TRƯỜNG………………………
KHOA…………………… Đề tài " LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC
NGUYÊN TỬ "

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 1

LỜI NÓI ĐẦU

Cách đây hàng nghìn năm, các nhà hiền triết và các nhà bác học từ Đông

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 3

MỤC LỤC

I. THUYẾT NGUYÊN TỬ SƠ KHAI 4
1. Thuyết nguyên tử luận của Democriet 4
2. Thuyết bốn nguyên tố của Aristote 5
II. THUYẾT NGUYÊN TỬ Ở THẾ KỶ XVIII 6
III. LÝ THUYẾT NGUYÊN TỬ Ở THẾ KỶ XIX 6
1. Lý thuyết nguyên tử của Dalton 6
2. Lý thuyết nguyên tử của Avogađro 7

nói: "Vũ trụ được nâng đỡ bởi nước, quả đất được mang bởi nước, ngọn lửa của Mặt Trời và
các sao được nuôi dưỡng bởi hơi bốc lên của nước ".
Empedoc (khoảng 490 – 430 TCN ) nêu lên giả thuyết rằng vũ trụ được cấu tạo từ 4
nguyên tố vật chất: lửa, không khí, nước và đất.
1. Thuyết nguyên tử luận của Democriet
Tư tưởng duy vật của phái Thales về một vật chất ban đầu
không làm thỏa mãn được các nhà triết học Hy Lạp cổ đại. Vì vậy họ
đã đi tìm những lý thuyết khác để giải thích cấu trúc của vũ trụ và
những biến đổi trong tự nhiên.
Trong số các nhà triết học và khoa học thời xưa bàn về cấu tạo
của vật chất, người phát biểu đúng đắn hơn cả là nhà bác học thời Hy
Lạp cổ đại Democrite.
Nội dung của thuyết nguyên tử luận của Democrite:
Không có cái gì phát sinh ra từ cái không có gì. Không có cái gì đang tồn tại lại
có thể bị hủy diệt. Mọi sự đều do các bộ phận hợp lại với nhau và tách khỏi
nhau.
Không có cái gì ngẫu nhiên xảy ra, cái gì xảy ra cũng có nguyên nhân và là tất
yếu.
Chỉ nguyên tử và không gian trống rỗng là có thật, mọi cái khác điều do tưởng
tượng ra.
Các nguyên tử nhiều vô hạn và có vô số hình dạng, rơi vĩnh viễn trong không
gian vô tận. Những hạt to rơi nhanh hơn, va đập vào những hạt nhỏ gây ra
những chuyển động xiên và xoáy tạo thành các thế giới. Có vô số thế giới luôn
luôn sinh ra hoặc mất đi.
Các nguyên tử hoàn toàn giống nhau về chất lượng, chúng tác động lên nhau
bằng sức nén và va chạm. Các vật khác nhau vì được tạo thành bởi những
nguyên tử có số lượng, độ lớn hình dạng và cách sắp xếp khác nhau.
Không có gì phi vật chất, tâm hồn và các thần linh cũng được tạo thành từ
những nguyên tử tinh tế, nhẵn nhụi, tròn trịa linh hoạt nhất. Chúng chuyển
động, xuyên thấu vào cơ thể, và tạo ra mọi hiện tượng của sự sống.

giai đoạn sau phát triển thêm.
Ở thời kỳ Hy Lạp hóa cuối thế kỷ thứ IX trước công nguyên, nguyên tử luận
của Democrite sau một thời kỳ bị lãng quên đã được phát triển và bổ sung thêm bởi Epicure
và Lucrece.
Hai ông đã vạch ra mô hình chuyển động của các nguyên tử bằng cách so sánh với chuyển
động của hạt bụi trong một tia nắng rọi vào căn phòng tối. Các ông còn cho rằng các nguyên
tử có trọng lượng, có mật độ và có khả năng lệch khỏi chuyển động.
Thuyết nguyên tử của Democrite sau một thời gian dài bị lãng quên đã được nhắc trở lại
trong các tác phẩm của nhà triết học, nhà toán học, vật lý học và thiên văn học người Pháp
Paerre Gasendi (1592-1655). Thế rồi các giáo điều của Aristote đã ngự trị cho tới thời Phục
Hưng. Một trong các nhà trí thức đầu tiên đã phản đối những thành kiến dị đoan cũ là
Francis Bacon.
Bacon là luật gia kiêm chính trị gia dưới triều đại Nữ Hoàng Elizabeth và Vua
James I, đã tố cáo Aristote là đã pha thêm màu sắc và làm sai lệch triết học tự nhiên bằng
những thành kiến của mình. Qua tác phẩm Novum Organum, Bacon đã tán thành ý tưởng
của Democrite về tính chất của sự vật. Kế tiếp là ý tưởng của Bacon là Rober Boyle. Để cắt
nghĩa sự nén được và bành trướng được của các chất khí, Boyle đã cho rằng chất khí được
cấu tạo do các hạt (corpuscles) rất nhỏ nằm giữa các khoảng trống và các hạt này phải ở
trong trạng thái luôn luôn dao động. Sự khác biệt về 3 trạng thái vật lý hay 3 thể rắn, lỏng và
hơi là do các hạt đó ở trong tình trạng bị giam hãm hay tự do. Cùng với Boyle đã chấp nhận
giả thuyết nguyên tử vào năm 1679, còn có Isaac Newton.
Newton xem thành phần cấu tạo mọi vật chất là những hạt nhỏ, cứng chắc và là
một vật thể không hủy. Các hạt luôn có khối lượng và hình dạng không thay đổi. Do đó vật
chất luôn được bảo toàn. Newton gắn thêm một lực tác động giữa các hạt với nhau. Lực này
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 6
phụ thuộc vào khối lượng và khoảng cách giữa chúng. Đó là trọng lực hay lực hút lẫn nhau
của các khối lượng và gắn chặt với vật thể.
Như vậy vào cuối thế kỷ 17, lý thuyết của Democrite đã được làm sống lại hoàn toàn bởi ba
nhà khoa học người Anh: Bacon, Boyle và Newton.

1. Lý thuyết nguyên tử của Dalton
Nôi dung thuyết nguyên tử của Dalton
Dựa trên định luật về bảo toàn khối lượng và định luật tỷ lệ
các chất t rong các phản ứng hóa học vào năm 1808, John Dalton
(1766-1844) đã đư a ra lý thuyết nguyên tử của mình để giải thích
các định luật trên. Lý thuyết của ông dựa trên 5 giả thuyết.
John Dalton
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 7
 Giả thuyết thứ nhất phát biểu rằng tất cả vật chất đều được tạo thành từ các
nguyên tử.
 Giả thuyết thứ hai là các nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng một cấu
trúc và tính chất.
 Giả thuyết thứ ba là các nguyên tử không thể bị phân chia, không thể được sinh
ra hoặc mất đi.
 Giả thuyết thứ tư là các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau kết hợp với
nhau để tạo ra các hợp chất.
 Giả thuyết thứ năm là trong các phản ứng hóa học, các nguyên tử có thể kết
hợp, phân tách hoặc tái sắp xếp lại.
Lý thuyết của Dalton không chỉ giải thích các định luật trên mà còn là cơ sở để xây dựng các
lý thuyết khác về nguyên tử sau này.
Nôị dung chính:
 Mọi chất đều được cấu tạo từ một số rất lớn những hạt rất nhỏ, không thể phân
chia được gọi là nguyên tử.
 Nguyên tử là những hòn bi nhỏ, giữa chúng có lực hút và lự c đẩy
 Nguyên tử có khối lượng xác định, khối lượng này thay đổi từ nguyên tử của
nguyên tố này sang nguyên tử của nguyên tố khác. Khối lượng của các nguyên
tử được so sánh với khối lượng nguyên tử Hiđro chọn làm khối lượng đơn vị
(đó là khối lượng tương đối mà sau này chúng ta gọi là nguyên tử lượng).
 Các đơn chất bao gồm những nguyên tử giống hệt nhau, còn hợp chất là sự kết

là cầu nối thế giới của chúng ta với thế giới vô cùng nhỏ.
Nhờ sự phát triển của khoa học từ sau thời kỳ phục hưng cho đến cuối thế kỷ 19, con
người đã hiểu biết về cấu tạo của vật chất như thế nào? Người ta biết rằng trong thiên nhiên
có hai loại vật chất: đơn chất như oxy, hidro, clo, sắt,đồng, urani… và các hợp chất như
muối, nước, rượu… nếu ta đem một hạt muối biển phân chia mãi cho đến khi không thể
phân chia được nữa mà vẫn giữ các tính chất của muối thì phân tử nhỏ nhất ấy được gọi là
một phân tử muối. Phân tử lại do các nguyên tử cấu tạo nên. Ví dụ một phân tử muối cấu tạo
bằng một nguyên tử clo và một nguyên tử natri. Một phân tử nước gồm hai nguyên tử hidro
và một nguyên tử oxy.
Bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ sự tồn tại của nguyên tử:
Cho tới những năm đầu thế kỷ XX, khi lý thuyết nguyên tử do Dalton sáng lập đã được một
thế kỷ với rất nhiều bước tiến quan trọng, nhưng vẫn còn nhiều nhà
bác học không tin vào sự tồn tại của nguyên tử.
Vì vậy, nhiệm vụ to lớn được đặt ra cho các nhà bác học ở thế kỷ XX
là chứng minh bằng thực nghiệm sự tồn tại của các nguyên tử. Đầu
tiên với sự đóng góp của nhà bác học Einstein. Khi Einstein công bố
bài báo về thuyết tương đối hẹp và hiệu ứng quang điện của ông vào
năm 1905 thì ông cũng đang viết về thống kê của chuyển động Brao,
chỉ rõ va chạm của các nguyên tử có thể liên quan đến những nhiễu
loạn thấy được rất nhỏ của các hạt lơ lửng như thế nào.
Tiếp theo là Perrin từ năm 1908-1909, ông chứng minh sự tồn
tại của các phân tử đồng thời xác định được số Avogađro với độ
chính xác cao bằng nhiều thí nghiệm khác nhau nhưng tất cả đều dựa trên một hiện tượng là
chuyển động Brao.
Tiếp theo đó là công trình của A.V Crewe, nhà bác học người Mỹ và các cộng tác viên
của ông. Họ đã lần đầu tiên thu được những bức ảnh về các nguyên tử Uran và Thori riêng
biệt bằng kính hiển vi điện tử có khả năng phân biệt được chi tiết tới 5A
0
.
Lý thuyết nguyên tử của các nhà bác học ở thế kỷ XIX mới chỉ cho phép ta biết vật chất


Bánh quả mận và chocolate là những món ăn hiện đại
và là hình dạng của nguyên tử của Thomson
Mô hình của Thomson được thừa nhận hơn mô hình của Nagoaka nhưng nó cũng chỉ
đứng vững được vài năm cho đến khi nhà vật lý người New Zealand là Ernest Rutherford
(1871-1937) đưa ra mô hình nguyên tử của ông.
2. Mẫu nguyên tử Rutherford Mẫu nguyên tử của Rutherford

Mẫu nguyên tử Rutherford được xác định dựa trên sự tương tự giữa hệ thống nguyên
tử và hệ thống Mặt Trời.
Mô hình nguyên tử gồm: một hạt nhân mang điện tích dương, có kích thước rất nhỏ,
có khối lượng gần bằng khối lượng của cả nguyên tử, xung quanh hạt nhân có các electron
chuyển động, tổng điện tích âm của các electron bằng điện tích dương của hạt nhân. So sánh
kết quả thực nghiệm với lí thuyết, người ta phát hiện thấy một điều đặc sắc số electron trong
nguyên tử đúng bằng số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Vậy mẫu nguyên tử
Rutherford hoàn toàn khác so với mẫu nguyên tử Thomson.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 10

mang một năng lượng là hν:
hν = E
m
- E
n

h:là hằng số Planck
E
m
, E
n :
năng lượng của electron ở trên hai quỹ đạo m, n.
ν: tần số của bức xạ điện từ mà nguyên tử phát ra.
4. Mẫu nguyên tử có quĩ đạo elip của Sommorfold
Để khắc phục những khó khăn của mẫu nguyên tử Bohr trong việc giải thích quang
phổ của kim loại kiềm (sự xuất hiện những vạch đôi) năm 1915, Sommorfold (1868-1951)
người Đức phát triển thêm mẫu nguyên tử Bohr như sau: ngoài các quĩ đạo tròn, ta phải xét
đến các quĩ đạo elip. Ứng với một giá trị năng lượng E
n
có thể có nhiều quỹ đạo elip khác
nhau và mômen quỹ đạo (mômen động lượng của các electron trên các quĩ đạo đó cũng khác
nhau).
Kết quả là: Năng lượng của electron vẫn được tính như trên, nhưng qui luật lượng tử
hóa mômen quĩ đạo đã khác:
Niels Bohr
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 11
 
1 .
L l l 

mv
hf A
 
, trong đó
A là công thoát electron ra khỏi bề mặt kim loại.
Lí thuyết của Einstein được củng cố trong thập niên 1920 bởi các thí nghiệm của nhà
vật lí người Mĩ Arthur H. Compton, người chứng minh được photon có xung lượng, một yêu
cầu cần thiết để củng cố lí thuyết vật chất và năng lượng có thể hoán đổi cho nhau. Năm
1924, De Broglie (1892-1987) nhà vật lý người Pháp do chú ý đến sự phát triển kỳ lạ trong
lịch sử các quan niệm về bản chất của ánh sáng, từ Huyghen, Newton, Young, cho đến
Einstien, từ hạt đến sóng, rồi lại từ sóng trở về hạt Cũng vào thời gian đó. De Broglie cho
rằng tính hai mặt sóng - hạt không phải là tính chất riêng của photon, mà là đặc tính chung
của tất cả các hạt vi mô, cụ thể là của electron trong tình hình vật lý lúc bấy giờ. Do đó ông
cho rằng nếu sóng ánh sáng có tính chất hạt (tính lượng tử) thì hạt vật chất cũng phải có tính
sóng. Vì thế khi một hạt chuyển động thì cũng có một quá trình sóng nào đó gắn vào. Sóng
có tần số và bước sóng xác định bởi hệ thức sau:
h
mv


E = h ν
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 12
Vì sóng này không phải là sóng điện từ, vì vậy ông gọi sóng này là “sóng ảo” (tức sau
này gọi là sóng De Broglie). Khi đưa các giá trị xung lượng vectơ P và năng lượng E của hạt
vào phương trình sóng, De Broglie tìm được hàm sóng ứng với hạt đã cho:
( , ) .exp ( )
i
r t a p r Et
  

như năng lượng và thời gian sống của chúng.
Về mặt toán học, hạn chế đó được biểu hiện bằng bất đẳng thức:
( ).( )
4
x
h
x p

  

Trong công thức trên,
x

là sai số của phép đo vị trí,
x
p

là sai số của phép đo động lượng
và h là hằng số Planck.
Điều này chứng tỏ các hạt vi mô khác với các vật vĩ mô thông thường. Các hạt vi mô
vừa có tính chất sóng lại vừa có tính chất hạt, đó là một thực tế khách quan đặc trưng của hạt
S
chrodinger

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 13
vi mô. Mỗi hạt vi mô vừa mang tính sóng, vừa mang tính hạt. Hai tính chất này mâu thuẫn
nhau, nhưng dựa vào nhau mà tồn tại song song trong cùng một hạt. Việc không đo được
chính xác đồng thời cả tọa độ và xung lượng của hạt là do bản chất của sự việc chứ không
phải do trí tuệ của con người bị hạn chế.

dương nằm ở tâm nguyên tử và các điện tử mang điện tích
âm chuyển động xung quanh nó. Mô hình nguyên tử hiện đại là mô hình nguyên tử dựa trên cơ học lượng tử. Cơ học
lượng tử được phát triển dựa trên sự đóng góp của nhiều người: Arthur Compton (1892-
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 14
1962) tạo thí nghiệm nhiễu xạ tia X, Louis-Victor de Broglie (1892-1987) khai triển lý
thuyết lưỡng tính sóng hạt, Erwin Schrödinger (1887-1961) đưa ra phương trình sóng,
Werner Heisenberg (1901-1976) đưa ra nguyên lý bất định. Dựa trên cơ học lượng tử, người
ta thay đổi mô hình nguyên tử của Bohr để xây dựng lên mô hình hiện đại về nguyên tử.
Quỹ đạo xác định trong mô hình Bohr được thay bằng một quỹ đạo xác suất, trên đó điện tử
có thể được tìm thấy với một xác suất nhất định. Quỹ đạo khả dĩ hay là trạng thái khả dĩ của
điện tử được đặc trưng bởi bốn số lượng tử. Sự sắp xếp của các điện tử trong nguyên tử tuân
theo nguyên lý Aufbau, tức là các điện tử sẽ chiếm các trạng thái có năng lượng thấp nhất.
Nhưng chúng phải thỏa mãn nguyên lý loại trừ Pauli nói rằng không thể có nhiều hơn hai
điện tử trong nguyên tử ở các trạng thái năng lượng có bốn số lượng tử giống nhau. Sau đó
chúng phải thỏa mãn quy tắc Hund phát biểu rằng các điện tử sẽ chiếm quỹ đạo sao cho có
số quỹ đạo nhiều nhất đối với một điện tử. Quy tắc Hund được Friedrich Hund (1896-1997)
đưa ra khi tính đến lực đẩy tĩnh điện giữa các điện tử trên một quỹ đạo.
2. Lịch sử tìm ra electron
Điện tử là hạt hạ nguyên tử đầu tiên được tìm ra dựa vào tính chất điện của vật chất.
Vào cuối thập kỷ đầu tiên của thế kỷ thứ 19, người ta đã nghiên cứu ống chùm Ca-tốt
(cathode ray tube). Khi đặt một vật chướng ngại nhẹ trong ống thì vật đó bị di chuyển từ
cực dương về cực âm, người ta kết luận hạt đó có khối lượng. Khi đặt một từ trường vào thì
dòng hạt bị dịch chuyển, người ta kết luận hạt đó có điện tích.
Năm 1897, nhà vật lý người Anh Joseph John Thomson (1856-1940) đã kiểm chứng
hiện tượng này bằng rất nhiều thí nghiệm khác nhau, ông đã đo được tỷ số giữa khối lượng
của hạt và điện tích của nó bằng độ lệch hướng của chùm tia trong các từ trường và điện

quark lên với Spin là ½. Các hạt này liên kết với nhau bởi lực điện từ, lực hấp dẫn, tương tác
mạnh, yếu.
Cấu trúc neutron
Nhà vật lý người Pháp Irene Joliot-Curie (1897-1956)
đã tiến hành một thí nghiệm, bà bắn phá một mẫu Berili bằng
chùm hạt alpha và làm phát ra một chùm hạt mới có khả năng
thấm sâu vào vật chất nhiều hơn hạt alpha. Năm 1932, nhà vật lý
người Anh James Chadwick (1891-1974) phát hiện ra rằng
chùm hạt đó được tạo thành từ các hạt có cùng khối lượng với
proton. Do điện từ trường không làm lệch hướng chuyển động
của hạt này nên nó là một hạt trung hòa về điện và ông gọi nó là
neutron.

Cấu trúc quark của neutron:
Mỗi neutron gồm hai quark xuống và một quark lên.
Các neutron đóng vai trò quan trọng trong nhiều phản ứng hạt
nhân.

Như vậy, việc nhận biết được nguyên tử gồm nhiều
điện tử chuyển động quanh hạt nhân và cấu trúc bên trong hạt
nhân là một thành tựu vật lý vô cùng quan trọng ở thế kỉ XX.

Trong sự phát triển của cấu trúc nguyên tử lý thuyết và thực nghiệm đều có vai trò quan
trọng, không thể thiếu được, hỗ trợ lẫn nhau và tạo thành một thể thống nhất. Trong việc
giảng dạy vật lý học, lý thuyết và thực nghiệm đều có vai trò quan trọng và phải kết hợp với
nhau một cách chặt chẽ.
Xét về mặt giáo dục tư duy và ý thức, cách giảng dạy của giáo viên như vậy sẽ hướng học
sinh đến cách nhìn đúng đắn về quá trình phát triển của một lí thuyết vật lí. Các em sẽ nhận
thức được để có được một lí thuyết vật lí đúng đắn không phải là một việc đơn giản, một
sớm một chiều, mà là cả một quá trình có cả sự đấu tranh để đến được đúng chân lí. Do đó
đối với các em học sinh, được tiếp nhận một kiến thức vật lí, các em cần thiết phải biết, hiểu
và cả trân trọng những lí thuyết đó, đặc biệt người giáo viên càng phải có nhiệm vụ là cung
cấp cho học sinh những ứng dụng thực tế của kiến thức đó, để các em càng hiểu rõ được tầm
quan trọng trong việc khám phá ra những kiến thức đó.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 17
Như vậy, muốn tìm hiểu vấn đề vật lý nói riêng và môn khoa học khác nói chung là không
phải là một sớm môt chiều, mà chúng ta phải trải qua một quá trình nghiên cứu, tìm tòi, đấu
tranh lâu dài,… mới đi đến kết luận chính xác về nó.
Là một giáo viên trong tương lai, chúng ta phải biết được từng giai đoạn phát triển của một
một vấn đề khoa học nào đó. Vận dụng nó vào trong thực tế giáo dục. Giáo dục cho học sinh
thói quen học tập từ căn bản đến nâng cao không nên bỏ qua một giai đoạn nào cả. Đồng thời
hướng cho học sinh một cách đánh giá một vấn đề từ tổng quát đến từng chi tiết để có thể
hiểu sâu vấn đề. Thông qua các câu chuyện về lịch sử của các phát minh vật lí, các hiện
tượng sẽ tạo hứng thú cho học sinh trong việc học tập môn vât lí … về bản thân giáo viên,
khi đánh giá một học sinh phải thông qua quá trình học tập của học sinh qua các năm học để
đánh giá một cách toàn diện hơn.
Chúng em đã được Cô truyền đạt phần kiến thức về lịch sử vật lý qua đó chúng em cũng rút
ra nhiều bài học cho bản thân, để sau này truyền đạt kiến thức với lòng nhiệt huyết và sự tận
tâm như Cô đã dạy chúng em. Cảm ơn Cô rất nhiều.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thếp Trang: 18