1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử
Thí nghiệm của Rơdơpho đã chứng tỏ rằng nguyên tử tuy rất nhỏ (đường kính cỡ) nhưng có cấu tạo phức tạp bao gồm một hạt ở giữa, gọi là hạt nhân, xung quanh có các electrôn. Đường kính của hạt nhân nhỏ hơn hàng chục vạn lần so với nguyên tử, và chỉ bằng
Hạt nhân cũng lại có cấu tạo riêng. Các hiện tượng phóng xạ và các phản ứng hạt nhân đã chứng tỏ rằng hạt nhân được cấu tạo từ hạt nhỏ hơn gọi là nuclôn. Có hai loại nuclôn: prôtôn, kí hiệu mang một điện tích nguyên tố dương và nơtrôn, kí hiệu , không mang điện.
Nếu một nguyên tố có số thứ tự trong bảng tuần hoàn Menđêlêep ( gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó có êlectrôn ở vỏ ngoài, và hạt nhân nguyên tử ấy chứa prôtôn và nơtrôn(*). Vỏ êlectrôn có điện tích , hạt nhân có điện tích nên cả nguyên tử bình thường là trung hoà về điện. Tổng số gọi là khối lượng số hoặc số khối.
Một nguyên tử hoặc hạt nhân của nó được kí hiệu bằng cách ghi bên cạnh kí hiệu hoá học nguyên tử số (ở phía dưới) và số khối (ở phía trên)
2. Lực hạt nhân
Các prôtôn trong hạt nhân mang điện dương nên đẩy nhau. Nhưng hạt nhân vẫn bền vững vì các nuclôn (kể cả prôtôn lẫn nơtrôn) được liên kết với nhau bởi các lự hút mạnh gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong các lực đã biết, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclôn bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân, nghĩa là lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng .
3. Đồng vị
Các nguyên tử thuộc loại phổ biến trong thiên nhiên. Có những nguyên tử cũng là hiđrô vì cũng có , nhưng hạt nhân của nó lại có 1 hoặc 2 nơtrôn.
Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số protôn nhưng có số nơtrôn khác nhau (và do đó có số khối khác nhau) gọi là đồng vị (có cùng vị trí trong bảng tuần hoàn).
Hiđrô có 3 đồng vị: hiđrô thường (), hiđrô nặng hay đơtêri ( hoặc ), hiđrô siêu nặng hay triti ( hoặc ).
Đơtêri kết hợp với oxi thành nước nặng là nguyên liệu của công nghệ nguyên tử.
Hầu hết các nguyên tố đều là hỗn hợp của nhiều đồng vị.
Ví dụ: Cacbon có 4 đồng vị với số nơtrôn từ 5 đến 8 ( từ 11 đến 14) trong đó 2 đồng vị và là bền vững. Đồng vị chiếm 99% của cacbon thiên nhiên.
Thiếc () là hỗn hợp của 10 đồng vị với số khối từ 112 tới 122, với tỉ lệ từ 0,4% đến 33%.
4. Đơn vị khối lượng nguyên tử
Trong vật lí nguyên tử và hạt nhân người ta thường dùng một đơn vị khối lượng riêng gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là , bằng 1/12 khối lượng của đồng vị phổ biến của nguyên tử cacbon . Vì vậy khi đơn vị này còn gọi là đơn vị cacbon.
Đồng vị có 12 nuclôn nên khối lượng của nuclôn xấp xỉ bằng .
Khối lượng chính xác của prôtôn là , của nơtrôn là .
So sánh với khối lượng của electrôn , ta thấy rằng khối lượng của nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân. Vật chất hạt nhân có khối lượng riêng cực kì lớn, cỡ trăm triệu tấn trên cm3.
Số Avogađrô là số nguyên tử trong 12 gam
Vậy
Một nguyên tử có số khối thì khối lượng xấp xỉ bằng tính theo đơn vị , vì hạt nhân của nó chứa nuclôn. Mol là đơn vị lượng vật chất trong hệ SI (tên cũ là nguyên tử gam hoặc phân tử gam). Một mol của một chất nào đó là lượng gồm phân tử chất ấy, hoặc nguyên tử, đối với chất đơn nguyên tử.
Bảng nguyên tử lượng trong các sách tra cứu ghi khối lượng các nguyên tử theo đơn vị nhưng có tính đến tỉ lệ các đồng vị trong thiên nhiên.
Thí dụ, chứ không phải vì trong cacbon thiên nhiên có 1% đồng vị nặng hơn .
Chẳng hạn tra bảng ta thấy, 1 mol hêli chứa nguyên tử và có khối lượng .
Nhưng. Vậy , nghĩa là khối lượng 1 mol chất đơn nguyên tử tính ra gam có trị số như trong bảng nguyên tử lượng.
Cho đến nay đã tìm thấy bao nhiêu loại hạt Quark
Xem khối lượng của proton và nơtron xấp xỉ bằng nhau , bất đẳng thức nào sau đây là đúng ?
Từ định nghĩa đơn vị khối lượng nguyên tử u suy ra khối lượng của hạt nhân :
Phát biểu nào sau đây là sai?
Hạt photon không có ….. nhưng vẫn có ……
Xem khối lượng của p rôto n và nơtron xấp xỉ bằng nhau, bất đẳng thức nào sau đây là đúng?
Trong các mẫu quặng U thường có lẫn với . Chu kì bán rã của là năm. Tính tuổi của quặng trong trường hợp tỉ lệ khối lượng tìm thấy là 1g Pb có 5g U.
Bán kính tác dụng của lực hạt nhân vào khoảng :
Chu kỳ bán rả của Pôlôni là 140ngày đêm .Lúc đầu có 42mg pôlôni .Khi phóng xạ hạt hạt nhân tạo thành chì .Khối lượng chì tạo thành sau 3 chu kỳ bán rả là bao nhiêu
Cấu tạo của hạt nhân con nguyên tử của một nguyên tố bất kì bao gồm những hạt nào sau đây :