Cấu Tạo Nguyên Tử Và Sự Ra Đời Của Lý Thuyết Liên Quan

0
273

Cấu tạo nguyên tử gồm những gì khi mà tất cả vật chất đều được cấu tạo bởi các nguyên tử? Mỗi nguyên tử được tạo thành từ ba hạt hạ nguyên tử: proton, neutron và electron. Cùng với nhau, ba hạt này tạo nên khối lượng và điện tích của một nguyên tử.

1. Lịch sử của lý thuyết nguyên tử

Trước khi đi vào tìm hiểu cấu tạo nguyên tử, chúng ta hãy tìm hiểu về lý thuyết nguyên tử đầu tiên ra đời, từ đó mới tìm hiểu sâu vào cấu tạo để hiểu rõ hơn. 

Người đầu tiên đề xuất rằng mọi thứ trên Trái đất được tạo thành từ các hạt nhỏ là nhà triết học người Hy Lạp Democritus, vào khoảng năm 450 trước Công nguyên. Ông đã sử dụng thuật ngữ atomos để chỉ các hạt này, tiếng Hy Lạp có nghĩa là “không thể phân chia”, từ đó thuật ngữ hiện đại “nguyên tử” được tạo ra. Tuy nhiên, ý tưởng của ông không được coi trọng vào thời điểm đó, và phải mất nhiều thế kỷ trước khi khái niệm về nguyên tử được hồi sinh.

Cấu tạo nguyên tử được biết đến từ thế kỷ XIX

Vào thế kỷ 19, John Dalton đã đề xuất lý thuyết nguyên tử mà ngày nay phần lớn vẫn đúng. Ông đưa ra năm định đề để giải thích cách các nguyên tử tạo nên thế giới xung quanh chúng ta:

  • (1) mọi vật chất đều được cấu tạo từ các hạt nhỏ vô hạn là nguyên tử
  • (2) tất cả các nguyên tử của một nguyên tố đã cho là giống hệt nhau
  • (3) tất cả các nguyên tử của một nguyên tố đã cho là khác với nguyên tử của tất cả các nguyên tố khác
  • (4) hai hoặc nhiều nguyên tố có thể kết hợp với nhau theo một tỷ lệ cố định để tạo thành một hợp chất
  • (5) các nguyên tử không thể được tạo ra hoặc bị phá hủy trong một phản ứng hóa học, nhưng chúng có thể được sắp xếp lại để tạo thành các chất mới

2. Cấu tạo nguyên tử – Khám phá các hạt hạ nguyên tử

Như vậy, Dalton chỉ đúng một phần về các hạt cấu tạo nên vật chất. Nhưng ông cho rằng nguyên tử là những hạt không phân chia được nữa, không thể bị phá vỡ thêm bởi các quá trình hóa học hoặc vật lý thông thường, thì thực chất chúng được cấu tạo từ ba hạt hạ nguyên tử nhỏ hơn.

Manh mối đầu tiên về cấu trúc nguyên tử từ các hạt hạ nguyên tử đến vào cuối thế kỷ 19 khi J.J. Thomson đã phát hiện ra electron. Các nhà khoa học biết rằng điện tích tổng thể của một nguyên tử là trung tính, nhưng Thomson đã tìm ra thông tin mới liên quan đến sự tồn tại của một hạt mang điện tích âm. Từ đó cho thấy rằng có các hạt khác phải mang điện tích dương.

Chỉ vài năm sau, Ernest Rutherford đã thực hiện một thí nghiệm cho thấy rằng phần lớn khối lượng của một nguyên tử tập trung trong hạt nhân – nơi mà các proton chiếm điện tích dương của nguyên tử, và các electron mang điện âm cực nhỏ tạo nên phần lớn không gian bên ngoài hạt nhân. Neutron được phát hiện sau đó, vào năm 1932 bởi James Chadwick. Như vậy, cấu tạo nguyên tử gồm các hạt hạ nguyên tử là proton, neutron và electron. Phần kết cục cuối cùng của những khám phá này là: các nhà khoa học đã tính khối lượng của một nguyên tử bằng tổng khối lượng proton và neutron; và tất cả điện tích của nó bằng proton và electron.

3. Mô hình cấu tạo nguyên tử

Một nguyên tử tồn tại tự nhiên là trung hòa về điện. Các proton được tìm thấy trong hạt nhân của một nguyên tử, có điện tích dương và có khối lượng đáng kể trong toàn bộ nguyên tử. Các neutron cũng được tìm thấy trong hạt nhân. Chúng không có điện tích, nhưng có cùng khối lượng với proton và do đó đóng góp vào khối lượng nguyên tử của nguyên tử. Các electron quay quanh hạt nhân có điện tích âm và khối lượng không đáng kể, vì vậy chúng đóng góp vào điện tích tổng thể của nguyên tử, nhưng không đóng góp vào khối lượng của nó.

Mô hình cấu tạo nguyên tử

Trong hạt nhân của một nguyên tử, proton và neutron được nén lại cực kỳ dày đặc. Nếu người ta nén trái đất đến cùng một mật độ, bán kính của nó sẽ giảm từ 6.700.000m ban đầu xuống chỉ còn 100 mét.

Lấy ví dụ, nguyên tử đơn giản nhất là nguyên tử hydro, chỉ có một electron, một proton và không có neutron. Nguyên tử nặng hơn tiếp theo, khí helium, bao gồm hai electron, hai proton và hai neutron.

Theo mô hình Bohr của cấu tạo nguyên tử, các electron được gán cho cái tên gọi là lớp vỏ electron. Đường kính của vỏ nguyên tử này là 0,1 đến 0,5 nm. Các lớp này biểu thị các mức năng lượng khác nhau và được sắp xếp đồng tâm xung quanh hạt nhân. Có tối đa bảy lớp vỏ, chúng có thể chứa một số lượng điện tử khác nhau và các điện tử gán cho lớp vỏ electron ngoài cùng được gọi là hóa trị.

4. Kết

Như vậy, chúng ta đã tìm hiểu về cấu tạo nguyên tử cũng như lý thuyết nguyên tử trong quá khứ. Điều này khẳng định nguyên tử chưa phải là hạt bé nhất và không thể phân chia, chúng được tạo thành từ các hạt hạ nguyên tử là proton, neutron và electron.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây