Thành phần hạt nhân nguyên tử được tạo bởi loại hạt nào?

Hạt nhân nguyên tử được tạo bởi hạt proton và nơtron, đặt ở trung tâm của nguyên tử. Nguyên tử, những thực thể vô cùng nhỏ, tồn tại rộng rãi, đa dạng trong các loại vật chất. Hạt nhân nguyên tử chiếm khối lượng chủ yếu trong thành phần cấu tạo nguyên tử. Trong bài viết sau, Ihoc sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết hơn về khái niệm và cấu tạo của hạt nhân nguyên tử, cùng một số bài tập vận dụng. Cùng khám phá bạn nhé!

Khái niệm hạt nhân – Hạt nhân nguyên tử được tạo bởi hạt nào?

Đầu tiên, hãy cùng khám phá khái niệm cơ bản về hạt nhân nguyên tử. Sau đó chúng ta sẽ tiếp tục giải đáp câu hỏi hạt nhân nguyên tử được tạo bởi loại hạt nào.

Hạt nhân nguyên tử là gì?

Hạt nhân nguyên tử, cấu trúc vật chất đậm đặc, trung tâm tập trung với mật độ cực cao (lên đến 100 triệu tấn/cm3), chiếm gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử. Dưới cái nhìn của kiến thức hiện nay, hạt nhân với kích thước siêu nhỏ khoảng 10−15 m, tạo nên một thế giới vô cùng nhỏ và phức tạp.

Hạt nhân nguyên tử được tạo bởi những loại hạt nào?

Hạt nhân nguyên tử được tạo bởi 2 loại hạt proton và nơtron. 

• Proton mang điện tích dương, có khối lượng khoảng 1.67262158 × 10−27 kg (938.278 MeV/c2) và spin +1/2. Từ tiếng Hy Lạp, “proton” có nghĩa là “thứ nhất”. Proton tự do có tuổi thọ rất lớn, gần như ổn định vĩnh viễn, tuy vậy vẫn còn một số thắc mắc trong lĩnh vực vật lý hiện đại.
• Nơtron không mang điện tích, có khối lượng khoảng 1.67492716 × 10−27 kg (939.571 MeV/c²) và spin +1/2, lớn hơn chút ít so với proton. Nơtron tự do tồn tại trong khoảng 10 đến 15 phút, sau đó phân rã nhanh chóng thành một proton, một hạt điện tử (electron), và một phản nơtrino.

Lý thuyết liên quan – Hạt nhân nguyên tử được tạo bởi proton và nơtron

Hạt nhân nguyên tử được tạo bởi hạt proton và nơtron, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc vật chất. Để hiểu rõ hơn về nguyên tắc và lý thuyết liên quan đằng sau sự hợp nhất của các hạt này. Mời bạn tiếp tục với nội dung hạt nhân nguyên tử bên dưới.

Nguyên tố hóa học

Nguyên tố hóa học đề cập đến các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân (gọi là Z). Hiện nay, chúng ta đã biết đến 94 nguyên tố hóa học tự nhiên và 24 nguyên tố nhân tạo, tổng cộng là 118 nguyên tố. 

Trong số 94 nguyên tố tự nhiên, những nguyên tố có số nguyên tử từ 1 đến 82 thường có ít nhất một đồng vị bền, trừ techneti (nguyên tố thứ 43) và promethi (nguyên tố thứ 61) không có đồng vị bền. 24 nguyên tố nặng hơn, không tồn tại tự nhiên trên Trái đất hoặc trong quang phổ thiên văn, đã được tạo ra nhân tạo. 

Ví dụ: Tất cả các nguyên tử có số đơn vị điện tích hạt nhân là 8 đều thuộc nguyên tố Oxi, với 8 proton và 8 electron.

Số hiệu nguyên tử

Số hiệu nguyên tử (được ký hiệu là Z) của một nguyên tố hóa học là số proton có trong hạt nhân của nguyên tử đó. Số nguyên tử này là đặc điểm độc nhất xác định một nguyên tố hóa học. Trong một nguyên tử không mang điện tích, số hiệu nguyên tử cũng bằng số electron.

Ví dụ:  Nguyên tố Al có số hiệu nguyên tử (Z) = số proton (p) = số electron (e) là 13

Ký hiệu nguyên tử

Ký hiệu nguyên tử bao gồm thông tin về kí hiệu nguyên tố (X), số khối (A), và số hiệu nguyên tử (Z). Thông thường, các chỉ số này được sắp xếp bên trái kí hiệu nguyên tố X, với số khối A ở phía trên và số hiệu nguyên tử Z ở phía dưới.

Ví dụ: Trong kí hiệu nguyên tử 56/26Fe:

• Kí hiệu nguyên tố là Fe.
• Số khối là 56.
• Số hiệu nguyên tử (số proton trong hạt nhân) là 26. Số nơtron trong hạt nhân có thể được tính bằng cách trừ số hiệu nguyên tử từ số khối, tức là 56 – 26 = 30.

Đồng vị

Các nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố hóa học có thể có số khối khác nhau do có số nơtron khác nhau trong hạt nhân (với số proton giống nhau). Các biến thể này được gọi là đồng vị và thường được sắp xếp trong cùng một ô trên bảng hệ thống tuần hoàn hóa học.

Đặc trưng của đồng vị là chúng có số proton giống nhau, nhưng số nơtron có thể khác nhau, dẫn đến sự biến đổi về khối lượng của chúng. Điều này dẫn đến việc các đồng vị có số khối khác nhau.

Cần lưu ý rằng trong tự nhiên, có khoảng 340 đồng vị khác nhau của các nguyên tố, và còn có thêm 2400 đồng vị nhân tạo được tổng hợp và sử dụng trong các lĩnh vực như y học và nông nghiệp.

Ví dụ: Nguyên tố Hidro (H) có 3 đồng vị chính: 1/1H, 2/1H và 3/1H, trong đó số trên là số khối và số dưới là số hiệu nguyên tử (số proton).

Nguyên tử khối

Nguyên tử khối chính là một đơn vị đo khối lượng tương đối của một nguyên tử, biểu thị cho số lần mà khối lượng của nguyên tử đó nặng so với đơn vị khối lượng nguyên tử. Khối lượng của một nguyên tử được tính bằng tổng khối lượng của proton, nơtron và electron trong nguyên tử đó. Tuy nhiên, do electron có khối lượng quá nhỏ so với hạt nhân, nên thường nguyên tử khối được xem như bằng số khối (A) của hạt nhân nguyên tử.

Ví dụ: Để xác định nguyên tử khối của nguyên tố P, với số nơtron (N) là 16 và số proton (Z) là 15, ta tính tổng số khối (A), nghĩa là A = N + Z. Do đó, nguyên tử khối của P là 31.

Nguyên tử khối trung bình

Trong tự nhiên, nhiều nguyên tố hóa học có tồn tại nhiều đồng vị khác nhau, dẫn đến sự đa dạng về nguyên tử khối. Nguyên tử khối trung bình của một nguyên tố được tính dựa trên tỷ lệ phần trăm của các đồng vị cụ thể có trong tự nhiên.

Giả sử một nguyên tố có hai đồng vị, ký hiệu là X và Y, với nguyên tử khối lần lượt là AX và AY. Phần trăm của số lượng nguyên tử của đồng vị X và Y được ký hiệu là a và b. Công thức tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố đó được thể hiện như sau:

• A (trung bình) = a.AX + b. AY/100

Bài tập vận dụng hạt nhân nguyên tử được tạo bởi hạt proton và notron

Hãy tham khảo một số bài tập vận dụng liên quan đến hạt nhân nguyên tử, được tạo thành từ proton và neutron, nhằm củng cố và áp dụng kiến thức của bạn. Bắt đầu ngay thôi!

Bài tập 1: Bạn hãy chỉ ra khẳng định sai trong những đáp án dưới đây:

A. Các hạt proton (p), electron (e), nơtron (n) là các thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

B. Số proton trong nguyên tử bằng với số electron

C. Số khối A là tổng số p (Z) với tổng số n (N)

D. Các hạt proton (p), electron (e), nơtron (e) cấu tạo nên nguyên tử

Đáp án đúng: A

Bài tập 2: 108/37 Ag là ký hiệu của nguyên tử Bạc

a. Xác định số proton, số nơtron bên trong hạt nhân và số electron phía ngoài vỏ electron của nguyên tử có ký hiệu 47/108 Ag.

b. Mô tả sự phân bố electron trên các lớp của nguyên tử có ký hiệu 47/108 Ag.

Hướng dẫn giải: 

a. Ta thấy: 

Z = Số p = Số e

A = Z + N

Từ ký hiệu trên có thể thấy nguyên tử Ar có Z = số proton = số electron = 47

Số nơtron = A (số khối) – Z (số hiệu nguyên tử) = 108 – 47 = 61n

b. Lớp vỏ e của nguyên tử Ag được phân bố như sau: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s1

Qua bài viết này, Ihoc đã cung cấp cho bạn khái niệm liên quan đến hạt nhân nguyên tử, cấu tạo hạt nhân nguyên tử được tạo bởi loại hạt nào? Với kiến thức trên, hy vọng sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về hạt nhân nguyên tử. Bài viết nội dung liên quan đến kiến thức Hạt nhân nguyên tử trong Sách giáo khoa Vật lý 12. Theo dõi Thư viện điện tử để học hỏi thêm nhiều thông tin hữu ích bạn nhé!