BÀI 14. HẠT NHÂN VÀ MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 14. HẠT NHÂN VÀ MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ
Khởi động
Khởi động
Khởi động
Hơn 2 000 năm trước, Democritus (Đêmôcrít), một triết gia người Hy Lạp, đã đưa ra ý tưởng vật chất được cấu tạo từ các hạt không thể chia nhỏ, được gọi là nguyên tử. Vào đầu thế kỉ XX, những quan sát thực nghiệm đã chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo từ hạt nhân và các electron. Vậy, kết quả thí nghiệm nào đã giúp các nhà khoa học khẳng định được sự tồn tại của hạt nhân? Từ đó, nguyên tử được mô hình hoá như thế nào?
Trả lời
Trả lời
Kết quả thí nghiệm tán xạ hạt alpha đã giúp các nhà khoa học khẳng định được sự tồn tại của hạt nhân. Những kết quả từ thí nghiệm tán xạ hạt alpha đã phủ định mô hình nguyên tử của Thompson và ủng hộ mô hình nguyên tử của Rutherford (Hình 14.5): - Nguyên tử có cấu trúc rỗng với hạt nhân nằm ở tâm của nguyên tử. Khối lượng của hạt nhân xấp xỉ bằng khối lượng của nguyên tử, điện tích của hạt nhân có giá trị dương (bằng tổng điện tích các hạt proton). - Các electron phân bố trong không gian trống xung quanh hạt nhân và chuyển động trong các quỹ đạo khép kín quanh hạt nhân giống như chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt Trời. Do đó, mô hình nguyên tử của Rutherford còn được gọi là mô hình hành tinh nguyên.
Giới thiệu về thí nghiệm tán xạ hạt alpha
Thí nghiệm tán xạ hạt alpha
Thí nghiệm tán xạ hạt alpha
Nhằm kiểm chứng mô hình nguyên tử do Thompson đề xuất, Ernest Rutherford (O-nớt Rơ-dơ-pho) (Hình 14.2) và các cộng sự gồm Geiger (Gây-gơ) (1882 - 1928) và Marsden (Mát-xđân) (1889 - 1970) đã thực hiện thí nghiệm bắn phá các tấm mica mỏng bằng các chùm hạt nhân helium (hạt alpha - α), là các hạt tích điện dương. Khi động năng của chùm hạt alpha đủ lớn, kết quả thí nghiệm cho thấy một lượng lớn các hạt alpha xuyên qua những tấm mica.
Ảnh
Phần lớn không gian
Phần lớn không gian bên trong nguyên tử là rỗng, toàn bộ điện tích dương trong nguyên tử chỉ tập trung tại một vùng có bán kính rất nhỏ nằm ở tâm của nguyên tử, được gọi là hạt nhân của nguyên tử.
Ảnh
Ảnh
Mô hình đơn giản của nguyên tử
Mô hình đơn giản của nguyên tử
Những kết quả từ thí nghiệm tán xạ hạt alpha đã phủ định mô hình nguyên tử của Thompson và ủng hộ mô hình nguyên tử của Rutherford (Hình 14.5):
Ảnh
Nguyên tử có cấu trúc rỗng
- Nguyên tử có cấu trúc rỗng với hạt nhân nằm ở tâm của nguyên tử. Khối lượng của hạt nhân xấp xỉ bằng khối lượng của nguyên tử, điện tích của hạt nhân có giá trị dương (bằng tổng điện tích các hạt proton). - Các electron phân bố trong không gian trống xung quanh hạt nhân và chuyển động trong các quỹ đạo khép kín quanh hạt nhân giống như chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt Trời. Năm 1913, nhà vật lí Niels Bohr (Nây Bo) (1885 - 1962) đã bổ sung 2 tiên đề vào mô hình nguyên tử của Rutherford để giải quyết hạn chế trên, trong đó có tiên đề liên quan đến trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong các trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không phát xạ.
Hạt nhân của nguyên tử
Cấu tạo hạt nhân
Cấu tạo hạt nhân
Các kết quả thực nghiệm đã chứng tỏ rằng hạt nhân của nguyên tử được tạo nên bởi các hạt proton và neutron, trong đó: Số proton trong hạt nhân Z là số hiệu nguyên tử, bằng số thứ tự của nguyên tố đang xét trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Tổng số các nucleon trong hạt nhân được gọi là số khối: A = Z + N với N là số neutron trong hạt nhân.
Ảnh
Kí hiệu hạt nhân
Kí hiệu hạt nhân
Ảnh
Đồng vị
Đồng vị
Trên thực tế, hầu hết các nguyên tố đều là hỗn hợp của nhiều nguyên tử mà hạt nhân có cùng số proton Z (cùng vị trí trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học) nhưng có số neutron N khác nhau. Những nguyên tử như vậy được gọi là đồng vị. Các đồng vị được chia làm hai loại: đồng vị bền và đồng vị không bền (phóng xạ). Các đồng vị không bền có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo (được tổng hợp trong các máy gia tốc hạt).
Vận dụng
Vận dụng
Vận dụng
Tìm hiểu về lịch sử khám phá hạt proton và neutron trong hạt nhân
Trả lời
Trả lời
- Hạt proton: Lịch sử Ernest Rutherford được xem là người đầu tiên khám phá ra proton. Năm 1918, Rutherford nhận thấy rằng khi các hạt alpha bắn vào hơi nitơ, máy đo sự nhấp nháy chỉ ra dấu hiệu của hạt nhân hydro. Rutherford tin rằng hạt nhân hydro này chỉ có thể đến từ nitơ, và vì vậy nitơ phải chứa hạt nhân hydro. - Hạt neutron: Trong khi tiến hành một thí nghiệm vào năm 1932, James đã tiến hành một thử nghiệm tán xạ các hạt alpha bằng cách bắn phá các hạt này bằng tia berili. Sau đó ông phát hiện ra bên trong hạt nhân nguyên tử có các hạt trung tính, mà sau này ông đặt tên là hạt neutron.
Cảm ơn
Ảnh