Bài viết về điện tích trong nguyên tử
Hãy quan sát một trong những vật thể xung quanh bạn. Nếu bạn phá hủy một vật thể, ví dụ như một hòn đá, hòn đá sẽ bị chia thành nhiều mảnh nhỏ hơn. Nếu một phần của hòn đá bị phá hủy lần nữa, các mảnh đá sẽ lại tiếp tục nhỏ hơn. Vậy nếu hòn đá bị phá hủy thêm một lần nữa thì sao? Tất nhiên, hòn đá sẽ nhỏ hơn. Liệu đá có thể bị phá hủy thành vô số mảnh nhỏ hơn nữa không? Thực tế cho thấy rằng khi một vật thể bị chia nhỏ hơn nữa, sẽ đến một điểm mà phần nhỏ nhất của vật thể đó không thể bị chia nhỏ hơn nữa. Phần nhỏ nhất của một vật thể không thể bị chia nhỏ hơn nữa được gọi là nguyên tử. Vì vậy, nguyên tử là phần nhỏ nhất của mọi vật chất trong vũ trụ.
Nguyên tử được cấu tạo từ electron, proton và neutron. Proton và neutron tạo thành hạt nhân nguyên tử có chiều dài xấp xỉ 10–15 mét. Các electron nằm bên ngoài hạt nhân và chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử giống như các hành tinh chuyển động xung quanh mặt trời. Nếu giả sử đường kính của nguyên tử là vài ki-lô-mét, thì hạt nhân nguyên tử có kích thước bằng một quả bóng bi-a.
Các electron nằm giữa hạt nhân và cách hạt nhân một khoảng cách xấp xỉ 10⁻¹⁰ mét . Giữa hạt nhân và electron có một khoảng không gian.
Các electron mang điện tích âm nằm ở rìa nguyên tử, còn các proton mang điện tích dương nằm trong hạt nhân nguyên tử. Để các electron tiếp tục chuyển động xung quanh hạt nhân và không thoát ra khỏi nguyên tử, hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương phải tác dụng một lực hút lên electron. Lực hút electron ở lại xung quanh hạt nhân và không thể tách rời khỏi nguyên tử được gọi là lực điện.
Mặt khác, bên trong hạt nhân nguyên tử có các proton mang điện tích dương, do đó các proton phải đẩy nhau vì cùng điện tích. Để các proton liên kết với nhau trong hạt nhân và không tách rời khỏi nguyên tử, phải có một lực liên kết các proton lại với nhau. Lực liên kết các proton để chúng ở lại với nhau trong hạt nhân nguyên tử được gọi là lực hạt nhân.
Khối lượng proton gần bằng khối lượng neutron. Khoảng 99.9% khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân nguyên tử, trong khi electron có khối lượng rất nhỏ. Khối lượng electron (me) = 9.1093897 x 10⁻³¹ kg , khối lượng neutron (mn) = 1.6749286 x 10⁻²⁷ kg , khối lượng proton (mp) = 1.6726231 x 10⁻²⁷ kg.
Lượng điện
Electron mang điện tích âm, proton mang điện tích dương, và neutron trung tính. Proton hoặc neutron được cấu tạo từ các quark, có điện tích gấp khoảng ± 1/3 và ± 2/3 lần điện tích của electron. Quark là những hạt nhỏ nhất cấu thành nên nguyên tử, nhưng cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy quark tồn tại độc lập như những hạt riêng lẻ.
Điện tích của electron hoặc proton là đơn vị cơ bản của điện tích. Điện tích của một vật thể là bội số của điện tích electron hoặc proton. Điều này được gọi là điện tích lượng tử. Ví dụ, nếu phân số nhỏ nhất của đơn vị tiền tệ chúng ta sử dụng là 1, thì số tiền mà một người đã nêu ra dưới dạng bội số của đơn vị tiền tệ nhỏ nhất đó là 1. Ví dụ, số tiền của tôi là 2 và 3.
Điện tích của electron là –e và điện tích của proton là +e. Điện tích của một vật là bội số của e hay 1.60 x 10⁻¹⁹ Coulomb và có thể được biểu thị bằng Q = ± Ne. Trong đó, Q = số điện tích, ± biểu thị loại điện tích, N = số nguyên, e = 1.60 x 10⁻¹⁹ Coulomb.
Điện tích trong các vật thể
Nếu một nguyên tử có số electron bằng số proton, thì tổng điện tích trong nguyên tử đó bằng 0, và nguyên tử này trung tính hoặc không mang điện tích. Số proton hoặc electron trong một nguyên tử trung tính được gọi là số hiệu nguyên tử (Z). Nếu số electron nhiều hơn số proton, thì nguyên tử đó mang điện tích âm. Ngược lại, nếu số electron ít hơn số proton, thì nguyên tử đó mang điện tích dương. Các nguyên tử mang điện tích âm được gọi là ion âm, trong khi các nguyên tử mang điện tích dương được gọi là ion dương. Quá trình nhận hoặc giải phóng electron từ một nguyên tử được gọi là sự ion hóa. Khi ta nói một nguyên tử mang điện tích, điều ta muốn nói là điện tích tổng cộng. Ví dụ, một nguyên tử có 10 electron và 7 proton. Nguyên tử này mang điện tích âm vì nó có dư 3 electron. Vì vậy, điện tích tổng cộng của nguyên tử này là 3, và loại điện tích nguyên tử này là âm. Hình 3, 7, 10 chỉ là ví dụ để dễ hiểu hơn. Trên thực tế, lượng điện tích của một vật thể là bội số của điện tích electron hoặc điện tích proton.
Nếu một vật có số electron bằng số proton, thì vật đó trung tính hoặc không mang điện tích. Nếu một vật có nhiều electron hơn một proton, vật đó mang điện tích âm, trong khi nếu một vật có ít electron hơn một proton, vật đó mang điện tích dương. Các vật ban đầu trung tính có thể trở nên mang điện tích âm bằng cách thêm electron vào vật đó. Ngược lại, các vật có thể trở nên mang điện tích dương bằng cách giảm số electron trong vật đó.
