Nguyên tử là một khái niệm quen thuộc trong hoá học. Dù vậy, không phải ai cũng nắm rõ được nguyên tử là gì? Cấu tạo của nguyên tử ra sao. Nguyên tử có vai trò rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu và phát triển của rất nhiều lĩnh vực. Bài viết này sẽ giúp bạn nắm được mảng kiến thức quan trọng này.
Tóm tắt
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất và được sử dụng để xác định cấu trúc các nguyên tố. Nguyên tử sẽ chứa một hạt nhân nằm ở trung tâm và bao bọc xung quanh bởi đám mây điện tích âm Electron. Nó có kích thước chỉ khoảng vài phần mười của nano mét. Chúng ta có thể quan sát được các nguyên tử đơn lẻ bằng thiết bị hiển vi.
Nguyên tử là gì là khái niệm quen thuộc trong Hoá học
Nguyên tử được tạo thành từ Proton, Notron và Electron. Electron sẽ có trọng lượng nhẹ hơn Proton và Notron. Các hạt Electron cực kỳ nhẹ và tồn tại trong đám mây bao quanh hạt nhân, đám mây đó có bán kính gấp 10.000 lần số hạt nhân bình thường. Một proton thông thường sẽ nặng hơn 1800 Electron.
Xem thêm: Phân tử là gì và các kiến thức liên quan đến phân tử
Nguyên tử cấu thành nên các trạng thái vật chất sẽ khác nhau và nó phụ thuộc vào nhiều điều kiện như mật độ, áp suất và nhiệt độ. Khi điều kiện thay đổi đến một giới hạn thì sẽ xảy ra sự chuyển pha vật chất giữa các pha rắn, lỏng, khí, Plasma. Trong một trạng thái, vật liệu có thể tồn tại ở những dạng hình thù khác nhau. Ví dụ như Carbon rắn thể hiện ở nhiều hình thù như graphite, graphene hay kim cương.
Nguyên tử có cấu tạo ra sao?
Như đã đề cập ở trên, thành phần nguyên tử được cấu thành bởi 3 hạt chủ yếu là Proton, Notron và Electron. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cụ thể về từng thành phần tồn tại trong nguyên tử ngay sau đây:
Nguyên tử được tạo thành từ 3 loại hạt chủ yếu là Proton, Notron và Electron
Proton
Đây là hạt mang điện tích dương tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Proton được Ernest Rutherford tìm thấy trong các thí nghiệm tiến hành vào năm 1911 - 1919. Số lượng Proton sẽ giúp xác định được nguyên tố hoá học này là gì.
Ví dụ: Nguyên tử Cacbon có 6 Proton hay Oxygen có 8 Proton,... Số lượng Proton có trong nguyên tử được coi là số nguyên tử của nguyên tố đó. Thêm một Proton vào nguyên tử sẽ biến nó trở thành một nguyên tố mới hoàn toàn.
Proton được cấu tạo từ nhiều hạt khác nhau có tên là quark. Thông thường, mỗi Proton sẽ có 3 hạt quark trong đó. Đồng thời, chúng được liên kết với nhau nhờ các hạt khác nữa, ví dụ như gluon.
Notron
Đây là hạt không mang điện. Notron được phát hiện bởi các hạt nhân nguyên tử. Số Notron sẽ giúp xác định đồng vị của nguyên tố. Thêm một Notron vào nguyên tử nó sẽ thành đồng vị của nguyên tử đó. Tương tự như Proton, Notron cũng được cấu tạo từ những hạt quark. Hạt Notron được nhà vật lý người Anh James Chadwick khám phá ra vào năm 1932.
Electron
Electron là những hạt mang điện tích âm, sẽ bị hút về phía các Proton mang điện tích dương. Các hạt này bao quanh các hạt nguyên tử gọi là orbital. Các Electron có vai trò xác định tính chất hoá học của nguyên tố và ảnh hưởng đến tính chất từ tính của nguyên tử cũng như vật liệu.
Nhờ vào việc sử dụng cấu hình Electron và nguyên lý vật lý của nó mà các nhà khoa học có thể dự đoán được tính chất khác nhau của nguyên tử. Cụ thể, đó là các tính chất như điểm sôi, độ dẫn, tính ổn định.
Những khái niệm xoay quanh nguyên tử
Bên cạnh khái niệm nguyên tử là gì thì có một số khái niệm liên quan đến nguyên tử bạn cần phải biết. Những khái niệm dưới đây sẽ giúp bạn nắm chắc hơn mảng kiến thức về nguyên tử.
Hạt nhân nguyên tử
Đây là bộ phận nằm trong trung tâm của nguyên tử được tạo nên bởi hai loại hạt là proton và neutron. Khối lượng của Proton và Notron sẽ tương đương với nhau và electron thì có khối lượng không đáng kể. Do đó, khối lượng của hạt nhân nguyên tử được coi là khối lượng nguyên tử. Ví dụ: Hydro là nguyên tử nhẹ nhất và cũng là nguyên tử duy nhất chỉ có 1 hạt Proton và không có Notron. Do đó, người ta thường sử dụng khí Hydro để bơm vào bóng bay.
Hydro là nguyên tử có khối lượng nhẹ nhất
Năng lượng nguyên tử
Năng lượng nguyên tử là loại năng lượng được giải phóng trong quá trình biến đổi hạt nhân bao gồm năng lượng nhiệt hạch, năng lượng phân hạch và năng lượng do phân rã chất phóng xạ. Đây là năng lượng sóng điện từ với khả năng ion hoá vật chất và năng lượng các hạt được gia tốc.
Số hiệu nguyên tử là gì?
Số hiệu nguyên tử hay số nguyên tử được biết đến là số Proton của nguyên tố hoá học được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử. Số hiệu nguyên tử giống với số điện tích hạt nhân. Nó được xác định duy nhất bởi các nguyên tố hoá học. Nếu trong một nguyên tử nào đó không có điện tích thì số lượng nguyên tử sẽ bằng với số Electron.
Số hiệu nguyên tử có trên bảng tuần hoàn hoá học
Nguyên tử khối là gì?
Nguyên tử khối là cách gọi của khối lượng nguyên tử được tính bằng đơn vị Cacbon (đvC). Mỗi một đơn vị Cacbon có giá trị bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử Cacbon. Khối lượng nguyên tử tính bằng gam hoặc kilogam và có trị số rất bé. Ta có, khối lượng của một nguyên tử Cacbon là 1,9926.10^(-23). Từ đó, chúng ta có thể rút ra được 1đvC có khối lượng bằng:
1đvC = (1/12). 1,9926.10^(-23) = 1,6605.10^(-24) g
Cách tính khối lượng nguyên tử
Để tính được khối lượng của nguyên tử bạn thực hiện theo trình tự 3 bước như dưới đây:
- Bước 1: Hãy ghi nhớ giá trị cố định 1đvC = 1,6605.10-27 kg =1,6605.10-24g.
- Bước 2: Bạn hãy tra bảng nguyên tử khối của nguyên tố hoá học. Ví dụ, nguyên tử A sẽ có nguyên tử khối là a, tức là A = a.
Tra cứu nguyên tử khối của nguyên tố trong bảng tuần hoàn hoá học
- Bước 3: Khối lượng thực của A là: mA= a . 0166.10-23= ? (g)
Ví dụ cụ thể, có 16g Oxi, hỏi có bao nhiêu nguyên tử Oxy trong 16g này?
16g là khối lượng được tính bằng gam tương ứng với số nguyên tử.
Áp dụng công thức tính nguyên tử khối, ta có:
Số nguyên tử = Khối lượng tính bằng gam/Khối lượng tính bằng gam của 1 nguyên tử
=> Số nguyên tử có trong 16g Oxy là: 16/(16.1,6605.10-24) = 6,02.10-23
1mol oxy có khối lượng 16g=16 (đvC) => 1 nguyên tử oxy có khối lượng là 16.1,6605.10^(-24) (g)
Tương tự, áp dụng cách tính trên có thể dễ dàng tính được nguyên tử khối của các chất Ba, P (Photpho), C (Cacbon), Na, Cu,…
Bài viết này của Sàn so sánh đã tổng hợp cho bạn kiến thức về nguyên tử bao gồm nguyên tử là gì? Cấu tạo nguyên tử và cách tính nguyên tử khối ra sao? Mong rằng những thông tin này sẽ giúp bạn học tập tốt hơn.
