Nguyên tử – Wikipedia tiếng Việt.pdf

8/20/2019 Nguyên tử – Wikipedia tiếng Việt.pdf

1/35

9/12/2015 Nguyên tử – Wikipedia tiếng Việt

https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD

Nguyên tử Heli

Hình ảnh minh họa nguyên tử heli, hạt nhân (hồng) và s phân bố của đám mây electron (đen). Hạt nhân (phía trê bên phải) trong heli-4 thực tế đối xứng cầu và gần giốnvới đám mây electron, mặc dù đối với những hạt nhân củnguyên tố nặng điều này không hẳn đã đúng. Thanh chuẩ

độ lớn là 1 angstrom (10−10 m hay 100 pm).

Phân loại

Thành phần nhỏ nhất của nguyên tố hóa học

Tính chất

Khốilượng: 1,67 × 10

−27 tới 4,52 × 10−25 kg

Điện tích: 0 (trung hòa), hoặc điện tích ionĐường

kính:

62 pm (He) tới 520 pm (Cs)

Thành phân:

Electron và hạt nhân gồm proton vàneutron

Nguyên tử Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất chứa mộthạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điệntích âm các electron. Hạt nhân nguyên tử là dạng gắnkết hỗn hợp giữa các proton mang điện tích dương vàcác neutron trung hòa điện (ngoại trừ trường hợp củanguyên tử hiđrô, với hạt nhân ổn định chỉ chứa một

proton duy nhất không có neutron). Electron củanguyên tử liên kết với hạt nhân bởi tương tác điện từvà tuân theo các nguyên lý của cơ học lượng tử.Tương tự như vậy, nhóm các nguyên tử liên kết vớinhau bởi liên kết hóa học dựa trên cùng một tươngtác này, và tạo nên phân tử. Một nguyên tử chứa sốhạt electron bằng số hạt proton thì trung hòa về điệntích, trong khi số electron nếu nhiều hoặc ít hơn thìnó mang điện tích âm hoặc dương và gọi là ion.

Nguyên tử được phân loại tuân theo số proton vàneutron trong hạt nhân của nó: số proton xác định lênnguyên tố hóa học, và số neutron xác định đồng vịcủa nguyên tố đó.[1]

Tên gọi nguyên tử hóa học mà nay gọi đơn giản là"nguyên tử" là những đối tượng rất nhỏ với đườngkính chỉ khoảng vài phần mười nano mét và có khốilượng rất nhỏ tỷ lệ với thể tích của nguyên tử. Chúng

ta có thể quan sát nguyên tử đơn lẻ bằng các thiết bịnhư kính hiển vi quét chui hầm. Trên 99,94% khốilượng nguyên tử tập trung tại hạt nhân,[ct 1] vớ i tổngkhối lượng proton xấp xỉ bằng tổng khối lượngneutron. Mỗi nguyên tố có ít nhất một đồng vị với hạtnhân không ổn định có thể trải qua quá trình phân rã

phóng xạ. Quá trình này dẫn đến biến đổi hạt nhânlàm thay đổi số proton hoặc neutron trong hạt nhânnguyên tử.[2] Electron liên kết trong nguyên tử cónhững mức năng lượng ổn định rời rạc, hay obitan, vàchúng có thể chuyển dịch giữa 2 mức năng lượng

bằng hấp thụ hay phát ra photon có năng lượng đúng bằng hiệu giữa 2 mức năng lượng này. Các electroncó vai trò xác định lên tính chất hóa học của mộtnguyên tố, và ảnh hưởng mạnh tới tính chất từ tính của nguyên tử cũng như vật liệu. Những nguyên lý củacơ học lượng tử đã mô tả thành công các tính chất quan sát thấy của nguyên tử và là nền tảng cho lý thuyếnguyên tử và hạt hạ nguyên tử.

https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_t%C3%ADnhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_h%E1%BA%A1_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_h%E1%BA%A1_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=M%E1%BB%A9c_n%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Obitan_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%B0%E1%BB%9Dng_k%C3%ADnhhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_r%C3%A3_ph%C3%B3ng_x%E1%BA%A1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_qu%C3%A9t_chui_h%E1%BA%A7mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nano_m%C3%A9thttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%A3ng_tu%E1%BA%A7n_ho%C3%A0nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%A1_h%E1%BB%8Dc_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%C4%91r%C3%B4https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Protonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Electronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_nh%C3%A2n_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%ADt_ch%E1%BA%A5thttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Helium_atom_QM.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_h%E1%BA%A1_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%A1_h%E1%BB%8Dc_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_t%C3%ADnhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Photonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Obitan_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=M%E1%BB%A9c_n%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_r%C3%A3_ph%C3%B3ng_x%E1%BA%A1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_qu%C3%A9t_chui_h%E1%BA%A7mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nano_m%C3%A9thttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8Bhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=S%E1%BB%91_neutron&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD_s%E1%BB%91https://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%A3ng_tu%E1%BA%A7n_ho%C3%A0nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ionhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%A1_h%E1%BB%8Dc_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%C4%91r%C3%B4https://vi.wikipedia.org/wiki/Neutronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Protonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_nh%C3%A2n_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Electronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Obitan_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_nh%C3%A2nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%ADt_ch%E1%BA%A5thttps://vi.wikipedia.org/wiki/Neutronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Protonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_nh%C3%A2n_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Electronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_h%E1%BA%A1_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Caesiumhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Helihttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%B0%E1%BB%9Dng_k%C3%ADnhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ionhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Angstromhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Obitan_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_nh%C3%A2n_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Heli


2/35


https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD 2

Mục lục

1 Từ nguyên

2 Lịch sử

2.1 Nguyên tử luận

2.2 Nguồn gốc lý thuyết khoa học

2.3 Hạt cấu thành và lý thuyết lượng tử

2.4 Phân hạch, vật lý năng lượng cao và vật chất ngưng tụ

3 Các thành phần

3.1 Hạt hạ nguyên tử

3.2 Hạt nhân

3.3 Đám mây electron

4 Tính chất

4.1 Tính chất hạt nhân

4.2 Khối lượng

4.3 Hình dạng và kích thước

4.4 Phân rã phóng xạ

4.5 Mômen từ

4.6 Mức năng lượng

http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-


3/35



4.7 Hóa trị và liên kết hóa học

4.8 Trạng thái

5 Quan sát và thăm dò

6 Nguồn gốc và trạng thái hiện tại

6.1 Sự hình thành

6.2 Trái Đất

6.3 Các dạng hiếm và trên lý thuyết

6.3.1 Nguyên tố siêu nặng

6.3.2 Vật chất ngoại lai

7 Xem thêm

8 Chú thích

9 Tham khảo

9.1 Sách tham khảo

10 Liên kết ngoài

Từ nguyên

Tên tiếng Anh "atom" xuất phát từ tiếng Hy Lạp ἄτομος (atomos, "vô hình") từ ἀ- (a-, "không") và τέμνω(temnō, "cắt"),[3] có nghĩa là không cắt được, hoặc vô hình, một thứ không thể chia cắt được.[4] Khái niệmnguyên tử là thành phần vô hình của vật chất do các nhà triết học Ấn Độ và Hy Lạp đề xuất ra đầu tiên.Trong thế kỷ thứ 18 và 19, các nhà hóa học nêu ra một cơ sở vật lý cho ý tưởng này bằng cách chỉ ra cónhững chất không thể bị bẻ gãy bởi phương pháp hóa học, và họ lấy tên gọi từ các nhà triết học cổ đại lànguyên tử để đặt cho các thực thể hóa học. Trong giai đoạn cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà vật lý

https://vi.wikipedia.org/wiki/Nh%C3%A0_v%E1%BA%ADt_l%C3%BDhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nh%C3%A0_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttp://-/?-http://-/?-https://vi.wiktionary.org/wiki/%CF%84%CE%AD%CE%BC%CE%BD%CF%89#Ancient_Greekhttps://vi.wiktionary.org/wiki/%E1%BC%80-#Ancient_Greekhttps://vi.wiktionary.org/wiki/%E1%BC%84%CF%84%CE%BF%CE%BC%CE%BF%CF%82#Ancient_Greekhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ti%E1%BA%BFng_Hy_L%E1%BA%A1phttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ti%E1%BA%BFng_Anhhttp://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-


4/35



Democritos (khoảng 460- 370 TCN)

đã phát hiện ra những thành phần hạ nguyên tử và cấu trúc bên trong nguyên tử, và do vậy chứng minh"nguyên tử" hóa học có thể phân chia được và tên gọi này có thể không miêu tả đúng bản chất củachúng.[5][6] Tuy nhiên, nó đã trở thành một thuật ngữ khoa học hiện đại. Điều này cũng dẫn đến nhữngtranh luận về liệu những nhà triết học cổ đại, những người định nghĩa các vật vô hình và không thể phânchia được có phải là cho những nguyên tử hóa học hiện đại hay là cho những hạt hạ nguyên tử vô hình nhưlepton hay quark, hay thậm chí cho những hạt cơ bản hơn mà chưa phát hiện ra. [7]

Lịch sử Nguyên tử luận

Khái niệm về vật chất là tổ hợp của những đơn vị rời rạc và không thể chia nhỏ hơn đã xuất hiện từ nhiềuthiên niên kỷ, nhưng những khái niệm này thường là những lập luận triết học và trừu tượng hơn là dựa trênnhững quan sát thực nghiệm. Bản chất của nguyên tử trong triết học thay đổi theo thời gian giữa nhiều nềnvăn minh và trường phái cổ đại, đa số có yếu tố tinh thần siêu hình học. Tuy vậy, khái niệm cơ bản vềnguyên tử được các nhà khoa học hàng nghìn năm sau chấp nhận bởi vì nó giải thích một cách đơn giảnmột số khám phá mới trong lĩnh vực hóa học.[8]

Các nhà triết học cổ đại Hy Lạp và Ấn Độ đã nhắc tới khái niệm nguyên tử. ỞẤn Độ, những trường phái Ājīvika, Jain, và Cārvāka bàn về nguyên tử luận bắtđầu từ thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên.[9] Hệ thống tư tưởng Nyaya vàVaisheshika sau đó phát triển thuyết về nguyên tử khi đề ra cách các nguyên tửkết hợp lại thành thực thể phức tạp hơn.[10] Ở phương Tây, nguyên tử luậnđược nhắc đến từ thế kỷ 5 TCN bởi Leucippus, và người học trò của ôngDemocritos đã tiếp nối và hệ thống hóa lý luận. Khoảng giao đoạn 450 TCN,Democritos đưa ra thuật ngữ átomos (tiếng Hy Lạp: ἄτομος), có nghĩa là"không thể cắt được" hay "hạt vô hình nhỏ nhất của vật chất". Mặc dù các khái

niệm này của các triết gia Ấn Độ và Hy Lạp cổ đại thuần túy dựa vào mặt tinhthần, khoa học hiện đại đã bảo lưu thuật ngữ do Democritos đưa ra. [8]

Lý thuyết về những hạt rất nhỏ (Corpuscularianism) do nhà giả kim Geber nêura từ thế kỷ 13,[11] đôi khi có người cho là bởi Paul từ Taranto nêu ra, đó là mọivật thể chứa bên trong và những hạt hoặc những tiểu thể rất nhỏ.[12] Chủ nghĩa này giống với nguyên tửluận, ngoại trừ nguyên từ được giả thiết là hạt vô hình, và những hạt về nguyên lý có thể phân chia được.Theo lý thuyết ngày, ví dụ, người ta cho rằng thủy ngân có thể thấm vào kim loại và làm thay đổi cấu trúc

bên trong của nó.[13] Corpuscularianism là lý thuyết nổi bật trong vài trăm năm sau đó.

Năm 1661, nhà triết học tự nhiên Robert Boyle xuất bản cuốn The Sceptical Chymist trong đó ông lập luậnrằng vật chất là tổ hợp của rất nhiều "tiểu thể" hay nguyên tử, hơn là bởi bốn yếu tố cơ bản là không khí,đất, nước và lửa.[14] Trong những năm 1670 lý thuyết về các tiểu thể được Isaac Newton áp dụng vào lýthuyết các hạt ánh sáng của ông.[12][15]

Nguồn gốc lý thuyết khoa học

Tiến trình nghiên cứu về nguyên tử không xuất hiện cho tới tận khi ngành khoa học hóa học bắt đầu pháttriển. Năm 1789, thương nhân và khoa học gia người Pháp Antoine Lavoisier khám phá ra định luật bảotoàn khối lượng và nêu ra ý niệm về nguyên tố là chất cơ bản không thể phân tách bằng những phương phá

http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%8Bnh_lu%E1%BA%ADt_b%E1%BA%A3o_to%C3%A0n_kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisierhttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newtonhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Y%E1%BA%BFu_t%E1%BB%91_c%C6%A1_b%E1%BA%A3n&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Robert_Boylehttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%A7y_ng%C3%A2nhttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Nh%C3%A0_gi%E1%BA%A3_kimhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ti%E1%BA%BFng_Hy_L%E1%BA%A1phttps://vi.wikipedia.org/wiki/Democritoshttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Leucippus_(nh%C3%A0_tri%E1%BA%BFt_h%E1%BB%8Dc)&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Vaisheshika&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nyaya&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%8Bch_s%E1%BB%AD_%E1%BA%A4n_%C4%90%E1%BB%99https://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%8Bch_s%E1%BB%AD_Hy_L%E1%BA%A1phttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Si%C3%AAu_h%C3%ACnh_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/N%E1%BB%81n_v%C4%83n_minhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_nghi%E1%BB%87mhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Tr%E1%BB%ABu_t%C6%B0%E1%BB%A3ng&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Tri%E1%BA%BFt_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Thi%C3%AAn_ni%C3%AAn_k%E1%BB%B7http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Quarkhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Leptonhttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Democritus.jpg


5/35



Minh họa các nguyên tử và phân tửtrong cuốn A New System of Chemica

Philosophy của John Dalton (1808),một trong những công trình khoa học

sớm nhất về nguyên tử.

Bảng tuần hoàn hóa học đầu tiên củaDmitri Mendeleev (1869)

hóa học.[16]

Năm 1805, nhà triết học và giảng sư người Anh John Dalton sử dụng khái niệm nguyên tử nhằm giải thíchtại sao các nguyên tố luôn luôn phản ứng theo những tỉ số tự nhiênnhỏ (định luật Dalton) và tại sao có những loại khí hòa tan vào nướctốt hơn những khí khác. Ông đề xuất rằng mỗi nguyên tố chứanhững nguyên tử cùng loại, duy nhất, và những nguyên tử này kếthợp với nhau tạo nên các hợp chất hóa học.[17][18] Các nhà lịch sửkhoa học coi Dalton là người tiên phong trong lý thuyết nguyên tửhiện đại.[19]

Giả thuyết nguyên tử của Dalton không nêu cụ thể kích thướcnguyên tử là bao nhiêu. Theo cảm nhận thông thường chúng phải rấtnhỏ, nhưng không ai biết nhỏ bao nhiêu. Do vậy vào năm 1865 nhàhóa học người Áo Johann Josef Loschmidt đã có bước đột phá khiông đo được kích cỡ của phân tử trong không khí.[20]

Một dòng bổ sung lý luận hỗ trợ lý thuyết hạt (và do vậy mở rộng

thuyết nguyên tử) là vào đầu năm 1827 khi nhà thực vật họcScotland Robert Brown sử dụng kính hiển vi để quan sát các hạt bụitrôi nổi trên mặt nước và ông nhận thấy chúng di chuyển zic-zac— một hiện tượng ngày nay gọi là "chuyển động Brown". Năm 1877 J. Desaulx đề xuất hiện tượng này cónguyên nhân từ chuyển động nhiệt của các phân tử nước, và tới tận năm 1905 nhà vật lý người Đức AlbertEinstein mới nêu ra phân tích toán lý đầu tiên về chuyển động này.[21][22][23] Sau đấy, nhà vật lý người PháJean Perrin dựa trên nghiên cứu của Einstein tiến hành thí nghiệm xác định được khối lượng và kích thướcnguyên tử, và xác nhận lý thuyết nguyên tử của Dalton.[24]

Năm 1869, dựa trên các khám phá trước đó của những nhà khoa họ

như Lavoisier, nhà hóa học người Nga Dmitri Mendeleev lần đầutiên công bố bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.[25] Trên bảngnày thể hiện tính chất hóa học một cách tuần hoàn giữa các nguyêntố, ông phát hiện ra tính lặp lại tuần hoàn của các nguyên tố khi sắpxếp chúng theo nguyên tử số.[26]

Hạt cấu thành và lý thuyết lượng tử

Nhà vật lý J. J. Thomson, thông qua nghiên cứu trên chùm tia ca tốnăm 1897, đã phát hiện ra electron, và kết luận rằng chúng là một

thành phần của mỗi nguyên tử. Do vậy ông vượt qua niềm tin lâunay cho rằng nguyên tử là những hạt vô hình, không thể phân chiacủa vật chất.[27] Thomson đề xuất các hạt điện tích âm electron khốlượng nhỏ phân bố đều trên nguyên tử, có thể quay quanh thànhnhững vòng, và điện tích của chúng cân bằng với sự có mặt của mộ

biển điện tích dương. Mô hình này sau đó được gọi là mô hình bán pudding mận.

http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ch%C3%B9m_tia_ca_t%E1%BB%91t&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/J._J._Thomsonhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD_s%E1%BB%91http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%A3ng_tu%E1%BA%A7n_ho%C3%A0nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Dmitri_Mendeleevhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Jean_Perrin&action=edit&redlink=1http://-/?-http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Chuy%E1%BB%83n_%C4%91%E1%BB%99ng_Brownhttps://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vihttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Robert_Brown_(nh%C3%A0_th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt_h%E1%BB%8Dc)&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt_h%E1%BB%8Dchttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Johann_Josef_Loschmidt&action=edit&redlink=1http://-/?-http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_t%E1%BB%B1_nhi%C3%AAnhttps://vi.wikipedia.org/wiki/John_Daltonhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Dmitri_Mendeleevhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Mendeleev%27s_1869_periodic_table.pnghttps://vi.wikipedia.org/wiki/John_Daltonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Daltons_symbols.gif


6/35



Mô hình hành tinh nguyên tử, haymô hình Rutherford.

Mô hình Bohr cho nguyên tử hiđrô,cho thấy một electron chuyển dịchgiữa hai trạng thái và phát ra một

photon (khái niệm do Einstein đềxuất) với tần số xác định.

Năm 1909, Hans Geiger và Ernest Marsden, lúc đó đang là trợ tácho Ernest Rutherford, sử dụng tia alpha—lúc đó người ta đã biết lànguyên tử điện tích dương của heli—bắn phá một lá vàng và nhậnthấy một tỷ lệ nhỏ các hạt bị lệch với một góc rất lớn so với giá trịtiên đoán theo mô hình Thomson. Rutherford giải thích thí nghiệmvới lá vàng bằng giả sử rằng điện tích dương của nguyên tử vàng và

phần lớn khối lượng của nó tập trung tại hạt nhân trung tâm củanguyên tử—hay mô hình Rutherford.[28]

Khi làm thí nghiệm với các nguyên tố phóng xạ, năm 1913 nhà hóahọc phóng xạ Frederick Soddy phát hiện ra dường như có nhiều hơnmột loại nguyên tử tại mỗi vị trí trên bảng tuần hoàn.[29] Và thuậtngữ đồng vị do bác sĩ Margaret Todd đưa ra nhằm gọi tên một cách

phù hợp cho những nguyên tử khác nhau của cùng một nguyên tố.J.J. Thomson nghĩ ra một kĩ thuật nhằm tách nguyên tử có các đồngvị khác nhau khi ông nghiên cứu trên khí ion hóa, và sau đó dẫn tớikhám phá ra đồng vị bền.[30]

Trong khi đó năm 1913, nhà vật lý Niels Bohr đề xuất là cácelectron bị giam giữ trên những quỹ đạo bị lượng tử hóa nhất định,và chúng có thể nhảy qua lại giữa những quỹ đạo này, nhưng khônthể rơi xoắn ốc vào trong hay ra ngoài trong những quỹ đạo trunggian.[31] Một electron phải hấp thụ hoặc phát ra một lượng nănglượng cụ thể khi chuyển dịch giữa hai trạng thái này. Khi ánh sángtừ nguồn vật liệu nung nóng truyền qua một lăng kính, nó bị tách rathành phổ nhiều tia đơn sắc. Lý thuyết Bohr đã giải thích thành cônsự tách ra thành nhiều vạch phổ hiđrô tương ứng với sự chuyển dịcelectron giữa các obitan.[32]

Sau đấy trong cùng năm Henry Moseley cung cấp thêm chứng cứthực nghiệm ủng hộ lý thuyết Niels Bohr. Những kết quả thí nghiệmnày cũng tinh chỉnh mô hình của Ernest Rutherford và của AntoniuVan den Broek, và thí nghiệm cho thấy nguyên tử chứa trong nó hạnhân có số điện tích hạt nhân bằng với số thứ tự của chúng trên bảntuần hoàn. Cho đến tận khi có các thí nghiệm của Moseley, nguyên

tử số vẫn chưa được biết là một đại lượng vật lý và xác nhận bằng thực nghiệm. Nguyên tử số bằng điệntích của hạt nhân vẫn được chấp nhận trong mô hình nguyên tử hiện đại ngày nay.[33]

Liên kết hóa học giữa các nguyên tử đến lượt được giải thích bởi Gilbert Newton Lewis năm 1916, bằngtương tác giữa các electron trong chúng.[34] Khi đã biết tính chất hóa học của các nguyên tố lặp lại tuầnhoàn trên bảng tuần hoàn,[35] năm 1919 nhà hóa học Irving Langmuir đề xuất tính tuần hoàn có thể giảithích được nếu electron trong một nguyên tử được kết nối hay nhóm lại theo một cách nào đó. Nhóm cácelectron được cho là chiếm giữ vào một tập hợp lớp vỏ electron quanh hạt nhân. [36]

Thí nghiệm Stern–Gerlach thực hiện năm 1922 mang đến kết quả thực nghiệm ủng hộ cho bản chất lượngtử của nguyên tử. Khi một chùm nguyên tử bạc cho phóng qua một từ trường không đều, chùm tia sẽ bị tácra trên màn thu tuân theo hướng của động lượng nguyên tử, hay spin lượng tử. Nếu hướng của spin là phân

https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_tr%C6%B0%E1%BB%9Dnghttps://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%A1chttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Th%C3%AD_nghi%E1%BB%87m_Stern%E2%80%93Gerlach&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=L%E1%BB%9Bp_v%E1%BB%8F_electron&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Irving_Langmuirhttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Gilbert_Newton_Lewis&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD_s%E1%BB%91https://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4_h%C3%ACnh_Bohrhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Henry_Moseley&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=V%E1%BA%A1ch_ph%E1%BB%95&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BB%95_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/L%C4%83ng_k%C3%ADnhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%81nh_s%C3%A1nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohrhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8B_b%E1%BB%81n&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8Bhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Frederick_Soddyhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_ph%C3%B3ng_x%E1%BA%A1&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Th%C3%AD_nghi%E1%BB%87m_Rutherfordhttps://vi.wikipedia.org/wiki/V%C3%A0nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_alphahttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherfordhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ernest_Marsden&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Hans_Geigerhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Photonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Bohr_Model.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Atom_diagram.png


7/35



Hình vẽ minh họa đơn giản hoạt độngcủa phổ khối.

bố ngẫu nhiên, thì trên màn thu sẽ thu được một dải bạc liên tục. Tuy vậy, hai nhà vật lý lại thu được kếtquả là có hai phần rõ rệt, chỉ phụ thuộc vào spin nguyên tử định hướng lên hay xuống.[37]

Năm 1924, Louis de Broglie dựa trên ý tưởng của Einstein về sóng điện từ có lúc thể hiện tính chất hạt(photon) và đề xuất ngược lại là mọi hạt có tính chất dạng sóng của chúng. Năm 1926, Erwin Schrödinger sử dụng đề xuất này nhằm phát triển mô hình toán học về nguyên tử miêu tả các electron như dạng sóng bachiều hơn là các hạt điểm. Một hệ quả của cách sử dụng các hàm sóng miêu tả hành xử của hạt đó là về mặtoán học không thể nhận được giá trị chính xác về cả vị trí và động lượng của một hạt trong cùng một thời

gian; đây chính là nội dung của nguyên lý bất định do nhà vật lý Werner Heisenberg phát biểu năm 1926.Trong khái niệm này, mỗi khi chúng ta đo chính xác vị trí của hạt chúng ta sẽ chỉ nhận được một khoảngcác giá trị có thể cho động lượng, và ngược lại. Mô hình này cũng giải thích được những kết quả thựcnghiệm về hành xử của nguyên tử mà những mô hình khác không làm được, như là những cấu trúc xác địnvà dải phổ của những nguyên tử lớn hơn nguyên tử hiđrô. Từ đó, mô hình hành tinh nguyên tử miêu tả cácelectron quay trên quỹ đạo quanh hạt nhân bị bác bỏ và thay thế vào đó là các electron ở những vùng gọi lobitan nguyên tử tương ứng với xác suất phân bố của electron.[38][39]

Các phổ kế khối lượng phát minh ra đã cho phép đo được chính xáckhối lượng của nguyên tử. Thiết bị này sử dụng một nam châm làm

lệch quỹ đạo của chùm tia ion, và góc lệch đo được bằng tỉ số củakhối lượng nguyên tử và điện tích của nó. Nhà hóa học FrancisWilliam Aston đã sử dụng thiết bị này để chứng tỏ rằng các đồng vịcó khối lượng khác nhau. Khối lượng nguyên tử của những đồng vịcùng một nguyên tố chỉ chênh nhau theo bội nguyên của một hằngsố.[40] Để giải thích cho sự khác biệt kỳ lạ về khối lượng đồng vị

phải đợi đến tận khi khám phá ra neutron, hạt trung hòa điện có khốilượng hơi lớn hơn khối lượng proton, do nhà vật lý James Chadwick

phát hiện năm 1932. Do vậy các đồng vị được giải thích như là cácnguyên tố có cùng số proton và khác nhau về số neutron ở hạt nhân

của chúng.[41]

Phân hạch, vật lý năng lượng cao và vật chất ngưng tụ

Năm 1938, nhà hóa học người Đức Otto Hahn, học trò của Rutherford, đã hướng chùm neutron vào cácnguyên tử urani nhằm mục đích tạo ra các nguyên tố siêu urani. Thay vào đó ông lại nhận được từ kết quảthí nghiệm hóa học là sản phẩm bari.[42] Một năm sau, Lise Meitner người cháu trai Otto Frisch xác nhậnkết quả Hahn thu được là thực nghiệm đầu tiên về sự phân hạch hạt nhân.[43][44] Năm 1944, Otto Hahnnhận giải Nobel Hóa học. Mặc dù Hahn đã nỗ lực kêu gọi Ủy ban Nobel trao giải cho Meitner và Frischnhưng ông đã không thành công.[45]

Trong thập niên 1950, với sự phát triển nhanh chóng của các máy gia tốc hạt và máy dò hạt đã cho phép cánhà khoa học nghiên cứu va chạm của các hạt nhân và nguyên tử ở mức năng lượng cao. [46] Họ nhận thấyhạt neutron và proton là những loại hạt hadron, hay hạt tổ hợp của những hạt nhỏ hơn gọi là quark. Lýthuyết Mô hình chuẩn của vật lý hạt được phát triển và đã rất thành công trong giải thích tính chất của hạtnhân theo sự phân loại thành các hạt hạ nguyên tử và các tương tác chi phối thế giới lượng tử.[47]

Các thành phần

http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4_h%C3%ACnh_chu%E1%BA%A9nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Quarkhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Hadronhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=M%C3%A1y_d%C3%B2_h%E1%BA%A1t&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1y_gia_t%E1%BB%91c_h%E1%BA%A1thttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Gi%E1%BA%A3i_Nobel_H%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Otto_Frischhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitnerhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Barihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_si%C3%AAu_uranihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Uranihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Otto_Hahnhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/James_Chadwickhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Protonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Neutronhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Francis_William_Astonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nam_ch%C3%A2mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BB%95_kh%E1%BB%91ihttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_l%C3%BD_b%E1%BA%A5t_%C4%91%E1%BB%8Bnhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99ng_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%83m_(h%C3%ACnh_h%E1%BB%8Dc)https://vi.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dingerhttps://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BB%A9c_x%E1%BA%A1_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Brogliehttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Mass_Spectrometer_Schematic.svg


8/35



Năng lượng liên kết cần thiết cho một nucleon thoát ra khỏihạt nhân, đối với các đồng vị.

Hạt hạ nguyên tử

Mặc dù từ nguyên tử có nguồn gốc chỉ những hạt không thể phân chia nhỏ hơn nữa, nhưng như ngày nay đ biết nguyên tử là thuật ngữ khoa học tổ hợp của nhiều hạt hạ nguyên tử. Các hạt thành phần của nguyên tửlà electron, proton và neutron. Ngoại trừ nguyên tử hiđrô-1 không có neutron và ion hiđrô không cóelectron (hay chính là hạt proton đơn lẻ).

Electron là hạt nhẹ nhất trong ba hạt với khối lượng 9,11 ×10−31 kg, và điện tích âm -e, kích thước của nórất nhỏ và hiện nay chưa có công nghệ nào đo được đường kính của nó.[48] Proton có điện tích dương +e vkhối lượng gấp 1.836 khối lượng electron, và bằng 1,6726 ×10−27 kg, mặc dù giá trị này có thể giảm đi do

bù trừ vào năng lượng liên kết của proton trong hạt nhân. Neutron là hạt trung hòa điện và khối lượng khinó đứng riêng lẻ là 1.839 lần khối lượng electron,[49] hay 1,6929 × 10−27 kg. Các nhà vật lý đo được đườnkính của neutron và proton—vào cỡ 2,5 × 10−15 m—mặc dù 'bề mặt' của những hạt này không xác định rõràng.[50]

Trong Mô hình chuẩn, electron là hạt cơ bản thực sự vì nó không có hạt thành phần. Tuy nhiên, cả protonvà neutron là những hạt tổ hợp của những hạt cơ bản gọi là quark. Có hai loại quark trong các proton và

neutron, mỗi hạt quark mang điện tích phân số. Proton là hạt tổ hợp của 2 quark lên (mỗi hạt có điện tích+2 ∕ 3e) và một quark xuống (với điện tích −1 ∕ 3e). Neutron chứa một quark lên và hai quark xưống. Sự khác

biệt trong thành phần khiến cho khối lượng và điện tích của hai hạt proton và neutron có sự khácnhau.[51][52]

Các quark liên kết với nhau bởi tương tác mạnh (hay lực mạnh) thông qua trao đổi các gluon. Đến lượt cáchạt proton và neutron liên kết với nhau trong hạt nhân bởi lực hạt nhân, mà lực này về bản chất là do tươngtác mạnh 'rò rỉ' ra ngoài với phạm vi ngắn (xem bài về lực hạt nhân). Hạt gluon là thành viên của họ hạt

boson gauge, là hạt trung gian trao đổi tương tác mạnh.[51][52]

Hạt nhânMọi proton và neutron liên kết với nhau tronghạt nhân nguyên tử, và chúng được gọi chung làcác nucleon. Bán kính của hạt nhân có giá trị

xấp xỉ 1,073√ A fm, với A là tổng số nucleon

trong hạt nhân.[53] Giá trị này nhỏ hơn rất nhiều bán kính của nguyên tử và bằng khoảng 105 fm.Các nucleon liên kết với nhau bởi thế năng hútcòn dư của tương tác mạnh tầm ngắn. Vớikhoảng cách 2,5 fm lực này mạnh hơn lực điệntừ làm cho các proton điện tích dương đẩynhau.[54]

Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có cùngsố proton, hay còn gọi là số nguyên tử. Hạtnhân của một nguyên tố có số hạt neutron khácnhau xác định lên các đồng vị của nguyên tố đó.Tổng số proton và neutron xác định lên nuclit. Số lượng tương đối neutron so với proton ảnh hưởng tới tínổn định của hạt nhân, và ở một số đồng vị có hiện tượng phân rã phóng xạ. [55]

http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_r%C3%A3_ph%C3%B3ng_x%E1%BA%A1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nuclit&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8Bhttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Femt%C3%B4m%C3%A9thttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleon&action=edit&redlink=1http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Boson_gaugehttps://vi.wikipedia.org/wiki/Bosonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%B1c_h%E1%BA%A1t_nh%C3%A2nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Gluonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_m%E1%BA%A1nhhttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Quark_xu%E1%BB%91nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Quark_l%C3%AAnhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Quarkhttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_c%C6%A1_b%E1%BA%A3nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4_h%C3%ACnh_chu%E1%BA%A9nhttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADchhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%C4%91r%C3%B4https://vi.wikipedia.org/wiki/Neutronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Protonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Electronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg


9/35



Minh họa quá trình tổng hợp hạt nhântạo ra hạt deuteri, gồm một proton vàmột neutron, tổng hợp từ hai proton.Hạt cơ bản positron (e+)—là phản hạcủa electron—phát ra cùng với mộthạt neutrino electron.

Các hạt proton và neutron được phân loại thành hạt fermion. Nguyên lý loại trừ Pauli, một hiệu ứng cơ họclượng tử, không cho phép có hai hạt fermion đồng nhất ở cùng một trạng thái, ví dụ như không thể có nhiềhạt proton có cùng một trạng thái lượng tử trong cùng 1 thời gian. Do vậy mỗi hạt proton trong hạt nhân

phải có các trạng thái khác nhau, với mức năng lượng của riêng chúng, và tương tự quy tắc này cho các hạneutron. Tuy nhiên nguyên lý này không ngăn cấm một hạt proton và một neutron có cùng trạng thái lượngtử.[56]

Đối với các nguyên tử có giá trị nguyên tử số thấp, một hạt nhân có số proton khác số neutron có xu hướng

trở về trạng thái năng lượng của hạt nhân thấp hơn thông qua quá trình phân rã phóng xạ dẫn đến số hạt proton và neutron trở lên xấp xỉ bằng nhau. Kết quả là, các nguyên tử có số proton xấp xỉ bằng số neutroncó hạt nhân bền và không có hiện tượng phóng xạ. Tuy nhiên, khi nguyên tử số tăng lên, lực đẩy lẫn nhaugiữa các proton và đòi hỏi số neutron tăng lên để duy trì sự ổn định của hạt nhân, không còn tuân theo xuhướng cân bằng hai hạt này nữa. Và thực tế không có hạt nhân bền nào với số proton xấp xỉ bằng sốneutron khi nguyên tử số lớn hơn Z = 20 (canxi); và khi Z tăng đến những hạt nhân nặng nhất, tỉ số neutrontrên proton để cho hạt nhân ổn định tiến tới giá trị 1,5.[56]

Các nhà khoa học biết hạt nhân nguyên tử có thể thay đổi số protonvà 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 hạtnhân xảy ra khi nhiều hạt nhân kết hợp lại thành một hạt nhân nặnghơn, như sự va chạm năng lượng cao giữa hai hạt nhân. Ví dụ, tại lõiMặt Trời các proton đòi hỏi năng lượng cỡ 3–10 keV để vượt qualực đầy giữa chúng— để vượt qua rào Coulomb—và tổng hợp lạithành hạt nhân nặng hơn.[57] Phản ứng phân hạch hạt nhân là quátrình ngược lại, một hạt nhân bị tách ra làm hai hạt nhân có khốilượng nhỏ hơn—thường thông qua quá trình phân rã phóng xạ. Hạtnhân cũng bị biến đổi do kết quả quá trình bắn phá bởi các hạt hạnguyên 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 củanguyên tố hóa học khác.[58][59]

Nếu khối lượng của hạt nhân sản phẩm trong phản ứng tổng hợpnhỏ 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 vớicông thức của Albert Einstein ΔE = Δm c2, với Δm là khối lượngchênh 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 phụcđược làm cho các hạt tham gia tổng hợp đứng cạnh nhau trong một trạng thái đòi hỏi năng lượng này phảitách ra.[60]

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—vớtổng số nucleon vào khoảng 60—thường là phản ứng sinh nhiệt giải phóng nhiều năng lượng hơn so vớinăng lượng cần thiết để tổng hợp chúng.[61] Đây chính là những phản ứng tổng hợp hạt nhân sinh nănglượng trong các sao và giúp ngôi sao duy trì trạng thái cân bằng áp suất và lực hút hấp dẫn. Đối với các hạtnhân nặng hơn, năng lượng liên kết trên một nucleon trong hạt nhân bắt đầu giảm. Điều này làm cho phản

https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleon&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Thuy%E1%BA%BFt_t%C6%B0%C6%A1ng_%C4%91%E1%BB%91i_r%E1%BB%99nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Saohttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_sinh_nhi%E1%BB%87t&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Nikelhttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFthttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%91c_%C4%91%E1%BB%99_%C3%A1nh_s%C3%A1nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%B1_t%C6%B0%C6%A1ng_%C4%91%C6%B0%C6%A1ng_kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng-n%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A1t_betahttps://vi.wikipedia.org/wiki/Tia_gammahttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_ph%C3%A2n_h%E1%BA%A1ch_h%E1%BA%A1t_nh%C3%A2nhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%B1c_t%C4%A9nh_%C4%91i%E1%BB%87nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Dihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_t%E1%BB%95ng_h%E1%BB%A3p_h%E1%BA%A1t_nh%C3%A2nhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Canxihttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%A1_h%E1%BB%8Dc_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_l%C3%BD_lo%E1%BA%A1i_tr%E1%BB%AB_Paulihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Fermionhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Neutrinohttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A3n_h%E1%BA%A1thttps://vi.wikipedia.org/wiki/Positronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Deuterihttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Wpdms_physics_proton_proton_chain_1.svg


10/35



Hình một giếng thế tuân theo cơ họccổ điển, năng lượng tối thiểu V ( x) cầđể tới vị trí x. Về mặt cổ điển, hạt có

năng lượng E bị giam trong giới hạnvị trí x1 và x2.

Dạng hàm sóng của 5 obitan nguyêntử đầu tiên. Ba obitan loại 2p mỗiloại thể hiện một phương vị góc duynhất và giá trị cực tiểu tại tâm.

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.[56]

Đám mây electron

Các electron trong một nguyên tử bị hút bởi các proton ở hạt nhân

bằng lực điện từ. Lực này giam các electron bên trong một giếng thếtĩnh điện bao quanh hạt nhân, tức là cần phải có nguồn năng lượngtừ bên ngoài để cho electron thoát ra khỏi hạt nhân. Electron càngnằm gần về phía hạt nhân, lực hút càng mạnh hơn. Do đó electronliên kết gần tâm của giếng thế đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để thoátra ngoài.

Electron, giống như những hạt vi mô khác, có cả tính chất sóng vàhạt. Đám mây electron là một vùng bên trong giếng thế nơi mỗielectron tạo thành một kiểu sóng đứng ba chiều—dạng sóng khôngdi chuyển so với hạt nhân. Hành xử này tạo nên obitan nguyên tử,một hàm toán học đặc trưng cho xác suất một electron xuất hiện tạimột điểm cụ thể khi đo vị trí của electron.[62] Chỉ có tập rời rạc bịlượng tử hóa những obitan tồn tại xung quanh hạt nhân, hoặc nếu cónhững dạng sóng khác thì nó sẽ nhanh chóng phân hủy thành dạng sóng đứng lượng tử ổn định hơn.[63] Cáobitan có thể có cấu trúc nhiều hơn một vòng hoặc nút, và chúng khác nhau về kích thước, hình dạng vàhướng.[64]

Mỗi obitan tương ứng với một mức năng lượng cụ thể của electronElectron có thể thay đổi trạng thái của nó đến mức năng lượng caohơn bằng hấp thụ một photon với năng lượng phù hợp để đẩy điệntử lên trạng thái năng lượng mới. Tương tự như vậy, thông qua pháxạ 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 trịnăng lượng đặc trưng này, xác định bởi hiệu giữa các mức nănglượng của từng trạng thái lượng tử, thể hiện cho dãy vạch phổ đặctrưng của từng nguyên tử.[63]

Lượng năng lượng cần để lấy đi hoặc thêm một electron vào—nănglượng liên kết electron— nhỏ hơn nhiều so với năng lượng liên kếtcác 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,[65] so với 2,23 triệueV để tách một hạt nhân deuteri.[66] 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 sangnguyên tử bên cạnh hoặc thuộc về cả hai nguyên tử. Theo cơ chế này, các nguyên tử có thể liên kết vớinhau thành các phân tử hoặc những hợp chất hóa học khác như mạng lưới tinh thể ion hoặc liên kết cộnghóa trị.[67]

Tính chất

http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_c%E1%BB%99ng_h%C3%B3a_tr%E1%BB%8Bhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Tinh_th%E1%BB%83_ionhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Tinh_th%E1%BB%83https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%A3p_ch%E1%BA%A5thttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Deuterihttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_electron&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ph%C3%A1t_x%E1%BA%A1_t%E1%BB%B1_ph%C3%A1t&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Photonhttp://-/?-http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Obitan_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/L%C6%B0%E1%BB%A1ng_t%C3%ADnh_s%C3%B3ng-h%E1%BA%A1thttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C4%A9nh_%C4%91i%E1%BB%87nhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Gi%E1%BA%BFng_th%E1%BA%BF&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2n_b%E1%BA%B1ng_th%E1%BB%A7y_t%C4%A9nhhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_thu_nhi%E1%BB%87t&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:AOs-3D-dots.pnghttps://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%A1_h%E1%BB%8Dc_c%E1%BB%95_%C4%91i%E1%BB%83nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Potential_energy_well.svg


11/35



Tính chất hạt nhân

Theo định nghĩa, bất kỳ hai nguyên tử với cùng số proton trong hạt nhân thì thuộc về cùng một nguyên tốhóa học. Các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số neutron là những đồng vị khác nhau của cùng mnguyên tố. Ví dụ, mọi nguyên tử hiđrô chỉ chứa một proton, nhưng có đồng vị không chứa neutron (hiđrô-là dạng phổ biến nhất,[68] hay còn gọi là protium), chứa một neutron (deuteri), hai neutron (triti) và nhiềuhơn hai neutron. Các nguyên tố đã biết lập thành một tập nguyên tử số, từ nguyên tố chứa 1 proton hiđrô

cho đến nguyên tố chứa 118 proton ununoctium.[69]

Tất cả các đồng vị đã biết của nguyên tố có nguyên tửsố lớn hơn 82 là đồng vị phóng xạ.[70][71]

Các nhà vật lý hạt nhân biết khoảng 339 nuclit xuất hiện trong tự nhiên trên Trái Đất,[72] trong số đó 254(khoảng 75%) nuclit không có tính phân rã, và thường gọi là "đồng vị bền". Tuy nhiên, chỉ 90 trong sốnhững nuclit này là ổn định đối với mọi phân rã, thậm chí ngay cả trên lý thuyết. Còn lại 164 (trong tổng số254) thì người ta vẫn chưa quan sát thấy chúng phân rã, vì trên lý thuyết chúng có mức năng lượng hạt nhâcao. Và các nhà khoa học thường phân loại chúng một cách hình thức thuộc dạng "bền". Thêm khoảng 34nuclit phóng xạ có nửa thời gian sống hơn 80 triệu năm, đủ lâu để có mặt từ lúc hình thành Hệ Mặt Trời.Tổng số 288 nuclit này gọi là các nuclit nguyên thủy. Cuối cùng, có thêm khoảng 51 nuclit với nửa thời

gian sống ngắn mà các nhà khoa học biết chúng tồn tại trong tự nhiên, như là sản phẩm phân rã của cácnuclit nguyên thủy (như radi từ urani), hoặc là những sản phẩm của các quá trình năng lượng cao trong tựnhiên trên Trái Đất, như do các tia vũ trụ bắn phá (ví dụ, cacbon-14). [73][ct 2]

Đối với 80 nguyên tố hóa học, mỗi nguyên tố có ít nhất một đồng vị bền tồn tại. Như một quy tắc, chỉ cómột số nhất định đồng vị bền cho mỗi nguyên tố, trung bình khoảng 3,2 đồng vị bền trên một nguyên tố. 2nguyên tố chỉ có duy nhất một đồng vị ổn định, trong khi nguyên tố có nhiều đồng vị bền nhất đã được xácnhận đó là thiếc với 10 đồng vị bền. Nguyên tố 43, 61, 83 và mọi nguyên tố có nguyên tử số cao hơn đềukhông có đồng vị bền.[74]

Tính ổn định của đồng vị bị ảnh hưởng bởi tỉ số của proton trên neutron, và cũng bởi sự có mặt của những"số thần kỳ" xác định của neutron hay proton mà xuất hiện làm đầy hoặc gần với lớp vỏ lượng tử trong môhình cấu trúc hạt nhân. Những vỏ lượng tử này tương ứng với tập mức năng lượng trong mô hình vỏ hạtnhân; những vỏ được lấp đầy, như vỏ lượng tử của thiếc chứa đầy 50 proton, lại được coi là có tính ổn địnkỳ lạ đối với nuclit (hay số thần kỳ là 50). Trong 254 nuclit bền đã biết, chỉ có bốn nuclit bền chứa đồngthời số lẻ proton và số lẻ neutron: hiđrô-2 (deuteri), liti-6, boron-10 và nitơ-14. Cũng vậy, chỉ có bốn nuclixuất hiện trong tự nhiên với đồng thời số lẻ proton và neutron có nửa thời gian sống trên một tỷ năm:

potassium-40, vanadium-50, lanthanum-138 và tantalum-180m. Đa số các hạt nhân có đồng thời số lẻ proton và neutron đều mất ổn định và nhanh chóng phân rã beta, bởi vì sản phẩm phân rã chứa số chẵnđồng thời proton và neutron, và do vậy liên kết chặt với nhau hơn, do hiệu ứng bắt cặp hạt nhân (theonguyên lý loại trừ Pauli, một proton có spin lên sẽ có xu hướng bắt cặp với một proton có spin xuống, và

tương tự cho neutron, điều này dẫn đến xu hướng có đồng thời số chẵn cả proton và neutron trong hạtnhân).[74]

Khối lượng

Phần lớn khối lượng của nguyên tử là do đóng góp của proton và neutron trong hạt nhân của nó. Tổngnhững hạt này (gọi là "nucleon") trong một nguyên tử gọi là số khối. Số khối đơn giản chỉ là một số tựnhiên, có đơn vị là "nucleon." Ví dụ sử dụng số khối là "cacbon-12," có 12 nucleon (6 proton và 6 neutron)

https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_kh%E1%BB%91ihttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Spinhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Tantalum-180m&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Lanthanum-138&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Vanadium-50&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Potassium-40&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nit%C6%A1-14&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Boron-10&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Liti-6&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Deuterihttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=M%C3%B4_h%C3%ACnh_v%E1%BB%8F_h%E1%BA%A1t_nh%C3%A2n&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Bitmuthttps://vi.wikipedia.org/wiki/Promethihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Tecnetihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Thi%E1%BA%BFchttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8B_b%E1%BB%81n&action=edit&redlink=1http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Cacbon-14https://vi.wikipedia.org/wiki/Tia_v%C5%A9_tr%E1%BB%A5https://vi.wikipedia.org/wiki/Uranihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Radihttps://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Dihttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8B_b%E1%BB%81n&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A1i_%C4%90%E1%BA%A5thttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%B1_nhi%C3%AAnhttp://-/?-http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ununoctiumhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8B_hi%C4%91r%C3%B4&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Tritihttps://vi.wikipedia.org/wiki/Deuterihttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%C4%91r%C3%B4https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%91_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dc


12/35



Khối lượng thực của nguyên tử khi nó đứng yên (khối lượng bất biến, khối lượng nghỉ) thường được biểudiễn 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 xấxỉ 1,66 ×10−27 kg.[75] hiđrô-1, đồng vị nhẹ nhất của hiđrô và là nguyên tử nhẹ nhất, có khối lượng nghỉ

bằng 1,007825 u.[76] 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)[77] Nguyên tử bền nặng nhất là

chì-208,[70]

có khối lượng là 207,976 6521 u.[78]

Ngay cả đối với các nguyên tử nặng nhất cũng quá nhẹ để có thể nghiên cứu trực tiếp và đơn vị khối lượngkhá rườm rà, thay vào đó các nhà hóa học sử dụng đơn vị Mol. Một mol nguyên tử của bất kỳ một nguyêntố hóa học luôn có cùng số lượng nguyên tử (bằng khoảng 6,022 × 1023). Số này được chọn sao cho nếumột nguyên tố có nguyên tử lượng là 1 u, thì 1 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 mol nguyên tử cacbon-12 có khối lượng chính xác bằng 0,012 kg.[75]

Hình dạng và kích thước

Nguyên tử không có bề mặt định rõ, do vậy kích thước của nó thường được xác định hình thức bằng thuậtngữ bán kính nguyên tử. Đại lượng này đo khoảng cách mở rộng đám mây electron tính từ hạt nhân. Tuynhiên, cách giả sử này chỉ đúng cho nguyên tử có dạng hình cầu, mà chỉ đúng cho nguyên tử cô lập trongchân không. Bán kính nguyên tử có thể suy ra từ khoảng cách giữa hai hạt nhân khi hai nguyên tử kết hợplại theo liên kết hóa học. Bán kính thay đổi phụ thuộc vị trí của nguyên tử trên bảng tuần hoàn, loại liên kếhóa học, số nguyên tử hay ion lân cận với nó (số tọa độ) và tính chất cơ học lượng tử của nó spin. [79] Trên

bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, theo tính toán lý thuyết, kích thước nguyên tử có xu hướng tăng lên khđi theo cột từ trên xuống, nhưng giảm khi đi theo hàng từ trái sang phải và dữ liệu thực nghiệm đo được kh

phù hợp với xu hướng này.[80] Hệ quả là nguyên tử có bán kính nhỏ nhất là 32 pm, trong khi nguyên tử lớn

nhất là caesium với bán kính 225 pm.[81]

Khi chịu tác động của trường ngoài, như điện trường và từ trường, hình dạng của nguyên tử có thể bị bẻlệch khỏi hình cầu. Sự lệch này phụ thuộc vào cường độ của trường và kiểu obitan của lớp vỏ electronngoài cùng, như được chỉ ra bởi lý thuyết nhóm. Hình cầu biến dạng có thể xuất hiện trong cấu trúc tinh thở đây khi chịu điện trường mẫu tinh thể có xuất hiện những đối xứng bậc thấp trong dàn tinh thể.[82] Gầnđây các nhà tinh thể học chỉ ra sự biến dạng lớn thành ellipsoid xuất hiện ở ion lưu huỳnh trong tinh thể

pyrit.[83]

Nguyên tử có kích thước nhỏ hơn hàng nghìn lần bước sóng ánh sáng khả kiến (400–700 nm) do vậy chún

ta không thể quan sát nguyên tử bằng kính hiển vi quang học. Tuy nhiên, có thể quan sát từng nguyên tử bằng thiết bị kính hiển vi quét xuyên hầm. Để hình dung kích thước rất nhỏ của nguyên tử, đường kính củatóc người bình thường bằng khoảng 1 triệu lần đường kính nguyên tử cacbon.[84] Một giọt nước chứakhoảng (2 ×1021) nguyên tử ôxi, và gấp hai lần số nguyên tử hiđrô.[85] Một cara kim cương với khối lượng2 ×10−4 kg chứa khoảng (1022) nguyên tử cacbon.[ct 3] Nếu một quả táo phóng to bằng đường kính TráiĐất, thì một nguyên tử trong quả táo có đường kính xấp xỉ kích cỡ quả táo ban đầu.[86]

Phân rã phóng xạ

http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Cacbonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Kim_c%C6%B0%C6%A1nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Carahttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%94xihttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_qu%C3%A9t_xuy%C3%AAn_h%E1%BA%A7mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_quang_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nan%C3%B4m%C3%A9thttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Pyrithttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ellipsoidhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Tinh_th%E1%BB%83https://vi.wikipedia.org/wiki/L%C3%BD_thuy%E1%BA%BFt_nh%C3%B3mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_tr%C6%B0%E1%BB%9Dnghttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_tr%C6%B0%E1%BB%9Dnghttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Caesiumhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Pic%C3%B4m%C3%A9thttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Spinhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Li%C3%AAn_k%E1%BA%BFt_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/B%C3%A1n_k%C3%ADnh_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%B1ng_s%E1%BB%91_Avogadrohttps://vi.wikipedia.org/wiki/Molhttp://-/?-http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%C4%91r%C3%B4http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Cacbon-12&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%A1n_v%E1%BB%8B_kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD


13/35



Biểu đồ vẽ các đồng vị và kiểu phân rã thường gặp của mỗi đồngvị theo Z proton và N neutron.

Mỗi nguyên tố có một hay nhiều đồng vị mà hạt nhân không bền sẽ tiến tới phân rã phóng xạ, và hạt nhân phát ra hạt nhân khác hoặc bức xạ điện từ. Hiện tượng phóng xạ xảy ra khi bán kính của hạt nhân đủ lớn sovới bán kính ảnh hưởng của tương tác mạnh, với phạm vi tác động khoảng 1 fm. [87]

Những phản ứng phân rã phóng xạ hay gặp nhất là:[88][89]

Phân rã alpha là phản ứng trong đó hạt nhân phát ra hạt alpha, hạt nhân của heli chứa hai proton và

hai neutron. Hạt sản phẩm là những nguyên tố mới với số nguyên tử thấp hơn.Phân rã beta (và bắt giữ electron) bị kiểm soát bởi tương tác yếu, và kết quả là một neutron biến đổi

thành một proton, hoặc một proton thành một neutron. Kiểu đầu tiên đi kèm với sự phát ra một

electron và một phản neutrino electron, trong khi kiểu thứ hai

phát ra một positron và một neutrino electron. Hạt electron hoặc

positron phát ra vì lý do lịch sử mà các nhà vật lý gọi là những

hạt beta. Phân rã beta làm tăng hoặc giảm số nguyên tử của hạt

nhân 1 đơn vị. Một phản ứng tương tự với phân ra beta của hạt

positron trong hạt nhân giàu proton đó là phản ứng bắt electroncủa hạt nhân, quá trình này thậm chí còn phổ biến hơn phản ứng

phát ra positron do nó đòi hỏi ít năng lượng hơn. Trong phản ứng

này electron bị hấp thụ bởi hạt nhân hơn là phát positron. Một hạt

neutrino vẫn phát ra trong phản ứng và một proton biến thành

một neutron.

Phóng xạ tia gamma làm thay đổi mức năng lượng của hạt nhân

về trạng thái năng lượng thấp hơn, kết quả là phát ra photon

gamma. Phản ứng này có thể xuất hiện sau phân rã alpha hoặc

beta từ phân rã phóng xạ.

Một loại phân rã hiếm nữa là sản phẩm phân rã bao gồm những neutron hoặc proton hoặc đám nucleon từmột hạt nhân, hoặc có nhiều hơn một hạt beta bị bắn ra, hoặc sản phẩm (thông qua biến đổi nội bộ hạt nhângốc) là những electron năng lượng cao mà không phải là chùm tia beta, hay những photon năng lượng caokhông phải là tia gamma. Một vài hạt nhân nổ thành hai hoặc nhiều hạt nhân không cố định đi kèm với mộsố neutron, trong phân rã tự phát của phản ứng phân hạch hạt nhân.

Mỗi đồng vị phóng xạ có chu kỳ phân rã đặc trưng — hay nửa thời gian sống — xác định bởi lượng thờigian cần thiết cho một nửa mẫu hạt phân rã. Đây là tiến trình phân rã hàm mũ và giảm dần lượng đồng vịcòn lại một nửa sau mỗi chu kỳ phân rã. Do đó sau chu kỳ phân rã thứ hai số hạt đồng vị còn lại chỉ là 25%so với ban đầu, và cứ như thế.[87]

Mômen từ

Các hạt cơ bản có một tính chất cơ học lượng tử nội tại gọi là spin. Tính chất này tương tự như động lượnggóc của một vật quay quanh khối tâm của nó, mặc dù nói một cách sơ lược những hạt cơ bản được cho lànhững hạt điểm và không thể hiện tính tự quay quanh trục nào cả. Spin lượng tử hay mômen từ nội tại có

https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%E1%BB%91i_t%C3%A2mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_g%C3%B3chttps://vi.wikipedia.org/wiki/Spinhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BB%93ng_v%E1%BB%8B_ph%C3%B3ng_x%E1%BA%A1&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_ph%C3%A2n_h%E1%BA%A1ch_h%E1%BA%A1t_nh%C3%A2nhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleon&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/Tia_gammahttps://vi.wikipedia.org/wiki/Neutrinohttps://vi.wikipedia.org/wiki/Neutrinohttps://vi.wikipedia.org/wiki/Positronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Neutrinohttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_y%E1%BA%BFuhttps://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%AFt_gi%E1%BB%AF_electronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_r%C3%A3_betahttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n_r%C3%A3_alphahttp://-/?-http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Table_isotopes_en.svg


14/35



Biểu đồ vẽ nửa thời gian sống(T½) của các đồng vị theo Z

proton và N neutron.

Minh họa mômen từ xung lượng ℓcủa electron.

đơn vị đo bằng hằng số Planck thu gọn (ħ), với electron, proton vàneutron chúng chỉ có hai giá trị spin ½ ħ, hoặc "spin-½". Trong nguyêntử, các electron bao quanh hạt nhân có mômen động lượng obitan cùngvới đặc tính spin, trong khi hạt nhân có mômen động lượng chính nó dospin của hạt nhân.[90]

Từ trường sinh ra bởi nguyên tử—mômen từ— được xác định bởinhiều giá trị mô men động lượng, giống như một vật tích điện chuyển

động trong điện từ học cổ điển sinh ra từ trường. Tuy nhiên, đóng gópchủ yếu đến từ spin. Do bản chất các electron tuân theo nguyên lý loạitrừ Pauli, hai electron không thể có cùng một trạng thái lượng tử trongmột vùng ở cùng thời gian (không có cùng 4 số lượng tử) và quy tắcHund về quy trình phân bố electron trong obitan. Các electron liên kếttạo cặp với nhau trong obitan, với một electron có trạng thái spin lên vàelectron kia có trạng thái spin xuống. Do vậy trong một cặp, spin lượngtử bị triệt tiêu, dẫn đến tổng mômen lưỡng cực từ bằng 0 trong một sốnguyên tử có số chẵn electron với mỗi obitan đã lấp đầy bởi những cặpelectron.[91]

Trong các nguyên tố sắt từ như sắt, niken, chúng có một số electronchưa bắt cặp trong obitan và vì vậy có mômen từ nguyên tử. Obitancủa các nguyên tử lân cận phủ lên nhau và xuất hiện một trạng tháinăng lượng thấp hơn khi spin của các electron chưa bắt cặp đồngloạt hướng theo nhau, một quá trình gọi là tương tác trao đổi. Khimômen từ của các nguyên tử sắt từ sắp hàng, vật liệu sẽ sinh ra mộttừ trường vĩ mô đo được. Nguyên tử của vật liệu thuận từ có mômentừ sắp xếp ngẫu nhiên không theo một hướng, nhưng khi có từtrường ngoài thì các mômen từ hưởng ứng theo hướng của từ trường

ngoài và có một từ trường vĩ mô nhỏ ở vật liệu thuận từ.[91][92]

Hạt nhân nguyên tử cũng có spin. Thông thường các hạt nhân cóspin định hướng theo những hướng ngẫu nhiên trong cân bằng nhiệtđộng. Tuy nhiên, đối với một số nguyên tố (như xenon-129) hạtnhân của nó có thể bị phân cực spin theo số lượng lớn của trạng tháispin hạt nhân do vậy chúng có thể sắp hàng theo một hướng— hayhiện tượng siêu phân cực. Spin hạt nhân có một ứng dụng quantrọng trong y học đó là chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân.[93][94]

Mức năng lượng

Các nhà vật lý quy ước thế năng của một electron trong nguyên tử có giá trị âm, và phụ thuộc vào vị trí củanó trong nguyên tử. Nó có giá trị cực tiểu khi nằm ở gần hạt nhân nhất và quy ước bằng 0 khi nó nằm xa vôcùng so với hạt nhân, hay thế năng của nó tỉ lệ nghịch với khoảng cách. Trong mô hình cơ học lượng tử,một electron liên kết chỉ có thể chiếm những trạng thái lượng tử xung quanh hạt nhân, và mỗi trạng tháitương ứng với một mức năng lượng xác định; xem phương trình Schrödinger độc lập thời gian về cách giảithích lý thuyết. Mức năng lượng có thể đo bằng lượng năng lượng cần thiết để bứt electron tại trạng thái đóra xa vô cùng, và có đơn vị electronvolt (eV). Trạng thái năng lượng thấp nhất của electron liên kết gọi làtrạng thái năng lượng nền[95] và khi một electron chuyển dịch sang mức năng lượng cao hơn thì nó ở vào

http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Electronvolthttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C6%B0%C6%A1ng_tr%C3%ACnh_Schr%C3%B6dingerhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=C%E1%BB%B1c_ti%E1%BB%83u&action=edit&redlink=1https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_%C3%A2mhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BA%BF_n%C4%83nghttp://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BB%A5p_c%E1%BB%99ng_h%C6%B0%E1%BB%9Fng_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Xenonhttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=C%C3%A2n_b%E1%BA%B1ng_nhi%E1%BB%87t_%C4%91%E1%BB%99ng&action=edit&redlink=1http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Thu%E1%BA%ADn_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_trao_%C4%91%E1%BB%95ihttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFt_t%E1%BB%ABhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Quy_t%E1%BA%AFc_Hundhttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nguy%C3%AAn_l%C3%BD_lo%E1%BA%A1i_tr%E1%BB%AB_Paulihttps://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4men_t%E1%BB%ABhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_tr%C6%B0%E1%BB%9Dnghttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%B1ng_s%E1%BB%91_Planckhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Vector_model_of_orbital_angular_momentum.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Isotopes_and_half-life.svg


15/35



Các hàm sóng quỹ đạo điện tử của nguyên tử hi-đrô.Các số lượng tử chính ở bên phải của mỗi hàng và số

lượng tử xung lượng được cho bởi các chữ cái ở đỉnhmỗi cột.

Các vạch phổ hấp thụ.

trạng thái kích thích.[96] Năng lượng của electron tăng lên khi số lượng tử chính n tăng bởi vì khoảng cáchtrung bình đến hạt nhân tăng. Sự phụ thuộc năng lượng vào số lượng tử xung lượng ℓ không phải là do thếnăng tĩnh điện với hạt nhân mà là bởi tương tác giữa các electron.

Khi một electron chuyển dịch giữa hai trạng thái năng lượng, nó phải hấp thụ hoặc phát ra một photon cónăng lượng bằng hiệu giữa hai trạng thái năng lượng này.[97] Năng lượng của một photon tỷ lệ với tần sốcủa nó, do đó những mức năng lượng xác định này hiện lên thành những dải phân biệt trong phổ điện từ.[9

Mỗi nguyên tố có một phổ đặc trưng phụ thuộc vào điện tích hạt nhân, cấu hình electron, tương tác điện từgiữa các electron và bởi những nhân tố khác.[99]

Khi ánh sáng với phổ năng lượng liên tục truyền quachất khí hay plasma, một số nguyên tử hấp thụ

photon, khiến cho các electron thay đổi mức nănglượng của nó. Những electron kích thích này vẫn liênkết với nguyên tử của nó và tự phát phóng thích nănglượng qua phát ra photon theo hướng ngẫu nhiên, vàtrở lại trạng thái năng lượng thấp hơn. Do vậynguyên tử thể hiện như một máy lọc tạo ra một dãy

các vạch tối trong phổ năng lượng phát ra. (Mộtngười quan sát nguyên tử khi chùm sáng chiếu quachúng sẽ thấy khi lọc bỏ phổ liên tục thu được dãy

phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tử.) Đo lường phổvề cường độ và độ rộng của các vạch phổ nguyên tửcho phép các nhà khoa học xác định được thành phầnvà tính chất vật lý của chất cần nghiên cứu.[100]

Khi nghiên cứu kĩ hơn phổ nguyên tử các nhà vật lýnhận thấy có sự tách vạch trong cấu trúc tế vi. Sự

xuất hiện này là do hiệu ứng spin-quỹ đạo tương đốitính, khi tính đến ảnh hưởng giữa chuyển động củaelectron lớp ngoài cùng với spin củanó.[101] Khi nguyên tử đặt trong từtrường ngoài, các vạch phổ của nó bịtách thành ba hoặc nhiều vạch; hay hiệuứng Zeeman. Hiệu ứng này là do tươngtác của từ trường ngoài với mômen từcủa nguyên tử và của electron. Một sốnguyên tử có nhiều cấu hình electron

với cùng một mức năng lượng, do đóvạch phổ thu được là giống nhau chonhững cấu hình này. Khi nguyên tử tương tác với từ trường làm dịch chuyển những cấu hình electron đếnmột mức năng lượng hơi khác, làm cho xuất hiện nhiều vạch phổ trên quang phổ thu được.[102] Sự có mặtcủa một điện trường ngoài cũng làm tách và dịch chuyển vạch phổ và thay đổi đáng kể mức năng lượng củelectron, hay hiệu ứng Stark.[103]

Nếu electron liên kết trong trạng thái kích thích, một photon tương tác với năng lượng riêng có thể gây rahiệu ứng phát xạ kích thích cho một photon với năng lượng phù hợp với mức kích thích. Để điều này xảyra, electron phải trở về trạng thái năng lượng thấp hơn mà có hiệu năng lượng giữa hai trạng thái chuyển

https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A1t_x%E1%BA%A1_k%C3%ADch_th%C3%ADchhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hi%E1%BB%87u_%E1%BB%A9ng_Stark&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A5u_h%C3%ACnh_electronhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%E1%BB%87u_%E1%BB%A9ng_Zeemanhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Thuy%E1%BA%BFt_t%C6%B0%C6%A1ng_%C4%91%E1%BB%91i_h%E1%BA%B9phttps://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=C%E1%BA%A5u_tr%C3%BAc_t%E1%BA%BF_vi&action=edit&redlink=1http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BB%95_h%E1%BB%8Dchttps://vi.wikipedia.org/wiki/Plasmahttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BB%95_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%ABhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A5u_h%C3%ACnh_electronhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%A7n_s%E1%BB%91http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Photonhttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%AD_xung_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%AD_xung_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%AD_ch%C3%ADnhhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Fraunhofer_lines.svghttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%AD_xung_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%91_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_t%E1%BB%AD_ch%C3%ADnhhttps://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:HAtomOrbitals.png


16/35



Minh họa sự hoạt động của laser.

Hình ảnh cho thấy xuất hiện dạngngưng tụ Bose–Einstein.

dịch bằng với năng lượng của photon tương tác. Photon phát ra và photon tương tác di chuyển song song vcó cùng pha với nhau, phản xạ qua lại giữa hai gương. Khi đó, phần sóng của hai photon được đồng bộ hóTính chất vật lý này được ứng dụng để chế tạo các loại laser, một chùm sóng điện từ kết hợp với tần sốđồng bộ.[104]

Hóa trị và liên kết hóa học

Lớp vỏ electron ngoài cùng của nguyên tử cô lậptrong trạng thái chưa kết hợp gọi là vỏ hóa trị, vàcác electron trong lớp vỏ này gọi là electron hóatrị. Số các electron hóa trị xác định lên tính chấtliên kết hóa học giữa các nguyên tử với nhau.

Nguyên tử có xu hướng phản ứng với nhau theocách lấp đầy (hoặc làm trống) các vỏ hóa trị ngoàicùng của chúng.[105] Ví dụ, sự truyền đổi mộtelectron giữa các nguyên tử là một cách xấp xỉ tốtcho liên kết hình thành giữa một nguyên tử cần thêm một electron là đầy lớp vỏ hóa trị với một nguyên tử

khi bớt một electron nó sẽ đầy lớp vỏ, cách liên kết này xuất hiện trong hợp chất natri clorua và những muốion khác. Tuy nhiên, nhiều nguyên tố có nhiều số hóa trị, và có xu hướng chia sẻ nhiều electron khác nhautrong những hợp chất khác nhau. Như thế, các liên kết hóa học giữa những nguyên tố hình thành theo kiểuchia sẻ nhiều electron hơn là chỉ truyền đổi một electron. Ví dụ này bao gồm nguyên tố cacbon và các hợpchất hữu cơ.[106]

Tính chất hóa học của các nguyên tố thể hiện tính tuần hoàn khi sắp xếp trên bảng tuần hoàn, và các nguyêtố với cùng số electron hóa trị tạo thành một nhóm trong cùng một cột của bảng. (Hàng ngang tương ứngvới sự lấp đầy lớp vỏ electron.) Các nguyên tố ở phía ngoài cùng bên phải của bảng có lớp vỏ hóa trị đãđược lấp đầy electron, khiến cho những nguyên tố này rất thụ động trong các phản ứng hóa học, hay còngọi là khí hiếm.[107][108]

Trạng thái

Các nguyên tử tham gia cấu thành lên những trạng thái vật chất khánhau phụ thuộc vào những điều kiện vật lý, như mật độ, nhiệt độ vàáp suất. Khi những điều kiện này thay đổi đến điều kiện giới hạn,xảy ra sự chuyển pha vật chất giữa các pha rắn, lỏng, khí và plasma[109] Trong một trạng thái, vật liệu cũng thể hiện những dạng thùhình khác nhau. Ví dụ như đối với cacbon rắn, nó có thể hiện như

graphen, graphit hay kim cương.[110]

Dạng thù hình trong chất khícũng tồn tại, như diôxi và ozone.

Khi giảm nhiệt độ một số loại nguyên tử gần tới độ không tuyệt đốchúng hình thành lên dạng vật chất nhiệt độ thấp mà các nhà vật lýgọi là ngưng tụ Bose–Einstein, lúc này các hiệu ứng lượng tử thể

hiện rõ rệt mà thường chỉ quan sát được ở phạm vi nguyên tử sẽ thể hiện ở cấp độ vĩ mô. [111][112] Tập hợpcác nguyên tử siêu lạnh này hành xử như một siêu nguyên tử khổng lồ, cho phép các nhà vật lý kiểm tra cáđặc tính lượng tử mới, như giao thoa nguyên tử.[113]

http://-/?-https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Giao_thoa_nguy%C3%AAn_t%E1%BB%AD&action=edit&redlink=1http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ng%C6%B0ng_t%E1%BB%A5_Bose%E2%80%93Einsteinhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99_kh%C3%B4ng_tuy%E1%BB%87t_%C4%91%E1%BB%91ihttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%94z%C3%B4nhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%94xihttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Kim_c%C6%B0%C6%A1nghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Than_ch%C3%AChttps://vi.wikipedia.org/wiki/Graphenhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Th%C3%B9_h%C3%ACnhhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Plasmahttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_kh%C3%ADhttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_l%E1%BB%8Fnghttps://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_r%E1%BA%AFnhttps://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%81p_su%E1%BA%A5thttps://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%E1%BB%87t_%C4%91%E1%BB%99https://vi.wikipedia.org/wiki/M%E1%BA%ADt_%C4%91%E1%BB%99http://-/?-http://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%AD_hi%E1%BA%BFmhttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%A3p_ch%E1%BA%A5t_h%E1%BB%AFu_c%C6%A1https://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_cloruahttp://-/?-https://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_h%C3

Nguyên tử – Wikipedia tiếng Việt.pdf

Documents

Transcript of Nguyên tử – Wikipedia tiếng Việt.pdf