Nguyên tử được xây dựng 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 của các nghiên cứu thực nghiệm, đã được chứng minh rằng nguyên tử bao gồm hạt nhân và lớp vỏ electron.
1. Lớp vỏ electron
Lớp vỏ electron 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 được quy ước bằng 1-.
2. Hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử bao gồm các hạt proton mang điện tích dương (+) và các hạt neutron không mang điện tích. Hạt proton được kí hiệu là p, hạt neutron được kí hiệu là n.
- Khối lượng của proton: mp = 1,6726.10-27 kg
- Điện tích của proton: qp = + 1,602.10-19 C (coulomb)
- Khối lượng của neutron: mn = 1,6748.10-27 kg
- Điện tích của neutron: qn = 0
Vậy, thành phần cấu tạo nguyên tử bao gồm:
- Hạt nhân nguyên tử nằm ở trung tâm của nguyên tử gồm các hạt proton và neutron.
- Lớp vỏ nguyên tử 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 H 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 chỉ khối lượng của một nguyên tử, phân tử hoặc các hạt e, p, n, ta sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u (đơn vị khối lượng nguyên tử).
- 1u = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử đồng vị Cacbon 12. Nguyên tử này có khối lượng là 19,9265.10-27 kg.
- 1u ≈ 1,6605.10-27 kg
Ví dụ:
- Khối lượng của 1 nguyên tử H là 1,6738.10-27 kg ≈ 1u.
- Khối lượng của 1 nguyên tử C là 9,9265.10-27 kg = 12u.
Bài 1: Các hạt cấu tạo thành hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là:
A. Electron và proton
B. Proton và nơtron
C. Nơtron và electron
D. Electron, proton và nơtron
Giải: Chọn đáp án B
Cấu tạo của hầu hết các hạt nhân nguyên tử bao gồm proton và nơtron, trừ hạt nhân nguyên tử của hiđro chỉ có proton.
Bài 2: Các hạt cấu tạo thành hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là:
A. Proton và electron
B. Nơtron và electron
C. Nơtron và proton
D. Nơtron, proton và electron
Giải: Chọn đáp án D
Các hạt cấu tạo thành hầu hết các nguyên tử là nơtron, proton và electron, trừ nguyên tử của hiđro 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. 1,200 m
Giải: Chọn đáp án C
Đường kính nguyên tử sẽ là 6 x 10,000 = 60,000 cm = 600 m.
Bài 4: Tỉ số về khối lượng của electron so với proton và nơtron.
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 nơtron:
(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
=> V nguyên tử Zn = 4/3.π.r3 = 4/3.π. (0,135.10-7)3 = 10,3.10-24 cm
=> D nguyên 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
Đó là những kiến thức về cấu tạo nguyên tử, kích thước và khối lượng của nó. Hi vọng bài viết này hữu ích cho bạn. Hãy chia sẻ với bạn bè của bạn. Chúc bạn học tốt!
