Thành phần Nguyên Tử • Nguyên tử có kích thước, khối lượng thành phần cấu tạo nào? • Kích thước, khối lượng điện tích hạt tạo thành nguyên tử bao nhiêu? Vào khoảng năm 440 trước công nguyên, nhà triết học Đê-mô-crit cho đồng tiên bạc bị chia nhỏ mãi, sau hạt “không thể phân chia nữa”, gọi nguyên tử (xuất phát từ chữ Hi Lạp atôms, nghĩa “không chia nhỏ nữa”) Ngày nay, người ta phân chia nguyên tử bạc hợp chất phần thu không giữ nguyên tính chất bạc Cho đến tận kỉ XIX, người ta cho rằng: Các chất tạo nên từ hạt nhỏ bé phân chia nữa, gọi nguyên tử Những công trình thực nghiệm vào cuối kỉ XIX, đầu kỉ XX chứng minh nguyên tử có thật có cấu tạo phức tạp I Thành phần cấu tạo nguyên tử Electron a) Sự tìm electron Năm 1897, nhà bác học người Anh Tôm-xơn (J.J Thomson) nghiên cứu phóng điện hai điện cực có hiệu điện 15 kV, đặt ống gần chân không (áp suất khoảng 0,001 mmHg) thấy huỳnh quang ống phát sáng tia phát từ cực âm gọi tia âm cực Tia âm có đặc tính sau: - Trên đường nó, ta đặt chong chóng nhẹ chong chóng bị quay Điều cho thấy tia âm cực chùm hạt vật chất có khối lượng chuyển động với vận tốc lớn - Khi tác dụng điện trường từ trường tia âm cực truyền thẳng - Khi cho tia âm cực vào hai điện cực mang điện tích trái dấu, tia âm cực lệch phía cực dương Điều chứng tỏ tia âm cực chùm hạt mang điện tích âm (hình 1.3) Người ta gọi hạt tạo thành tia âm cực electron, kí hiệu e b) Khối lượng electron Điện tích electron Bằng thực nghiệm, người ta xác định khối lượng electron điện tích electron Khối lượng: Điện tích: (culông) Người ta chưa phát điện tích nhỏ nên dùng làm điện tích đơn vị, kí hiệu eo Do đó, điện tích electron kí hiệu -eo quy ước 1- Sự tìm hạt nhân nguyên tử Năm 1911, nhà vật lí người Anh Rơ-dơ-pho (E.Rutherford) cộng cho hạt bắn phá vàng mỏng dùng huỳnh quang đặt sau vàng để theo dõi đường hạt Kết thí nghiệm cho thấy hầu hết hạt xuyên thẳng qua vàng, có số hạt lệch hướng ban đầu số hạt bị bật lại phía sau gặp vàng (hình 1.4a, b) Như vậy, nguyên tử phải chứa phần mang điện dương có khối lượng lớn để làm hạt bị lệch va chạm Nhưng phần mang điện tích dương lại phải có kích thước nhỏ so với kích thước nguyên tử để phần lớn hạt xuyên qua khoảng cách phần mang điện tích dương hạt nguyên tử vàng mà không bị lệch hướng Điều chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng, phần mang điện dương hạt nhân (hình 1.4b) Xung quanh hạt nhân có electron tạo nên vỏ nguyên tử Để nguyên tử trung hoà điện, số đơn vị điện tích dương hạt nhân số electron quay xung quanh hạt nhân Vì khối lượng electron nhỏ nên khối lượng nguyên tử tập trung hạt nhân Cấu tạo hạt nhân nguyên tử a) Sự tìm proton Năm 1918, bắn phá hạt nhân nguyên tử nitơ hạt , Rơ-dơ-pho quan sát thấy xuất hạt nhân nguyên tử oxi loại hạt có khối lượng , mang đơn vị điện tích dương (kí hiệu eo; quy ước 1+) Đó hạt proton, kí hiệu chữ p Hạt proton thành phần cấu tạo hạt nhân nguyên tử b) Sự tìm nơtron Năm 1932, chat-uých (J.Chadwick) (cộng tác viên Rơ-dơ-pho) dùng hạt… bắn phá hạt nhân nguyên tử beri quan sát thấy xuất loại hạt có khối lượng xấp xỉ khối lượng proton, không mang điện, gọi hạt nơtron (kí hiệu chữ n) Như vậy, nơtron thành phần cấu tạo hạt nhân nguyên tử c) Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Sau thí nghiệm trên, người ta đến kết luận: Hạt nhân nguyên tử tạo thành proton nơtron Vì nơtron không mang điện, số proton hạt nhân phải số đơn vị điện tích dương hạt nhân số electron quay xung quanh hạt nhân II Kích thước nguyên tử khối lượng Nguyên Tử Ngày nay, nhà khoa học xác định kích thước khối lượng hạt tạo nên nguyên tử Nguyên tử nguyên tố khác có kích thước khối lượng khác 1 Kích thước nguyên tử Nếu hình dung nguyên tử cầu, có electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân, đường kính nguyên tử khoảng 10-10m Để biểu thị kích thước nguyên tử, người ta dùng đơn vị nanomet (viết tắt nm) hay angstrom (viết tắt Ao) 1nm = 10-9m; 1Ao=10-10m; nm =10 Ao a) Nguyên tử nhỏ nguyên tử hiđro có bán kính khoảng 0,053 nm b) Đường kính hạt nhân nguyên tử nhỏ hơn, vào khoảng 10-5nm Như vậy, đường kính nguyên tử lớn đường kính hạt nhân khoảng 10.000 lần Nếu ta hình dung hạt nhân cầu có đường kính 10 cm nguyên tử cầu có đường kính 1000 m = km c) Đường kính electron đường kính protron nhỏ nhiều (khoảng ), electron chuyển động xung quanh hạt nhân không gian rỗng nguyên tử 2 Khối lượng nguyên tử Ta khó tưởng tưởng 1g chất chứa tới hàng tỉ tỉ nguyên tử Thí dụ: 1g cacbon có tới ) nguyên tử cacbon (tức năm mươi nghìn tỉ tỉ nguyên tử cacbon) Vì vậy, để biểu thị khối lượng nguyên tử, phân tử hạt proton, nơtron, electron người ta phải dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u(1), u gọi đơn vị cacbon u khối lượng nguyên tử đồng vị cacbon-12 Nguyên tử cacbon có khối lượng 19,9265.10-27kg Khối lượng nguyên tử hiđro 1,6738.10-27kg 1,008u 1u Khối lượng nguyên tử cacbon 19,9265.10-27kg 12u ... thước nguyên tử khối lượng Nguyên Tử Ngày nay, nhà khoa học xác định kích thước khối lượng hạt tạo nên nguyên tử Nguyên tử nguyên tố khác có kích thước khối lượng khác 1 Kích thước nguyên tử Nếu... hiệu chữ n) Như vậy, nơtron thành phần cấu tạo hạt nhân nguyên tử c) Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Sau thí nghiệm trên, người ta đến kết luận: Hạt nhân nguyên tử tạo thành proton nơtron Vì nơtron... nguyên tử Ta khó tưởng tưởng 1g chất chứa tới hàng tỉ tỉ nguyên tử Thí dụ: 1g cacbon có tới ) nguyên tử cacbon (tức năm mươi nghìn tỉ tỉ nguyên tử cacbon) Vì vậy, để biểu thị khối lượng nguyên tử,