Ôn tập : Lý thuyết hạt nhân nguyên tử ppt

Phần Hạt nhân nguyên tử Biên soạn Nguyễn Thanh Hà - 0972 64 17 64

- 1 -

Chương HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I. TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN

1. Cấu tạo hạt nhân

- Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn), kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn

kích thước nguyên tử khoảng 104 – 105

lần

- Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn và nơtrôn; hai loại hạt này gọi chung là nuclôn.

o Prôtôn, kí hiệu p, mang một điện tích nguyên tố dương +e, khối lượng 1,67262.10-27kg.

o Nơtrôn, kí hiệu n, không mang điện, khối lượng 1,67493.10-27kg.

o Hạt nhân nguyên tử chứa Z prôtôn và N nơtrôn. Tổng số nuclôn trong hạt nhân A = Z + N, A gọi là số khối.

- Ký hiệu hạt nhân: Người ta dùng ký hiệu hóa học X của nguyên tố để đặt tên cho hạt nhân: XA

Z hoặc AX hoặc XA.

Ví dụ: Hạt nhân Na có thể ký hiệu bằng các cách sau: ,hay , 2323

11 NaNa hoặc Na23.

- Đồng vị

o Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtrôn N khác nhau, do đó có số khối A = Z +

N khác nhau (có cùng một vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn).

Ví dụ: H

1

1 DH

2

1

2

1 hay TH

3

1

3

1 hay

o Hyđrô có ba đồng vị là:

 Hyđrô thường H

1

1 chiếm 99,9% hyđrô thiên nhiên.

 Hyđrô nặng hay đơtêri DH

2

1

2

1 hay chiếm 0,015% hyđrô thiên nhiên.

 Hyđrô siêu nặng hay triti TH

3

1

3

1 hay hạt nhân này không bền, thời gian sống của nó khoảng 10 năm.

o Cacbon có nhiều đồng vị, trong đó chỉ có hai đồng vị bền là C12

6 và C13

6 . Trong một khối cacbon tự nhiên bền vững, C12

6

chiếm khoảng 98,89% và C13

6 chiếm khoảng 1,11%.

- Đồng vị phóng xạ là đồng vị mà các hạt nhân của nó có thể phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi hạt nhân của nguyên tố khác.

Ví dụ: Đồng vị ThHeU 234

90

4

2

238

92 

2. Khối lượng hạt nhân

- Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron; vì vậy khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt

nhân. Để tiện cho tính toán khối lượng hạt nhân, người ta định nghĩa một đơn vị mới đó khối lượng cỡ khối lượng các hạt nhân.

Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u.

- Đơn vị khối lượng nguyên tử u có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị C12

6 , vì vậy còn gọi là đơn vị cacbon.

kgu 27

23 10.66055,1 10.023,6

012,0 . 12

1 1  

- Khối lượng và năng lượng

o Theo hệ thức Anh-xtanh về mối quan hệ giữa năng lượng E và khối lượng m của cùng một vật có dạng: E = mc2

o Năng lượng tính ra đơn vị eV tương ứng với khối lượng 1u là: E = uc2

 931,5 MeV => 1u  931,5 MeV/c2

(MeV/c2

cũng được coi là đơn vị đo khối lượng hạt nhân)

o Chú ý: Lý thuyết Anh-xtanh, một vật có khối lượng nghỉ m0 (khối lượng của vật ở trạng thái nghỉ), khi chuyển động với

tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m (khối lượng động) với

2

2

0

1 c

v

m m





Khi đó năng lượng của vật (năng lượng toàn phần) là E = mc2

=

2

2

2

0

1 c

v

cm



Năng lượng E0 = m0c

2

được gọi là năng lượng nghỉ và hiệu số E – E0 = (m - m0)c2

chính là động năng của vật.

II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1. Lực hạt nhân

- Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững. Các lực hút đó gọi là lực hạt nhân.

- Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện vì lực hạt nhân luôn là lực hút giữa hai prôtôn, giữa hai nơtron và giữa một nơtron với

một prôtôn. Lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích.

- Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nó là một loại lực truyền tương tác giữa các nuclôn trong

hạt nhân. Lực này cũng được gọi là lực tương tác mạnh, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclôn bằng hoặc nhỏ hơn

kích thước của hạt nhân.

2. Năng lượng liên kết của hạt nhân

- Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó.

- Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu m: m = Zmp + (A - Z)mn - mx

Trong đó:

m là độ hụt khối Zmp là khối lượng của Z prôtôn

(A – Z)mn là khối lượng của (A - Z) nơtron mx là khối lượng của hạt nhân X