Cấu tạo nguyên tử là gì? Những điều cần biết về cấu tạo nguyên tử

Cấu trúc nguyên tử là gì?

1. Sự ra đời của thuyết nguyên tử

Khoảng năm 450 trước Công nguyên, nhà triết học Hy Lạp Democritus là người đầu tiên cho rằng mọi thứ trên Trái đất đều được tạo thành từ những hạt nhỏ. Để đặt tên cho những hạt này, ông đã sử dụng thuật ngữ Atomos, tiếng Hy Lạp có nghĩa là “không thể phân chia được”, sau đó thuật ngữ hiện đại “nguyên tử” được đặt ra.

Vào thời điểm đó, ý tưởng của ông không được coi trọng và phải đến nhiều thế kỷ sau, khái niệm nguyên tử mới được công nhận.

Vào thế kỷ 19, John Dalton đã đề xuất năm định đề để giải thích cách các nguyên tử tạo nên thế giới xung quanh chúng, và những định đề này vẫn đúng cho đến ngày nay. Đó là:

Mọi vật chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử, là những hạt có kích thước vô cùng nhỏ

Tất cả các nguyên tử của nguyên tố đã cho đều giống hệt nhau

Mọi nguyên tử của nguyên tố đó đều khác với nguyên tử của mọi nguyên tố khác

Một hợp chất sẽ được tạo thành từ hai hoặc nhiều nguyên tố có thể kết hợp với nhau theo một tỷ lệ cố định.

Các nguyên tử không thể bị phá hủy hoặc tạo ra trong phản ứng hóa học, nhưng chúng có thể được sắp xếp lại và tạo thành các chất mới.

2.Khái niệm cấu tạo nguyên tử là gì?

Để tìm hiểu về cấu trúc nguyên tử, trước tiên chúng ta cần nắm được kiến ​​thức nguyên tử là gì.

2.1. Nguyên tử là gì?

Theo định nghĩa, nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất. Chúng bao gồm các hạt cực nhỏ và trung hòa về điện. Một nguyên tử sẽ bao gồm một hạt nhân trung tâm được bao quanh bởi một đám mây electron tích điện âm.

Ngoài ra, nguyên tử được ký hiệu là Z (Zahl trong tiếng Đức), chúng thường có kích thước rất nhỏ, đường kính khoảng vài phần mười nanomet.

2.2. Cấu trúc nguyên tử

Mỗi nguyên tử sẽ có cấu tạo cơ bản gồm 2 phần: Lớp vỏ và hạt nhân.

Cấu tạo của nguyên tử gồm hai phần: lớp vỏ và hạt nhân

Lớp vỏ:

Đây là lớp vỏ di chuyển xung quanh hạt nhân và được sắp xếp thành từng lớp, mỗi lớp sẽ chứa một số lượng electron nhất định.

Những electron này sẽ mang điện tích âm, nhẹ và chuyển động liên tục xung quanh hạt nhân. Thường bị thu hút bởi các protein có điện tích dương trái dấu. chuyển động liên tục xung quanh hạt nhân. Ngoài ra, số electron luôn bằng số proton nên nguyên tử trung hòa về điện.

hạt nhân:

Nó thuộc trung tâm nguyên tử và được tạo ra bởi hai loại hạt là proton và neutron.

Khối lượng của electron rất nhỏ nhưng khối lượng của proton và neutron bằng nhau. Do đó, khối lượng của hạt nhân sẽ được coi là khối lượng của nguyên tử.

3. Mô hình cấu trúc nguyên tử

Mô hình chi tiết về cấu trúc nguyên tử bao gồm lớp vỏ và hạt nhân liên kết với nhau bằng các hạt tích điện và không tích điện. Ngoài ra còn có hạt nhân electron và chất cho electron để tạo ra nguyên tử rắn.

Nguyên tử được tạo thành từ ba loại hạt chính: proton, neutron và electron

Nguyên tử được tạo thành từ ba loại hạt chính bao gồm proton, neutron và electron:

Đây là một hạt tích điện dương và được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Trong các thí nghiệm từ năm 1911 đến năm 1919, Ernest Rutherford đã phát hiện ra chúng.

Số lượng proton trong nguyên tử còn được gọi là số nguyên tử của nguyên tố này. Dựa vào số lượng proton, chúng ta có thể xác định nguyên tử này là nguyên tố gì, chẳng hạn như nguyên tử Hydro có 1 proton, nguyên tử Oxy có 8 proton hay nguyên tử Carbon có 6 proton.

Với khối lượng mp = 1,6726,10-27kg và điện tích qp = –1,602 x 10–19 C

Năm 1920, nhà hóa học người Mỹ WD Harkins đã dự đoán sự tồn tại của neutron. Và ông cũng là người đầu tiên sử dụng “neutron” liên quan đến hạt nhân nguyên tử. Neutron được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử và không mang điện tích. Thông thường khối lượng của 1 neutron sẽ lớn hơn khối lượng của 1 proton.

Với mn = 1,6726,10-27kg và qn = 0

Năm 1897, electron được JJ Thomson và các đồng nghiệp người Anh của ông phát hiện ra ở dạng hạt cơ bản. Các electron bị thu hút bởi các proton có điện tích dương và âm. Đóng vai trò cơ bản trong nhiều hiện tượng vật lý, chẳng hạn như từ tính, hóa học, điện và độ dẫn nhiệt. Ngoài ra, chúng còn tham gia vào các tương tác hấp dẫn, điện từ và tương tác yếu. So với proton, electron có khối lượng xấp xỉ 1/1836.

Với me = 9,1094 x 10-31 kg và qe = – 1,602 x 10-19 C

4. Khối lượng và kích thước cấu trúc nguyên tử

Để hiểu rõ hơn về cấu trúc nguyên tử, chúng ta cùng tìm hiểu về kích thước và khối lượng nguyên tử.

4.1. Khối lượng nguyên tử

Khối lượng nguyên tử hay còn gọi là khối lượng hạt nhân có ký hiệu u(đơn vị). Vì khối lượng của nguyên tử thường tập trung chủ yếu ở hạt nhân.

Ngoài ra, giá trị 1u(đơn vị) = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử cacbon.

Khối lượng nguyên tử C = 19,9265,10-27kg

Tức là: 1u = 19,9265,10-27kg /12 = 1,6605,10-27kg

4.2. Kích cỡ

Thông thường nguyên tử sẽ có kích thước cực kỳ nhỏ, đường kính hạt nhân khoảng 10-14 m và đường kính nguyên tử khoảng 10-10 m.

Kích thước nguyên tử được tính bằng đơn vị nanomet (1nm = 10-9m) hoặc angtron (1Å = 10-10m).

5. Phân biệt nguyên tử và phân tử

Vì phân tử và nguyên tử, phân tử có những khái niệm khá giống nhau nên nhiều người hay nhầm lẫn. Dưới đây Đông Á sẽ phân biệt chi tiết hai đại lượng này.

nguyên tử

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất bao gồm các hạt cực nhỏ, mang tính hạt nhân, trung hòa về điện, được bao quanh bởi các điện tích âm.

Ví dụ: Nguyên tử cacbon, nguyên tử liti, nguyên tử canxi,…

Nguyên tử có dạng hình cầu, có thể tồn tại hoặc không tồn tại ở trạng thái tự do, không có khả năng phân tách làm hai và không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Ngoài ra, các nguyên tử không có khả năng phân chia thành hai hoặc liên kết bằng hạt nhân.

Phân tử

Phân tử Bao gồm một số nguyên tử liên kết với nhau, thể hiện tính chất hóa học hoàn chỉnh của một chất

Ví dụ: Phân tử oxy (O2); Phân tử nước (H2O)

Phân tử tồn tại dưới nhiều hình dạng, có thể tồn tại ở trạng thái tự do, có thể tách rời các phần tử và kết hợp với nhau. Đặc biệt, các phân tử không thể nhìn thấy bằng mắt thường mà có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi, liên kết cộng hóa trị hoặc ion.

6. Ứng dụng nổi bật của nguyên tử trong đời sống

Nguyên tử được sử dụng rộng rãi trong ngành năng lượng. Phổ biến nhất là năng lượng nguyên tử và năng lượng hạt nhân.

Theo thống kê, tính đến năm 2017, nhờ năng lượng hạt nhân, có tới 14% lượng điện trên thế giới được sản xuất. Với hơn 150 tàu chạy bằng đồng vị phóng xạ và tên lửa chạy bằng năng lượng hạt nhân được sản xuất.

Thông qua các lò phản ứng hạt nhân được kiểm soát, công nghệ hạt nhân được sử dụng để khai thác năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử. Phương pháp phân hạch hạt nhân được sử dụng ngày nay. Ngoài ra, còn có một số phương pháp khác có thể bao gồm phản ứng tổng hợp hạt nhân hoặc phân rã phóng xạ.

Với nhiều kích cỡ và công dụng khác nhau, tất cả các lò phản ứng đều sử dụng nước nóng để tạo hơi nước. Sau đó chúng được chuyển hóa thành năng lượng cơ học để tạo ra lực đẩy hoặc tạo ra điện.

Tóm lại, bài viết này CVG Group đã giải thích cho bạn đọc cấu trúc nguyên tử là gì, mô hình, kích thước và khối lượng của cấu trúc nguyên tử. Hy vọng những kiến ​​thức này sẽ giúp ích cho bạn trong cuộc sống.