- Nguyên tử là gì?
- Nguyên tử được tạo thành như thế nào?
- Làm thế nào để các nguyên tử kết hợp với nhau?
- Các bộ phận của nguyên tử
- Lịch sử của nguyên tử
- Phân tử
Chúng tôi giải thích nguyên tử là gì và từng bộ phận của nó được cấu tạo như thế nào. Ngoài ra, lịch sử của nó, các nghiên cứu về nó và phân tử là gì.
Nguyên tử là gì?
Đơn vị nhỏ nhất cấu thành vấn đề.
Từ nguyên tử bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ đại (nguyên tử, "Không phân chia") và được các nhà triết học đầu tiên đặt ra để lý thuyết về cấu tạo của sự vật, nghĩa là, các hạt cơ bản của vũ trụ. Kể từ đó, với sự xuất hiện của mô hình nguyên tử, cách hình dung chúng đã thay đổi rất nhiều, vì một mô hình nguyên tử đã kế tục mô hình trước đó qua nhiều thế kỷ, cho đến khi chúng ta đạt đến mô hình mà chúng ta sử dụng ngày nay.
Nguyên tử có các tính chất của nguyên tố hóa học tạo ra và đến lượt nó, các phần tử được tổ chức và phân loại theo số nguyên tử, cấu hình điện tử và tính chất hóa học trong Bảng tuần hoàn của các phần tử.
Cùng một nguyên tố hóa học có thể được cấu tạo bởi các nguyên tử khác nhau của cùng một lớp, nghĩa là có cùng số hiệu nguyên tử (số proton mà mỗi nguyên tử có trong nguyên tố), mặc dù khối lượng nguyên tử của chúng khác nhau.
Ví dụ, có các nguyên tử khác nhau của cùng một nguyên tố khác nhau về số lượng nơtron, và chúng được gọi là đồng vị, một trường hợp đại diện là đồng vị của nguyên tố cacbon (12C, 13C, 14C). Vì vậy, mỗi nguyên tử thuộc cùng một nguyên tố hóa học hay không phụ thuộc vào số proton của nó, vì vậy những nguyên tử có cùng số proton thì thuộc cùng một nguyên tố hóa học.
Nguyên tử được tạo thành như thế nào?
Nguyên tử được tạo thành từ một hạt nhân và một hoặc nhiều electron (mang điện tích âm) xung quanh nó. Hạt nhân được tạo thành từ các hạt gọi là proton và neutron. Các proton mang điện tích dương và neutron là trung tính. Tập hợp các proton và neutron được gọi là nucleon.
Các proton và electron bị lực điện từ hút vào nhau (tương tác của các hạt mang điện với điện trường và từ trường), trong khi proton và neutron bị lực hạt nhân hút vào nhau (một lực chỉ tác dụng bởi các hạt tạo nên hạt nhân nguyên tử).
Làm thế nào để các nguyên tử kết hợp với nhau?
Các nguyên tử có thể kết hợp với nhau để tạo thành liên kết hóa học, điều gì sẽ xảy ra khi chúng chia sẻ các electron của mình theo cách này hay cách khác. Liên kết hóa học có thể là cộng hóa trị, ion Y kim loại, tạo ra các hợp chất phân tử cộng hóa trị, mạng lưới ion hoặc hợp chất kim loại (mặc dù điều quan trọng cần làm rõ là không có liên kết hóa học nào là cộng hóa trị hoặc ion hoàn toàn). Bằng cách này, các nguyên tử có thể kết hợp với nhau để tạo thành phân tử đơn giản như Nước uống, cũng như để hình thành đại phân tử phức tạp như chất đạm, DNA Y RNA.
Mặc dù các nguyên tử được phân biệt với nhau nhờ vào cấu hình của các hạt của chúng, nhưng cũng đúng là tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoàn toàn giống hệt nhau: các nguyên tử hydro trong mặt trời Chúng giống với những nguyên tử tạo nên cơ thể chúng ta, và các nguyên tử cacbon trong cơ thể của một con chó giống với những nguyên tử tạo nên kim cương. Sự khác biệt là trong cách mà các nguyên tử kết hợp để tạo thành các hợp chất hóa học khác nhau tạo nên các cơ quan và hệ thống cơ quan trong sinh vật sống, các vật liệu được tạo ra trong ngành công nghiệp, và tất cả các vật chất tạo nên vũ trụ.
Các bộ phận của nguyên tử
Nguyên tử được tạo thành từ hai phần thiết yếu:
- Các hạt nhân. Khoảng 99,94% khối lượng của một nguyên tử tập trung ở hạt nhân, nơi các proton và neutron (gọi chung là "nucleon"), liên kết với nhau bằng lực hạt nhân mạnh, ngăn cản các proton mà chúng đẩy nhau, có cùng điện. sạc điện.
- Các obitan nguyên tử. Một quỹ đạo mô tả một vùng không gian bao quanh hạt nhân nguyên tử trong đó xác suất để tìm thấy một electron là rất cao. Các vùng này có các dạng khác nhau thu được do giải phương trình Schrödinger đứng yên. Erwin Schrödinger là một nhà khoa học người Áo, người đã phát triển phương trình này vào năm 1925 để tính toán sự tiến hóa của một hạt hạ nguyên tử, chẳng hạn như electron. Do đó, các electron tạo thành một loại "đám mây" xung quanh hạt nhân, được biểu thị bằng hình dạng của các obitan nguyên tử. Mặt khác, mỗi obitan nguyên tử ứng với một giá trị năng lượng nhất định cho electron nên chúng được tổ chức theo giá trị năng lượng của chúng. Hình sau cho thấy hình dạng của các obitan nguyên tử đầu tiên:
Lịch sử của nguyên tử
Người đầu tiên hình thành ý tưởng về sự tồn tại của nguyên tử là nhà triết học người Hy Lạp Democritus (s.V-VI TCN) từ những suy đoán thuần túy tưởng tượng (như khoa học đã được hiểu vào thời điểm đó).
Các nghiên cứu của ông đã được các nhà triết học sau này như Leucippus và Epicurus tiếp thu, nhưng nó đã bị bỏ quên trong thời trung cổ, bị lu mờ bởi lời giải thích của các nhà sáng tạo về thế giới, vốn quy mọi thứ về Chúa.
Chúng ta phải đợi đến năm 1773 khi nhà hóa học người Pháp Antoine de Lavoisier công nhận lý thuyết của mình về sự không tạo ra hoặc phá hủy của vật chất (nó chỉ biến đổi) hoặc Định luật bảo toàn khối lượng, cho phép John Dalton hình thành lý thuyết nguyên tử hiện đại đầu tiên vào năm 1804.
Các học giả kế nhiệm của thuộc vật chất và hóa học họ đã được truyền cảm hứng từ công việc của ông để đề xuất các hệ thống tốt hơn và phức tạp hơn để hiểu các hạt cơ bản của vật chất. Sau đó, các mô hình nguyên tử mới đã được đề xuất cho đến những mô hình được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
Cấu trúc được chấp nhận đương thời là cấu trúc bắt nguồn từ thí nghiệm của Rutherford vào năm 1911, cùng với các công thức của Niels Bohr, Schrödinger và Heisenberg.
Phân tử
Phân tử được gọi là sự kết hợp của hai hoặc nhiều nguyên tử thông qua các liên kết hóa học để tạo thành một cấu trúc phức tạp hơn và trung hòa về điện. Liên kết hóa học có thể là liên kết cộng hóa trị hoặc ion.
Phân tử có thể được tạo thành từ các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học, ví dụ, phân tử oxy (O2), hoặc từ các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau, ví dụ, phân tử glucozo. Khí giải phẫu, ví dụ helium (He), cũng được coi là phân tử.