Thành phần của nguyên tử
1. Thành phần cấu tạo nguyên tử
Vật chất được tạo thành từ những hạt rất nhỏ gọi là nguyên tử.
Nguyên tử gồm hạt nhân chứa proton, neutron và vỏ nguyên tử có chứa electron.
Mô hình nguyên tử
2. Sự tìm ra electron
Năm 1879, nhà vật lý người Anh J. J. Thomson thực hiện thí nghiệm phóng điện trong một ống thuỷ tinh gần như chân không (gọi là ống tia âm cực), thấy màn huỳnh quang phát sáng do những tia phát ra từ cực âm, và những tia này bị hút về cực dương của trường điện, chứng tỏ chúng tích điện âm. Đó là các chùm hạt electron
Thí nghiệm của Thomson
Trong nguyên tử tồn tại một loại hạt có khối lượng và mang diện tích âm, được gọi là electron (kí hiệu là e).
Hạt electron có:
- Điện tích: qe = -1,602.10-19 C(coulomb).
- Khối lượng m = 9,11.10-28g.
Người ta chưa phát hiện được điện tích nào nhỏ hơn 1,602.10-19C nên nó được dùng làm điện tích đơn vị, điện tích của electron được quy ước là -1.
3. Sự khám phá hạt nhân nguyên tử
Năm 1911, nhà vật lí người New Zealand là E. Rutherford đã tiến hành bắn phá một chùm hạt alpha lên một lá vàng siêu mỏng và quan sát đường đi của chúng sau khi bắn phá bằng màn huỳnh quang .
Thí nghiệm khám phá hạt nhân nguyên tử của Rutherford
Kết quả thí nghiệm khám phá hạt nhân nguyên tử của Rutherford
Kết quả:
Một phần hạt alpha đi xuyên qua nguyên tử vàng, một phần bị chệch hướng, một phần bị phản xạ ngược trở lại, chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng, và có hạt nhân ở trung tâm.
- Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hạt nhân ở trung tâm và lớp vỏ là các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.
- Nguyên tử trung hòa về điện: số đơn vị điện tích đương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.
4. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
Vào năm 1918, khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitrogen bằng các hạt alpha, Rutherford đã nhận thấy sự xuất hiện hạt nhân nguyên tử oxygen và một loại hạt mang một đơn vị điện tích dương, đó là proton (kí hiệu là p).
Năm 1932, khi dùng các hạt alpha để bắn phá hạt nhân nguyên tử beryllium, J. Chadwick nhận thấy sự xuất hiện của một loại hạt có khối lượng xấp xỉ hạt proton, nhưng không mang điện, gọi là neutron (kí hiệu là n).
Thành phần hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử gồm hai loại hạt là proton và neutron.
- Proton mang điện tích dương (+1) và neutron không mang điện.
- Proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau.
5. Kích thước và khối lượng nguyên tử
5.1. So sánh kích thước nguyên tử và hạt nhân nguyên tử
Nếu hình dung hạt nhân là một khối cấu có kích thước như viên bi thì nguyên tử sẽ là một khối cầu có kích thước bằng một sân bóng đá.
Đường kính nguyên tử, hạt nhân trong nguyên tử carbon
Đơn vị nanovet (nm) hay angstrom 
\(\mathop A\limits^0\) thường được sử dụng để biểu thị kích thước nguyên tử.
1 nm = 10-9m; 1\(\mathop A\limits^0\) = 10-10 m; 1 nm = 10\(\mathop A\limits^0\)
Nếu xem nguyên tử như một quả cầu, trong đó các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân thì nguyên tử đó có đường kính khoảng 10-10m và đường kính hạt nhân khoảng 10-14m.
Như vậy, đường kính của nguyên tử lớn hơn đường kính của hạt nhân khoảng 10000 lần.
5.2. Tìm hiểu khối lượng của nguyên tử
| Hạt | Khối lượng (g) | Khối lượng (amu) | Điện tích tương đối |
| p | 1,673.10-24 | ≈ 1 | +1 |
| n | 1,675.10-24 | ≈ 1 | 0 |
| e | 9,11.10-28 | \(\frac{1}{1837} \approx 0,00055\) |
-1 |
Một số tính chất của các loại hạt cơ bản trong nguyên tử
Để biểu thị khối lượng của nguyên tử, các hạt proton, neutron và electron, người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là amu.
1 amu bằng \(\frac1{12}\) khối lượng nguyên tử của carbon -12.
1 amu = 1,66.10-24 g
Khối lượng của nguyên tử gần bằng khối lượng hạt nhân do khối lượng của các electron không đáng kể so với khối lượng của proton và neutron.
Khối lượng nguyên tử = số p + số n
Ví dụ: Nguyên tử oxygen có 8 proton, 8 neutron và 8 electron.
⇒ Khối lượng nguyên tử oxygen = số p + số n = 8 + 8 = 16 amu.
