Cấu tạo nguyên tử, hạt nhân nguyên tử, thí nghiệm của Thomson và Rutherford

Các hạt cơ bản của một nguyên tử là gì? Cấu trúc của một nguyên tử và hạt nhân của một nguyên tử là gì? Thí nghiệm tia âm cực của Thomson và thí nghiệm hạt nhân nguyên tử của Rutherford,…

I. Thành phần nguyên tử

Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân chứa proton và neutron và vỏ nguyên tử chứa các electron.

II. Việc phát hiện ra các electron

– Năm 1897, nhà vật lý người Anh JJ Thomson thực hiện thí nghiệm phóng điện qua một ống thủy tinh gần chân không (gọi là ống tia âm cực). Ông quan sát thấy màn huỳnh quang trong ống phát sáng do có các tia phát ra từ cực âm (gọi là tia âm cực) và các tia này bị cực dương của điện trường hút, chứng tỏ chúng tích điện âm. Đó là chùm electron.

Trong nguyên tử có một hạt có khối lượng và mang điện tích âm gọi là electron.

– Electron, kí hiệu e, có:

+ Phí: q_e = – 1.602.10^-19 C (culông).

+ Khối lượng: m_e = 9,11.10^-28g.

– Không tính cước dưới 1.602.10 . đã được phát hiện^-19 C nên nó được dùng làm điện tích đơn vị, quy ước điện tích của electron là -1.

III. Việc khám phá ra hạt nhân nguyên tử

– Năm 1911, nhà vật lý New Zealand E. Rutherford bắn một chùm hạt alpha lên một lá vàng siêu mỏng và quan sát đường đi của chúng sau khi bắn phá bằng màn huỳnh quang.

– Kết quả: Hầu hết các hạt alpha đi thẳng qua lá vàng, một số ít bị lệch hướng và một số rất ít bị dội ngược trở lại.

– Giải thích kết quả:

+ Do nguyên tử có cấu tạo rỗng, ở trung tâm chứa hạt nhân mang điện dương có kích thước rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử nên hầu hết các hạt anpha đều có thể lọt qua lá vàng.

– Sự kết luận:

+ Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ gồm các êlectron chuyển động xung quanh hạt nhân.

Nguyên tử trung hòa về điện: Số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.

IV. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

– Năm 1918, khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitơ bằng hạt α, Rutherford nhận thấy xuất hiện hạt nhân nguyên tử oxi và một hạt mang điện tích dương (e._o hoặc +1), đó là proton (kí hiệu p).

– Năm 1932, khi dùng hạt α bắn phá hạt nhân nguyên tử berili, J. Chadwick nhận thấy xuất hiện một hạt có khối lượng bằng hạt proton nhưng không mang điện tích. Ông gọi chúng là neutron (ký hiệu n).

– Sự kết luận: Hạt nhân nguyên tử gồm hai loại hạt là proton và nơtron.

+ Proton, kí hiệu p, mang điện tích dương (+1).

+ Nơtron, kí hiệu n, không mang điện tích.

Proton và neutron có khối lượng xấp xỉ nhau.

V. Khối lượng và kích thước nguyên tử

1. Kích thước nguyên tử

Đường kính của nguyên tử lớn hơn khoảng 10.000 lần so với đường kính của hạt nhân.

– Nanomet (nm) hoặc angstrom () thường được dùng để biểu diễn kích thước nguyên tử.

1nm=10⁻⁹m; Đầu tiên =10⁻¹⁰m;1nm=10

2. Khối lượng nguyên tử

– Để biểu thị khối lượng của nguyên tử, proton, nơtron, electron, người ta dùng Đơn vị khối lượng nguyên tử, biểu tượng là amu.

1 amu bằng 1/thứ mười hai khối lượng nguyên tử của cacbon.

1 amu = 1.66.10^-24g.

– Khối lượng của nguyên tử gần bằng khối lượng của hạt nhân do khối lượng của các electron (m_e ≈0,00055 amu) không đáng kể so với khối lượng của proton (m_P ≈ 1 amu) và neutron (m_N ≈ 1 amu).

– Phép tính: Khối lượng nguyên tử = số p + số n

* Ví dụ: Nguyên tử oxi có 8 proton, 8 nơtron và 8 electron.

⇒ Khối lượng nguyên tử oxi = số p + số n = 8 + 8 = 16 amu.