Nguyên tử, phân tử là thành phần quan trọng cấu thành lên mọi vật. Vậy bạn có thực sự hiểu rõ nguyên tử, phân tử là gì không? Cùng trungkhithe tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé.
Contents
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là những hạt siêu nhỏ chỉ có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi điện tử. Chúng là những đơn vị xây dựng nên các nguyên tố khác nhau trong bảng tuần hoàn. Nguyên tử có một hạt nhân chứa proton và neutron, mang điện tích dương và khối lượng lớn.
Xung quanh hạt nhân là các electron quay với tốc độ cao, mang điện tích âm và khối lượng rất nhỏ. Số proton trong hạt nhân quyết định loại nguyên tố mà nguyên tử thuộc về và được gọi là số hiệu nguyên tử Z. Số này được viết dưới ký hiệu của nguyên tố, ví dụ H (Z=1), He (Z=2), O (Z=8)…
Nguyên tử có thể kết hợp với nhau để tạo thành các phân tử hoặc các ion. Tùy thuộc vào điều kiện môi trường, nguyên tử có thể ở trong các trạng thái vật chất khác nhau: rắn, lỏng, khí hoặc plasma. Khi nhiệt độ hoặc áp suất thay đổi, nguyên tử có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác.
Ví dụ khi nước đông lại thành băng, các phân tử nước (H2O) chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn; khi băng tan chảy thành nước, các phân tử nước chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng; khi nước sôi thành hơi, các phân tử nước chuyển từ trạng thái lỏng sang khí; khi hơi nước bị gia nhiệt ở nhiệt độ cao, các phân tử nước bị phân ly thành các ion hidro (H+) và oxi (O-) và tạo thành plasma.
Electron
Electron là một loại hạt nhỏ hơn cả nguyên tử, có điện tích âm và có khối lượng rất nhỏ, chỉ bằng khoảng một phần 1836 khối lượng của proton. Electron bị hút về phía các điện tích dương là proton trong hạt nhân nguyên tử.
Electron bao quanh hạt nhân nguyên tử trong những quỹ đạo gọi là orbital. Các orbital gần hạt nhân có dạng hình cầu, còn các orbital xa hạt nhân thì có dạng phức tạp hơn. Cấu hình electron của một nguyên tử xác định các tính chất hóa học của nó, như khả năng kết nối với các nguyên tử khác, điểm sôi, độ dẫn điện và nhiệt
Proton
Proton là một trong ba loại hạt cấu tạo nên nguyên tử, bên cạnh neutron và electron. Proton có vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất hóa học của các nguyên tố, bởi số proton trong hạt nhân chính là số hiệu nguyên tử.
Proton được phát hiện ra vào đầu thế kỷ XX bởi nhà vật lý Ernest Rutherford, người đã tiến hành các thí nghiệm bắn các hạt alpha vào một miếng kim loại và quan sát sự phản xạ của chúng. Ông đã kết luận rằng các hạt alpha là các proton liên kết với nhau và rằng các proton là các thành phần cơ bản của các nguyên tử.
Tuy nhiên, sau này người ta phát hiện ra rằng proton không phải là hạt cơ bản mà còn được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn gọi là quark. Mỗi proton gồm hai quark “lên” và một quark “xuống”, mỗi quark mang một phần ba điện tích dương hoặc âm.
Các quark được giữ lại với nhau bởi các hạt gluon, có khả năng trao đổi điện tích giữa các quark. Do đó, tổng điện tích của một proton là dương (+1e) hay chính bằng +1.602 x 10^(-19) Coulomb.
Khối lượng của proton là rất nhỏ, chỉ khoảng 1.6726 x 10^(-27) kg hay 1.007276 u (đơn vị khối lượng nguyên tử). Khối lượng này gần bằng với khối lượng của neutron (1.008665 u), nhưng gấp khoảng 1836 lần khối lượng của electron (0.000549 u). Khối lượng của proton chiếm phần lớn khối lượng của nguyên tử.
Xem thêm:
Muối axit là gì? Những điều thú vị không phải ai cũng biết về Muối axit
Gluxit là gì? Vai trò của Gluxit và Gluxit có ở đâu
Muối diêm là gì? Tác hại không phải ai cũng biết về Muối diêm
Neutron
Neutron là một loại hạt nhỏ hơn cả nguyên tử, không có điện tích và có khối lượng gần bằng với proton. Neutron và proton là những hạt tạo nên hạt nhân nguyên tử của hầu hết các nguyên tố, ngoại trừ hiđro thông thường.
Neutron được phát hiện bởi nhà vật lý học người Anh James Chadwick vào năm 1932 và được gọi là nucleon, tức hạt nhân. Neutron không phải là hạt cơ bản mà được cấu tạo từ ba quark, một loại hạt cơ bản khác. Mỗi neutron có một quark “lên” và hai quark “xuống”, mỗi quark có một phần ba điện tích của electron.
Nguyên tử có khối lượng bao nhiêu?
Trong một nguyên tử, số proton và số electron bằng nhau, tạo ra sự cân bằng điện tích. Khối lượng của proton và neutron gần như bằng nhau, trong khi khối lượng của electron rất nhỏ so với chúng. Do đó, khối lượng của nguyên tử chủ yếu phụ thuộc vào số lượng proton và neutron trong hạt nhân.
Khối lượng của một nguyên tử được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (u) hoặc dalton (Da), tương ứng với một phần mười hai khối lượng của nguyên tử cacbon-12. Đây là một đơn vị tiện lợi để so sánh khối lượng của các nguyên tử khác nhau, vì khối lượng thực của chúng rất nhỏ và khó đo được. Ví dụ, khối lượng của nguyên tử hiđro là khoảng 1.0078 u, còn khối lượng của nguyên tử urani là khoảng 238.0289 u.
Phân tử là gì?
Phân tử là một đơn vị cơ bản của chất, bao gồm hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học. Các phân tử không mang điện tích, khác với các ion đa nguyên tử có điện tích dương hoặc âm.
Các phân tử có thể có cùng hoặc khác loại nguyên tử, tạo ra các phân tử đơn nguyên tử (như hiđro) hoặc đa nguyên tử (như nước). Các phân tử có thể được mô tả bằng công thức phân tử, biểu thị số lượng và loại nguyên tử trong mỗi phân tử. Tùy thuộc vào lĩnh vực khoa học, khái niệm phân tử có thể được sử dụng theo nghĩa hẹp hoặc rộng hơn.
Ví dụ, trong vật lý lượng tử, hóa học hữu cơ và hóa sinh, phân tử chỉ ám chỉ các ion đa nguyên tử không mang điện tích. Trong khi đó, trong lý thuyết động học chất khí, phân tử được áp dụng cho bất kỳ hạt khí nào, kể cả các nguyên tử đơn lẻ.
Phân tử có đặc điểm gì?
Vật chất là tất cả những thứ có khối lượng và chiếm không gian. Vật chất có thể được chia nhỏ thành các đơn vị nhỏ hơn gọi là nguyên tử, là những hạt cơ bản của chất. Các nguyên tử có một hạt nhân mang điện tích dương ở trung tâm và các electron mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân.
Các nguyên tử có thể kết hợp với nhau bằng cách chia sẻ hoặc trao đổi electron để tạo ra các phân tử, là những đơn vị nhỏ hơn của vật chất có các tính chất hóa học riêng biệt. Các phân tử có thể có cùng hoặc khác loại nguyên tử. Các phân tử chỉ có hai nguyên tử được gọi là phân tử hai nguyên tử, ví dụ như oxy (O2) hoặc cacbon monoxit (CO).
Các phân tử có nhiều hơn hai nguyên tử được gọi là phân tử đa nguyên tử, ví dụ như cacbon điôxít (CO2) hoặc nước (H2O). Các phân tử cũng có thể được liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học để tạo ra các cấu trúc lớn hơn gọi là polyme, ví dụ như sợi len hay cao su.
Liên kết phân tử là gì?
Các phân tử là những đơn vị cấu tạo nên các hợp chất hóa học, là những chất có thành phần và tỉ lệ nguyên tử xác định. Các nguyên tử trong một phân tử được liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học cố định.
Các nguyên tử khác nhau có thể kết hợp với nhau theo các tỉ lệ khác nhau để tạo ra các phân tử khác nhau. Ví dụ, oxy và hydro có thể kết hợp với nhau theo tỉ lệ 1:2 để tạo ra nước (H2O) hoặc theo tỉ lệ 1:1 để tạo ra oxy hydro (OH). Các nguyên tử cùng loại cũng có thể kết hợp với nhau theo các tỉ lệ khác nhau để tạo ra các phân tử khác nhau.
Ví dụ, cacbon có thể kết hợp với hydro theo tỉ lệ 1:4 để tạo ra metan (CH4) hoặc theo tỉ lệ 1:2 để tạo ra etylen (C2H4). Các phân tử có cùng số và loại nguyên tử nhưng có cấu trúc không gian khác nhau được gọi là đồng phân. Các đồng phân có các tính chất hóa học và vật lý khác nhau. Ví dụ, ancol etylic (CH3CH2OH) và ete metylic (CH3OCH3) là hai đồng phân của công thức phân tử C2H6O, nhưng có tính tan và độ bay hơi khác nhau.
Phân tử khối của phân tử là gì?
Phân tử khối là một đại lượng cho biết một phân tử nặng bao nhiêu lần so với một phần mười hai khối lượng của nguyên tử cacbon-12. Phân tử khối của một chất có thể được tính bằng cách cộng lại các nguyên tử khối của các nguyên tử tạo nên chất đó.
Nguyên tử khối là khối lượng của một nguyên tử so với một đơn vị khối lượng nguyên tử (u) hoặc dalton (Da). Ví dụ, nguyên tử khối của hydro là 1.0078 u, nguyên tử khối của oxy là 15.9994 u, vậy phân tử khối của nước (H2O) là 2 x 1.0078 + 15.9994 = 18.0150 u.
Khối lượng phân tử là gì?
Khối lượng phân tử là một đại lượng cho biết một phân tử nặng bao nhiêu so với một đơn vị khối lượng nguyên tử (u) hoặc dalton (Da). Khối lượng phân tử của một phân tử bằng tổng khối lượng của tất cả các nguyên tử trong phân tử đó.
Khối lượng phân tử cũng có thể được hiểu là khối lượng của một mol phân tử của một chất. Một mol là số lượng chất chứa cùng số phân tử với 12 gam cacbon-12. Số phân tử trong một mol được gọi là hằng số Avogadro và bằng khoảng 6.022 x 10^23. Khối lượng phân tử có thể được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau, như khối phổ, nhiệt động học hoặc động lực học vận chuyển.
Trong bài viết này, chúng tôi đã giới thiệu cho bạn đọc về nguyên tử, phân tử là gì và sự khác nhau giữa chúng. Trungkhithe hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về các khái niệm này và có thể áp dụng chúng vào việc học tập và nghiên cứu.
