BÀI 1. CẤU TRÚC HẠT NHÂN

Mở đầu: Vào đầu những năm 1900, các nhà khoa học đã khám phá ra rằng nguyên tử có dạng hình cầu và trung hòa về điện với điện tích âm là các hạt electron. Nhưng người ta chưa biết điện tích dương được phân bố thế nào trong hình cầu nguyên tử.

Năm 1904, Joseph John Thomson (Giô-dép Giôn Tôm-xơn) đã để xuất một mô hình nguyên tử được gọi là mô hình nguyên tử bánh mận (Plum Pudding Atomic Model). Theo mô hình này các electron nằm rải rác trong một hình cầu tích điện dương giống như các quả mận nằm rải rác trong cái bánh (Hình 1.1).

Người ta đã kiểm chứng mô hình nguyên tử của Thomson như thế nào?

Giải nhanh:

Mô hình nguyên tử bánh mận của Joseph John Thomson, đề xuất vào năm 1904, đã được kiểm chứng thông qua một loạt các thí nghiệm điện tử, đặc biệt là thí nghiệm hạt Rutherford.

Thí nghiệm hạt Rutherford: Thí nghiệm hạt Rutherford, được tiến hành bởi Ernest Rutherford vào năm 1909, đã cung cấp bằng chứng rõ ràng nhất cho mô hình nguyên tử bánh mận của Thomson. Sau kết quả thí nghiệm thực tế cho thấy, sau khi được bắn vào lá vàng mỏng, hầu hết các hạt α đi thẳng nhưng có một số hạt bị lệch so với hướng truyền ban đầu (bị tán xạ) với các góc lệch khác nhau.

I. PHÁT HIỆN RA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

Câu 1: Bằng chứng cụ thể nào trong thí nghiệm tán xạ hạt của Rutherford chứng tỏ hạt nhân có kích thước rất nhỏ nhưng tập trung toàn bộ điện tích dương và phần lớn khối lượng của nguyên tử?

Giải nhanh:

Trong thí nghiệm tán xạ hạt α của Rutherford, các hạt α (hạt Helium với điện tích dương) được bắn vào mẫu vật chứa nguyên tử, trong trường hợp này là một lá vàng mỏng. Khi các hạt α đi qua mẫu vật, một phần chúng bị phản xạ lại, trong khi một phần khác bị giảm tốc và thay đổi hướng do tương tác với các thành phần của nguyên tử, tuy nhiên phần lớn các hạt vẫn đi thẳng và không bị đổi hướng, do đó ông đã kết luận rằng hầu hết khối lượng và tất cả điện tích dương của nguyên tử tập trung ở một vùng nhỏ tại trung tâm của nguyên tử, gọi là hạt nhân.

II. CẤU TRÚC HẠT NHÂN

Luyện tập 1: Hạt nhân có bao nhiêu nucleon, bao nhiêu proton và bao nhiêu neutron?

Giải nhanh:

N = A – Z = 67 – 30 = 37 hạt. 

Luyện tập 2: Xác định điện tích của hạt nhân

Giải nhanh:

Vì hạt nhân có 30 proton nên điện tích của hạt nhân nguyên tử của nó là +30e.

Luyện tập 3: Helium có hai đồng vị mà hạt nhân được biểu diễn như Hình 1.6. Viết kí hiệu hạt nhân của hai đồng vị helium đó.

Giải nhanh:

Ta thấy hạt nhân của đồng vị số 1 có 2 proton và 1 neutron => Z = 2 và A = 2 +1 = 3, do đó đồng vị này có kí hiệu là: .

Tương tự với hạt nhân của đồng vị số 2 có 2 proton và 2 neutron => Z = 2 và A = 2 + 2 = 4, do đó đồng vị này có kí hiệu là: .

Vận dụng: Hầu hết các nguyên tố đều có nhiều đồng vị. Khối lượng nguyên tử của nguyên tố trong bảng tuần hoàn là khối lượng trung bình của các nguyên tử đồng vị có trong tự nhiên. Nguyên tố chlorine (Cl) có hai đồng vị bền là:

+ có khối lượng nguyên tử m = 34,96885 u và chiếm 75,77% chlorine trong tự nhiên.

+ có khối lượng nguyên tử m = 36,96590 u và chiếm 24,23% chlorine trong tự nhiên.

Tính khối lượng nguyên tử trung bình của nguyên tố chlorine.

Giải nhanh:

Chlorine trong tự nhiên có:

  có khối lượng nguyên tử m = 34,96885 u và chiếm 75,77%, có khối lượng nguyên tử m = 36,96590 u và chiếm 24,23%.

Do đó ta có công thức tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố chlorine: