Wikipedia

Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Nguyên tử”

Duyệt lịch sử tương tác
← Thay đổi trướcThay đổi sau →
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Trực quanMã wiki
nKhông có tóm lược sửa đổi
nKhông có tóm lược sửa đổi
Dòng 114:
[[Tập tin:Wpdms physics proton proton chain 1.svg|phải|nhỏ|Minh họa quá trình tổng hợp hạt nhân tạo ra hạt [[deuteri]], gồm một proton và một neutron, tổng hợp từ hai proton. Hạt cơ bản [[positron]] (e<sup>+</sup>)—là [[phản hạt]] của electron—phát ra cùng với một hạt [[neutrino]] electron.]]
 
Các nhà khoa học biết hạt nhân nguyên tử có thể thay đổi số proton và neutron, mặc dù sự điều chỉnh này cần năng lượng rất cao do ảnh hưởng của lực hạt nhân cũng như lực điện từ. [[Phản ứng tổng hợp hạt nhân]] xảy ra khi nhiều hạt nhân kết hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn, như sự va chạm năng lượng cao giữa hai hạt nhân. Ví dụ, tại lõi [[Mặt Trời]] các proton đòi hỏi năng lượng cỡ 3–10 [[Electronvolt|keV]] để vượt qua lực đầy giữa chúng— để vượt qua [[Lực tĩnh điện|rào Coulomb]]—và tổng hợp lại thành hạt nhân nặng hơn.<ref name=mihos2002/> [[Phản ứng phân hạch hạt nhân]] là quá trình ngược lại, một hạt nhân bị tách ra làm hai hạt nhân có khối lượng nhỏ hơn—thường thông qua quá trình phân rã phóng xạ. Hạt nhân cũng bị biến đổi do kết quả quá trình bắn phá bởi các hạt hạ nguyên tử hay chùm proton năng lượng cao. Nếu hạt nhân mới sinh ra với số proton khác đi thì nguyên tử trở thành một nguyên tử của nguyên tố hóa học khác.<ref name=lbnl20070330/><ref name=makhijani_saleska2001/>
 
Nếu khối lượng của hạt nhân sản phẩm trong phản ứng tổng hợp nhỏ hơn tổng cộng khối lượng của các hạt nhân tham gia phản ứng, thì hiệu khối lượng này có thể phát ra dưới dạng năng lượng có ích (như [[tia gamma]], hay động năng của các hạt sản phẩm như [[hạt beta]]), và tuân theo nguyên lý [[sự tương đương khối lượng-năng lượng]] với công thức của [[Albert Einstein]] '''ΔE = Δm .c'''<sup>2</sup>, với ''Δm'' là khối lượng chênh lệch và ''c'' là [[tốc độ ánh sáng]]. Năng lượng dôi ra này có nguồn gốc từ [[năng lượng liên kết]] của hạt nhân tạo thành, và nó là sự mất mát năng lượng không thể khôi phục được làm cho các hạt tham gia tổng hợp đứng cạnh nhau trong một trạng thái đòi hỏi năng lượng này phải tách ra.{{sfn|Shultis|Faw|2002|pp=10–17}}
 
Phản ứng tổng hợp tạo ra hạt nhân lớn hơn từ các hạt nhân có nguyên tử số Z nhỏ hơn của [[sắt]] và [[nikel]]—với –với tổng số nucleon[[Nucleon|nucleo]]<nowiki/>n vào khoảng 60—thường là [[phản ứng sinh nhiệt]] giải phóng nhiều năng lượng hơn so với năng lượng cần thiết để tổng hợp chúng.<ref name=ajp63_7_653/> Đây chính là những phản ứng tổng hợp hạt nhân sinh năng lượng trong các [[sao]] và giúp ngôi sao duy trì trạng thái cân bằng áp suất và lực hút [[thuyết tương đối rộng|hấp dẫn]]. Đối với các hạt nhân nặng hơn, năng lượng liên kết trên một [[nucleon]] trong hạt nhân bắt đầu giảm. Điều này làm cho phản ứng tổng hợp sinh ra hạt nhân với nguyên tử số Z > 26 và số nucleon cao hơn 60, là [[phản ứng thu nhiệt]]. Những hạt nhân nặng này không thể tham gia phản ứng tổng hợp sinh năng lượng giúp cho quá trình [[cân bằng thủy tĩnh]] của sao được ổn định.<ref name="raymond"/>
 
===Đám mây electron===
{{chính|ObitanOrbital nguyên tử|Cấu hình electron}}
 
[[Tập tin:Potential energy well.svg|phải|nhỏ|Hình một giếng thế tuân theo [[cơ học cổ điển]], năng lượng tối thiểu ''V''(''x'') cần để tới vị trí ''x''. Về mặt cổ điển, hạt có năng lượng ''E'' bị giam trong giới hạn vị trí ''x''<sub>1</sub> và ''x''<sub>2</sub>.]]
Các electron trong một nguyên tử bị hút bởi các proton ở hạt nhân bằng [[tương tác điện từ|lực điện từ]]. Lực này giam các electron bên trong một [[giếng thế]] [[tĩnh điện]] bao quanh hạt nhân, tức là cần phải có nguồn năng lượng từ bên ngoài để cho electron thoát ra khỏi hạt nhân. Electron càng nằm gần về phía hạt nhân, lực hút càng mạnh hơn. Do đó electron liên kết gần tâm của giếng thế đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để thoát ra ngoài.
 
Electron, giống như những [[hạt vi mô]] khác, có cả tính chất [[Lưỡng tính sóng-hạt|sóng và hạt]]. Đám mây electron là một vùng bên trong giếng thế nơi mỗi electron tạo thành một kiểu sóng đứng ba chiều—dạngchiều – dạng sóng không di chuyển so với [[Hạt nhân nguyên tử|hạt nhân]]. Hành xử này tạo nên [[obitan nguyên tử]], một hàm toán học đặc trưng cho xác suất một electron xuất hiện tại một điểm cụ thể khi đo vị trí của electron.<ref name=science157_3784_13/> Chỉ có tập rời rạc bị lượng tử hóa những obitan tồn tại xung quanh hạt nhân, hoặc nếu có những dạng sóng khác thì nó sẽ nhanh chóng phân hủy thành dạng sóng đứng lượng tử ổn định hơn.<ref name=Brucat2008/> Các obitan có thể có cấu trúc nhiều hơn một vòng hoặc nút, và chúng khác nhau về kích thước, hình dạng và hướng.<ref name=manthey2001/>
 
[[Tập tin:AOs-3D-dots.png|trái|nhỏ|Dạng hàm sóng của 5 obitan nguyên tử đầu tiên. Ba obitan loại 2p mỗi loại thể hiện một phương vị góc duy nhất và giá trị cực tiểu tại tâm.]]
Dòng 132:
Mỗi obitan tương ứng với một mức năng lượng cụ thể của electron. Electron có thể thay đổi trạng thái của nó đến mức năng lượng cao hơn bằng hấp thụ một [[photon]] với năng lượng phù hợp để đẩy điện tử lên trạng thái năng lượng mới. Tương tự như vậy, thông qua [[phát xạ tự phát]], một electron ở trạng thái năng lượng cao hơn có thể trở về mức năng lượng thấp bằng phát ra một photon. Những giá trị năng lượng đặc trưng này, xác định bởi hiệu giữa các mức năng lượng của từng trạng thái lượng tử, thể hiện cho dãy vạch phổ đặc trưng của từng nguyên tử.<ref name=Brucat2008/>
 
Lượng năng lượng cần để lấy đi hoặc thêm một electron vào—vào – [[năng lượng liên kết electron]]— – nhỏ hơn nhiều so với năng lượng liên kết các nucleon trong hạt nhân. Ví dụ, chỉ cần 13,6 eV để tách electron ở trạng thái năng lượng nền (trạng thái năng lượng thấp nhất) ra khỏi nguyên tử hiđrô,<ref name=herter_8/> so với 2,23 ''triệu'' eV để tách một hạt nhân [[deuteri]].<ref name=pr79_2_282/> Các nguyên tử trung hòa điện nếu chúng có số electron bằng số proton. Nguyên tử thiếu hoặc dư thừa electron gọi là [[ion]]. Những electron nằm xa hạt nhân nhất có thể bị bắt sang nguyên tử bên cạnh hoặc thuộc về cả hai nguyên tử. Theo cơ chế này, các nguyên tử có thể [[liên kết hóa học|liên kết]] với nhau thành các [[phân tử]] hoặc những [[hợp chất]] hóa học khác như mạng lưới [[tinh thể]] [[tinh thể ion|ion]] hoặc [[liên kết cộng hóa trị]].{{sfn|Smirnov|2003|pp=249–272}}
 
==Tính chất==
Dòng 152:
Phần lớn khối lượng của nguyên tử là do đóng góp của proton và neutron trong hạt nhân của nó. Tổng những hạt này (gọi là "nucleon") trong một nguyên tử gọi là [[số khối]]. Số khối đơn giản chỉ là một số tự nhiên, có đơn vị là "nucleon." Ví dụ sử dụng số khối là "cacbon-12," có 12 nucleon (6 proton và 6 neutron).
 
Khối lượng thực của nguyên tử khi nó đứng yên (khối lượng bất biến, khối lượng nghỉ) thường được biểu diễn bằng [[đơn vị khối lượng nguyên tử]] (u), hay đôi khi gọi là một dalton (Da). Đơn vị này được xác định bằng một phần mười hai khối lượng nghỉ của nguyên tử tự do trung hòa điện [[cacbon-12]], với khối lượng xấp xỉ {{val|1.66|e=-27|u=kg}}.<ref name=iupac/> [[hiđrô|hiđrô-1]], đồng vị nhẹ nhất của hiđrôhidro và là nguyên tử nhẹ nhất, có khối lượng nghỉ bằng 1,007825 u.<ref name=chieh2001/> Giá trị của số này gọi là [[nguyên tử lượng]]. Một nguyên tử có nguyên tử lượng xấp xỉ bằng (sai số 1%) số khối của nó nhân với đơn vị khối lượng nguyên tử. Tuy nhiên, giá trị này sẽ không bằng chính xác số khối trừ trường hợp của cacbon-12 (xem bên dưới)<ref name=nist_wc/> Nguyên tử bền nặng nhất là chì-208,{{sfn|Sills|2003|pp=131–134}} có khối lượng là {{val|207.9766521|u=u}}.<ref name=audi2003/>
 
Ngay cả đối với các nguyên tử nặng nhất cũng quá nhẹ để có thể nghiên cứu trực tiếp và đơn vị khối lượng khá rườm rà, thay vào đó các [[nhà hóa học]] sử dụng đơn vị [[Mol]]. Một mol nguyên tử của bất kỳ một nguyên tố hóa học luôn có cùng số lượng nguyên tử (bằng khoảng [[hằng số Avogadro|{{val|6.022|e=23}}]]). Số này được chọn sao cho nếu một nguyên tố có nguyên tử lượng là 1 u, thì 1&nbsp;mol nguyên tử nguyên tố này có khối lượng xấp xỉ 1 gram. Do định nghĩa của đơn vị khối lượng nguyên tử, mỗi nguyên tử cacbon-12 có nguyên tử khối chính xác bằng 12 u, do vậy 1&nbsp;mol nguyên tử cacbon-12 có khối lượng chính xác bằng 0,012&nbsp;kg.<ref name=iupac>Mills ''et al.'' (1993).</ref><!--tham khảo này ở trang trực tuyến http://old.iupac.org/publications/books/gbook/green_book_2ed.pdf nếu ai đó muốn kiểm tra biểu đồ nghiên cứu -->
 
===Hình dạng và kích thước===
Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguyên_tử”