Hóa học - Cấu trúc của nguyên tử
Giới thiệu
Đến năm 1900, người ta phát hiện ra rằng nguyên tử không phải là một hạt đơn giản, không thể phân chia được, mà nó chứa các hạt phụ nguyên tử.
J.J. Thomson phát hiện ra hạt phụ nguyên tử cụ thể là ‘electron.’
JJ Thomson là người đầu tiên đề xuất model đối với cấu trúc của nguyên tử.
Năm 1886, E. Goldstein phát hiện ra sự có mặt của các bức xạ mới trong phóng điện khí và đặt tên cho chúng là canal rays.
Một hạt tiểu nguyên tử mang điện tích dương khác được phát hiện bằng các thí nghiệm về tia kênh và đặt tên nó proton.
Mô hình nguyên tử của Thomson
Thomson đề xuất rằng một nguyên tử bao gồm một quả cầu tích điện dương và các electron (điện tích âm) được nhúng trong đó (như trong hình dưới đây).
Hơn nữa, Thomson nói rằng các điện tích âm và dương có độ lớn bằng nhau. Do đó, nguyên tử nói chung là trung hòa về điện.
Mô hình nguyên tử của Rutherford
E. Rutherford nổi tiếng là 'Cha đẻ' của vật lý hạt nhân.
Rutherford phần lớn được biết đến với công trình nghiên cứu về hiện tượng phóng xạ và khám phá ra nucleus của một nguyên tử với thí nghiệm lá vàng (như trong hình dưới đây.
Rutherford nói rằng trong một nguyên tử, có một trung tâm tích điện dương được gọi là nucleus.
Rutherford nói rằng gần như tất cả khối lượng của một nguyên tử đều tồn tại trong hạt nhân.
Theo Rutherford, các electron quay xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo xác định rõ.
Mô hình nguyên tử của Bohr
Neils Bohr tiếp tục mở rộng mô hình của Rutherford và cải thiện những nhược điểm của anh ta.
Theo Bohr, chỉ một số quỹ đạo đặc biệt được gọi là quỹ đạo rời rạc của các electron, được phép bên trong nguyên tử.
Bohr nói rằng các electron không bức xạ năng lượng khi quay trong các quỹ đạo rời rạc.
Bohr đặt tên quỹ đạo hoặc vỏ là mức năng lượng (như trong hình dưới đây).
Bohr đại diện cho các quỹ đạo hoặc vỏ này bằng các chữ cái K, L, M, N,… hoặc các số, n = 1,2,3,4,….
Nơtron
Năm 1932, J. Chadwick phát hiện ra một hạt phụ nguyên tử mới tức là nơtron.
Nơtron không có điện tích và khối lượng gần bằng proton.
Nơtron có trong hạt nhân của tất cả các nguyên tử, ngoại trừ hydro.
Các electron được phân bố theo các quỹ đạo khác nhau (Vỏ)
Số electron tối đa có thể có trong một lớp vỏ được cho bởi công thức 2n2.
‘n’ là số quỹ đạo hoặc chỉ số mức năng lượng, tức là 1, 2, 3,….
Theo công thức đã cho -
Quỹ đạo đầu tiên tức là K-shellsẽ là = 2 × 1 2 = 2
Quỹ đạo thứ hai tức là L-shellsẽ là = 2 × 2 2 = 8
Quỹ đạo thứ ba tức là M-shellsẽ là = 2 × 3 2 = 18
Quỹ đạo thứ tư tức là N-shellsẽ là = 2 × 4 2 = 32
Tương tự như vậy, số electron tối đa có thể chứa ở quỹ đạo ngoài cùng là 8.
Các electron không được lấp đầy trong một lớp vỏ nhất định, trừ khi các lớp vỏ bên trong được lấp đầy. Nó có nghĩa là, các vỏ được lấp đầy một cách khôn ngoan; bắt đầu từ vỏ trong đến vỏ ngoài.
Valence
Các điện tử, những điện tử hiện diện ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử, được gọi là valence các electron.
Theo mô hình Bohr-Bury, lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử có thể có tối đa 8 electron.
Số nguyên tử
Tổng số proton, có trong hạt nhân của một nguyên tử, được gọi là atomic number.
Số proton của một nguyên tử xác định số hiệu nguyên tử.
Số hiệu nguyên tử được ký hiệu là ‘Z’.
Proton và neutron gọi chung là nucleons.
Số khối
Tổng của tổng số proton và neutron, có trong hạt nhân của một nguyên tử, được gọi là mass number.
Đồng vị
Các nguyên tử của cùng một nguyên tố, có cùng số hiệu nguyên tử nhưng số khối khác nhau, được gọi là đồng vị. Ví dụ: Nguyên tử hiđro có ba đồng vị là protium, đơteri và triti.
Tính chất hóa học của các đồng vị của một nguyên tử là giống nhau nhưng tính chất vật lý của chúng khác nhau.
Isobars
Nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có số hiệu nguyên tử khác nhau, có cùng số khối được gọi là đồng phân. Ví dụ: số nguyên tử của canxi là 20 và số nguyên tử của argon là 18; xa hơn, số electron trong các nguyên tử này khác nhau, nhưng số khối của cả hai nguyên tố này là 40.