Sự tương tác giữa các vật thể như lực hút tĩnh điện, dòng điện trong mạch,… được tạo nên từ các hạt mang điện. Vậy, khái niệm hạt mang điện là gì và tại sao chúng lại quan trọng đến vậy? AME Group sẽ giải đáp chi tiết và dễ hiểu nhất về khái niệm này trong bài viết sau.
Nguyên tử là gì?
Trước khi tìm hiểu hạt mang điện là gì, hãy cùng tìm hiểu một khái niệm liên quan mật thiết – Nguyên tử.
Nguyên tử là phần tử cực kỳ nhỏ bé, đóng vai trò là thành phần cấu tạo cơ bản của mọi vật chất trong vũ trụ. Mỗi nguyên tử có cấu trúc gồm một hạt nhân nằm ở trung tâm và các electron chuyển động xung quanh. Bên trong hạt nhân là sự kết hợp giữa các proton mang điện tích dương và các neutron không mang điện.
Các electron mang điện tích âm, bị giữ chặt quanh hạt nhân bởi lực hút điện từ. Nhờ khả năng liên kết thông qua các phản ứng hóa học, các nguyên tử có thể kết hợp lại với nhau để tạo thành phân tử — nền tảng của mọi hợp chất trong tự nhiên.
Trong nguyên tử hạt mang điện là?
Trong một nguyên tử, hai loại hạt mang điện là proton và electron. Electron mang điện tích âm và chuyển động quanh hạt nhân, tạo thành lớp vỏ nguyên tử. Ngược lại, proton nằm trong hạt nhân và mang điện tích dương. Bên cạnh đó, còn có neutron là hạt trung hoà, không mang điện tích.
Về cơ bản, nguyên tử được hình thành từ ba loại hạt:
- Electron: Có điện tích âm (-1.6×10⁻¹⁹C), tạo thành lớp vỏ bao quanh hạt nhân.
- Proton: Mang điện tích dương (+1.6×10⁻¹⁹C), cùng với neutron tạo nên hạt nhân trung tâm.
- Neutron: Không mang điện tích, có vai trò ổn định cấu trúc hạt nhân.
Mặc dù chiếm phần nhỏ trong thể tích nguyên tử nhưng khối lượng chủ yếu của nguyên tử lại tập trung ở phần giữa của hạt nhân. Trong một nguyên tử:
Số electron = số proton (số p = số e)
Kí hiệu khối lượng nguyên tử, phân tử và các loại hạt là u (dvC).
Đơn vị đo kích thước nguyên tử là nanomet (nm) hay angstrom, 1nm = 10-9 m, 1 Å = 10-10 m.
Điều thú vị là mặc dù neutron không mang điện, nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của hạt nhân nguyên tử. Sự cân bằng giữa số proton và electron chính là yếu tố tạo nên tính trung hòa điện của nguyên tử.
Thông tin cơ bản về các hạt trong nguyên tử
Ngoài giải đáp thắc mắc hạt mang điện là gì? hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn về từng loại hạt có trong một nguyên tử nhé!
Proton
Tên gọi “proton” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, mang nghĩa “thứ nhất” – nhấn mạnh vai trò nền tảng của nó trong cấu trúc vật chất. Có thể nói rằng, đây chính là thành phần cốt lõi của vật chất, đóng vai trò thiết yếu trong các phản ứng hạt nhân và nghiên cứu vật lý cơ bản.
Mặc dù khối lượng của proton gần như bằng neutron, nhưng nó lại nặng hơn electron tới 1836 lần. Một số đặc tính của hạt proton như sau:
- Mang điện tích dương (+1.6×10⁻¹⁹C).
- Khối lượng ước tính 1.67×10⁻²⁷kg (tương đương 938 MeV/c²).
- Giá trị spin +½.
- Cấu tạo từ ba quark (2 quark lên và 1 quark xuống).
- Là yếu tố quyết định số hiệu nguyên tử (Z).
- Cùng với neutron tạo thành nucleon – thành phần chính của hạt nhân.
- Là cơ sở để phân loại các nguyên tố hóa học.
- Có khối lượng tương đương neutron nhưng khác biệt về điện tích.
Electron
Electron là một trong những hạt cơ bản cấu tạo nên vật chất, nổi bật với điện tích âm và khối lượng siêu nhỏ, chỉ bằng khoảng 1/1836 khối lượng của proton. Dù nhỏ bé, electron lại đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hàng loạt hiện tượng vật lý như dòng điện, từ trường, phản ứng hóa học, và sự truyền nhiệt. Ngoài ra, electron còn tham gia vào các lực tương tác như lực hấp dẫn và lực điện từ.
Trong cấu trúc nguyên tử, các electron chuyển động với tốc độ cao xung quanh hạt nhân và được phân bố thành từng lớp vỏ, mỗi lớp có giới hạn số electron nhất định. Khi một nguyên tử mất hoặc nhận thêm electron, sự cân bằng điện tích bị phá vỡ – lúc này nguyên tử trở thành ion dương (mất electron) hoặc ion âm (nhận electron).
Nơtron
Nơtron là một loại hạt hạ nguyên tử không mang điện tích, với khối lượng xấp xỉ 1,675 × 10⁻²⁷ kg, gần tương đương với proton. Hạt này tồn tại bên trong hạt nhân nguyên tử, cùng với proton tạo nên phần lõi trung tâm của nguyên tử.
Mặc dù không ảnh hưởng đến điện tích của nguyên tử, nhưng số lượng nơtron lại quyết định đồng vị của một nguyên tố. Khi hai nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron, chúng được gọi là các đồng vị của nhau.
AME Group vừa chia sẻ những thông tin chi tiết và dễ hiểu nhất về hạt mang điện. Hy vọng những chia sẻ của chúng tôi đã cung cấp tới bạn kiến thức vật lý thú vị và hữu ích.
>> Có thể bạn quan tâm: Sóng dừng là gì? điều kiện và phương trình tính CHUẨN