Hạt nhân nguyên tử được gọi tắt là hạt nhân với cấu trúc vật chất đậm đặc và có mật độ cực lớn. Hạt nhân sẽ quyết định đến khối lượng của nguyên tử. Vậy hạt nhân có tính chất và cấu tạo như thế nào, bài viết sau đây sẽ lý giải giúp bạn nhé.
Tìm hiểu về nguyên tử là gì?
Trước khi tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử, bạn nên biết được nguyên tử là gì. Nguyên tử là một hạt vô cùng nhỏ trung hòa về điện bên trong có chứa hạt nhân ở trung tâm và bao bọc xung quanh là các electron mang điện tích âm. Nguyên tử là một đơn vị cấu tạo cơ bản nên dạng vật chất và được sử dụng để xác định được cấu trúc của các nguyên tố. Những nguyên tử sẽ có khối lượng cực nhỏ với đường kính dao động khoảng vài phần mười nano mét.
Một nguyên tử bao gồm có hạt nhân gồm có proton và notron và lớp electron là vỏ nguyên tử. Trong đó, proton và norton có khối lượng nặng hơn so với electron rất nhiều và thường nằm ở trong tâm của nguyên tử hay hạt nhân. Thông thường một proton có trong lượng nặng gấp 1.800 electron. Còn electron chỉ tồn tại như đám mây bao quanh hạt nhân.
Những nguyên tử sẽ tham gia cấu thành nên những trạng thái vật chất khác nhau tùy vào điều kiện vật lý như nhiệt độ, áp suất. Khi những điều kiện này thay đổi tới một giới hạn nhất định sẽ xảy ra sự chuyển pha giữa các dạng vật chất. Không những thế, trong một trạng thái, vật liệu có thể hiện ở nhiều hình dạng khác nhau.
Proton của hạt nhân nguyên tử
Proton là một loại hạt tổ hợp, hạt hạ nguyên tử và lạ một hạt chính cấu thành nên hạt nhân. Bản thân hạt proton sẽ được cấu tạo từ 3 hạt quark nhỏ hơn nên proton sẽ mang điện tích dương là +1e hay là +1.602 ×10−19.
Khối lượng 1.6726 x 10−27 sẽ xấp xỉ bằng với hạt neutron và gấp 1836 lần khối lượng hạt electron. Loại hạt proton khá ổn định, chúng có thể biến đổi thành neutron thông qua việc bắt giữ electron. Quá trình này không diễn ea ngẫu nhiên mà cần có năng lượng.
Neutron bộ phận cấu thành hạt nhân nguyên tử
Neutron là một loại hạt nguyên tử, hạt này cùng với neutron sẽ cấu thành nên hạt nhân. Khối lượng của neutron sẽ bằng 1.67492716 × 10−27 kg. Neutron và proton sẽ được gọi chung là nucleon. Mỗi neutron sẽ có cấu tạo hai quark xuống và 1 quark lên, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong các phản ứng hạt nhân.
Electron
Electron là một hạt nguyên tử có ký hiệu là e⁻ hay β⁻ có điện tích bằng trừ một điện tích cơ bản. Các electron thuộc về thế hệ thứ nhất trong họ các hạt lepton và được gọi là những hạt cơ bản do không có thành phần nhỏ hay cấu trúc con nào khác.
Electron sẽ có khối lượng xấp xỉ bằng 1/1836 so với của proton. Electron đóng vai trò quan trọng cho các hiện tượng vật lý như hoá học, điện từ và độ dẫn nhiệt.
Khái quát về hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử là hạt nằm ở trung tâm của nguyên tử được tạo nên từ được cấu thành proton và neutron. Đây là hỗn hợp giữa các hạt proton mang điện tích dương và các neutron trung hòa về điện. Electron của nguyên tử tiến hành liên kết với hạt nhân nhờ vào sự tương tác điện từ.
Hạt nhân có cấu trúc vật chất đậm đặc với mật độ vật chất cực lớn đạt đến 100 triệu tấn trên 1cm3. Nó chiếm gần như toàn bộ khối lượng của một nguyên tử. Theo nghiên cứu hiện nay, hạt nhân có kích thước nằm trong vùng giới hạn bán kính cỡ 10-15 gồm có hai thành phần cơ bản:
- Proton là hạt mang điện tích +1, có ký hiệu là p và có đơn vị là Cacbon (đvC).
- Neutron lại là hạt không có điện tích với ký hiệu là n, khối lượng của hạt được tính theo đơn vị là 1 đơn vị Cacbon.
Trong đó, nơtron sẽ có thời gian sống từ 10 đến 15 phút và sau đó sẽ phân rã thành một một proton, một electron và một phản nơtrinô.
Khái quát về số hiệu nguyên tử
Số hiệu nguyên tử sẽ được gọi là số nguyên tử, số proton, được tìm thấy ở bên trong hạt nhân nguyên tử. Số này giống với điện tích của hạt nhân nhưng chỉ sử dụng để xác định duy nhất một nguyên tố hoá hoạc. Trong nguyên tử không tích điện, số hiệu nguyên tử được tính bằng số electron.
Tổng nguyên tử Z và số nơtron N sẽ được tính bằng khối A của nguyên tử. Những nguyên tử có sự khác nhau về notron và khối lượng nguyên tử được coi là đồng vị.
Ký hiệu Z xuất phát từ tiếng Đức từ này có nghĩa là số, khi tiến hành tổng hợp các ý tưởng hiện đại từ Hoá Học, vật lý nó sẽ chỉ có biểu hiện cho vị trí của một số nguyên tử ở trong bảng tuần hoàn hoá học sẽ có thứ tự xấp xỉ và không hoàn toàn phù hợp với thứ tự của những nguyên tố theo trọng lượng nguyên tử. Cho tới thời điểm sau năm 1915, người ta nghiên cứu thấy số Z cũng là điện tích hạt nhân và đặc tính vật lý của các nguyên tử.
Lý thuyết liên quan đến hạt nhân nguyên tử bạn nên biết
Xoay quanh hạt nhân nguyên tử sẽ có nhiều lý thuyết liên quan có thể kể đến như:
Nguyên tố hóa học
Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân với nhau cùng Z. Ngày nay, người ta tìm thấy 94 nguyên tố hoá học trong tự nhiên và có 24 nguyên tố nhân tạo được tạo nên từ các phòng thí nghiệm, như vậy có tổng là 118 nguyên tố.
Đồng vị
Những nguyên tử có cùng một nguyên tố hoá học và có thể khác về số khối nhưng có thể có số norton khác nhau. Những đồng vị của một nguyên tố hoá học thường là giống nhau về proton và khác nhau về notron. Chúng sẽ được xếp chung vào một ô nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn hoá học. Do đó, các đồng vị có số khối khác nhau. Ở ngoài tự nhiên có khoảng 340 đồng vị và tổng hợp được 2400 đồng vị nhân tạo sử dụng trong nông nghiệp và y hoc.
Nguyên tử khối
Nguyên tử khối chính là khối lượng tương đối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó gấp mấy lần so với đơn vị khối lượng nguyên tử. Khối lượng của một nguyên tử được tính bằng công thức bằng tổng khối lượng của proton + nơtron + electron trong nguyên tử đó.
Nhưng bởi vì khối lượng của electron nhỏ so với hạt nhân nên thường khối lượng của một nguyên tử sẽ bằng hạt nhân nguyên tử đó luôn. Do đó, nguyên tử khối được xem như bằng số khối A.
Nguyên tử khối trung bình
Trong tự nhiên, có nhiều nguyên tố hoá học tồn tại nhiều đồng vị nên nguyên tử khối của các nguyên tố này được tính luôn là nguyên tử trung bình của các đồng vị. Chẳng hạn như có hai nguyên tố đồng vị bất kỳ là X và Y là 2 nguyên tử khối của đồng vị X và Y, phần trăm số nguyên của nguyên tử của X là a, phần trăm số nguyên của nguyên tử Y là b. Ta sẽ có ngay công thức tính nguyên tử khối trung bình của A đó là:
A= aX+bY/100.
Ngoài ra, còn nhiều lý thuyết khác liên quan đến cấu tạo vật chất của hạt nhân. Tuy nhiên, trên đây là những thuyết phổ biến và được sử dụng nhiều nhất cho bạn đọc tham khảo
Có thể bạn quan tâm:
- Nguyệt thực là gì? Sự xuất hiện của hiện tượng siêu nhiên
- Sóng biển – Quá trình hình thành sóng mặt biển như thế nào?
Như vậy, bài viết đã cung cấp thông tin tới bạn hạt nhân nguyên tử, cấu tạo và những lý thuyết liên quan. Mong rằng bạn đã có thêm kiến thức hữu ích về khoa học tự nhiên và đời sống vật chất.
