Nguyên tử có cấu tạo phức tạp

Kết quả của nhiều nghiên cứu khoa học chỉ ra rằng : nguyên tử là một hệ phức tạp, bao gồm các hạt cơ bản. Các mô hình về cấu tạo nguyên tử đã được xây dựng.

Năm 1815

    Wiliam Praut (1786 - 1850), bác sĩ đồng thời là Nhà hoá học Anh, nêu giả thuyết rằng : nguyên tử của tất cả các nguyên tô' bao gồm những số nguyên tử hiđro khác nhau. Quan niệm đó của Praut phát sinh trên cơ sở thực tệ' là khối lượng nguyên tử của hầu hết các nguyên tố đã biết thời đó đều là những số nguyên.

Năm 1869

     Vinhemmơ Hitôpfơ (1824 - 1914) và I. Plucke phát hiện ra tia tạo thành dưới điện thế cao giữa hai điện cực trong ống thuỷ tinh được nạp khí (ống Cruc). Chùm tia không nhìn thấy lan truyền từ catôt đến anôt và khi đập vào thành ống thuỷ tỉnh thì làm thành ống phát quang, Chùm tia bị lệch hướng trong điện trường hay từ trường, như chùm tia gồm những hạt tích điện âm.

Năm 1876

     E.Hônđơstan (1850 - 1930) lần đầu tiến hành mô tả chùm tia có khả năng làm một số chất phát quang, và ông đặt tên cho nó là chùm tia âm cực.

Năm 1880

     V.Cruc cho rằng các hạt tạo thành tia âm cực nằm trong các nguyên tử chất cấu tạo nên catôt.

Năm 1881

    Trên cơ sở định luật Farađây đối với sự điện phân, Hecman Lutvich Hemhôn (1821 - 1894) nảy ra ý nghĩ phần tử mang điện có cấu trúc nguyên tử.

Năm 1886

    Nhà vật lí và hoá học Anh V.Cruc (1832 - 1919) và E.HÔnđơstan phát hiện ra tia rãnh âm cực. Như chúng ta biết, ngày nay đó là tia dương cực.

    Nếu đào một rãnh trong âm cực thì nhận thấy, sau âm cực phát ra những tia dương cực, có một số tính chất tương tự như tia âm cực : có khả năng làm một số chất phát quang, bị lệch hướng trong từ trường hoặc điện trường (ngược chiều với tia âm cực)... Đó là dòng các ion tích điện dương được tạo thành do tác dụng ion hoá của tia âm cực đối với các nguyên tử và phân tử chất khí.

Năm 1886 - 1905

    Nhà vật lí Nga Nhicôlai Alêchxanđrôvich Môrôzôp (1854 - 1946), khi ngồi trong nhà tù của chế độ Nga Sa Hoàng đã nghĩ tới tính phức tạp của cấu tạo nguyên tử trên cơ sở phát minh của Menđốlêep về định luật tuần hoàn...

Năm 1891

    Giônxtôn xtôni đề nghị lấy từ Hi Lạp "electron" đặt tên cho một lượng điện âm hay dương nhỏ bé nhất, Sau này khái niệm "electron" được khẳng định trong khoa học để chỉ hạt cơ bản mang một lượng điện âm nhỏ nhất, chấp nhận là 1 đdn vị điện tích âm. Như vậy, electron được đặt tên trước khi được phát hiện ra.

Năm 1895

    Vlnhem Rơnghen (1845 - 1923) phát hiện ra một thứ tia có những tính chất chưa biết, và ông gọi đó là tia X_ế về sau, tia này mang tên người phát minh ra nó - tỉa Rơnghen. Catôt của ống Rơnghen là sợi kim loại được đốt nóng bằng dòng điện. Giữa catôt và anôt được tạo một điện thế cao. Tia âm cực xuất phát từ catôt (thực chất là dòng electron) được gia tốc trong điện trường và đập vào anôt. Từ anôt phát ra một thứ tia đặc biệt gọi là tia X hay tia Rơnghen. Tia này không nhìn thấy được, tuy nhiên nhận ra được nhờ khả năng làm một số chất phát quang, hay tác dụng lên giấy ảnh.

    Chúng ta bịết : tia X xuyên qua các vật dễ dàng, chỉ các kim loại nặng và dày mới cản nổi ; có khả năng ion hoá mạnh các khí, nghĩa là khi đi qua

một khí thì làm cho khí đó trở nên dẫn điện.

    Các tia X khác tia âm cực và dương cực là không bị lệch hướng trong điện trường hay từ trường, chứng tỏ chúng không có điện tích. Tia Rơnghen là những sóng điện từ có độ dài sóng rất nhỏ, từ 0,06 đến 20Â.

Năm 1896

    Nhà vật lí học Pháp Henri Beccơren (1852 - 1908) phát hiện ra tính chất đặc biệt của quặng urani : có khả năng phát ra một cách tự nhiên và liên tục một thứ tia giống tia X. Vài năm sau đó, bà Mari Scôđôpxcala Quirl gọi tính chất này là tính phóng xạ.

Năm 1897

    Nhà bác học Anh Giözep Giôn Tômxơn (1856 - 1940) khi nghiên cứu I dòng điện đi qua khí trong ống Cruc, đã chỉ ra sự tồn tại của một loại phần tử I mà ông gọi là "các hạt”. Thực chất là ông đề cập tới loại phần tử nhỏ bé nhất có mang điện - mà ngay từ thế kỉ XVIII, người ta gọi là “chất điện nguyên tử” Trong một bài luận của mình, Francölin (1750) đã khẳng định rằng : “Chất điện bao gồm những phần tử cực kì mỏng mảnh”. Lômônôxôp cũng có nhận xét tương tự khi luận giải về bản chất của nhiệt.

Năm 1898

    Vợ chồng Pie Qulri (1859 - 1906) và Marl Quirl (1867 - 1934) khi xử lí một số tấn quặng urani, đã phát hiện ra hai nguyên tố mới là poloni và rađi. Sau này, Marl Quirl xác đ|nh thấy những nguyôn tố này phát ra ba loại tia. Phát minh này thêm một lần nữa khẳng định cấu tạo phức tạp cũa nguyên tử.

Năm 1900

    Nhà vật lí Đức Măc Plăng (1858 - 1947), khi nghiên cứu bức xạ nhiệt của vật rắn được đốt nóng, đã nêu giả thiết về sự tồn tại của lượng tử năng lượng. Theo giả thuyết này, sự biến đổi năng lượng trong bức xạ nhiệt - sự thu và phát năng lượng - không phải là liên tục, mà theo từng phần nhỏ một gọi là lượng tử năng lượng. Thuyết này rã đời không chỉ giúp cho việc giải thích hiện tượng truyền năng lượng mà còn có ý nghĩa rất quan trọng cho sự phát triển của khoa học, và được gọi là thuyết lượng tử. Môn cơ học lượng tử và học thuyết hiện đại về cấu tạo chất được phát triển trên cơ sở thuyết cơ học lượng tử.

Năm 1901

    Uyliam Tômxơn đề nghị mẫu cấu tạo nguyên tử đầu tiên. Theo quan niệm của Tômxơn : nguyên tử là một hình cầu vật chất mang điện dương phân bố đều trong toàn bộ thể tích của nguyên tử, rải rác bên trong là các điện tích âm với kích thước không đáng kể so với kích thước của hình cầu.

Năm 1903 -1904    

     Nhà khoa học Nhật Bản Khanhitarô Nagaoca (1865 - 1950) đẫ đưa ra mẫu cấu tạo nguyên tử cho rằng nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương, quay xung quanh nó là các electron. Quan điểm này không thu hút sự chú ý của các nhà khoa học thời đó và đã bị lãng quên. Sau này, Ecst Rơzơfo cũng đl đốn quan niệm tương tự như vậy (một cách độc lập) về cấu tạo nguyên tử

Năm 1905

     Nhà vật lí học Đức Anbectô Anhxtanh (1879 - 1955) áp dụng glả thuyết của Plăng về lượng tử hoá năng lượng - sự thu hay phát năng lượng theo từng phần nhỏ trong quá trình bức xạ nhiệt - vào sự lan truyền ánh sáng. Theo thuyết do Anhxtanh đề xuất thì không phải chỉ sự hấp thụ hay sự phát sáng của các vật mang đặc trưng lượng tử, mà cả sự lan truyền ánh sáng cũng mang đặc trưng đó. Thoạt đầu, tưởng như thuyết này không liên quan gì đến cấu tạo nguyên tử. Tuy nhiên, chính nó sau này trở thành cơ sở của mẫu nguyên tử do Rơzơfo và Bo xây dựng.

Năm 1902 -1913

    E. Rơzơfo và F. Xôđi xây dựng lí thuyết phân huỷ các nguyên tố phóng xạ, tạo ra các nguyên tố mới. Đi đôi với phát minh này, Rơzơfo gọi hoá học thế kỉ XX là “giả kim thuật hiện đại".

Năm 1903 -1908

    E. Rơzơfo (1871 - 1937) cùng VỚI H. Hâygơ (1882 - 1945) và F. Xôđi nghiên cứu hạt a và đo chính xác điện tích của một hạt a_ề

NĂM 1911

    Khi nghiên cứu đường đi của chùm hạt a qua một lá kim loại mỏng, Rơzơfo nhận thấy đại đa số các hạt a không bị lệch hướng đi, hoặc lệch một ít ; trung bình 80Ồ0 hạt chỉ có một hạt lệch đi một góc từ 90° đến 180°. Rơzơfo giải thích rằng : hạt a bị lệch hướng mạnh như vậy vì trên đường đi nó đã gặp phải những hạt khác trong nguyên tử tích điện dương và nặng hơn/ Nhờ vậy ông tìm ra hạt nhân nguyên tử và xây dựng nên mẫu nguyên tử hành tinh.

    Rơzơfo phát hiện proton, một hạt cơ bản có khối lượng thực tế bằng khối lượng nguyên tử hiđro và mang một điện tích dương.

    Saclơ Uynxơn sáng chế ra một loại phòng đặc biệt mang tên ông - phòng Uynxơn. Nhờ phòng này người ta chứng minh được sự tồn tại của hạt cơ bản qua theo dõi đường đi của nó. Phòng Uynxơn được làm đầy không khí sạch bão hoà hơi nước. Bằng cách làm giãn nở nhanh khí trong phòng Uynxơn, hỗn hợp được làm lạnh, áp suất trong phòng giảm mạnh, hơi nước trở nên quá bão hoà nhưng không ngưng tụ vì thiếu trung tâm ngưng tụ. Trong điều kiện đó, nếu cho hạt α đi qua, nó sẽ ion hoá các phân tử khí_ề Mỗi ion tạo thành đóng vai trò một trung tâm ngưng tụ, tập hợp các phân tử nước tạo thành giọt sa mù. Như vậy, đường đi của mỗi hạt hiện lên dưới dạng vết sa mù, có thể nhìn thấy được. Phòng Uynxơn là một trong các thiết bị cơ bản được sử dụng trong nghiên cứu phản ứng hạt nhân và tia vũ trụ.

Năm 1913

     Nhờ thành tựu nghiên cứu về tỉa a của Rơzơfo và trường phái do ông sáng lập và về quang phổ Rơnghen của Henri Mozơlây (1887 - 1915), người ta đã xác nhận được rằng : số thứ tự nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn Menđêlêep trùng với điện tích hạt nhân, và do đó cũng trùng với số electron quay xung quanh hạt nhân.