Nguyên tử là gì? Bật mí các kiến thức liên quan đến nguyên tử

nguyên tử là gì

Như mọi người đã biết, nguyên tử có cấu tạo vô cùng nhỏ bé. Thế nhưng lại tồn tại dưới dạng vật chất và tạo ra ảnh hưởng lớn đến quá trình nghiên cứu. Vậy nguyên tử là gì? Hãy cùng nhau đi tìm hiểu kiến thức liên quan đến nguyên tử trong bài viết dưới đây.

Nguyên tử là gì? Cấu tạo của nguyên tử 

Nguyên tử là gì lớp 8 đã xuất hiện trong chương trình học của hoá học. Tuy nhiên không phải ai cũng có đầy đủ kiến thức tổng quan kiến thức. Và không phải tất cả mọi người đều lý giải được khái niệm nguyên tử. 

Nguyên tử là gì?

Hiểu đơn giản nguyên tử là một đơn vị cơ bản của vật chất. Nó được dùng để xác định chính xác cấu trúc của nguyên tố. Mỗi nguyên tử sẽ chứa một hạt nhân trung tâm và xung quanh bao bọc là đám mây điện tích âm có electron. Nguyên tử chỉ là phần đối tượng rất nhỏ có đường kính chỉ khoảng vài phần trên mười của nano mét. 

nguyên tử là gì
Nguyên tử là gì? Là một đơn vị cơ bản của vật chất

Cấu tạo của nguyên tử

Nguyên tử được cấu tạo chính bởi ba loại hạt gồm: proton, neutron và electron. Trong 3 loại hạt đó có proton và neutron chiếm khối lượng nặng hơn electron nhiều lần. Cả proton và neutron có trọng lượng xấp xỉ nhau, nặng tới 1800 electron. Chúng cư trú tại tâm nguyên tử và được gọi theo ngôn ngữ khoa học là hạt nhân. 

Đối với electron thì lại có khối lượng cực kỳ nhẹ, tồn tại ở dạng một đám mây bao xung quanh của hạt nhân. Đám mây electron này có bán kính lớn gấp 10.000 lần của hạt nhân. Dù trọng lượng khác nhau nhưng các nguyên tử đều tham gia vào cấu tạo nên trạng thái vật chất khác nhau. Chúng có sự phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện vật lý là nhiệt độ, áp suất và mật độ. 

Trường hợp các điều kiện thay đổi đến một điều kiện giới hạn. Khi đó sẽ xảy ra sự chuyển pha vật chất giữa các pha, rắn, khí, lỏng, plasma. Tồn tại trong một trạng thái vật liệu cũng sẽ biến đổi dưới những dạng hình thù không giống nhau. Cụ thể như carbon rắn thì tồn tại dưới dạng: graphene, graphite hoặc kim cương. 

– Hạt proton

Hạt Proton
Proton được phát hiện ở bên trong của hạt nhân nguyên tử

Hạt proton được biết là hạt mang điện tích dương tìm thấy bên trong của hạt nhân nguyên tử. Nó được khám phá trong giai đoạn từ năm 1911-1919 trong các thí nghiệm được tiến hành bởi Ernest Rutherford. Số lượng của proton trong nguyên tử sẽ giúp xác định được nguyên tố đó là nguyên tố gì. 

Trường hợp nguyên tử cacbon có 6 proton, nguyên tử oxygen có đến 8 proton và hydrogen có 1 proton. Cứ số lượng proton trong 1 nguyên tử sẽ được coi như số nguyên tử của nguyên tố. Không chỉ thế, số proton trong nguyên từ còn giúp xác định được trạng thái hoá học của nguyên tố đó. 

Cứ mỗi proton lại được cấu tạo từ nhiều hạt khác nhau được gọi tên là quark. Thường mỗi proton có đến 3 quark bao gồm: 2 quark lên và 1 quark xuống. Chúng được liên kết lại với nhau bởi những hạt khác có tên gọi là gluon. 

– Hạt neutron

Neutron được biết đến là dạng hạt không mang điện được phát hiện trong một hạt nhân nguyên tử. Khối lượng của một hạt này sẽ lớn hơn khối lượng của một proton. Cũng giống như proton, neutron cũng được cấu tạo lên từ quark với số lượng như thế. Dạng hạt này được tìm ra vào năm 1932 bởi James Chadwick – nhà vật lý người Anh. 

Hạt neutron
Về cấu tạo, khối lượng của neutron tương tự như hạt proton

– Hạt electron

Những electron ở điện tích âm thường bị hút điện về phía của các proton mang điện tích dương. Những electron bao xung quanh của hạt nhân nguyên tử trong lộ trình sẽ được gọi là orbital. Những orbital tồn tại bên trong sẽ vây xung quanh nguyên tử có dạng hình cầu. Còn orbital ở bên ngoài sẽ có dạng thức cũng như hoạt động phức tạp hơn hẳn. 

Đương nhiên cấu hình electron của một nguyên tử sẽ mô tả orbital. Nó di chuyển đến vị trí các electron trong một lượng nguyên tử không bị kích thích. Nhờ vào việc sử dụng cấu hình electron cùng nguyên lý vật lý mà các nhà hoá học dự đoán được tính chất nguyên tử. Chúng có sự liên quan đến độ ổn định, điểm sôi và độ dẫn. 

Một số khái niệm liên quan đến nguyên tử

Nguyên tử được ứng dụng trong đa dạng lĩnh vực nên có nhiều khái niệm xoay liên quan đến chính nó. Trong khuôn khổ nội dung dưới đây sẽ đề cập đến cho mọi người một số thông tin về các khái niệm liên quan. 

Hạt nhân nguyên tử là gì?

hạt nhân nguyên tử là gì
Hạt nhân được cấu tạo bởi các proton và notron

Hạt nhân nguyên tử được biết đến là bộ phận nằm ở trung tâm của nguyên tử. Nó được tạo ra bởi proton và nơtron. Trong đó, proton được ký hiệu bằng chữ p có điện tích giống electron nhưng khác dấu. Khối lượng của nó là 2 đvC được ký hiệu hình dáng dấu dương (+). Còn nơtron ký hiệu chữ n có sự trung hoà về điện. Nó không mang điện tích có khối lượng 1đvC. 

Những nguyên tử cùng loại sẽ có số proton giống nhau trong hạt nhân. Thường trong một nguyên tử như thế số proton tương đương số electron. Bên cạnh đó proton và nơtron sẽ có cùng khối lượng còn khối lượng electron rất bé. Do đóm khối lượng hạt nhân thường được coi là khối lượng của nguyên tử.  

Xét một ví dụ đơn giản, hydro thuộc nguyên tử nhẹ nhất và cũng là loại nguyên tử duy nhất có 1 hạt proton. Tuyệt nhiên không có nơtron nào cả. Bởi tính chất đặc biệt này mà người ta thường sử dụng khí hydro để bơm vào bóng bay. Như thế bóng có thể bay lên và lơ lửng trên không. 

mẫu hành tinh nguyên tử
Hạt nhân được ví như trung tâm của hành tinh nguyên tử

Còn về định nghĩa chỉ ra, hai nguyên tử bất kỳ mang cùng số proton trong hạt nhân thuộc về cùng nguyên tố hoá học. Các nguyên tử nào có cùng số proton còn khác nhau về số neutron sẽ mang đồng vị khác nhau. Tuy nhiên chúng vẫn có cùng một  nguyên tố. 

Nguyên tử khối là gì?

Nguyên tử khối là gì hoá 8 đã đề cập và các bạn học sinh hệ THCS đã được học qua. Nó được coi là không lượng của nguyên tử được tính bằng đơn vị cacbon. Mỗi một đvC sẽ bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon. Khối lượng nguyên tử khi đó sẽ được tính bằng gam hoặc kilogam với trị số vô cùng nhỏ. Hiện tại khối lượng của một nguyên tử cacbon sẽ tương đương với 1.6605×10^(-24)g. 

Năng lượng nguyên tử là gì?

Năng lượng nguyên tử được biết đến là năng lượng được giải phóng trong quá trình biến đổi của hạt nhân. Năng lượng này sẽ bao gồm: năng lượng phân hạch, năng lượng nhiệt hạch, năng lượng do phân rã chất phóng xạ. Chúng đều là năng lượng sóng điện từ có khả năng ion hoá vật chất và năng lượng tại các hạt gia tốc.

>> Xem thêm:

Vũ trụ rộng bao nhiêu? Những sự thật thú vị về vũ trụ bao la

Bức xạ mặt trời là gì? Bức xạ mặt trời nào có sức mạnh lớn nhất?

Khối lượng nguyên tử là gì?

Theo các nhà khoa học nhận định, phần lớn khối lượng của nguyên tử đều do sự đóng góp của proton và neutron.

khối lượng nguyên tử là gì
Năng lượng nguyên tử còn được gọi là năng lượng hạt nhân

Chúng sẽ ở trong hạt nhân tham gia vào mọi quá trình của nguyên tử. Tổng những hạt này trong một nguyên tử sẽ được gọi là số khối. Và số khối này chỉ đơn giản như một số tự nhiên có đơn vị là nucleon. Như Cacbon có số khối là 12 thì sẽ có tương đương là 12 nucleon với: 6 proton và 6 neutron.  

Khối lượng thực của nguyên tử khi mà nó đứng yên thường sẽ diễn đạt bằng đơn vị khối lượng của nguyên tử. Ký hiệu của nguyên tử là “u” hoặc dalton (Da). Loại đơn vị này được xác định bằng 1/12 của khối lượng nghỉ của nguyên tử. Chúng được tự do trung hoà điện cacbon-12 với khối lượng bằng 1.66×10^27kg. 

So với nguyên tử nặng nhất thì nó cũng vẫn quá nhẹ để các nhà khoa học nghiên cứu trực tiếp. Và cũng một phần bởi khối lượng của nó khá rườm rà. Còn đơn vị khối lượng nguyên tử chính là đơn vị đo khối lượng của nguyên tử. Theo quy ước thì nó bằng 1/12 khối lượng nguyên tử cacbon. 

Qua bài viết trên đây, chắc hẳn mọi người đã hiểu nguyên tử là gì? Bên cạnh đó cũng đã đề cập đến một số khái niệm liên quan đến nguyên tử. Hy vọng những kiến thức này sẽ giúp cho các bạn học sinh học tốt môn học của mình.