Nguyên tử là các hạt rất nhỏ được tồn tại hầu hết trong các dạng vật chất. Trong cấu tạo của nguyên tử thì các hạt nhân nguyên tử chiếm khối lượng chủ yếu. Vậy hãy cùng chúng tôi tìm hiểu hạt nhân nguyên tử là gì, cấu tạo, ký hiệu cũng như điện tích hạt nhân nguyên tử ngay bài viết sau.
Hạt nhân nguyên tử là gì?
Định nghĩa
Hạt nhân nguyên tử là cấu trúc vật chất đậm đặc (với mật độ cực lớn đạt đến 100 triệu tấn/1cm3). Có thể thấy các hạt nhân nguyên tử chiếm khối lượng chủ yếu (gần như toàn bộ) đối với nguyên tử.
Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử có kích thước nằm trong vùng giới hạn bởi bán kính cỡ 10-5m, chúng được cấu tạo bởi những thành phần sau:
- Proton: Đây là một dạng hạt mang điện tích +1, sở hữu khối lượng bằng 1.67262158 × 10-27. Proton tự do có thời gian sống rất lớn, với độ bền vĩnh viễn. Nhưng hiện đây vẫn là quan điểm còn nhiều hoài nghi ở trong vật lý hiện đại.
- Neutron: Đây là loại hạt không mang điện tích với khối lượng bằng 1.67492716 × 10-27. Neutron có khối lượng lớn hơn so với proton chút ít. Neutron tự do sở hữu thời gian sống từ 10 – 15 phút, sau đó chúng nhanh chóng phân được rã thành một proton, một điện tử (electron) và một phản nơtrino.
Điện tích hạt nhân của nguyên tử là gì?
Điện tích hạt nhân nguyên tử là gì là vấn đề được nhiều người quan tâm hiện nay? Hạt nhân được tạo thành bởi những proton và neutron. Hạt nhân có Z proton thì điện tích hạt nhân nguyên tử z là Z, số đơn vị điện tích hạt nhân là Z.
Nguyên tử trung hòa về điện, vì thế mà số proton trong hạt nhân bằng số electron ở trong nguyên tử. Vậy ta có cách tính điện tích hạt nhân của nguyên tử:
Số đơn vị điện tích của hạt nhân Z = số proton = số electron.
Ví dụ: Nguyên tử oxi có số đơn vị điện tích nguyên tử là 8, vì thế nguyên tử oxi có 8 proton và 8 electron.
Xem thêm: Electron hóa trị là gì? Cách xác định hóa trị của các nguyên tố
Hạt nhân nguyên tử mang điện tích gì?
Hạt nhân nguyên tử là một dạng gắn kết hỗn hợp giữa các proton mang điện tích dương với những neutron trung hòa điện (Trừ trường hợp của nguyên tử hidro với hạt nhân ổn định chỉ chứa một proton, không có neutron).
Hạt nhân nguyên tử hay hạt nhân được nằm ở trung tâm của nguyên tử, được cấu thành từ proton và neutron.
Lý thuyết có liên quan đến các hạt nhân nguyên tử
Nguyên tố hóa học
- Khái niệm:
Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân với nhau (có cùng Z). Cho đến nay người ta biết đến với 94 nguyên tố hóa học có ở trong tự nhiên, cùng với đó là 24 nguyên tố nhân tạo tạo ra từ phòng thí nghiệm hạt nhân (tổng có 118 nguyên tố).
Ví dụ: Các nguyên tử có số đơn vị điện tích hạt nhân đều là 8 thuộc nguyên tố Oxi, với 8 proton và 8 electron.
- Số hiệu nguyên tử
Số hiệu nguyên tử là số đơn vị điện tích hạt nhân của chính nguyên tố đó, có ký hiệu là Z.
- Ký hiệu nguyên tử
Đặc trưng cơ bản của nguyên tử là số khối và số đơn vị của điện tích hạt nhân. Để ký hiệu nguyên tử người ta sẽ thường đặt các chỉ số đặc trưng ở bên trái kí hiệu nguyên tố X (số khối A ở phía trên, còn số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới) như hình sau:
Ví dụ:
Ví dụ này giúp ta biết được số khối của nguyên tử Natri là 23, số hiệu của nguyên tử là 11. Vậy thì số đơn vị điện tích hạt nhân của Na chính là 11 (với 11 proton và 11 electron), trong hạt nhân có đến 12 notron.
Xem thêm: Phản ứng este hóa là gì? Đặc điểm, cách tính hiệu suất phản ứng este hóa
Đồng vị
Những nguyên tử có cùng một nguyên tố hóa học sẽ có thể có số khối khác nhau (bởi hạt nhân của nguyên tử đó có số proton giống nhau), tuy nhiên cũng có thể có số nơtron khác nhau.
Những đồng vị của cùng một nguyên tố hoá học thường là các nguyên tử giống nhau với số proton và khác số nơtron. Chúng sẽ được sắp xếp cùng vào 1 ô nguyên tố ở trong bảng hệ thống tuần hoàn hóa học.
Cho nên số khối của các đồng vị sẽ có sự khác nhau
Lưu ý: Bên ngoài tự nhiên có khoảng 340 đồng vị, bên cạnh đó người ta còn tổng hợp thêm 2400 đồng vị nhân tạo được sử dụng ở trong y học, nông nghiệp.
Ví dụ: Hidro (H2) là nguyên tố có 3 đồng vị như sau:
Nguyên tử khối
Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của một nguyên tử, chúng cho biết rằng khối lượng của nguyên tử đó nặng bao nhiêu.
Khối lượng của nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton + nơtron + electron ở trong nguyên tử đó.
Vì khối lượng của các electron quá nhỏ bé so với hạt nhân, vì thế mà khối lượng một nguyên tử xem nh sẽ bằng với hạt nhân nguyên tử đó.
Cho nên nguyên tử khối xem như bằng số khối (A).
Ví dụ: Yêu cầu hãy xác định nguyên tử khối của P, biết rằng P có N = 16 và Z = 15 => Vậy nguyên tử khối của P là 31.
Nguyên tử khối trung bình
Ở trong tự nhiên có rất nhiều nguyên tố hóa học được tồn tại nhiều đồng vị, nên nguyên tử khối của các nguyên tố này chính là nguyên tử khối trung bình của những đồng vị đó.
Nếu như 1 nguyên tố bất kì có 2 đồng vị X và Y, trong đó X, Y lần lượt là nguyên tử khối của đồng vị X; Y. Còn a, b lần lượt là phần trăm số nguyên tử của X; Y.
Từ đó, ta được công thức tính nguyên tử khối trung bình của A là:
Hy vọng với những chia sẻ trên đây của chúng tôi đã giúp các bạn học sinh có thể trả lời được cho câu hỏi hạt nhân nguyên tử là gì, cũng như đặc điểm cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. Những kiến thức này sẽ giúp các em có thể vận dụng để làm bài tập tốt hơn.
