Thành Phần Của Nguyên Tử
Cấu tạo nguyên tử · khối lượng & điện tích các hạt · kích thước · số khối A = Z + N
Mọi nguyên tử đều có cấu tạo gồm hai phần chính: hạt nhân nằm ở trung tâm và vỏ nguyên tử (lớp vỏ electron) bao quanh hạt nhân.
▸ Hạt nhân
Nằm ở trung tâm nguyên tử, chứa hai loại hạt: proton (kí hiệu $p$, mang điện dương) và neutron (kí hiệu $n$, không mang điện).
▸ Vỏ nguyên tử
Là vùng không gian xung quanh hạt nhân, chứa các electron (kí hiệu $e$, mang điện âm) chuyển động rất nhanh.
▸ Lược sử phát hiện các hạt cơ bản
| Năm | Nhà khoa học | Phát hiện |
|---|---|---|
| 1897 | J. J. Thomson | Electron (qua thí nghiệm phóng điện qua khí loãng) |
| 1911 | E. Rutherford | Hạt nhân nguyên tử (bắn hạt $\alpha$ vào lá vàng mỏng) |
| 1918 | E. Rutherford | Proton |
| 1932 | J. Chadwick | Neutron |
▸ Ý nghĩa thí nghiệm Rutherford (1911)
Khi bắn chùm hạt $\alpha$ vào lá vàng mỏng:
- Phần lớn hạt $\alpha$ xuyên thẳng → nguyên tử có cấu tạo rỗng.
- Một số ít bị lệch hướng, rất ít bị bật ngược → tồn tại hạt nhân nhỏ mang điện dương ở trung tâm.
Mỗi hạt cơ bản có khối lượng và điện tích đặc trưng riêng. Người ta thường dùng đơn vị amu cho khối lượng và điện tích quy ước ($\pm 1$, $0$) thay cho đơn vị Coulomb (C).
| Hạt | Khối lượng (amu) | Điện tích (C) | Quy ước |
|---|---|---|---|
| Proton ($p$) | $\approx 1$ | $+1{,}602 \times 10^{-19}$ | $+1$ |
| Neutron ($n$) | $\approx 1$ | $0$ | $0$ |
| Electron ($e$) | $\approx 0{,}00055$ | $-1{,}602 \times 10^{-19}$ | $-1$ |
Khối lượng cụ thể (kg):
- $m_p \approx 1{,}673 \times 10^{-27}$ kg
- $m_n \approx 1{,}675 \times 10^{-27}$ kg
- $m_e \approx 9{,}109 \times 10^{-31}$ kg
• Khối lượng proton $\approx$ khối lượng neutron $\approx 1$ amu.
• Khối lượng electron nhỏ hơn proton khoảng 1837 lần → coi như không đáng kể.
• Do đó, khối lượng nguyên tử tập trung gần như hoàn toàn ở hạt nhân.
▸ Kích thước
Nếu xem nguyên tử là một quả cầu thì:
- Đường kính nguyên tử $\approx 10^{-10}$ m.
- Đường kính hạt nhân $\approx 10^{-14}$ m.
⇒ Nguyên tử có cấu tạo rỗng: phần lớn không gian là vùng vỏ electron, hạt nhân chỉ chiếm một phần rất nhỏ ở trung tâm.
▸ Đơn vị thường dùng
| Đơn vị | Quy đổi | Dùng cho |
|---|---|---|
| $1$ pm | $10^{-12}$ m | kích thước nguyên tử |
| $1$ Å (angstrom) | $10^{-10}$ m | kích thước nguyên tử |
| $1$ amu | $1{,}661 \times 10^{-27}$ kg | khối lượng nguyên tử |
▸ Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu)
Vì khối lượng nguyên tử cực kỳ nhỏ nên người ta dùng đơn vị amu (atomic mass unit):
Ví dụ: nguyên tử oxygen có khối lượng $2{,}656 \times 10^{-26}$ kg $= 15{,}999$ amu $\approx 16$ amu.
▸ Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z)
Điện tích hạt nhân được kí hiệu là $Z+$ (hoặc $+Z$). Ví dụ hạt nhân nguyên tử $\text{Na}$ có 11 proton thì điện tích hạt nhân là $+11$, viết là $11+$.
▸ Số khối (A)
Số khối (hay số nucleon) $A$ là tổng số proton và neutron trong hạt nhân:
Trong đó $Z$ là số proton, $N$ là số neutron.
• Số $p$ $=$ Số $e$ $= Z$
• Số $n$ $= N = A - Z$
• Tổng số hạt trong nguyên tử $= 2Z + N$
• Số hạt mang điện $= 2Z$ (gồm cả $p$ và $e$); số hạt không mang điện $= N$
Nguyên tử $\text{Na}$ có 11 proton và 12 neutron. Tính $Z$, $A$ và viết kí hiệu.
Đây là dạng bài quan trọng nhất mà các em hay gặp. Phương pháp chung: gọi $Z$ là số proton, $N$ là số neutron → lập hai phương trình rồi giải hệ.
• Tổng số hạt $= 2Z + N$
• Số hạt mang điện $= 2Z$
• Số hạt không mang điện $= N$
• Số khối $A = Z + N$
Nguyên tử aluminium có điện tích hạt nhân bằng $+13$ và số khối bằng $27$. Tính số $p$, $n$, $e$.
Nguyên tử X có tổng số hạt bằng $60$, số hạt mang điện gấp đôi số hạt không mang điện. Tìm số khối $A$.
Tổng số hạt trong nguyên tử X là $10$. Tìm số khối $A$.
Để xem lý thuyết đầy đủ với các công thức mở rộng, bảng so sánh chi tiết, sơ đồ tư duy, đầy đủ các dạng bài tập (so sánh kích thước, điện tích Coulomb, khối lượng mol electron, hệ 2 nguyên tử…) và sai lầm thường gặp, hãy đọc bài viết bên dưới:
Định nghĩa, công thức, các dạng bài tập đầy đủ kèm phương pháp giải, sơ đồ tư duy và sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát chương trình SGK Hóa Học 10!
Cùng luyện Bài 1 – Thành phần nguyên tử!
23 câu: 18 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!

ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ
