Nguyên tử

Nguyên tử là phần tử hóa học nhỏ nhất không thể phân chia cấu tạo nên vật chất . Mỗi loại nguyên tử có tính chất vật lý và hóa học đặc trưng và tạo nên một nguyên tố hóa học. Mỗi nguyên tố có một nguyên tử số xác định. Do trong các phản ứng hóa học, nguyên tử là phần tử nhỏ nhất không phân chia được, ý nghĩa này mang lại tên gọi nguyên tử, "phần tử luôn giữ nguyên". Tuy nhiên, trong một số tương tác vật lý, nguyên tử có thể được tách ra thành...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên tử Nguyên tử Minh họa nguyên tử LitiNguyên tử là phần tử hóa học nhỏ nhất không thể phân chia cấu tạo nên vật chất . Mỗiloại nguyên tử có tính chất vật lý và hóa học đặc trưng và tạo nên một nguyên tố hóa học.Mỗi nguyên tố có một nguyên tử số xác định.Do trong các phản ứng hóa học, nguyên tử là phần tử nhỏ nhất không phân chia được, ýnghĩa này mang lại tên gọi nguyên tử, phần tử luôn giữ nguyên. Tuy nhiên, trong mộtsố tương tác vật lý, nguyên tử có thể được tách ra thành các thành phần nhỏ bé hơn, gọi làcác hạt hạ nguyên tử. Có ba loại hạt hạ nguyên tử cấu tạo nên các nguyên tử: 1. Electron hay Điện tử tích điện âm 2. Proton tích điện dương 3. Neutron trung hòa về điệnLý thuyết hóa học cho rằng tất cả vật chất được tạo thành từ các nguyên tử được gọi là lýthuyết nguyên tử.Lịch sử khám pháMô hình sơ khai Democritus là người đầu tiên đưa ra khái niệm nguyên tửMô hình nguyên tử là một nội dung của lý thuyết nguyên tử, nó phát biểu rằng nguyêntử được tạo thành từ các phần tử nhỏ hơn được gọi là các hạt hạ nguyên tử. Khái niệmnguyên tử được Democritus đưa ra từ khoảng 450 TCN. Tuy nhiên, các nhà khoa học cổHy Lạp không dựa trên các phương pháp thực nghiệm để xây dựng các lý thuyết mà dựatrên siêu hình học. Chính vì thế mà từ khi Democritus đưa ra khái niệm đó cho đến tậnthế kỷ thứ 18 thì người ta mới có những bước tiến bộ đáng kể trong việc phát triển lýthuyết về nguyên tử. Trong hoá học, dựa trên định luật bảo toàn khối lượng và định luật tỉlệ các chất trong các phản ứng hoá học, vào năm 1808, John Dalton (1766-1844) đã đưara lý thuyết nguyên tử của mình để giải thích các định luật trên. Lý thuyết của ông dựatrên năm giả thuyết. Giả thuyết thứ nhất phát biểu rằng tất cả vật chất đều được tạo thànhtừ các nguyên tử. Giả thuyết thứ hai là các nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùngmột cấu trúc và tính chất. Giả thuyết thứ ba là các nguyên tử không thể bị phân chia,không thể được sinh ra hoặc mất đi. Giả thuyết thứ tư là các nguyên tử của các nguyên tốkhác nhau kết hợp với nhau để tạo ra các hợp chất. Giả thuyết thứ năm là trong các phảnứng hoá học, các nguyên tử có thể kết hợp, phân tách hoặc tái sắp xếp lại. Lý thuyết củaDalton không chỉ giải thích các định luật trên mà còn là cơ sở để xây dựng các lý thuyếtkhác về nguyên tử sau này.Cả Democritus và John Dalton đều cho rằng nguyên tử không có cấu trúc, tức là nguyêntử không được tạo thành từ các phần tử nhỏ hơn, chính vì thế người ta thường gọi các môhình đó là mô hình sơ khai về nguyên tử. Cùng với sự phát triển của khoa học, các giảthuyết của John Dalton được xem xét lại và người ta thấy rằng không phải nguyên tử làhạt không có cấu trúc mà ngay cả nguyên tử của cùng một nguyên tố cũng có thể có tínhchất khác nhau. Vào đầu thế kỷ thứ 20, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, nguyên tửđược tạo thành từ ba loại hạt hạ nguyên tử, được gọi là proton, neutron và điện tử(electron). Proton và neutron nằm ở trung tâm nguyên tử và tạo nên hạt nhân của nguyêntử và điện tử chiếm khoảng không gian xung quanh hạt nhân đó. Số hạt hạ nguyên tử vàsự sắp xếp của các hạt đó trong nguyên tử sẽ xác định tính chất hoá học của nguyên tố.Nguyên tử của cùng loại nguyên tố có thể có số neutron khác nhau (được gọi là các đồngvị) nhưng số điện tử giống nhau.Những nguyên tử có cùng số proton thì cùng thuộc mộtnguyên tố và có những tính chất hóa học đặc trưng của nguyên tố đó.Việc tìm ra điện tửĐiện tử là hạt hạ nguyên tử đầu tiên được tìm ra dựa vào tính chất điện của vật chất. Vàocuối thập kỷ đầu tiên của thế kỷ thứ 19, người ta đã nghiên cứu ống chùm ca-tốt (cathoderay tube). Ống chùm ca-tốt là một ống thuỷ tinh, bên trong có chứa khí có áp suất thấp,một đầu của ống là cực dương, và đầu kia là cực âm. Hai cực đó được nối với một nguồncó điện thế khác nhau, nguồn này tạo ra một dòng hạt có thể đi qua khí bên trong ống.Người ta giả thiết rằng có một chùm hạt phát ra từ cực âm đi về phía cực dương và làmcho ống phát sáng. Chùm đó được gọi là chùm ca-tốt. Khi đặt một vật chướng ngại nhẹtrong ống thì vật đó bị di chuyển từ cực âm về dương, người ta kết luận hạt đó có khốilượng. Khi đặt một từ trường vào thì dòng hạt bị dịch chuyển, người ta kết luận hạt đó cóđiện tích.Năm 1897, nhà vật lý người Anh Joseph John Thompson (1856-1940) đã kiểm chứnghiện tượng này bằng rất nhiều thí nghiệm khác nhau, ông đã đo được tỷ số giữa khốilượng của hạt và điện tích của nó bằng độ lệch hướng của chùm tia trong các từ trường vàđiện trường khác nhau. Thomson dùng rất nhiều các kim loại khác nhau làm cực dươngvà cực âm đồng thời thay đổi nhiều loại khí trong ống. Ông thấy rằng độ lệch của chùmtia có thể tiên đoán bằng công thức toán học. Thomson tìm thấy tỷ số điện tích/khốilượng là một hằng số không phụ thuộc vào việc ông dùng vật liệu gì. Ông kết luận rằngtất cả các chùm ca-tốt đều được tạo thành từ một loại hạt mà sau này nhà vật lý người ÁiNhĩ Lan George Johnstone Stoney đặt tên là electron, vào năm 1891.Năm 1909, nhà vật lý người Mỹ Robert Millikan (1868-1953) tìm ra điện tích của mộtđiện tử bằng cách dùng thí nghiệm giọt dầu . Ông dùng tia X để làm cho các giọt dầucó điện tích âm, sau đó ông phun các giọt dầu này vào một dụng cụ sao cho các giọt dầuđó rơi vào khoảng không giữa hai tấm tích điện. Ông thay đổi điện tích của các tấm tíchđiện và xác định việc ảnh hưởng của sự thay đổi này đến quá trình rơi của các giọt dầu.Nhờ đó ông thấy điện tích của mỗi giọt dầu là một số nguyên lần điện tích của một đạilượng nào đó mà ông cho rằng đó là điện tích của một điện tử. Nhờ vào tỷ số điệntích/khối lượng của Thomson mà ông xác định được khối lượng của điện tử. Ông lý luậnrằng chùm ca-tốt bị lệch đi đối với bất kỳ chất khí nào được dùng trong thí nghiệm nênông cho rằng điện tử có mặt trong tất cả mọi nguyên tố. Do nguyên tử là trun ...