Nguyên tử, hạt cấu tạo quan trọng của mọi dạng vật chất, luôn tồn tại xung quanh chúng ta. Vậy nguyên tử là gì? Số hiệu nguyên tử là gì? Khối lượng nguyên tử là gì? Cùng tìm hiểu về cấu tạo và tính chất của nguyên tử qua bài viết dưới đây nhé.
Giải thích khái niệm nguyên tử là gì?
Nguyên tử là một đơn vị cơ bản của vật chất, có đường kính chỉ bằng vài phần mười của nanômét, và giúp xác định cấu trúc của các nguyên tố. Mỗi nguyên tử có một hạt nhân ở trung tâm và xung quanh là các electron mang điện tích âm. Các nguyên tử kết hợp với nhau để tạo thành các trạng thái vật chất khác nhau, phụ thuộc vào mật độ, nhiệt độ và áp suất. Khi có sự thay đổi trong các yếu tố này đến một điều kiện giới hạn, sự chuyển pha vật chất giữa các pha rắn, khí, lỏng và Plasma sẽ xảy ra.
Số hiệu nguyên tử là gì?
Số hiệu nguyên tử, còn được gọi là số nguyên tử hoặc số proton của nguyên tố hóa học, được định nghĩa là số proton được tìm thấy trong hạt nhân của một nguyên tử. Nó giống với số điện tích của hạt nhân và là duy nhất cho một nguyên tố hóa học. Trong một nguyên tử không có điện tích thì số lượng proton bằng với số electron.
Các thành phần cấu tạo của nguyên tử
Mỗi nguyên tử được cấu tạo từ ba loại hạt: Proton, neutron và electron.
1. Proton
Proton là hạt mang điện tích dương được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Ernest Rutherford đã phát hiện proton trong các thí nghiệm từ năm 1911 đến 1919. Số lượng proton trong một nguyên tử xác định loại nguyên tố, ví dụ như Cacbon có 6 proton, oxy có 8 proton.
Proton được cấu tạo từ các hạt quark. Thông thường, mỗi proton có ba quark với hai quark “lên” và một quark “xuống”, và chúng được liên kết lại với nhau bởi các hạt gluon. Proton mang điện tích dương (+1e) hay chính bằng +1.602 ×10−19.
Proton có khối lượng là 1.6726 x 10−27 và khối lượng này gần bằng với khối lượng của neutron, nhưng gấp 1836 lần so với khối lượng electron. Proton là một loại hạt khá ổn định nhưng có thể biến đổi thành neutron thông qua việc bắt giữ electron dưới tác động của năng lượng.
2. Neutron
Neutron là hạt không mang điện trong hạt nhân nguyên tử. Nó có khối lượng lớn hơn khối lượng của proton. Neutron được phát hiện bởi nhà vật lý học James Chadwick vào năm 1932 và được gọi là nucleon.
Mỗi neutron được cấu tạo từ 3 quark với 1 quark “lên” và 2 quark “xuống”.
3. Electron
Electron là hạt mang điện tích âm và bị hút về phía điện tích dương của proton. Khối lượng của electron xấp xỉ bằng 1/1836 khối lượng của proton. Electron xung quanh hạt nhân nguyên tử trong các lộ trình orbital. Các orbital bên trong có dạng hình cầu, trong khi những orbital bên ngoài phức tạp hơn.
Các nhà hóa học dựa vào cấu hình electron và nguyên lý vật lí để dự đoán các tính chất của một nguyên tử như độ ổn định, điểm sôi và độ dẫn.
Khối lượng của nguyên tử
Trong một nguyên tử, số proton bằng số electron. Khối lượng proton tương đương với khối lượng neutron, trong khi khối lượng của electron rất nhỏ, do đó khối lượng của nguyên tử chủ yếu là khối lượng của hạt nhân.
Khối lượng thực của một nguyên tử khi nó đứng yên thường được biểu diễn bằng đơn vị khối lượng của nguyên tử, kí hiệu là “u” hoặc dalton (Da). Đơn vị này được xác định bằng 1/12 khối lượng nghỉ của nguyên tử tự do được trung hòa điện cacbon-12 với khối lượng xấp xỉ 1.66 x 10−27 Kg. Mặc dù các nguyên tử nặng nhất có khối lượng rất lớn, nhưng khối lượng của chúng quá nhỏ để có thể nghiên cứu trực tiếp. Do đó, đơn vị khối lượng của nguyên tử là rườm rà và không cần phải quan tâm quá nhiều.
Bài tập minh họa về nguyên tử
Bài tập 1: Một nguyên tử nhôm có 13 proton, 13 electron và 14 neutron. Hãy xác định khối lượng của nguyên tử nhôm.
Giải:
Ta có:
- Khối lượng proton (mp) = 13 . 1,6726 .10-24 = 21,71 . 10-24 gam
- Khối lượng neutron (mn) = 14 . 1,675 . 10-24 = 23,45 . 10-24 gam
- Khối lượng electron (me) = 13 . 9,1 . 10-28 = 0,01183 . 10-24 gam
Vậy khối lượng của một nguyên tử nhôm là:
mp + mn + me = 21,71 . 10-24 + 23,45 . 10-24 + 0,01183 . 10-24 = 45,172 . 10-24 gam
Bài tập 2: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt là 40, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn tổng số hạt không mang điện 12 hạt. Hãy xác định số proton của nguyên tử X.
Giải:
Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt là 40, tức là số hạt = p + e + n = 2p + n = 40 (1)
Vì số hạt mang điện tích nhiều hơn số hạt không mang điện tích là 12, và khối lượng proton bằng khối lượng electron, nên p + e – n = 2p – n = 12 (2)
Từ (1) và (2), ta có p = 13, n = 14
Vậy số proton có trong nguyên tử X là 13.
Đó là những thông tin cơ bản về nguyên tử mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng rằng những thông tin này sẽ mang đến cho bạn kiến thức thú vị về nguyên tử.
Trường Trung Cấp Việt Hàn (VKI) là một trường giáo dục chuyên nghiệp đáng tin cậy để đào tạo các chuyên gia ngành công nghệ thông tin và kỹ thuật. Hãy tham khảo website của chúng tôi để biết thêm thông tin chi tiết.
Xem thêm:
- Etilen là gì? Cơ chế làm chín trái cây của Etilen C2H4
- SiO2 là gì? Tầm quan trọng của silic dioxit (SiO2) trong cuộc sống
