Nguyên tử là những hạt có cấu tạo vô cùng nhỏ tồn tại trong hầu hết các dạng vật chất. Chúng là đề tài nghiên cứu và có vai trò quan trọng đến sự phát triển của rất nhiều lĩnh vực hiện nay. Nếu bạn đang muốn tìm hiểu về lĩnh vực này và muốn biết nguyên tử là gì cũng như cấu tạo và tính chất thì hãy tham khảo ngay tại bài viết này.
Tổng hợp các kiến thức liên quan đến nguyên tử
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là những hạt vô cùng nhỏ trung hòa về điện, bên trong nó chứa một hạt nhân ở trung tâm và được bao quanh bởi đám mây mang điện tích âm các electron. Nguyên tử là một đơn vị cơ bản của dạng vật chất và nó được dùng để xác định cấu trúc của các nguyên tố. Các nguyên tử này có khối lượng rất nhỏ, đường kính của chúng chỉ khoảng vài phần mười nano mét.
Một nguyên tử sẽ bao gồm hạt nhân nguyên tử (proton và notron), vỏ nguyên tử hay còn gọi là electron. Trong đó, proton và nơtron có khối lượng nặng hơn so với electron rất nhiều và chúng thường nằm trong tâm của nguyên tử hay còn gọi là hạt nhân. Thông thường một proton có trọng lượng nặng gấp 1.800 electron Còn electron thì tồn tại trong những đám mây bao xung quanh hạt nhân.
Các nguyên tử sẽ tham gia cấu thành nên những trạng thái vật chất khác nhau nên nó phụ thuốc rất nhiều vào các điều kiện Vật lý như: nhiệt độ, mật độ và áp suất. Khi những điều kiện này thay đổi đến một giới hạn nhất định thì sẽ xảy ra sự chuyển pha giữa các dạng vật chất. Không chỉ vậy mà trong một trạng thái, vật liệu cũng sẽ thể hiện ở những dạng hình thù khác nhau.
Các yếu tố cấu thành của một nguyên tử
Xem thêm:
Tìm hiểu về điện tích hạt nhân và điện tích định luật cu lông
Proton
Proton là một loại hạt tổ hợp, hạt hạ nguyên tử và là một trong hai loại hạt chính cấu thành nên hạt nhân nguyên tử. Bản thân một hạt proton sẽ được cấu tạo từ 3 hạt quark nhỏ hơn ( 2 quark lên và 1 quark xuống). Vậy nên proton mang điện tích dương (+1e) hay +1.602 ×10−19.
Khối lượng 1.6726 x 10−27, khối lượng này xấp xỉ bằng với hạt neutron và gấp 1836 lần khối lượng hạt electron.
Proton là một loại hạt khá ổn định. Tuy nhiên chúng cũng có thể biến đổi thành neutron thông qua việc bắt giữ electron. Quá trình này không xảy ra một cách tự nhiên mà cần phải nhờ đến sự giúp đỡ của năng lượng.
p+ + e− → n + ve
Neutron
Neutron là một loại hạt hạ nguyên tử, hạt này cùng với neutron cấu thành nên hạt nhân nguyên tử. Neutron trung hòa về điện và có khối lượng bằng 1.67492716 × 10−27 kg. Neutron và proton được người ta gọi chung là nucleon.
Mỗi neutron sẽ bao gồm có hai quark xuống và 1 quark lên. Các neutron này thường đóng vai trò quan trọng trong nhiều phản ứng hạt nhân.
Electron
Electron là một hạt hạ nguyên tử, có ký hiệu là e⁻ hay β⁻. Điện tích của electron sẽ bằng trừ một điện tích cơ bản. Các electron thường thuộc về hệ thứ nhất trong họ các hạt lepton và chúng được coi là những hạt cơ bản do không có thành phần nhỏ hay cấu trúc con nào.
Khối lượng của electron xấp xỉ bằng 1/1836 so với của proton. Electron có vai trò cơ bản trong nhiều hiện tượng vật ký như điện từ, hóa học, từ học và độ dẫn nhiệt.
Hạt nhân nguyên tử là gì?
Hạt nhân nguyên tử hay hạt nhân là hạt nằm ở trung tâm của nguyên tử được cấu thành từ proton và neutron. Hay nói cách khác thì hạt nhân nguyên tử là dạng gắn kết hỗn hợp giữa các proton mang điện tích dương và các neutron trung hòa về điện. Electron của nguyên tử sẽ liên kết với hạt nhân nhờ sự tương tác điện từ và tuân theo nguyên lý của cơ học lượng tử.
Hạt nhân nguyên tử có cấu trúc như thế nào?
Xem thêm:
Dòng điện trong kim loại là gì và bản chất dòng điện trong kim loại
Hạt nhân nguyên tử là có cấu trúc vật chất đậm đặc, mật độ vật chất lực lớn đạt đến 100 triệu tấn trên một cm3. Nó chiếm gần như toàn bộ khối lượng của nguyên tử. Theo nghiên cứu hiện nay thì về cơ bản hạt nhân nguyên tử có kích thước nằm trong vùng giới hạn bán kính cỡ 10-15. Và được cấu tạo bởi hai thành phần sau:
Proton mang điện tích +1, có ký hiệu là p. Khối lượng của proton là 1 đơn vị Cacbon (đvC).
Neutron là hạt không mang điện tích có ký hiệu là n. Khối lượng của Neutron là 1 đơn vị Cacbon.
Trong đó nơtron tự do sẽ có thời gian sống từ 10 – 15 phút và sau đó thì sẽ bị phân rã thành một proton, một electron và một phản nơtrinô.
Số hiệu nguyên tử là gì?
Số hiệu nguyên còn được gọi là số nguyên tử, số proton. Đây chính là số proton được tìm thấy bên trong của hạt nhân nguyên tử. Số hiệu này giống hệt với số điện tích của hạt nhân. Số nguyên tử thường chỉ dùng để xác định duy nhất một nguyên tố hóa học. Trong một nguyên tử không tích điện thì số nguyên tử sẽ bằng số electron.
Tổng của nguyên tử Z và số nơtron N sẽ bằng số khối A của một nguyên tử.
Các nguyên tử có cùng số nguyên tử Z nhưng khác nhau về số nơtron và khối lượng nguyên tử thì người ta gọi là đồng vị.
Ký hiệu Z có nguồn gốc xuất phát từ tiếng Đức Zahl – từ này có nghĩa là số. Trước khi tổng hợp các ý tưởng hiện đại từ Hóa học và Vật lý thì nó chỉ biểu thị cho vị trí số của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học, có thứ tự xấp xỉ nhưng không hoàn toàn phù hợp với thứ tự của các nguyên tố theo trọng lượng nguyên tử. Chỉ sau năm 1915 thì người ta mới nghiên cứu thấy số Z cũng là điện tích hạt nhân và đặc tính vật lý của các nguyên tử.
Ví dụ:
Số hiệu nguyên tử nguyên tố Urani là 92. Vậy ta sẽ có điện tích hạt nhân nguyên tử Urani là 92+, có 92 proton bên trong hạt nhân và 92 electron bên ngoài lớp vỏ.
Bảng tuần hoàn của các nguyên tố hóa học
Ký hiệu nguyên tử là gì?
Để biểu thị đầy đủ các đặc trưng của một nguyên tố hóa học thì bên cạnh việc sử dụng các ký hiệu thì người ta còn ghi các chỉ dẫn như sau:
Trong đó:
- X: là ký hiệu của nguyên tố
- Z: là số hiệu nguyên tử
- A: là số khối, A = Z + N.
Ví dụ cụ thể:
Thông qua những ký hiệu và các chỉ dẫn trên ta có thể biết được:
- Số hiệu nguyên tử của nguyên tố Clo là 17
- Điện tích hạt nhân của nguyên tử là 17+. Trong đó có 17 proton và 18 nơtron
- Nguyên tử Clo có 17 electron chuyển động quanh thân
- Khối lượng nguyên tử Clo là 35 đvC.
Khối lượng của nguyên tử
Khối lượng nguyên tử được cấu thành từ proton và neutron bên trong hạt nhân của nó. Tổng những hạt nhân này bên trong một nguyên tử được gọi là số khối. Số khối này chỉ đơn giản là một số tự nhiên và đơn vị là nucleon.
Ví dụ: Số khối của nguyên tố Cacbon là 12 nên nó sẽ có 12 Nucleon. Trong đó sẽ có 6 proton và 6 neutron.
Khối lượng thực của một nguyên tử khi nó đứng yên thường được biểu diễn bằng đơn vị khối lượng của nguyên tử ký hiệu “u” hoặc Da (Dalton). Đơn vị này được xác định bằng 1/12 khối lượng nghỉ của những nguyên tử tự do trung hòa về điện cacbon-12 với khối lượng xấp xỉ bằng 1.66 x 10−27 Kg.
Trên đây là bài viết chia sẻ các kiến thức về nguyên tử là gì, khối lượng và số hiệu của nó. Hy vọng những kiến thức chia sẻ tại bài viết sẽ giúp bạn học tập tốt hơn.
