Nguyên tử được tạo thành như thế nào? Kích thước, khối lượng và điện tích của các hạt cấu thành nguyên tử là bao nhiêu? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về thành phần cấu tạo nguyên tử cũng như kích thước và khối lượng của nó.
I. Thành phần cấu tạo nguyên tử
Từ các kết quả thực nghiệm, đã được chứng minh rằng nguyên tử được cấu thành từ hạt nhân và lớp vỏ electron.
1. Lớp vỏ electron
Lớp vỏ electron bao gồm các hạt electron mang điện tích âm (-) di chuyển xung quanh hạt nhân. Electron được kí hiệu là e.
- Khối lượng: me = 9,1094.10-31 kg
- Điện tích: qe = -1,602.10-19 C (coulomb)
- Điện tích của electron được kí hiệu là -e và quy ước bằng 1-.
2. Hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử bao gồm các hạt proton mang điện tích dương (+) và neutron không mang điện tích. Hạt proton được kí hiệu là p, hạt neutron được kí hiệu là n.
- Khối lượng proton: mp = 1,6726.10-27 kg
- Điện tích của proton: qp = +1,602.10-19 C (coulomb)
- Khối lượng neutron: mn = 1,6748.10-27 kg
- Điện tích của neutron: qn = 0
Vậy, thành phần cấu tạo nguyên tử gồm:
- Hạt nhân nguyên tử nằm ở trung tâm của nguyên tử, gồm các hạt proton và neutron.
- Lớp vỏ nguyên tử bao gồm các electron di chuyển xung quanh hạt nhân.
II. Kích thước và khối lượng của nguyên tử
1. Kích thước nguyên tử
- Kích thước của nguyên tử: mỗi nguyên tử có kích thước khoảng 10-10 m = 0,1 nm. Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử hidro có bán kính r = 0,053 nm.
- Đường kính của hạt nhân nguyên tử khoảng 10-5 nm.
- Đường kính của electron và proton khoảng 10-8 nm.
2. Khối lượng nguyên tử
- Để biểu thị khối lượng của một nguyên tử, phân tử hay các hạt e, p, n, ta sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u. u còn được gọi là Dalton (Da).
- 1u = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử đồng vị Carbon-12. Nguyên tử này có khối lượng là 19,9265.10-27 kg.
- 1u = 19,9265.10-27/12 ≈ 1,6605.10-27 kg
Ví dụ:
- Khối lượng của 1 nguyên tử hidro là 1,6738.10-27 ≈ 1u.
- Khối lượng của 1 nguyên tử cacbon là 9,9265.10-27 = 12u.
Bài 1: Các hạt cấu thành hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là:
A. Electron và proton
B. Proton và neutron
C. Neutron và electron
D. Electron, proton và neutron
Chọn đáp án đúng.
Giải: Chọn đáp án B.
Cấu tạo của hầu hết các hạt nhân nguyên tử là proton và neutron, trừ hạt nhân nguyên tử của hidro chỉ có proton.
Bài 2: Các hạt cấu thành hầu hết các nguyên tử là:
A. Proton và electron
B. Neutron và electron
C. Neutron và proton
D. Neutron, proton và electron
Giải: Chọn đáp án D.
Các hạt cấu thành hầu hết các nguyên tử là neutron, proton và electron, trừ nguyên tử của hidro chỉ có proton và electron.
Bài 3: Nguyên tử có đường kính lớn gấp khoảng 10,000 lần đường kính hạt nhân. Nếu ta phóng đại hạt nhân lên thành một quả bóng có đường kính 6 cm, thì đường kính của nguyên tử sẽ là:
A. 200 m
B. 300 m
C. 600 m
D. 1200 m
Giải: Chọn đáp án C.
Đường kính nguyên tử sẽ là 6 x 10,000 = 60,000 cm = 600 m.
Bài 4: Tìm tỉ số về khối lượng của electron so với proton và neutron.
Giải:
Tỉ số về khối lượng của electron so với proton:
(9,1095.10-31)/(1,6726.10-27) = 1/1836
Tỉ số về khối lượng của electron so với neutron:
(9,1095.10-31)/(1,6748.10-27) = 1/1839
Bài 5: Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-1 nm và có khối lượng nguyên tử là 65 u.
a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử kẽm.
b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử kẽm tập trung ở hạt nhân với bán kính r = 2.10-6 nm. Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm.
Cho biết V hình cầu = 4/3.π.r3
Giải:
a) Ta có: rZn = 1,35.10-1 nm = 0,135.10-7 cm
1u = 1,6605.10-27 kg = 1,6605.10-24 g
=> mZn = 65 x 1,6605.10-24 g = 107,9.10-24 g
=> Vnguyên tử Zn = 4/3.π.r3 = 4/3.π.(0,135.10-7)3 = 10,3.10-24 cm3
=> Dnguyên tử Zn = m/V = 107,9.10-24/107,9.10-24 = 10,48 g/cm3
b) Ta có r hạt nhân Zn= 2.10-6 nm = 2.10-13 cm
m hạt nhân Zn = 107,9.10-24 g
=> V hạt nhân Zn = 4/3.π.(2.10-13)3 = 33,49.10-39 cm3
=> D hạt nhân nguyên tử Zn = m/V = 107,9.10-24/33,49.10-39 = 3,22.1015 g/cm3
Vậy là chúng ta đã tìm hiểu về cấu tạo nguyên tử cũng như kích thước, khối lượng của nó. Hy vọng bài viết này hữu ích với các bạn. Hãy chia sẻ với những người bạn của bạn nhé! Chúc các bạn học tốt!
