Erwin Schrödinger - một nhà vật lý người Áo đưa ra vào những năm 1920. Ngày nay, mô hình này được gọi là mô hình lượng tử hoặc mô hình đám mây điện tử. Các quỹ đạo xoay quanh nguyên tử ở bên trong có hình cầu nhưng các quỹ đạo bên ngoài phức tạp hơn nhiều.

Cấu hình electron của nguyên tử là một dạng sơ đồ quỹ đạo về vị trí của các electron trong một nguyên tử điển hình. Sử dụng cấu hình electron và các nguyên tắc vật lý, các nhà hóa học có thể dự đoán các tính chất của nguyên tử, như tính ổn định, điểm sôi và độ dẫn điện.

Neutron

Neutron được sử dụng để tìm khối lượng tương đối của proton và electron (vì vậy nó có khối lượng tương đối là 1) và có khối lượng vật lý là 1.6749x10-27 kg.

Sự tồn tại của neutron đã được Rutherford nghiên cứu về mặt lý thuyết vào năm 1920 và sau đó được Chadwick phát hiện vào năm 1932. Các neutron được tìm thấy trong phòng thí nghiệm khi các nguyên tử bị bắn vào một tấm beryllium mỏng. Các hạt nguyên tử rất nhỏ không có điện tích được giải phóng - neutron.

Các neutron là các hạt không tích điện được có trong tất cả các hạt nhân nguyên tử (trừ hydro-1). Khối lượng của neutron lớn hơn một chút so với proton. Giống như các proton, neutron cũng được tạo thành từ các quark - một quark "up" (với điện tích 2/3 dương) và hai quark "down" (mỗi hạt có điện tích 1/3 âm).

Đồng vị

Số lượng neutron trong một hạt nhân xác định đồng vị của nguyên tố đó. Ví dụ, hydro có ba đồng vị đã biết: protium, deuterium và tritium. Protium, ký hiệu là 1H, chỉ là hydro thông thường; nó có một proton và một electron và không có neutron. Deuterium (D hoặc 2H) có một proton, một electron và một neutron. Tritium (T hoặc 3H) có một proton, một electron và hai neutron.

Nguồn: Bizfly Cloud chia sẻ