Bài 1: Thành phần nguyên tử

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Thành phần cấu tạo của nguyên tử

1.1.1.Electron

a. Sự tìm ra electron

  • Năm 1897, J.J. Thomson (Tôm-xơn, người Anh ) đã tìm ra tia âm cực gồm những hạt nhỏ gọi là electron(e).

Sơ đồ thí nghiệm của Tôm-xơn phát hiện ra tia âm cực

Hình 1: Sơ đồ thí nghiệm của Tôm-xơn phát hiện ra tia âm cực

Kết luận:

  • Tia âm cực là chùm hạt vật chất có khối lượng và chuyển động với vận tốc rất lớn.
  • Tia âm cực là chùm hạt mang điện âm,phát ra từ cực âm ,các hạt tạo thành tia âm cực được gọi là các electron (ký hiệu là e).
  • Electron có mặt ở mọi chất, electron tạo nên lớp vỏ nguyên tử của mọi nguyên tố hóa học.
  • Tia âm cực bị lệch trong từ trường và mang điện tích âm.

b, Khối lượng, điện tích electron

  • me = 9,1094.10-31kg.
  • qe = -1,602.10-19 C (coulomb) = -1 (đvđt âm, kí hiệu là – e0).

1.1.2. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

  • Năm 1911, nhà vật lí người Anh Rutherford và các cộng sự cho các hạt a bắn phá một lá vàng mỏng.
  • Từ đó nhận thấy nguyên tử có đặc điểm:
    • Cấu tạo rỗng
    • Chứa phần mang điện tích dương, được gọi là hạt nhân
    • Kích thước của hạt nhân rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử
  • Các em chú ý quan sát mô phỏng thí nghiệm tìm ra electron trong đoạn phim sau đây:

Video 1: Thí nghiệm phát hiện ra hạt nhân nguyên tử

  • Kết luận:
    • Nguyên tử cấu tạo gồm hạt nhân và lớp vỏ nguyên tử (chứa các electron).
    • Do nguyên tử trung hòa về điện nên số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng đúng số electron quay xung quanh hạt nhân.
    • Khối lượng nguyên tử xấp xỉ khối lượng hạt nhân.

1.1.3. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

a. Sự tìm ra hạt proton.

  • Năm 1918, hạt proton được tìm ra có:
    • Khối lượng: mp  = 1,6726.10-27 kg
    • Điện tích: qp = + 1,6.10-19 C = e0
  • Hạt proton là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. Quy ước: 1+

b) Sự tìm ra hạt nơtron

  • Năm 1932, Chadwick tìm ra hạt nơtron có:
    • Khối lượng: mn \(\approx\) mp  = 1,6748.10-27  kg
    • Điện tích: qn = 0
  •  Hạt notron là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử.

1.2. Kích thước và khối lượng nguyên tử

1.2.1. Kích thước

  • Để biểu thị kích thước nguyên tử người ta dùng đơn vị nanomet(nm) hay angstrom Å
  • 1 nm = 10-9m ; 1 Å = 10-10m ; 1nm = 10Å
  • Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử Hidro có bán kính khoảng 0,053 nm
  • Đường kính của hạt nhân nguyên tử còn nhỏ hơn (vào khoảng 10-5 nm)
  • Đường kính của electron và proton còn nhỏ hơn nhiều ( vào khoảng 10-8 nm)

1.2.2. Khối lượng nguyên tử

  • Do khối lượng thật của 1 nguyên tử quá bé, người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử u (đvC).
  • 1 u = 1/12 khối lượng 1 nguyên tử đồng vị cacbon 12 = 1,6605.10-27kg.
  • m nguyên tử = mP + mN (Bỏ qua me)

Khối lượng và điện tích của các hạt tạo nên nguyên tử

Hình 2: Khối lượng và điện tích của các hạt tạo nên nguyên tử

Bài tập minh họa



Bài 1:

Bán kính nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử Fe lần lượt là 1,28 Ăngstrong và 56 g/mol .Tính khối lượng riêng của Fe, biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử Fe chiếm 74% thể tích, phần còn lại là rỗng.

Hướng dẫn:

Đổi 1,28 Ăngstrong = 1,28.10-8 cm

Khối lượng 1 nguyên tử Fe = m = 56 / (6,02.1023) gam

Thể tích 1 nguyên tử Fe = V = 4/3 . п . (1,28.10-8)3 cm3

⇒ d = m / V = 10,59 gam / cm3

Vì Fe chỉ chiếm 74% thể tích tinh thể nên khối lượng riêng thật sự của Fe = 10,59 . 0,74 = 7,84 gam / cm3

Bài 2: 

Nguyên tử Au có bán kính và khối lượng mol nguyên tử lần lượt là 1,44A và 197 g/mol. biết khối lượng riêng của Au là 19,36g /cm3 Hỏi các nguyên tử Au chiếm bao nhiêu phần trăm trong tinh thể?

Hướng dẫn:

Đổi 1,44 Ăngstrong = 1,44.10-8 cm

Khối lượng 1 nguyên tử Au = m = 197 / (6,02.1023) gam

Thể tích 1 nguyên tử Au = V = 4/3 . π . (1,44.10-8)3 cm3

⇒ d = m / V = 26,179 g / cm3

Gọi x phần trăm thể tích nguyên tử Au chiếm chỗ, khối lương riêng của Au = 19,36

⇒ 26,179x = 19,36 = 0,7395 = 73,95%