Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất và xác định cấu trúc của các nguyên tố. Nguyên tử được cấu tạo từ ba loại hạt: proton, neutron, và electron.

Proton và neutron thì nặng hơn electron và cư trú trong tâm của nguyên tử, nơi được gọi là hạt nhân. Electron thì cực kì nhẹ và tồn tại trong một đám mây vây xung quanh hạt nhân. Đám mây electron có bán kính gấp 10.000 lần hạt nhân.

Proton và neutron có khối lượng xấp xỉ nhau. Tuy nhiên, một proton thì nặng hơn 1.800 electron. Nguyên tử luôn luôn có lượng proton và electron bằng nhau, và số lượng proton và neutron thường cũng ngang ngửa nhau. Thêm một proton vào một nguyên tử biến nó thành một nguyên tố mới, còn thêm một neutron vào một nguyên tử biến nó thành một đồng vị của nguyên tử đó.

Cấu trúc của một nguyên tử beryllium

Cấu trúc của một nguyên tử beryllium: 4 proton, 4 neutron và 4 electron.

Hạt nhân

Hạt nhân được khám phá ra vào năm 1911, nhưng đến năm 1932 thì các bộ phận của nó mới được nhận diện. Hầu như toàn bộ khối lượng của nguyên tử nằm ở hạt nhân. Hạt nhân được giữ lại bằng “lực mạnh”, một trong bốn lực cơ bản trong tự nhiên. Lực này giữa proton và neutron lấn át lực đẩy điện, theo quy tắc điện học, đẩy các proton ra xa nhau.

Proton

Proton là hạt mang điện dương được tìm thấy bên trong hạt nhân nguyên tử. Chúng được khám phá bởi Ernest Rutherford trong các thí nghiệm tiến hành vào năm 1911 đến 1919.

Số lượng proton trong một nguyên tử xác định nguyên tố là nguyên tố gì. Ví dụ, nguyên tử carbon có 6 proton, nguyên tử hydrogen có 1 proton và nguyên tử oxygen có 8 proton. Số lượng proton trong một nguyên tử được gọi là số nguyên tử của nguyên toosd dó. Số proton trong một nguyên tử còn xác định hành trạng hóa học của nguyên tố. Bảng tuần hoàn các nguyên tố sắp xếp các nguyên tố theo trật tự số nguyên tử tăng dần.

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

Electron

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

Cấu hình electron của một nguyên tử là mô tả orbital của vị trí của các electron trong một nguyên tử không bị kích thích. Sử dụng cấu hình electron và các nguyên lí vật lí, các nhà hóa học có thể dự đoán các tính chất của một nguyên tử, ví dụ như độ ổn định, điểm sôi và độ dẫn.

Thông thường, chỉ những lớp vỏ electron ngoài cùng mới liên quan đến hóa tính. Kí hiệu lớp vỏ electron phía trong thường được cắt xén bằng cách thay mô tả orbital dài dòng bằng kí hiệu cho một chất khí trơ ở trong ngoặc. Phương pháp kí hiệu này làm đơn giản hóa đi rất nhiều mô tả cho những phân tử lớn.

Ví dụ, cấu hình electron cho beryllium (Be) là 1s22s2, nhưng nó thường được viết là [He]2s2. [He] là tương đương cho mọi orbital electron trong một nguyên tử helium. Các kí tự s, p, d và f chỉ rõ hình dạng của các orbital và chỉ số trên cho biết số electron có trong orbital đó.

Neutron

Neutron là hạt không mang điện được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Khối lượng của một neutron thì hơi lớn hơn khối lượng của một proton. Giống như proton, neutron cũng được cấu tạo từ quark – một quark “lên” và hai quark “xuống”. Neutron được khám phá ra bởi James Chadwick vào năm 1932.

Đồng vị

Số lượng neutron trong một hạt nhân xác định đồng vị của nguyên tố đó. Ví dụ, hydrogen có ba đồng vị: protium, deuterium và tritium. Protium, kí hiệu là 1H, chinh là hydrogen thường; nó có một proton và một electron, và không có neutron nào. Deuterium (D hay 2H) có một proton, một electron và một neutron. Tritium (T hay 3H) có một proton, một electron và hai neutron.

Nguồn: LiveScience

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

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Detector vật chất tối nhạy nhất thế giới tìm thấy kết quả vô hiệu
25/07/2016
Thí nghiệm vật chất tối Xenon Lớn Dưới lòng đất (LUX) vừa thất bại, không phát hiện bất kì dấu hiệu nào của vật chất
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 8)
23/07/2016
ĐỘNG LƯỢNG VÀ XUNG LƯỢNG Một khái niệm vật lí quan trọng nữa là động lượng; nó là tích của khối lượng và vận tốc
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 7)
23/07/2016
3CƠ SỞ VẬT LÍ CỦA VŨ KHÍ THỜI XƯA Vai trò của vật lí học đối với các vũ khí chiến tranh thời xưa cũng giống như đối
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 6)
21/07/2016
ALEXANDER ĐẠI ĐẾ Một người từng sử dụng rộng rãi các vũ khí mới là Alexander Đại đế. Chào đời ở Pella, thủ đô
Lực hấp dẫn không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện lượng tử
21/07/2016
Để kết nối vật lí cổ điển và vật lí lượng tử, các nhà vật lí đã sử dụng hai nguyên tử rubidium để xem các hiệu
Ảnh chụp 121 megapixel của Trái đất
19/07/2016
Vệ tinh thời tiết Elektro-L của Nga vừa thực hiện một bức ảnh chi tiết của Trái đất. Không giống như kiểu “Hòn ngọc
Nghiên cứu năng lượng tối lập bản đồ 1,2 triệu thiên hà trong vũ trụ sơ khai
19/07/2016
Các nhà thiên văn học thuộc dự án Khảo sát Quang phổ Dao động Baryon (BOSS) vừa phân tích dữ liệu từ 1,2 triệu thiên hà ở xa
Hành trình tìm kiếm hành tinh thứ chín (Phần 2)
16/07/2016
Konstantin Batygin (Tạp chí Physics World, tháng 7/2016) Tình thế cấp bách “Anh từng thấy cái gì lạ như vậy chưa?” Mike hỏi,
Vui Lòng Đợi

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