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
Downlaod video thí nghiệm

Các bài khác


Sai lệch 9 phần trăm
10/07/2019
Một sai lệch giữa các phép đo về hằng số Hubble khiến các nhà khoa học phát vấn liệu có điều gì đó không đúng trong hiểu
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 44)
10/07/2019
Chương 12 HÊ, NHÌN ĐI… NÓ BAY KÌA! Khí động lực học và những máy bay đầu tiên Không bao lâu sau khi những máy bay đầu tiên
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 43)
10/07/2019
SỰ THĂNG BẰNG CỦA VIÊN ĐẠN Như ta đã thấy ở phần trước, yếu tố chính làm thăng bằng một viên đạn là chuyển động
Rốt cuộc hydrogen kim loại đã được tạo ra hay chưa?
09/07/2019
Rất nhiều nhà vật lí trong các năm qua khẳng định rằng họ có thể biến hydrogen thành kim loại bằng cách nén nó cực mạnh,
Trái Đất tử ngoại nhìn từ một đài quan sát trên Mặt Trăng
09/07/2019
Hành tinh nào thế này? Trái Đất đấy. Bức ảnh màu giả này cho thấy Trái Đất trông như thế nào trong miền ánh sáng tử
Một trường hợp phản trực giác trong đó hai điện tích cùng dấu hút nhau
09/07/2019
Khi nói đến điện tích, luôn có một chân lí bất di bất dịch: điện tích trái dấu hút nhau, cùng dấu đẩy nhau. Nhưng trong
Xác định lại các giới hạn của độ chuẩn xác đo lường
09/07/2019
Trong hàng thế kỉ, con người đã và đang mở rộng kiến thức của mình về thế giới thông qua việc đo lường ngày càng chính
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 44)
09/07/2019
Boron Là á kim duy nhất trong một nhóm nếu không đã gồm toàn kim loại, boron là nguyên tố đứng đầu nhưng không tiêu biểu lắm

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