Tìm hiểu: Hạt Electron là gì?

Hạt electron là gì?

Electron là hạt hạ nguyên tử ổn định nhẹ nhất được biết đến. Nó mang điện tích âm, được coi là đơn vị cơ bản của điện tích. Khối lượng còn lại của electron là 9.10938356 × 10−31 kg, chỉ bằng 1 / 1.836 khối lượng của một proton. Do đó, một electron được coi là gần như không có khối lượng so với proton hoặc neutron và khối lượng electron không được tính trong việc tính số khối của một nguyên tử.

Khám phá hạt electron

Electron được phát hiện vào năm 1897 bởi nhà vật lý người Anh J.J. Thomson trong quá trình điều tra các tia catốt. Phát hiện của ông về các điện tử, mà ban đầu ông gọi là tiểu thể, đóng một vai trò quan trọng trong việc cách mạng hóa kiến ​​thức về cấu trúc nguyên tử. Trong điều kiện bình thường, các electron liên kết với hạt nhân mang điện tích dương của các nguyên tử bằng lực hút giữa các điện tích trái dấu.

Trong một nguyên tử trung tính, số electron giống hệt với số điện tích dương trên hạt nhân. Tuy nhiên, bất kỳ nguyên tử nào cũng có thể có nhiều hoặc ít electron hơn các điện tích dương và do đó được tích điện âm hoặc dương; các nguyên tử tích điện này được gọi là các ion. Không phải tất cả các điện tử được liên kết với các nguyên tử; một số xảy ra ở trạng thái tự do với các ion ở dạng vật chất gọi là plasma.

Tính chất hạt electron

Trong bất kỳ nguyên tử nào, các electron di chuyển về hạt nhân theo sự sắp xếp các quỹ đạo có trật tự, lực hút giữa các electron và hạt nhân vượt qua lực đẩy giữa các electron sẽ khiến chúng bay xa nhau. Các quỹ đạo này được tổ chức trong các lớp vỏ đồng tâm tiến ra từ hạt nhân với số lượng các lớp con ngày càng tăng. Các electron trong quỹ đạo gần hạt nhân nhất được giữ chặt nhất; những người ở quỹ đạo ngoài cùng được che chắn bằng các electron xen kẽ và là hạt nhân bị giữ lỏng lẻo nhất.

Khi các electron di chuyển trong cấu trúc này, chúng tạo thành một đám mây điện tích âm khuếch tán chiếm gần như toàn bộ thể tích của nguyên tử. Sự sắp xếp cấu trúc chi tiết của các electron trong một nguyên tử được gọi là cấu hình điện tử của nguyên tử. Cấu hình điện tử xác định không chỉ kích thước của một nguyên tử riêng lẻ mà cả bản chất hóa học của nguyên tử. Chẳng hạn, việc phân loại các nguyên tố trong các nhóm nguyên tố tương tự trong bảng tuần hoàn, dựa trên sự giống nhau trong cấu trúc electron của chúng.

Phân loại electron

Trong lĩnh vực vật lý hạt, có hai cách phân loại electron. Electron là một fermion, một loại hạt được đặt tên theo số liệu thống kê Fermi-Dirac mô tả hành vi của nó. Tất cả các fermion được đặc trưng bởi các giá trị nửa nguyên của spin của chúng, trong đó spin tương ứng với động lượng góc bên trong của hạt. Khái niệm spin được thể hiện trong phương trình sóng cho electron được tạo bởi P.A.M. Dirac. Phương trình sóng Dirac cũng dự đoán sự tồn tại của bản sao phản vật chất của electron, positron.

Trong nhóm fermion của các hạt hạ nguyên tử, electron có thể được phân loại thêm thành một lepton. Một lepton là một hạt hạ nguyên tử chỉ phản ứng bởi các lực điện từ, yếu và lực hấp dẫn; nó không phản ứng với lực mạnh trong phạm vi ngắn hoạt động giữa các quark và liên kết các protonneutron trong hạt nhân nguyên tử.

Định nghĩa đám mây electron

Đám mây electron là vùng tích điện âm bao quanh hạt nhân nguyên tử có liên quan đến quỹ đạo nguyên tử . Vùng được xác định theo toán học, mô tả một vùng có xác suất chứa electron cao. Cụm từ “đám mây electron” lần đầu tiên được sử dụng vào khoảng năm 1925, khi Erwin Schrödinger và Werner Heisenberg đang tìm cách mô tả sự không chắc chắn của vị trí của các electron trong nguyên tử.

Mô hình đám mây electron khác với mô hình Bohr đơn giản hơn , trong đó các electron quay quanh hạt nhân theo cách tương tự như các hành tinh quay quanh Mặt trời. Trong mô hình đám mây, có những vùng có thể tìm thấy electron, nhưng về mặt lý thuyết thì nó có thể được đặt ở bất cứ đâu, kể cả bên trong hạt nhân. Các nhà hóa học sử dụng mô hình đám mây electron để vạch ra quỹ đạo nguyên tử cho các electron. Những bản đồ xác suất không phải là tất cả hình cầu. Hình dạng của chúng giúp dự đoán các xu hướng nhìn thấy trong bảng tuần hoàn.

Định nghĩa electron hóa trị trong hóa học

Một electron hóa trị là một electron có khả năng liên quan nhiều nhất đến phản ứng hóa học. Chúng thường là các electron có giá trị cao nhất của số lượng tử chính , n . Một cách khác để nghĩ về các electron hóa trị là chúng là các electron ngoài cùng trong nguyên tử, vì vậy chúng dễ bị ảnh hưởng nhất trong việc hình thành liên kết hóa học hoặc ion hóa. Cách đơn giản nhất để xác định các electron hóa trị là tìm số cao nhất trong cấu hình electron của một nguyên tử (số lượng tử chính).

Đáng chú ý là định nghĩa hóa trị của IUPAC dành cho giá trị hóa trị cao nhất được hiển thị bởi một nguyên tử của một nguyên tố. Tuy nhiên, trong sử dụng thực tế, các thành phần nhóm chính của bảng tuần hoàn có thể hiển thị bất kỳ hóa trị nào từ 1 đến 7 (vì 8 là một octet hoàn chỉnh). Hầu hết các nguyên tố có giá trị ưa thích của các electron hóa trị. Ví dụ, các kim loại kiềm hầu như luôn hiển thị hóa trị là 1. Các đất kiềm có xu hướng hiển thị hóa trị là 2. Các halogen thường có hóa trị là 1, nhưng đôi khi có thể hiển thị hóa trị là 7. Các kim loại chuyển tiếp có thể hiển thị phạm vi của các giá trị hóa trị bởi vì lớp vỏ electron năng lượng cao nhất chỉ được lấp đầy một phần. Những nguyên tử đó trở nên ổn định hơn bằng cách làm rỗng vỏ, làm đầy một nửa hoặc làm đầy nó hoàn toàn.

Ví dụ về cấu hình electron

Cấu hình electron trạng thái cơ bản của Magiê là 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 , các electron hóa trị sẽ là các electron 3s vì 3 là số lượng tử chính cao nhất. Cấu hình electron trạng thái cơ bản của Brom là 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 d 10 4s 2 p 5 , các electron hóa trị sẽ là các electron 4s và 4p.

Đọc thêm:

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker