Điện tích và khối lượng của hạt p, e, n nhìn có vẻ không thân thiện với các bạn học sinh lớp 10. Nhưng đừng lo lắng – vì điều này rất bình thường. Chỉ cần tiếp xúc một thời gian, bạn sẽ thấy rất vui!
Cần học trước khi vào bài này
Nguyên tử thật đơn giản dưới con mắt tuổi teen.
Nội dung bài viết
Toggle1. Bảng giá trị điện tích và khối lượng
2. Bạn nghĩ sao về giá trị điện tích và khối lượng?
+Khối lượng của 1 hạt e là 9,1095.10-31kg = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 91095kg.
+Khối lượng của 1 hạt p [~n] là 1,6726.10-27kg = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 00 16726kg.
+Giá trị điện tích của 1 hạt e [p] là 1,602.10-19C = 0,000 000 000 000 000 000 1602C.
Đương nhiên, dễ thấy các giá trị trên là quá nhỏ và vì vậy – không tiện ghi chép và tính toán. Các nhà khoa học đã nghĩ ra cách chuyển đổi sao cho tiện dụng hơn; bằng cách
- Thay vì dùng đơn vị kg thì dùng đơn vị u [chính là đơn vị Cacbon đã học].
- Thay vì dùng giá trị ứng với đơn vị Culong thì dùng chuyển thành giá trị e0.
2.1. Các đơn vị chuyển đổi như sau:
1,6605.10-27 kg = 1u [1đvC]
1,602.10-19 C = 1e0
2.2. Thực hành chuyển đổi đơn vị:
Đổi khối lượng của p [n] từ kg sang u.
Đã biết 1,6605.10-27 kg = 1u
Mà mp = 1,6726.10-27kg ~ mn = 1,6748.10-27kg => ?u
Bạn dễ thấy ngay mp ~ mn ~ 1u
Máy móc hơn, bạn dùng quy tắc tam xuất, khi đó ta có bài toán sau:
- Với p là [1,6726.10-27kg x 1u] : 1,6605.10-27 kg = 1,0073u ~ 1u
- Với n là [1,6748.10-27kg x 1u] : 1,6605.10-27 kg = 1,0086u ~ 1u
Đổi khối lượng của e từ kg sang u.
Đã biết 1,6605.10-27 kg = 1u
Mà me = 9,1095.10-31kg => ?u
dùng quy tắc tam xuất, khi đó ta có bài toán sau:
[9,1095.10-31kg x 1u] : 1,6605.10-27 kg = 0,000549u ~ 0,00055u
3. So sánh điện tích giữa các hạt e, p, n
Trong hạt nhân
- hạt n không mang điện nên không có gì để nói.
- hat p mang điện dương; vậy điện tích hạt nhân chính là tổng điện tích của các hạt p.
Ta so sánh điện tích giữa p và e như sau:
- giá trị điện tích của hạt p và e bằng nhau và bằng 1.
- điện tích của p [điện dương] trái dấu điện tích của e [điện âm].
4. So sánh khối lượng giữa các hạt e, p, n
Dễ thấy, khối lượng của p và n gần bằng nhau. Vậy ta chỉ còn so sánh khối lượng giữa p [n] với e.
Để so sánh, ta chỉ việc lấy hai khối lượng [đương nhiên lấy đơn vị kg mới chính xác] chia nhau thôi, mp : me = 1,6726.10-27kg : 9,1095.10-31kg = 1836 ; tức là
- Khối lượng p [n] gấp 1836 lần khối lượng e.
- Hoặc khối lượng e nhỏ hơn 1836 lần khối lượng p [n].
- Khối lượng e quá nhỏ, không đáng kể so với khối lượng p [n]. Trong tính toán, thường bỏ qua khối lượng của các e.
5. Tính khối lượng nguyên tử
Một nguyên tử có VỎ [chứa các hạt e] và NHÂN [chứa các hạt p, n], nên
mnguyên tử = mVỎ + mNHÂN = tổng mcác e + [tổng mcác p + tổng mcác n]
Nhưng vì khối lượng các e quá nhỏ, không đáng kể nên bỏ qua, kết quả là
mnguyên tử = mNHÂN = tổng mcác p + tổng mcác n
Thực hành tính khối lượng nguyên tử
Một loại nguyên tử Carbon có 6p, 6e và 8n. Tính khối lượng nguyên tử C này theo kg, theo u?
Tính theo đơn vị kg
mnguyên tử C = tổng m6e + [tổng m6p + tổng m8n]
= 6 x 9,1095.10 –31kg + 6 x 1,6726.10 –27kg + 8 x 1,6748.10 –27kg = 23,4395.10 –27kg
Tính theo đơn vị u
mnguyên tử C = 6 x 0,00055u + 6 x 1u + 8 x 1u = 14,0033u
Một loại nguyên tử Carbon có 6p, 6e và 8n. Tính khối lượng HẠT NHÂN nguyên tử C này theo kg, theo u?
Tính theo đơn vị kg
mhạt nhân C = [tổng m6p + tổng m8n]
= 6 x 1,6726.10 – 27kg + 8 x 1,6748.10 – 27kg = 23,4340.10 – 27kg
Tính theo đơn vị u
mhạt nhân C = 6 x 1u + 8 x 1u = 14u
Từ hai kết quả trên, có thể xem khối lượng nguyên tử thực tế chỉ bằng khối lượng HẠT NHÂN!
Bạn hãy xem lại kết quả:
- mnguyên tử C = 23,4395.10 –27kg
- mhạt nhân C = 23,4340.10 –27kg
Vậy thực tế khối lượng nguyên tử chỉ là khối lượng của hạt nhân.
6. Mở rộng
Khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân nguyên tử. Đây là cơ sở để con người khai thác năng lượng khổng lồ từ phản ứng hạt nhân.
Năng lượng và khối lượng liên quan nhau theo công thức của nhà bác học Albert Einstein: E = mc2. Nếu bạn quan tâm, hãy tìm hiểu. Rất nhiều thú vị đang chờ bạn phía trước.