1. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
2. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân là thành phần cấu tạo nên nguyên tử. Đường kính của hạt nhân nhỏ hơn hàng chục vạn lần so với nguyên tử và chỉ vào cỡ khoảng 10-14 – 10-15m.

 Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là nuclôn. Có hai loại nuclôn:

+ Prôtôn: kí hiệu p, mang một điện tích nguyên tố dương +e, có khối lượng mp = 1,007276u.

+ Nơtrôn: không mang điện tích, khối lượng m = 1,008665u, kí hiệu n.

Một nguyên tố có số thứ tự 2 trong bảng phân loại tuần hoàn Menđêlêep (Z gọi là nguyên tử số) thì hạt nhân của nguyên tử ấy chứa Z prôtôn và N nơtrôn. Tổng số A = Z + N gọi là khối lượng số hoặc số khối.

Nguyên tử hạt nhân của nó được kí hiệu bằng cách ghi bên cạnh kí hiệu hóa học: Nguyên tử số (ở phía dưới) và số khối (ở phía trên).

Ví dụ: Hạt nhân natri có kí hiệu Na (có A = 23; Z = 11).

Nhiều chỉ cần số khối (‘H, C, Na… Vì kí hiệu hóa học đã xác định nguyên tử số rồi.

Kích thước hạt nhân: R = 1,2.10-5 A8 (m) 

2. Năng lượng liên kết

 – Độ hụt khối

+ Năng lượng của mọi hạt nhân đều nhỏ hơn khối lượng tổng hợp của các nuclôn tạo thành chúng. Hiệu số này được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.

AM = [Zm, +(A–Z)m,]-M 

+ Muốn phá vỡ hạt nhân cần phải thực hiện một công dương để chống lại lực hạt nhân. Ngược lại khi kết hợp các nuclôn với nhau để tạo thành hạt nhân thì có một năng lượng tỏa ra (có giá trị bằng số năng lượng cung cấp để phá vỡ hạt nhân) gọi là năng lượng liên kết hạt nhân. Năng lượng liên kết hạt nhân được xác định bởi công thức: AE = AM.c? . Theo định luật Anh-xtanh thì 1kg = (J).

1. TRẢ LỜI CÂU HỎI 

C1. Hạt nhân nguyên tử có cấu tạo như thế nào? Hãy nêu cấu tạo hạt nhân của các nguyên tử 10 và 338 U.

Trả lời 

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi hai loại hạt prôtôn và nơtron. Gọi chung là các nuclôn.

Nguyên tử trung hòa điện mà điện tích của prôtôn và của electron bằng nhau nhưng trái dấu, nên số prôtôn bằng nguyên tử số 7 của nguyên tố đó.

Một nguyên tử X được cấu tạo bởi hai số A (số khối) và số prôtôn (nguyên tử Z của nguyên tố) 3X.

Ví dụ: goo có số prôtôn hay nguyên tử số 7 là 8; có số khối là 16. Vậy số nơtron là 8.

338U: có số prôtôn hay nguyên tử số Z là 92; có số khối là 238. Vậy số nơtron là 146. 

 C2. Đồng vị là gì? Cho ví dụ.

Trả lời Đồng vị là các hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng số khối A khác nhau: Ví dụ: H; 7H; H; 0; ; Goo.

|C3. Nêu các đơn vị dùng để đo khối lượng nguyên tử trong vật lý hạt nhân.

Trả lời Đơn vị đo khối lượng nguyên tử trong vật lý hạt nhân: – Kilôgam – Đơn vị khối lượng nguyên tử u

u có giá trị bằng 1 khối lượng đồng vị c

12

1

lu= 16,022.10^

12

1023 ~1,66.10-27 kg

Vì vậy đơn vị này được gọi là đơn vị cacbon. – Đơn vị năng lượng chia cho bình phương vận tốc ánh sáng

(eV/c hay MeV/c?) lu =931,5MeV/c

IMeV/c = 1, 7827.10-23 kg C4. Độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân là gì? Chúng có liên quan thế nào với sự bền vững của hạt nhân.

| Trả lời . – – Năng lượng của mọi hạt nhân đều nhỏ hơn khối lượng tổng hợp của các nuclôn tạo thành chúng. Hiệu số này được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.

AM = Zm, +(A–Z)m, -M – Muốn phá vỡ hạt nhân cần phải thực hiện một công dương để chống lại lực hạt nhân. Ngược lại khi kết hợp các nuclôn với nhau để tạo thành hạt nhân thì có một năng lượng tỏa ra (có giá trị bằng số năng lượng cung cấp để phá vỡ hạt nhân) gọi là năng lượng liên kết hạt nhân. Năng lượng liên kết hạt nhân được xác định bởi công thức: AE = AM.c?

9.1016

.

Theo định luật Anh-xtanh thì 1kg =?

(J)

Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn

gọi là năng lượng

liên kết riêng. Năng lượng liên kết riêng này đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân. Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì càng bền vững. Năng lượng liên kết riêng có giá trị lớn nhất cỡ 8,6 – 7,8MeV/nuclôn là ở các hạt nhân có số khối A trong khoảng từ 40 đến 80. C. GIẢI BÀI TẬP

B1. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi: A. Prôtôn

1. Nơtron C. Prôtôn và nơtron
2. Prôtôn, nơtron và electron.

| Giải Chọn đáp án C. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi prôtôn và nơtron.

B2. Đồng vị của những nguyên tử mà hạt nhân chứa: A. Cùng số prôtôn Z, nhưng số nơtron N khác nhau. B. Cùng số nơtron N, nhưng số prôtôn Z khác nhau. C. Cùng số nuclôn A, nhưng số prôtôn Z và nơtron N khác nhau. D. Cùng số prôtôn Z và số nơtron N.

Giải Chọn đáp án A. Đồng vị của những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z, nhưng số nơtron N khác nhau.

B3. Đơn vị khối lượng nguyên tử là: A. Khối lượng của hạt nhân nguyên tử hyđrô.

1. Khối lượng một nguyên tử hyđrô.

1. Khối lượng bằng 3 lần khối lượng của đồng vị c của nguyên tử cacbon.
2. Khối lượng bằng 1 lần khối lượng của đồng vị của nguyên tử

oxi.

Giải | Chọn đáp án C. Đơn vị khối lượng nguyên tử là khối lượng bằng 4 lần khối lượng của đồng vị C của nguyên tử cacbon.

B4. Năng lượng liên kết riêng một hạt nhân: A. Có thể âm hoặc dương. B. Càng lớn, thì hạt nhân càng bền… C. Càng nhỏ, thì hạt nhân càng bền. D. Có thể triệt tiêu đối với một số hạt nhân đặc biệt.

Giải Chọn đáp án B, Năng lượng liên kết riêng một hạt nhân càng lớn, thì hạt nhân càng bền.

| B5. Hạt nhân đợteri có khối lượng 2,0136u. Tính năng lượng liên kết của nó.

Giải Hạt nhân đợteri Độ hụt khối: AM = [Zm, +(A–Z)m,]-M

= (1,007276.1+1,008665.1) -2,0136 = 0,002341w Năng lượng liên kết của hạt nhân đợteri là:

DE = AMc = 0,002341.931,5 Meye” = 2,2MeV. B6. Hạt nhân ( có khối lượng 4,0015u. Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol heli. Cho biết số A-lô-ga-đrô NA = 6,022.1023 mol).

| Giải Hạt nhân a là He: Độ hụt khối: AM =[Z. 1,007276+(A – Z)1,0086657-M

= 2(1,007276+1,008665) – 4,0015 –0,03w

Năng lượng liên kết của hạt nhân a : Tính theo Joule: .

AE = AMc? = 0,03.1,66.10-29 9.10c? <0,448.10-” (J) Tính theo MeV:

AE = AMe’ = 0,03.931,5. MeVc- 27,9MeV Năng lượng tỏa ra khi tạo 1 mol khí heli ( He ): Tính theo Joule:

E = 0,448.10-“.6,02.1023 – 2,7.10′? () Tính theo MeV:

E = 27,9.6,02.1023 ~168.1023 MeV.