Bài 1. Thành phần của nguyên tử (tr. 13–16)
Trọng tâm bài học: Hạt nhân (proton, neutron), vỏ electron, thí nghiệm khám phá nguyên tử rỗng của Thomson – Rutherford – Chadwick, kích thước và khối lượng nguyên tử
Công thức, Định luật & Quy tắc cốt lõi
Nội dung kiến thức đầy đủ theo bài học SGK
1. Các hạt cấu tạo nên nguyên tử
-
▸
Nguyên tử có cấu tạo rỗng, gồm hai phần: Hạt nhân (Nucleus) mang điện tích dương nằm ở tâm và Vỏ nguyên tử gồm các electron mang điện tích âm chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân.
-
▸
Đặc điểm 3 loại hạt cơ bản:
• Proton (kí hiệu p): nằm trong hạt nhân, điện tích tương đối +1 (qp = +1,602 × 10−19 C), khối lượng xấp xỉ 1 amu.
• Neutron (kí hiệu n): nằm trong hạt nhân, không mang điện (0), khối lượng xấp xỉ 1 amu.
• Electron (kí hiệu e): chuyển động ở vỏ nguyên tử, điện tích tương đối −1 (qe = −1,602 × 10−19 C), khối lượng khoảng 1/1837 amu ≈ 0,00055 amu. -
▸
Tính trung hòa điện: Trong mọi nguyên tử trung hòa, số proton luôn bằng số electron (p = e).
-
▸
Trường hợp đặc biệt: Nguyên tử Hydrogen nhẹ (Protium, 11H) chỉ có 1 proton và 1 electron, hạt nhân không có neutron.
| Hạt cơ bản | Kí hiệu | Điện tích tương đối | Khối lượng gần đúng | Vị trí trong nguyên tử |
|---|---|---|---|---|
| Proton | p | +1 | ≈ 1 amu | Trong hạt nhân |
| Neutron | n | 0 (không mang điện) | ≈ 1 amu | Trong hạt nhân |
| Electron | e | −1 | 1/1837 amu (≈ 0,00055 amu) | Lớp vỏ nguyên tử |
2. Lịch sử thí nghiệm khám phá cấu tạo nguyên tử
-
▸
J.J. Thomson (1897) – Phát hiện electron: Phóng điện thế cao qua ống tia âm cực chứa khí loãng, tia âm cực bị lệch về phía cực dương của điện trường → phát hiện chùm hạt mang điện tích âm gọi là electron.
-
▸
E. Rutherford (1911) – Phát hiện hạt nhân & cấu tạo rỗng: Chiếu chùm hạt alpha (α, mang điện dương) vào lá vàng cực mỏng (≈ 10−6 m). Hiện tượng: Hầu hết hạt α xuyên thẳng qua lá vàng; một số ít bị lệch hướng; tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 1/10.000) bị bật ngược trở lại. Kết luận: Nguyên tử có cấu tạo rỗng; phần lớn khối lượng và toàn bộ điện tích dương tập trung ở một vùng tâm cực nhỏ gọi là hạt nhân.
-
▸
E. Rutherford (1918) – Phát hiện proton: Bắn phá hạt nhân nitrogen bằng hạt α, phát hiện hạt proton (p).
-
▸
J. Chadwick (1932) – Phát hiện neutron: Bắn hạt α vào tấm beryllium (Be), phát hiện hạt không mang điện có khối lượng xấp xỉ proton là neutron (n).
3. Kích thước và khối lượng nguyên tử
-
▸
So sánh kích thước: Đường kính nguyên tử cỡ 10−10 m (1 Å hay 100 pm), trong khi đường kính hạt nhân cỡ 10−14 m (10−2 pm) → Đường kính nguyên tử lớn gấp khoảng 10.000 lần đường kính hạt nhân.
-
▸
Khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân: Do khối lượng electron quá nhỏ (chỉ bằng 1/1837 khối lượng proton), nên khối lượng nguyên tử gần như tập trung toàn bộ ở hạt nhân: mnguyên tử ≈ mhạt nhân = (p + n) amu.
Sơ đồ & Hình minh họa trọng tâm
Thí nghiệm, Lưu ý An toàn, Ví dụ mẫu & Lỗi cần tránh
Phân tích Thí nghiệm Lá vàng của Rutherford (1911)
Ví dụ minh họa & Lỗi sai cần tránh:
-
★
Ví dụ minh họa: Nguyên tử nhôm (Al) có 13 proton, 14 neutron và 13 electron. Khối lượng gần đúng của nguyên tử Al là 13 + 14 = 27 amu; khối lượng vỏ electron chỉ chiếm (13 × 0,00055) / 27 ≈ 0,026% tổng khối lượng.
-
★
Lỗi cần tránh: Nhầm rằng mọi nguyên tử đều có neutron (quên ngoại lệ 11H không có neutron); quên đổi đơn vị 1 Å = 100 pm = 0,1 nm.