Bài 1. THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ Yêu cầu cần đạt được khi học sinh học xong bài này: • Biết nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của nguyên tố, không phân chia được trong các phản ứng hoá học. • Thành phần cơ bản của nguyên tử gồm: Vỏ nguyên tử và hạt nhân • Vỏ nguyên tử gồm các hạt electron. Hạt nhân gồm hạt proton và nơtron. • Khối lượng và điện tích của e, p, n. Kích thước và khối lượng rất nhỏ của nguyên tử. I. Thành phần cấu tạo nguyên tử 1. Electron a) Sự tìm ra electron Năm 1897, nhà bác học người Anh J.J. Thomson nghiên cứu sự phóng điện giữa hai điện cực có hiệu điện thế 15 kv, đặt trong một ống gần như chân không và thấy màn huỳnh quang trong ống phát sáng do những tia phát ra từ cực âm và gọi đó là những tia âm cực. Thí nghiệm tia âm cực của J.J. Thomson Tia âm cực có những đặc điểm sau: Trên đường đi của nó nếu ta đặt một chong chóng nhẹ thì chong chóng bị quay. Điều đó cho thấy tia âm cực là chùm hạt vật chất có khối lượng và chuyển động với vận tốc rất lớn. Khi cho tia âm cực đi vào giữa hai bản điện cực mang điện tích trái dấu, tia âm cực lệch về phía cực dương. Điều đó chứng tỏ tia âm cực là chùm hạt mang điện tích âm. Người ta gọi những hạt tạo thành tia âm cực là electron và kí hiệu là e. b) Khối lượng và điện tích electron Khối lượng: me= 9,1095.10-31 kg hay bằng 0,00055 u. Điện tích của e là : -1,6.10-19 C(Culông). Người ta chưa phát hiện được điện tích nào nhỏ hơn nên nó được dùng làm điện tích đơn vị, kí hiệu là eo. Do đó, điện tích của electron kí hiệu là – eo và qui ước là 1 2. Sự tìm ra hạt nhân nguyên tử Năm 1911, nhà vật lí người Anh Rutherford và các cộng sự đã cho các hạt α bắn phá lá vàng mỏng và dùng màn huỳnh quang đặt sau lá vàng để theo dõi đường đi của hạt α. Hầu hết các hạt α đều xuyên thẳng qua lá vàng, nhưng có một số ít hạt đi lệch hướng ban đầu và một số rất ít hạt bị bật lại phía sau khi gặp lá vàng. Thí nghiệm khám phá ra hạt nhân nguyên tử của Rutherford Điều đó chứng tỏ: Nguyên tử phải chứa phần mang điện tích dương có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử nên nguyên tử phải có cấu tạo rỗng, phần mang điện tích dương là hạt nhân. Xung quanh hạt nhân có các electron tạo nên lớp vỏ nguyên tử. Khối lượng nguyên tử hầu hết tập trung ở hạt nhân. 3. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử a) Sự tìm ra proton Năm 1981, khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitơ bằng hạt α, Rutherford đã phát hiện ra một loại hạt có khối lượng 1,6726.10-27 kg, mang một đơn vị điện tích dương (kí hiện là eo; quy ước là 1+). Đó chính là hạt proton, được kí hiệu bằng chữ p. Hạt proton là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. b) Sự tìm ra hạt nơtron Năm 1932, J.Chadwick dùng hạt α bắn phá hạt nhân nguyên tử beri quan sát thấy sự xuất hiện của một loại hạt mới có khối lượng xấp xỉ khối lượng của proton nhưng không mang điện, được gọi là hạt nơtron, kí hiệu bằng chữ n. Hạt nơtron cũng là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. c) Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi proton và nơtron. Vì nơtron không mang điện, số p trong hạt nhân phải bằng số đơn vị điện tích dương của hạt nhân và bằng số electron quay xung quanh hạt nhân II. Kích thước và khối lượng nguyên tử 1. Kích thước Để biểu thị kích thước nguyên tử người ta dùng đơn vị nanomet hay angstrom. 1nm = 10-9 m ; 1 Å = 10-10 m ; 1nm = 10 Å. Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử hidro có bán kính khoảng 0,053nm. Đường kính nguyên tử và hạt nhân Đường kính của electron và proton Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn, vào khoảng 10-5nm. Đường kính của hạt electron và của proton còn nhỏ hơn nhiều, vào khoảng 10- 8nm. 2. Khối lượng Để biểu thị khối lượng của nguyên tử, phân tử và các hạt proton, nơtron, electron người ta phải dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u . 1u bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử đồng vị cacbon -12. Bảng 1. Khối lượng và điện tích của các hạt cấu tạo nên nguyên tử Tên Kí hiệu Khối lượng Điện tích Electron e me= 9,1095 x 10- me=0,549 x 10- -1,6.10-19C = eo 31kg 3u Proton p mp= 1,6726 x 10- 27kg mp= 1 u +1,6.10-19C= - eo Nơtron n mn= 1,6750 x 10- 27kg mn=1 u 0 . Bài 1. THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ Yêu cầu cần đạt được khi học sinh học xong bài này: • Biết nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của nguyên tố, không phân chia được trong các phản ứng hoá học. • Thành. khối lượng nguyên tử 1. Kích thước Để biểu thị kích thước nguyên tử người ta dùng đơn vị nanomet hay angstrom. 1nm = 10 -9 m ; 1 Å = 10 -10 m ; 1nm = 10 Å. Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử hidro. một nguyên tử đồng vị cacbon -12 . Bảng 1. Khối lượng và điện tích của các hạt cấu tạo nên nguyên tử Tên Kí hiệu Khối lượng Điện tích Electron e me= 9 ,10 95 x 10 - me=0,549 x 10 - -1, 6 .10 -19 C