Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 3)

Cấu hình electron

Các electron trong quỹ đạo xung quanh một hạt nhân nguyên tử không thể chiếm bất kì vị trí nào mà chúng muốn. Thay vậy, chúng chiếm giữ các orbital nguyên tử, sắp xếp thành các “lớp vỏ” gắn liền với một năng lượng (bị lượng tử hóa) nhất định. Mỗi lớp vỏ chứa một số electron nhất định và khi nó đầy, các electron bắt đầu lấp đầy mức tiếp theo. Theo vật lí lượng tử, các orbital không phải những cấu trúc có hình dạng rạch ròi, mà thay vậy chúng là “những vùng xác suất” ranh mờ, trong đó có xác suất 95% tìm thấy một electron. Khoảng trống giữa các orbital là nơi không bao giờ tìm thấy electron nào.

Cấu hình electron của một nguyên tố là chìa khóa cho tính chất vật lí và hành trạng hóa học của nó. Số lượng electron trong lớp vỏ ngoài cùng (còn gọi là lớp vỏ hóa trị) và năng lượng của chúng có vai trò lớn trong việc định đoạt kiểu liên kết và các loại hợp chất và dạng thù hình của nguyên tố. Các electron trong những orbital gần hạt nhân được liên kết mạnh nhất, và một lớp vỏ hóa trị được lấp đầy là một cấu hình electron bền hơn. Cấu hình này cũng giải thích nhiều “khuynh hướng quan sát thấy trong bảng tuần hoàn”.

Cấu hình electron

Các electron không quay xung quanh hạt nhân nguyên tử giống như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời. Thay vậy, chúng nhạt nhòe, tạo thành một “đám mây electron” vây xung quanh hạt nhân. Chúng bị giam cầm trong các không gian hạn chế, gọi là orbital, sắp xếp xung quanh hạt nhân. Hình dạng của các orbital này được xác định bởi các hàm toán học.

Các lực trong hạt nhân

Hydrogen, nguyên tố đơn giản nhất, có đúng một proton tích điện dương cho hạt nhân của nó. Tuy nhiên, các nguyên tố nặng hơn có nhiều proton hơn, vậy làm thế nào hạt nhân thắng được lực đẩy tĩnh điện giữa các điện tích dương này? Câu trả lời nằm ở lực mạnh (hay “tương tác hạt nhân mạnh”), một lực hút tầm ngắn tác dụng trên các khoảng cách femto-mét (1 x 10–15 m). Nó không những hút các proton và neutron lại với nhau, mà còn liên kết các quark để tạo nên chính các nucleon. Một lực khác nữa tác dụng trong hạt nhân – lực yếu – cho phép các neutron thỉnh thoảng biến thành proton trong phân hủy phóng xạ beta.

Khối lượng kết hợp của các nucleon trong một hạt nhân nhỏ hơn một chút so với tổng khối lượng tách riêng của chúng, vì thế khi các nguyên tố được tôi luyện từ từng nucleon, khối lượng dôi dư này được giải phóng thành “năng lượng liên kết”. Các phản ứng hạt nhân có thể bòn rút nguồn năng lượng này hoặc qua sự nhiệt hạch (kết hợp các hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn), hoặc phân hạch (phân tách các nguyên tố nặng thành những mảnh nhẹ hơn).

Năng lượng liên kết tăng khi số nucleon tăng thêm, tạo ra các hạt nhân nguyên tử càng bền hơn lên tới cực đại tại Ni-62. Năng lượng liên kết hạt nhân lớn gấp khoảng một triệu lần so với năng lượng liên kết electron của các nguyên tử.

Các lực trong hạt nhân

Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành | Dan Green

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Các bài khác


Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 52)
22/05/2019
Vụ Nổ Lớn Nguồn gốc của lí thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang) nằm ở thực tế chính không gian đang dãn nở. Nếu Vũ trụ hiện
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 51)
22/05/2019
Lí thuyết nhiễu loạn Trong khi các nhà vật lí có thể tính ra nghiệm cho các toán tử Hamiltonian tương ứng với, nói ví dụ,
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 4)
22/05/2019
SỰ TRỖI DẬY CỦA TÊN LỬA V-2 Dưới sự lãnh đạo của von Braun, các công thức trên giấy và bản phác thảo của Tsiolkovsky
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 3)
22/05/2019
PHẦN I: RỜI TRÁI ĐẤT – LEAVING THE EARTH Bất cứ ai ngồi trên đỉnh của hệ thống nạp đầyu nhiên liệu hydro-oxygen lớn nhất
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 50)
21/05/2019
Nguyên lí tương ứng Cơ học lượng tử giải quyết vật lí học của cái rất nhỏ và, như chúng ta thấy, hành trạng lượng
Từ trường của vũ trụ vô cùng yếu
20/05/2019
Từ trường của toàn bộ vũ trụ yếu hơn 2,5 tỉ lần so với của một nam châm tủ lạnh, theo một phân tích mới. “Xét theo
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 4)
20/05/2019
TỪ TÍNH TRONG NÃO Trong thập kỷ qua, nhiều thiết bị công nghệ cao mới đã bước vào bộ công cụ của các nhà thần kinh học,
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 3)
20/05/2019
MRI: CỬA SỔ NHÌN VÀO TRONG BỘ NÃO Để hiểu lý do tại sao công nghệ mới triệt để này đã giúp giải mã bộ não đang suy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com