Hạt nhân nguyên tử là gì?

1. Sự tìm ra hạt nhân nguyên tử

Vào năm 1911, Ernest Rutherford (1871 - 1937) là một nhà vật lý người New Zealand và các cộng sự đã cho các hạt $\mathrm{\alpha }$ bắn phá một lá vàng mỏng và dùng màn huỳnh quang đặt sau lá vàng để theo dõi đường đi của hạt $\mathrm{\alpha }$. Kết quả thí nghiệm cho thấy hầu hết các hạt $\mathrm{\alpha }$ đều xuyên thẳng qua lá vàng, nhưng có một số ít hạt đi lệch hướng ban đầu và một số rất ít hạt bị bật lại phía sau khi gặp lá vàng.

Mô hình thí nghiệm khám phá ra hạt nhân nguyên tử 

Điều này chỉ có thể được giải thích là nguyên tử có cấu tạo rỗng, các electron chuyển động xung quanh một hạt mang điện tích dương có kích thước rất nhỏ so với kích thước của nguyên tử, nằm ở tâm của nguyên tử. Đó là hạt nhân của nguyên tử.

2. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

a. Sự tìm ra proton

Năm 1918, Ernest Rutherford khi bắn phá hạt nhân nguyên tử nitơ bằng hạt $\mathrm{\alpha }$ đã quan sát được sự xuất hiện hạt nhân nguyên tử oxi và một loại hạt có khối lượng 1,6726.10-27kg, mang một đơn vị điện tích dương (e_o hay 1⁺). Hạt này là một thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử được gọi là proton, kí hiệu bằng chữ p.

b. Sự tìm ra nơtron

Năm 1932, J.Chadwick (cộng tác viên của Ernest Rutherford) dùng hạt $\mathrm{\alpha }$ bắn phá hạt nhân nguyên tử beri đã quan sát được sự xuất hiện một loại hạt mới có khối lượng xấp xỉ khối lượng của proton, nhưng không mang điện, được gọi là nơtron, kí hiệu bằng chữ n.

Như vậy, hạt nhân nguyên tử của mọi nguyên tố đều có các hạt proton và nơtron.

3. Điện tích hạt nhân

Hạt nhân gồm các hạt proton và nơtron. Nếu hạt nhân có Z proton, thì điện tích của hạt nhân bằng Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z.

Nguyên tử trung hòa về điện nên số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử. Vậy trong nguyên tử:

Số đơn vị điện tích hạt nhân  = số proton = số electron.

Thí dụ, số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử nitơ là 7, vậy nguyên tử nitơ có 7 proton và 7 electron.

4. Số khối

Số khối của hạt nhân, kí hiệu A, bằng tổng số proton (Z) và tổng số nơtron (N)

A = Z + N

Thí dụ, hạt nhân nguyên tử cacbon có 6 proton và 6 nơtron. Vậy số khối của hạt nhân nguyên tử cacbon là 12.