Nguyên Tử Là Gì? Cấu Trúc Của Nguyên Tử Và Khối Lượng Nguyên Tử

Nguyên tử là hạt có cấu tạo vô cùng nhỏ nhưng tồn tại trong các dạng vật chất và có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình nghiên cứu, phát triển của nhiều lĩnh vực. Vậy nguyên tử là gì, có cấu tạo và tính chất như thế nào hãy cùng tham khảo tại bài viết dưới đây để có thêm những kiến thức thú vị nhé!

Contents

• 1 Nguyên tử là gì?
  • 1.1 Proton
  • 1.2 Neutron
  • 1.3 Electron
• 2 Hạt nhân nguyên tử là gì?
• 3 Lớp Electron trong nguyên tử
• 4 Khối lượng của nguyên tử 

Nguyên tử là gì?

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

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.

Xem thêm: Kiến thức Vật lý: Áp suất là gì? Áp lực là gì?

Các nguyên tử tham gia cấu thành nên những trạng thái vật chất rất khác nhau  và nó sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện Vật lý như: mật độ, nhiệt độ và áp suất. Khi các điều kiện này thay đổi đến một điều kiện giới hạn thì sẽ xảy ra sự chuyển pha vật chất giữ các pha, rắn, khí, lỏng và Plasma. Trong một trạng thái, vật liệu cũng sẽ thể hiện những dạng hình thù khác nhau.

Ví dụ: Với Carbon rắn nó có thể hiện như: graphene, graphite hay kim cương.

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. 

Ví dụ: nguyên tử Cacbon có 6 proton, nguyên tử oxygen có 8 proton và nguyên tử hydrogen có 1 proton. Số lượng proton trong 1 nguyên tử được gọi là số nguyên tử của nguyên tố đó. Bên cạnh đó, số proton trong một nguyên tử còn giúp xác định hành trạng hóa học của mỗi nguyên tố.

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

Xem thêm: “Bật mí” cách đo cường độ dòng điện chính xác 

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.

Cấu hình electron của một nguyên tử là mô tả orbital đến vị trí của các electron trong một nguyên tử không bị kích thích. Do vậy nhờ vào việc sử dụng cấu hình electron và các nguyên lí vật lí thì các nhà hóa học có thể dự đoán các tính chất của một nguyên tử, ví dụ: độ ổn định, điểm sôi và độ dẫn.

Hạt nhân nguyên tử là gì?

Hạt nhân nguyên tử là bộ phận nằm ở trung tâm của nguyên tử được tạo nên bởi proton và nơtron.

Proton có kí hiệu là p, mang điện tích như electron nhưng khác dấu, ghi bằng dấu dương (+), khối lượng là 1 đvC (đơn vị Cacbon).

Nơtron thì có kí hiệu là n, trung hòa về điện (không mang điện tích) và có khối lượng là 1 đvC.

Những nguyên tử cùng loại sẽ có cùng số proton trong hạt nhân và trong một nguyên tử đó thì số proton sẽ bằng số electron.

Đồng thời proton và nơtron có cùng khối lượng, còn khối lượng của electron rất bé và không đáng kể. Vậy nên khối lượng của hạt nhân được coi là khối lượng của nguyên tử.

Ví dụ: Hydro là nguyên tử nhẹ nhất và cũng là loại nguyên tử duy nhất có 1 hạt proton và không có nơtron. Chính vì tính chất này mà người ta đã sử dụng khí hydro để bơm vào bóng bay giúp bóng bay lên được.

Theo định nghĩa, thì hai nguyên bất kỳ có cùng số proton trong hạt nhân thì sẽ thuộc về cùng một nguyên tố hóa học. Còn các  nguyên tử có cùng số proton nhưng lại  khác số neutron thì sẽ những đồng vị khác nhau của cùng một nguyên tố. Ví dụ cụ thể cũng chính là nguyên tử hiđrô. 

Lớp Electron trong nguyên tử

Lớp electron là lớp vỏ chuyển động xung quanh hạt nhân và được sắp xếp thành từng lớp, mỗi lớp sẽ chứa số electron nhất định.

Những electron này mang điện tích âm và vô cùng nhẹ. nó thường bị hút lại bở proton mang điện tích dương (+) trái dấu. Số lượng electron (e) luôn bằng có proton (p) để nguyên tử luôn trung hòa về điện (p=e).

Ví dụ: Nguyên tử Cacbon có số nguyên tử là 6 trong đó có 6p (+) và 6e (-).

Mỗi nguyên tử thì sẽ có một hoặc nhiều lớp electron. Trong đó, lớp electron trong cùng (ở lớp 1) luôn có 2 electron. Với các lớp còn lại thì sẽ có nhiều nhất là 8 electron. 

Ví dụ: Nguyên tử oxi có 8 electron và nó được chia thành 2 lớp. Trong đó lớp 1 có 2 electron và lớp 2 có 6 electron. 

Khối lượng của 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. 

Bài viết trên vừa chia sẻ cho bạn đọc các kiến thức Vật lý liên quan đến nguyên tử là gì? cấu tạo của nguyên tử và khối lượng của nguyên tử. Hy vọng các thông tin chia sẻ trên sẽ giúp ích được bạn đọc trong quá trình học tập.