Home » Blog » Electron chuyển động theo Rutherford–Bohr; theo hiện đại

Electron chuyển động theo Rutherford–Bohr; theo hiện đại

Electron chuyển động thế nào trong nguyên tử? Câu hỏi và câu trả lời đều khó! Bạn di chuyển tự do trong những căn nhà có hình dạng xác định …là bước đầu dễ hiểu để tiếp tục cuộc phưu lưu này.

Electron chuyển động – chạy nhảy thế nào ở lớp vỏ nguyên tử? Câu hỏi đã được khoa học xác định chính xác; tuy nhiên với mình, hiểu được là khá khó. Bạn cần tưởng tượng khôi hài đôi chút.

Electron chuyển động theo ông Rutherford–Bohr

Nội dung chính của mô hình

  • Hạt nhân nằm ở giữa.
  • Electron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo (đường đi) xác định có hình TRÒN hoặc hình BẦU DỤC.

Từ lí thuyết này, bạn thấy người ta vẽ nguyên tử với hạt nhân ở giữa, các đường đi hình tròn-bầu dục của electron ở lớp vỏ như hình dưới đây:

Electron chuyển động trong Li
3 electron chuyển động trên quỹ đạo hình tròn và hình bầu dục (Hình ảnh của Gerd Altmann từ Pixabay)

Mô hình này còn được gọi là mẫu hành tinh nguyên tử; bởi vì giống hệ mặt trời của chúng ta;

  • Hạt nhân là mặt trời.
  • Electron là mặt trăng, trái đất và các ngôi sao khác xoay quanh mặt trời.
Hệ mặt trời
Nguyên tử giống Hệ mặt trời (Hình ảnh của WikiImages từ Pixabay)

Mô hình này còn đúng nữa không?

Mô hình chuyển động này hiện không còn đúng nữa; bởi vì đã dùng phương trình toán học chỉ đúng với vật to (vĩ mô) áp dụng vào các hạt nhỏ li ti (vi mô); mà sự chuyển động của các vật to đương nhiên hoàn toàn khác chuyển động của các hạt nhỏ li ti!

Hệ vĩ mô chuyển động khác vi mô
Những chuyển động khác nhau (Hình ảnh được cung cấp bởi Myriams-Fotos từ Pixabay)

Sự chuyển động của cô bé, xe lửa, ông Noel và tuần lộc, khói xe (những phân tử chất nhỏ li ti) đương nhiên khác nhau hoàn toàn. Áp dụng 1 phương trình toán học cho tất cả chuyển động này đương nhiên là sai.

Electron chuyển động theo lý thuyết hiện đại

Khi toán học phát triển, đã đưa ra công cụ Toán tử để giải bài toán liên quan đến chuyển động của các hạt siêu nhỏ bé (e, p, n, …). Khi vào học đại học, nếu bạn học Hóa, bạn sẽ được học môn Hóa Lượng tử để hiểu vì sao có mô hình chuyển động này; nhưng lưu ý, môn này rất khó nuốt; học mãi chẳng hiểu!

Kết quả giải toán ra mô hình như sau:

  • > electron chuyển động hỗn loạn không có quỹ đạo xác định xung quanh hạt nhân.
  • > chỉ xác định được KHOẢNG KHÔNG GIAN CÓ HÌNH DẠNG mà electron chuyển động trong đó.
  • > khoảng không gian đó được gọi là ORBITAL NGUYÊN TỬ (tiếng anh là Atomic Orbital-viết tắt là AO).
  • > trong vùng AO, electron chuyển động tự do – “chạy nhảy búa xua tùm lum tùm la”; tức không theo đường có hình dạng xác định.
  • > khoa học cũng xác định được trong 1AO chỉ có tối đa 2 electron.

Như vậy:

  • Vùng không gian (AO) là có hình dạng chính xác.
  • 1AO chứa tối đa 2 electron.
  • Trong vùng không gian đó, electron chạy nhảy búa xua-không có đường đi xác định!

Nói cho dễ hiểu, trong giờ ra chơi:

  • Cột cờ ở giữa sân trường ⇔ hạt nhân nguyên tử
  • Sân trường là vùng không gian có hình dạng chính xác ⇔ AO.
  • Electron ⇔ Bạn chạy nhảy trong sân trường (xung quanh cột cờ) theo vô số đường đi quanh co-ngoằn nghèo, lúc thẳng-lúc cong, ….không có hình dạng xác định gì cả!

Hoặc:

  • Ngôi nhà tranh vách nứa là vùng không gian có hình dạng chính xác ⇔ AO.
  • 2 electron ⇔ 2 người di chuyển trong nhà theo vô số đường đi không có hình dạng xác định!
  • vì thế mà người ta thường có câu: 1 mái nhà tranh 2 trái tim vàng (1AO chứa tối đa 2 electron!).

Electron chuyển động hỗn loạn trong AO có hình dạng xác định

Hình vẽ sau mô tả hình dạng trong không gian 3D một AO nào đó, có hình số 8 nổi – mình tưởng tượng giống như 2 giọt nước chụm vào nhau.

Trong các vùng không gian như hình dưới, các electron chuyển động tự do không xác định; nhưng nhắc lại, chỉ trong giới hạn của các vùng không gian AO này thôi!

Orbital nguyên tử AO
Hình ảnh được cung cấp bởi Saylowe từ Pixabay

AO liên quan gì đến các khái niệm Lớp, Phân lớp electron?

Ngôi nhà đẹp và không đẹp

Như ví dụ trên, để dễ hiểu, bạn coi AO như ngôi nhà có hình dáng xác định; mà trong đó, electron là bạn – di chuyển cách tự do không theo khuôn mẫu nào cả. Bây giờ, bạn hãy xem hình hai ngôi nhà dưới đây, rồi chúng ta cùng nói tiếp.

Electron chuyển động trong nhà bé
Bạn chuyển động tự do trong căn nhà này (Photo by Alessio Rinella on Unsplash)
Electron chuyển động trong nhà to
Bạn chuyển động tự do trong căn nhà sang trọng này (Photo by Ulla Alfons on Pixabay)

Nói dễ hiểu:

  • [1]Nếu bạn ít tiền ⇔ [2]Tầng lớp nghèo ⇔ [3]Nhà (vùng không gian AO) nhỏ.
  • [1a]Nếu bạn nhiều tiền ⇔ [2a]Tầng lớp khá giả ⇔ [3a]Nhà (vùng không gian AO) to đẹp tiện nghi.

Vậy bạn có thể sử dụng 1 trong 3 thông tin trên để nói về mình, ví dụ nếu bạn nói

  • tôi ở nhà vila, to lắm, có cả hồ bơi nữa [3a].
  • thì người nghe có thể suy diễn tiếp: Bạn rất nhiều tiền [1a] ; Bạn thuộc tầng lớp khá giả! [2a]
  • vậy 3 thông tin trên là như nhau.

Nếu khó quá thì hãy bỏ qua!

Bạn đừng suy diễn lung tung và thêm thắt gì nữa nha, ví dụ trên khá khập khiễng; nhưng đáng sử dụng để hiểu khái niệm rất khó của orbital.

Sau này bạn sẽ gặp thêm khái niệm lớp electron, phân lớp electron.

Cần tưởng tượng: electron không có tiền! mà mỗi electron-tự bản thân có năng lượng (năng lượng do e chuyển động-gọi là động năng; năng lượng do khoảng cách giữa e với hạt nhân-gọi là thế năng, …còn gì nữa sau này học lên cao tự tìm hiểu thêm!). Vậy ta có sự tương tự: Năng lượng của electron ⇔ Tiền của con người!

Các electron có năng lượng bằng, gần bằng hoặc khác xa nhau, khi đó:

  • Các electron có năng lượng (tiền) GẦN bằng nhau <> Xếp vào 1 lớp <> ở các AO khác nhau (nhiều căn nhà khác nhau).
  • Trong 1 lớp, các electron có năng lượng (tiền) bằng nhau <> Xếp vào 1 phân lớp <> ở cùng 1 AO (1 vùng không gian).

Vậy khi nói

  • Lớp-Phân lớp
  • Mức năng lượng của electron
  • ⇔ Vùng không gian mà electron đó chuyển động ⇔ AO
  • cũng tương tự như nói Tôi (electron) vila kế biển (AO) phân lớp siêu giàulớp thượng lưurất nhiều tiền (năng lượng).

Liên kết nhanh

Đọc thêm các bài viết khác về Nguyên tử và Hóa lớp 10 tại đây.

Nếu có câu hỏi hoặc ý tưởng mới, hãy lưu lại trong phần bình luận bên dưới bạn nhé. Câu hỏi và ý tưởng của bạn luôn tuyệt vời.

Đừng quên chia sẻ bài viết lên mạng xã hội để nhiều người cùng học nha bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

error: Content is protected !!