CHƯƠNG 9: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ pps

Chương – Hạt nhân nguyên tử Nguyễn Thanh Hà - 0972 64 17 64

CHƯƠNG 9: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I. HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG:

1) Cấu tạo hạt nhân nguyên tử:

+ Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (p) (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (n) (trung hoà điện),

gọi chung là nuclôn, liên kết với nhau bởi lực hạt nhân, đó là lực tương tác mạnh, là lực hút giữa các nuclôn, có bán kính tác dụng

rất ngắn ( r < 10-15 m).

+ Hạt nhân của các nguyên tố ở ô thứ Z trong bảng HTTH, có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton (còn gọi Z là điện tích hạt

nhân) và N nơtron; A = Z + N được gọi A là số khối. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z, nhưng có số nơtron N (số

khối A) khác nhau, gọi là các đồng vị.

Có hai loại đồng vị bền và đồng vị phóng xạ.

+ Kí hiệu hạt nhân: Cách 1 (thường dùng): X

A

Z

, ví dụ U

235

92 .

Cách 2 (ít dùng): X

A hoặc A

·X ; Cách 3 (văn bản): XA ví dụ: C12, C14, U238 . . .

+ Đơn vị khối lượng nguyên tử u có trị số bằng

12

1

khối lượng của đồng vị C

12

6

;

1,66055.10 kg

N

1

12

m

u

27

A

nguyentuC12 −

= = = ; NA là số avôgađrô NA = 6,023.1023/mol; u xấp xỉ bằng khối lượng của một

nuclon, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u).

+ Khối lượng của các hạt: - Prôton: mp = 1,007276 u; nơtron: mn = 1,008665 u;

- êlectron: me = 0,000549 u.

+ Kích thước hạt nhân: hạt nhân có bán kính 3

1

15 R 1,2.10 .A

−

=

(m).

+ Đồng vị: là những hạt nhân chứa cùng số prôton Z (có cùng vị trí trong bản HTTH), nhưng có số nơtron khác nhau.

2) Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng:

+ Độ hụt khối: Độ giảm khối lượng của hạt nhân so với tổng khối lượng các nuclon tạo thành. ∆m = m0 - m = Z.mP + (A￾Z).mn - m; m là khối lượng hạt nhân, nếu cho khối lượng nguyên tử ta phải trừ đi khối lượng các êlectron.

+ Năng lượng liên kết (NNLK) : ∆E = ∆m.c2

.

- Độ hụt khối lớn thì NNLK lớn. Hạt nhân có năng lượng liên kết lớn thì bền vững.

- Tính năng lượng liên kết theo MeV: ∆E = khối lượng(theo u)×giá trị 1u(theo MeV/c2

)

- Tính năng lượng theo J: E = năng lượng(theo MeV) × 1,6.10-13

.

+ Năng lượng liên kết riêng (NLLKR) là năng lượng liên kết cho 1 nuclon.

A

∆E

ε =

Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn hơn thì bền vững hơn.

+ Đơn vị năng lượng là: J, kJ, eV, MeV.

Đơn vị khối lượng là: g, kg, J/c2

; eV/c2

; MeV/c2

.

, . kg

c

MeV 30

2

1 1 7827 10−

= ; 2

30 1 0 5611 10

c

MeV kg = , . ;

2

1 9315

c

MeV

u ≈ , . (tuỳ theo đầu bài cho).

3) Phóng xạ

a) Hiện tượng một hạt nhân bị phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác gọi là hiện tượng phóng xạ.

Đặc điểm của phóng xạ: nó là quá trình biến đổi hạt nhân, không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài (nhiệt độ, áp suất, môi

trường xung quanh…) mà phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân (chất phóng xạ).

b) Tia phóng xạ không nhìn thấy, gồm nhiều loại: α, β-

, β+

, γ.

+ Tia anpha (α) là hạt nhân của hêli He 4

2

. Mang điện tích +2e, chuyển động với vận tốc ban đầu khoảng 2.107

m/s. Tia α

làm iôn hoá mạnh nên năng lượng giảm nhanh, trong không khí đi được khoảng 8cm, không xuyên qua được tấm bìa dày 1mm.

+ Tia bêta: phóng ra với vận tốc lớn có thể gần bằng vận tốc ánh sáng. Nó cũng làm iôn hoá môi trường nhưng yếu hơn tia

α. Trong không khí có thể đi được vài trăm mét và có thể xuyên qua tấm nhôm dày cỡ mm. có hai loại:

- Bê ta trừ β-

là các electron, kí hiệu là e

0

−1

- Bêta cộng β+

là pôzitron kí hiệu là e

0

+1

, có cùng khối lượng với êletron nhưng mang điện tích +e còn gọi là êlectron

dương.

- Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (ngắn hơn tia X) cỡ nhỏ hơn 10-11m. Nó có tính chất như tia X, nhưng mạnh

hơn. Có khả năng đâm xuyên mạnh, rất nguy hiểm cho con người.

Chú ý: Mỗi chất phóng xạ chỉ có thể phóng ra một trong 3 tia: hoặc α, hoặc β

-

, hoặc β

+

và có thể kèm theo tia γ. Tia γ là sự

giải phóng năng lượng của chất phóng xạ.

c) Định luật phóng xạ: (2 cách)

+ Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi thời gian T gọi là chu kỳ phân rã. Cứ sau thời gian T một nửa số hạt nhân của nó

biến đổi thành hạt nhân khác.

Ngày mai bắt đầu từ hôm nay 1