Thành phần và cấu tạo nguyên tử

Hóa học là ngành khoa học nghiên cứu về chất và tính chất của nó, những quá trình biến đổi của chất và những biến đổi năng lượng đi kèm với quá trình đó. Hóa học tiếp cận với hầu hết các vấn đề trong cuộc sống, văn hóa và môi trường của chúng ta. Nguyên tử là đơn vị cơ bản mà hóa học nghiên cứu đến. Trước hết ta cùng tìm hiểu về nguyên tử, thành phần và cấu trúc của nguyên tử.

Nguyên tử – đơn vị cấu trúc của chất

Nguyên tử là đơn vị nền tảng của chất. Nguyên tử tạo nên mọi thứ trong vũ trụ. Như bạn đã biết, vật chất được cấu tạo từ nguyên tử. Các chất rắn được tạo nên từ khối các nguyên tử có độ đặc khít cao, trong khi các chất khí thì tạo thành từ các nguyên tử được phân bố thưa thớt. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các vấn đề cơ bản như cấu trúc nguyên tử và cách liên kết giữa các nguyên tử. Khi tìm hiểu sâu hơn, chúng ta sẽ biết về phản ứng hóa học và hóa sinh học, và nghiên cứu về các nguyên tử tạo thành hợp chất như thế nào, cấu thành thế giới của sự sống ra sao.

Có loại vật chất nào có kích thước nhỏ hơn nguyên tử hay không? Chắc chắn là có. Những hạt siêu nhỏ có thể được tìm thấy ngay từ trong những phần cấu tạo nên nguyên tử. Những hạt nhỏ này bao gồm các nucleon và quark. Các nhà hóa học và vật lý nguyên tử tiếp tục làm việc trên máy gia tốc hạt (particle accelerators) để phát hiện ra các hạt nhỏ, nhỏ và siêu nhỏ của vật chất. Tuy nhiên, khoa học dựa trên nguyên tử vì nó là đơn vị riêng biệt nhỏ nhất của vật chất.

Ba loại hạt cơ bản

Mặc dù nhiều hạt nguyên tử siêu nhỏ tồn tại, bạn chỉ cần phải nhớ ba loại hạt cơ bản của nguyên tử: electron, proton, and neutron. Electron, proton, and neutron là gì? Electron là loại hạt nhỏ nhất trong ba loại hạt cơ bản của nguyên tử. Electron được tìm thấy ở lớp vỏ hoặc các orbital bao quanh hạt nhân của một nguyên tử. Proton và neutron được tìm thấy trong hạt nhân, chúng tạo thành một khối ở trung tâm nguyên tử. Đó là tất cả những gì bạn cần ghi nhớ. Ba loại hạt cơ bản.

Có khoảng 120 nguyên tố đã được tìm thấy trong bảng tuần hoàn. Các nhà vật lý và hóa học đang ngày ngày nghiên cứu nhằm tạo ra các nguyên tố khác trong phòng thí nghiệm. Các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số electron, neutron và proton. Mỗi nguyên tố là duy nhất và có một số hiệu nguyên tử. Số hiệu nói cho ta biết số hạt proton có trong hạt nhân của nguyên tử của nguyên tố đó. Số hiệu nguyên tử cũng được gọi là số proton.

Tìm hiểu thêm: Clip sự tìm ra electron

Điện tích của nguyên tử

Bạn có thể thấy, trong hình minh họa, mỗi phần của nguyên tử được đánh ký hiệu với dấu (+), (-) và (0). Các ký hiệu này biểu thị điện tích của hạt. Bạn đã bao giờ nghe về việc bị điện giật, bị shock do tĩnh điện hay bị sét đánh? Tất cả các hiện tượng đó đều liên quan đến điện tích. Điện tích cũng có trong các hạt và vật liệu siêu nhỏ.

Electron luôn luôn được ký hiệu với e^– hay (-) có nghĩa là mang điện tích – (âm). Proton luôn mang điện dương (+). Nếu điện tích của toàn nguyên tử là 0, hay trung hòa thì số điện tích âm và điện tích dương là bằng nhau. Nguyên tử trung hòa có số electron bằng số proton. Loại hạt cơ bản thứ ba là neutron. Nó có điện tích trung hòa hay điện tích bằng không.

Vì số lượng proton trong một nguyên tử là không đổi, nên việc thêm hoặc bớt đi electron sẽ tạo nên một nguyên tử đặc biệt gọi là ion.

Cation có số electron ít hơn số proton nên tích điện dương, ngược lại, anion chứa số electron nhiều hơn proton và tích điện âm.