2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
3.2.2.Sự chuyển động của electron trong nguyên tử
3.2.2.1. SGK 10
Mô hình hành tinh nguyên tử:
Mô hình nguyên tử cũ do Rutherford, Bohr, A. Sommerfeld đề xướng. Theo mô hình này trong nguyên tử các electron chuyển động trên những quỹ đạo tròn hay bầu dục xác định xung quanh hạt nhân, như các hành tinh quay quanh mặt trời. Do đó mô hình này còn được gọi là mô hình hành tinh nguyên tử.
Hình vẽ:
Hình 3.16. Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford, Bohr, A.
Sommerfeld
Tuy nhiên, mô hình này không phản ánh đúng trạng thái chuyển động của e trong nguyên tử. Từ những thuyết của vật lý hiện đại, ta biết trạng thái chuyển động của e (những hạt vi mô – những hạt vô cùng nhỏ) có những khác biệt về bản chất so với sự chuyển động của những vật thể vĩ mô mà ta thường quan sát hàng ngày.
Mô hình hành tinh nguyên tử có tác dụng rất lớn đến sự phát triển lí thuyết cấu tạo nguyên tử nhưng không đầy đủ để giải thích mọi tính chất của nguyên tử.
Sự chuyển động của electron trong nguyên tử:
Trong nguyên tử, các e chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định nào. Giả sử ta có thể chụp ảnh e của nguyên tử hidro ở một thời điểm nào đó, nếu chúng ta lại chụp ảnh ở một thời điểm tiếp theo thì e sẽ ở một vị trí khác. Nếu chúng ta chồng hàng triệu bức ảnh thu được sao cho hạt nhân trùng nhau thì hình ảnh thu được bằng cách lắp ghép có thể giống như một đám mây được tạo thành từ một số rất lớn các dấu chấm, mỗi dấu chấm biểu thị một vị trí của e xung quanh hạt nhân. Đối với nguyên tử hidro, sự chuyển động của e có thể hình dung như một đám mây tích điện âm. Về mặt lý thuyết, không có đường biên rõ nét của đám mây tích điện, nhưng thực tế có thể vẽ thành một mặt cong bao quanh hầu như toàn bộ điện tích của đám mây.
Vùng không gian bao quanh hạt nhân nguyên tử chứa hầu như toàn bộ điện tích của đám mây được gọi là obitan nguyên tử đã nêu phần trước.
3.2.2.2. Nhận xét
Về mô hình hành tinh nguyên tử:
SGK 10 đã bám sát tiến trình phát triển của lịch sử nguyên tử. Để giúp học sinh nhìn đúng về quan niệm nguyên tử ngày nay, SGK 10 đã đưa ra quan niệm về nguyên tử cũ, nêu ra những mặt hạn chế sơ lược. Tuy không tìm hiểu sâu về tất cả các quan niệm cũ của nguyên tử, nhưng chỉ như vậy cũng đã khơi dậy ở học sinh phổ thông sự tò mò, thích thú, khát khao tìm hiểu về lý thuyết cấu tạo nguyên tử, vì những nguyên nhân nào mà quan niệm nguyên tử lại được thay đổi như vậy.
Electron chuyển động trong không gian bao quanh hạt nhân tương tự như đám mây loang ra trong không gian. Vì e là hạt có điện tích âm nên mây e còn gọi là mây điện tích âm.
Mây e chỉ là hình ảnh giả định, vay mượn giúp việc hình dung về sự chuyển động e rõ hơn, trực quan hơn. Do vậy khi giảng dạy cần lưu ý: không được đồng nhất obitan nguyên tử với đám mây e (obitan nguyên tử là có thật còn đám mây e là hình ảnh giả định, không có thực). Khi giảng dạy cần phân biệt cho học sinh những dấu chấm trên hình (những vị trí của e trong các thời điểm khác nhau) với những hạt e.
Mỗi chấm trên hình vẽ mô tả những vị trí trong không gian của e trong nguyên tử có khả năng xuất hiện ở thời điểm quan sát được (hay chính là xác suất tìm thấy e, có mặt e ở vị trí đó). Electron có thể có mặt ở khắp mọi nơi trong không gian của nguyên tử. Song, xác suất có mặt của e ở các khu vực hoàn toàn không đồng đều. Khu vực mà xác suất e có mặt thấp thì dấu chấm thưa và ngược lại. Độ dày thưa của mây e có mối quan hệ tỉ lệ thuận với
2
0 nlml e r
.
Ở mức độ đơn giản trong chương trình hóa học phổ thông ta nên sử dụng những hình dạng obitan nguyên tử được biểu diễn bằng hình ảnh của các hàm mật độ xác suất.