Bài 1: Nguyên tử hóa học

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN

BÀI 1. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ


I. LỊCH SỬ RA ĐỜI NGUYÊN TỬ

 Ai là người đầu tiên dùng khái niệm nguyên tử? Từ bao giờ?

 Nguyên tử là gì?

 Cấu trúc của nguyên tử đặc hay rỗng?


1. Bốn nguyên tố của Aristotle
Aristotle thừa nhận vật chất có thể chia vô

hạn, thừa nhận có 4 nguyên tố: không khí,

(lửa)

đất, lửa và nước.

(khí)
(đất)

(nước)

 Platon

 Aristotle


2. Khái niệm nguyên tử của
Democrit
460 TCN

 Nếu bất kì một vật nào có thể chia nhỏ mãi khôn cùng thì có 2
điều: hoặc không có gì cả hoặc còn lại cái gì đó không thể chia nhỏ

hơn.

 Ông đặt tên những hạt nhỏ bé đó là Atoma có nghĩa là không thể
chia nhỏ


3. John Dalton
Thuyết nguyên tử (1808)



Tất cả vật chất đều được tạo thành từ các nguyên tử.



Nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng một

cấu trúc và tính chất .



Nguyên tử không thể bị phân chia, không thể được
sinh ra hoặc mất đi.



Các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau kết hợp

với nhau để tạo ra các hợp chất



Trong các phản ứng hoá học, các nguyên tử có thể kết
hợp, phân tách hoặc tái sắp xếp lại.


4. J.J. Thompson
1897

 Ông là người đầu tiên phát hiện ra electron (điện tử) mang
điện âm

 Mà nguyên tử trung hòa về điện, chứng tỏ, phần còn lại của
nguyên tử mang điện dương

 Thomson tìm thấy tỷ số điện tích/khối lượng là một hằng số
không phụ thuộc vào việc ông dùng vật liệu gì.


Mô hình bánh mận “ Plum Pudding”

của Thompson
1902

 Nguyên tử có cấu trúc đặc
 Khi một điện tử (electron) di
chuyển, các điện tích dương kéo
chúng về vị trí cân bằng

 Các electron hoàn toàn không
chuyển động


5. Ernest Rutherford
(1909 – 1911)

 Thí nghiệm trên lá vàng
–

Ông sử dụng các hạt

α mang điện tích

dương bắn phá lên một tấm màng mỏng
bằng vàng.


Rutherford phát hiện ra…
Một số hạt α bị chuyển hướng

Một số ít hạt

α bị bật

ngược trở lại là do va

Hầu hết các hạt

α

chạm với các hạt mang

đều đi xuyên qua

điện tích dương

nguyên tử

Từ đó, ta có thể rút ra kết luận gì?


Những kết luận của Rutherford…

- Hầu hết các hạt đều đi xuyên qua tấm chắn



Như vậy cấu tạo nguyên tử gần như trống rỗng

- Một số rất ít hạt bị bật ngược trở lại hoặc chuyển hướng

 Như vậy, phải có hạt gì đó nhỏ bé, có khối lượng lớn, mang điện dương nằm ở trung tâm
nguyên tử.

 Ông gọi đó là: Hạt nhân
 Các electron không thể đứng yên mà phải chuyển động để tạo thành lớp vỏ nguyên tử
** Các em thử hình dung cấu tạo ng tử sẽ như thế nào**


Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford

Khoảng trống

Hạt nhân mang điện +
Electrons mang điện --


Những hạn chế trong
Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford

- Mô hình trên không thể giải thích được cấu trúc quỹ đạo của electron (tạo thành các

đám mây electron - obitan) liên quan đến các quá trình hóa học;

- Không giải thích được tại sao nguyên tử tồn tại cân bằng bền và electron không bị

rơi vào trong hạt nhân.


TÓM LƯỢC

TỔNG KẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
THEO QUAN NIỆM CỔ ĐIỂN
Nguyên tử được cấu tạo bởi:




hạt nhân (proton, nơtron)
các electron

Tính chất của nguyên tử:

Hạt

Kí hiệu

Điện tích (C)

Electron

e

-1,602 × 10

Proton

p

+1,602 × 10

Nơtron

n

Điện tích đơn vị

Cách viết kí hiệu :

9,109 × 10

-28

≈10

-19

+1

1,672 × 10

-24

≈1

0

1,675 × 10

-24

≈1

0

Số khối A = Số proton + số nơtron = Z + số nơtron
A
Z

-3

-1

Số hiệu nguyên tử Z = Số proton = Số electron (nguyên tử trung hòa điện)



Khối lượng (đvC)

-19

Các thông số của của một nguyên tử:



Khối lượng (g)

X
Chương I: Cấu tạo nguyên tử và bảng hệ thống tuần hoàn

II. CẤU TRÚC LỚP VỎ NGUYÊN TỬ THEO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ

 Cơ học lượng tử là gì?

 Các hạt electron trong lớp vỏ nguyên tử chuyển động thế nào?

 Có thể mô tả chuyển động của electron bằng phương trình toán học
không?


1.

Lưỡng tính sóng hạt
của ánh sáng

Thí nghiệm
Giao thoa khe
Young

Giáo viên: Trần Hoàng Phi


1.

Lưỡng tính sóng hạt
của ánh sáng

Thí nghiệm
của Compton

c. Lượng tử năng lượng
(quatum of energy)
 Giả thuyết của Planck
 Năng lượng được bức xạ giải phóng ra hoặc hấp
thụ dưới dạng những lượng gián đoạn gọi là các
lượng tử năng lượng

ε = h.ν = h.c/λ
Trong đó
h là hằng số lanck=6,6256.10
ν là tần số của bức xạ

34


2. Mô hình
của Neils Bohr
1913,



Electron chuyển động theo những quĩ đạo xác định quanh hạt nhân



Mỗi một quĩ đạo mang các mức năng lượng khác nhau



Quỹ đạo càng gần năng lượng càng thấp



Kết quả thu được cho thấy năng lượng electron khi quay trên quỹ đạo trong
nguyên tử H có thể tính được bằng công thức:



En =

(1.1)

m e .e 4
− 2 2 2
8ε 0 .h .n


Những hạn chế trong mô hình của Bohr

 Quỹ đạo các electron hoàn toàn xác định
⇒ Vậy quỹ đạo hình gì?

 Không thể giải thích được tại sao electron lại không bay về phía hạt
nhân
⇒ Vậy lúc nào nguyên tử sẽ chết.


Cấu trúc lớp vỏ điện tử như thế nào ?

3. Lưỡng tính sóng hạt của electron

De Broglie cho rằng, một vật chất bất kỳ chuyển
động đều có liên kết với sóng có bước sóng λ:

lie
De Brog

h
λ=
mv

Năm 1924, de Broglie đề nghị rằng: electron là vật

chất và nó cũng có bản chất sóng.


Các ví dụ:

Ví dụ: Tính độ dài sóng De Broglie cho:

a.
b.

Chiếc xe tải 1 tấn, chuyển động với vận tốc 100km/h
Proton có khối lượng 1,67.10
Biết 1 eV=1,6.10

h
λ=
mv
a.
b.

-41
λ = 2,38.10
m đối với xe
-13
λ = 9,1.10
m đối với proton

-19

-24

g và động năng Ed =1000 eV.

J

So sánh các bước sóng đó với kích thước các vật chuyển động để
nhận xét


4. Nguyên lý bất định của Heisenberg
1927

 Nguyên lý bất định của Heisenberg: “Không thể
xác định đồng thời một cách chính xác động lượng

(p=mv) và vị trí của một hạt . Do đó, không thể vẽ
hoàn toàn chính xác quỹ đạo của hạt

Heise

∆x.∆p ≥  =

nberg

h
2π
Mẫu nguyên tử Bohr đã vi phạm nguyên lí bất định vì nó đã

h
h
⇔ ∆x.∆v ≥ =
m 2π m

mô tả chính xác cùng vị trí và động lượng của electron .


4. Nguyên lý bất định của Heisenberg
1927

 Ví dụ: Một viên bi nặng 1g và một electron
chuyển động cùng có độ bất định về vị trí
là 1Å. Tính độ bất định cực tiểu về vận
tốc.

 Rút ra những nhận xét cần thiết.

h
∆x.∆p ≥  =
2π
ĐS: a. Δv = 6,62.10
b. Δv = 7,7.10

7

-21

m/s

m/s

∆x.∆v ≥


h
=
m 2πm