Hóa Lí căn bản - Phần 8

MOSLEY XÁC ĐỊNH SỐ NGUYÊN TỬ

Khám phá nguyên tử có một hạt nhân mang điện dương làm phát sinh câu hỏi: Độ lớn của điện tích dương đó là bao nhiêu? Câu hỏi này được trả lời bởi Henry Mosley vào năm 1913.

Cho đến nay, số nguyên tử được gán là “số chỉ vị trí” của một nguyên tố nhất định trong Bảng tuần hoàn. Mosley nhận thấy khi tia cathode đập vào các nguyên tố khác nhau dùng làm bia anode trong ống phóng điện, thì các tia X đặc trưng được phát ra. Bước sóng của những tia X này giảm đều đặn khi đi từ nguyên tố này sang nguyên tố tiếp theo trong Bảng tuần hoàn.

Mosley đã lập đồ thị số nguyên tử theo căn bậc hai của tần số tia X phát ra và thu được một đường thẳng cho thấy số nguyên tử không đơn thuần là “số chỉ vị trí” mà còn là một tính chất căn bản của nguyên tử. Ông tiếp tục đưa ra đề xuất đáng chú ý là bước sóng (hoặc tần số) của tia X phát ra liên hệ với số điện tích dương, hay số proton có trong hạt nhân. Bước sóng biến thiên đều đặn khi chuyển sang nguyên tố tiếp theo trong Bảng tuần hoàn có nhiều hơn nguyên tố trước đó một proton (một đơn vị khối lượng nguyên tử). Mosley đã tính được số đơn vị điện tích dương trên hạt nhân của một vài nguyên tử và kết luận rằng:

Số nguyên tử của một nguyên tố bằng số proton có trong hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó.

Hình 1.10 Sự tạo thành tia X

Vì tổng thể nguyên tử là trung hòa điện, cho nên số nguyên tử (Z) cũng bằng số lượng electron bên ngoài hạt nhân. Như vậy, hydrogen (H) chiếm ô thứ nhất trong Bảng tuần hoàn có số nguyên tử bằng 1. Điều này hàm ý rằng nó có một hạt nhân chứa một proton (+1) và một electron ngoài hạt nhân (–1).

Ngày nay, thuật ngữ số nguyên tử thường được gọi là số proton.

Hình 1.11 Đồ thị Mosley của căn bậc hai của tần số tia X theo số nguyên tử của các nguyên tố từ calcium đến cobalt.

SỐ KHỐI LÀ GÌ?

Tổng số proton và neutron trong hạt nhân của một nguyên tử được gọi là số khối, A, của nguyên tử đó.

Trong những tình huống không cần phân biệt rõ giữa proton và neutron, thì những hạt sơ cấp này được gọi chung là nucleon. Như vậy, số khối của một nguyên tử bằng tổng số nucleon trong hạt nhân của nguyên tử.

Rõ ràng, số khối của một nguyên tử là số nguyên. Vì các electron trên thực tế không có khối lượng, nên toàn bộ khối lượng nguyên tử là do các proton và neutron, mỗi hạt có khối lượng gần như chính xác bằng một đơn vị. Do đó, số khối của một nguyên tử có thể thu được bằng cách làm tròn giá trị thực nghiệm của khối lượng nguyên tử (hay trọng lượng nguyên tử) đến số nguyên gần nhất. Ví dụ, số nguyên tử của sodium và flourine thu được trên thực nghiệm tương ứng là 22,9898 và 26,9815 amu. Như vậy, số khối của chúng là 23 đối với sodium và 27 đối với flourine.

Mỗi biến thể khác nhau của nguyên tử, khi xác định bởi thành phần hạt nhân của nó, được gọi là một nuclide.

THÀNH PHẦN CỦA HẠT NHÂN

Biết số nguyên tử (Z) và số khối (A) của một nguyên tử, chúng ta có thể nêu số lượng proton và neutron chứa trong hạt nhân. Theo định nghĩa thì:

Số nguyên tử, Z = Số proton

Số khối, A = Số proton + Số neutron

Số neutron được cho bởi biểu thức:

N = A – Z

Thành phần hạt nhân của một số nguyên tử được cho trong Bảng 1.2.

Hóa Lí Căn Bản - Arun Bahl, B.S. Bahl, G.D. Tuli
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>