Home / Chương 7 - Hạt nhân nguyên tử / Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân

Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân

TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN

Tải tài liệu

I. CẤU TẠO HẠT NHÂN

Theo mô hình nguyên tử Rơ-dơ-pho: Hạt nhân tích điện dương bằng \[+Ze\], kích thước rất nhỏ so với nguyên tử

Hạt nhân được tạo thành bởi 2 loại hạt là \[p\] và \[n\] gọi chung là nuclôn

\[p\]: có điện tích \[+e\], khối lượng \[{{1,67262.10}^{-27}}kg\]

\[n\]: có điện tích \[0\], khối lượng \[{{1,67493.10}^{-27}}kg\]

Số \[p=Z\] (\[Z\] số hiệu nguyên tử)

Tổng số nuclôn kí kiệu là \[A\] (số khối): \[A = Z + N\]

Kí hiệu hạt nhân: \[{}_Z^AX\]. Ví dụ: \[{}_{1}^{1}H;\,\,\,{}_{6}^{12}C;{}_{8}^{16}O;\,\,\,{}_{30}^{67}C;{}_{92}^{238}U\]

Với \[Z\] là số hiệu nguyên tử (số prôtôn)

\[N = A-Z\] là số notron

Kí hiệu trên cũng dùng cho một số hạt sơ cấp

Một số hạt thường gặp:

Tên gọi Kí hiệu Công thức Ghi chú
Prôtôn P \[{}_1^1P\] Hyđrô nhẹ
Đơteri D \[{}_1^2H\] Hyđrô nặng
Triti T \[{}_1^3H\] Hyđrô siêu nặng
Anpha α \[{}_2^4He\] Hạt nhân Heli
Beta cộng \[{\beta ^ + }\] \[{}_1^0e\] Electrôn
Beta trừ \[{\beta ^ – }\] \[{}_ – ^0e\] Pôzitrôn (phản hạt của electrôn)
Nơtrôn n \[{}_0^1n\] Không mang điện
Nơtrinô v \[{}_0^0v\] Không mang điện, mo = 0, v = c

Đồng vị:

Là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z, nhưng số khối A khác nhau (số nơtrôn cũng khác nhau).

Ví dụ:

Nguyên tử Hiđrô có 3 đồng vị:

Hidro thường \[{}_1^1H\] – bền

Hidro nặng Deuteri \[{}_1^2H\]- bền,

Hidro siêu nặng Triti \[{}_1^3H\]- không bền với  T = 12,32 năm.

Oxigen: \[{}_8^{16}O\] bền, \[{}_8^{17}O\] bền, \[{}_8^{18}O\] bền; cùng cả chục đồng vị phóng xạ.

Cacbon: \[{}_6^{12}C\] bền, \[{}_6^{13}C\] bền, \[{}_6^{14}C\] phóng xạ \[{\beta ^ – }\] với T = 5730 năm.

Đồng vị được phân ra hai loại là đồng vị bềnđồng vị phóng xạ:

Đồng vị bền là đồng vị mà hạt nhân của nó không có một biến đổi tự phát nào trong suốt quá trình tồn tại.

Đồng vị phóng xạ (không bền) là đồng vị mà hạt nhân của nó tự động phát ra những tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân của nguyên tố khác.

II. KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Khổi lượng và đơn vị khối lượng:

Khối lượng nguyên tử \[{}_6^{12}C\]: m = 1,99266.10-26 kg.

Để đo khối lượng của nguyên từ người ta sử dụng đơn vị cácbon (u). Đơn vị cácbon có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị \[{}_6^{12}C\]:

\[\boxed{1đvC = 1u = \frac{1}{{12}}m\left( {{}_6^{12}C} \right) = 1,{{66055.10}^{ – 27}}kg.}\]

Từ đó ta có thể quy đổi khối lượng của một số hạt về đvC là:

\[{{\text{m}}_{\text{e}}} \approx {\text{0,0005u }}\]

\[{{\text{m}}_{\text{p}}} \approx {\text{1,0073u}} \approx {\text{1835}}{\text{.}}{{\text{m}}_{\text{e}}}\]

\[{{\text{m}}_{\text{n}}} \approx 1,0087{\text{u}}\]

\[{{\text{m}}_{\text{alpha }}} = {\text{ }}4,001500{\text{u}}\]

Chú ý:

Một mol chứa \[{N_A}\; = {\text{ }}6,{022.10^{23}}\;\] hạt nguyên tử (số Avogadro)

Số hạt chứa trong m g chất: \[\boxed{N = n.{N_A} = \frac{m}{M}.{N_A}}\] (hạt).

Hệ thức Anh-xtanh giữa khối lượng và năng lượng:

Bất kỳ vật nào có khối lượng m thì luôn có năng lượng \[E\] và tỉ lệ với nhau:\[E = m{c^2}\] , với \[c = {3.10^8}m/s\].

\[1u{c^2}\; = {\text{ }}931,5{\text{ }}MeV{\text{ }}\; \Rightarrow 1u{\text{ }} = {\text{ }}931,5{\text{ }}MeV/{c^2}\]

\[MeV/{c^2}\] được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân.

Thuyết tương đối hẹp:

Gỉa sử có 1 hạt sơ cấp, khi ở trạng thái nghỉ có khối lượng là mo.

Khi hạt chuyển động với vận tốc \[v \approx c\] (rất lớn) thì khối lượng hạt khi đó tăng lên thành m, với: \[m=\frac{{{m}_{0}}}{\sqrt{1-\frac{{{v}^{2}}}{{{c}^{2}}}}}>{{m}_{o}}.\]

Khi đó năng lượng (toàn phần) của vật được cho bởi công thức: \[E = m{c^2} = \frac{{{m_0}{c^2}}}{{\sqrt {1 – \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} }}\]

Trong đó: \[{E_0} = {m_0}{c^2}\] gọi là năng lượng nghỉ

Năng lượng chênh lệch do chuyển động (động năng hạt): \[{W_đ} = E – {E_0} = \left( {m – {m_0}} \right){c^2} = {m_0}{c^2}\left( {\frac{1}{{\sqrt {1 – \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} }} – 1} \right)\]

Bài tập giáo khoa

Câu 1. Trong các câu sau, câu nào đúng? câu nào sai?

1. Kích thước hạt nhân tỉ lệ với số nuclôn

2. Các hạt nhân đồng vị có cùng số proton

3. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nuclôn

4. Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số proton

5. Một hạt nhân có khối lượng \[1u\] thì sẽ có năng lượng tương ứng \[931,5 MeV\]

A. 2,4,5 đúng; 1,3 sai B. 2,3,5 đúng; 1,4 sai C. 1,4,5 đúng; 2,3 sai D. 2,4,3 đúng; 1,5 sai

Câu 2. Các hạt nhân có cùng số \[A\] và khác số \[Z\] được gọi là các hạt nhân đồng khối, ví dụ: \[{}_{13}^{36}S\,\,\And \,\,{}_{18}^{36}Ar\]. So sánh khối lượng và điện tích

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Câu 3. Khối lượng tính ra u của hạt nhân \[{}_{6}^{12}C\]

A. \[11,99670u\] B. \[12,99670u\] C. \[11,09670u\] D. \[10,99670u\]

Câu 4. Chọn câu đúng. Tính chất hóa học của một nguyên tử phụ thuộc:

A. Nguyên tử số B. Số khối C. khối lượng nguyên tử. D. Số các đồng vị

Câu 5. Chọn câu đúng. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng:

A. Số proton B. Số nơtron C. số nuclon D. Khối lượng nguyên tử

Câu 6. Số nuclôn trong \[{}_{13}^{27}Al\] là bao nhiêu

A. \[13\] B. \[14\] C. \[27\] D. \[40\]

Câu 7. Số nơtron trong hạt nhân \[{}_{13}^{27}Al\] là bao nhiêu

A. \[13\] B. \[27\] C. \[14\] D. \[40\]

Câu 8. Số proton và nơtron trong hạt nhân \[{}_{8}^{15}O\] là

A. \[8\] và \[15\] B. \[7\] và \[8\] C.\[8\] và \[7\] D. \[15\] và \[23\]

Câu 9. Hạt nhân của 1 nguyên tố có 9 nuclôn và 5 nơtron. Kí hiệu của nguyên tố đó là

A. \[{}_{\text{5}}^{\text{9}}\text{X}\] B. \[{}_{\text{4}}^{\text{9}}\text{X}\] C.\[{}_{\text{9}}^{\text{14}}\text{X}\] D. \[{}_{\text{5}}^{\text{14}}\text{X}\]

Câu 10. Tính khối lượng hạt nhân \[{}_{\text{5}}^{\text{11}}\text{B}\] ra \[u\], \[kg\] và \[\text{MeV/}{{\text{c}}^{\text{2}}}\] lần lượt là

A. \[\text{11}\text{,006567u;}\,\,\,\text{18}\text{,277}\text{.1}{{\text{0}}^{\text{-27}}}\text{kg;}\,\,\text{10252}\text{,6MeV/}{{\text{c}}^{\text{2}}}\]

C. \[\text{11}\text{,006567u;}\,\,\,\text{17}\text{,277}\text{.1}{{\text{0}}^{\text{-27}}}\text{kg;}\,\,\text{10252}\text{,6MeV/}{{\text{c}}^{\text{2}}}\]

B. \[\text{13}\text{,006567u;}\,\,\,\text{18}\text{,277}\text{.1}{{\text{0}}^{\text{-27}}}\text{kg;}\,\,\text{10252}\text{,6MeV/}{{\text{c}}^{\text{2}}}\]

D. \[\text{11}\text{,006567u;}\,\,\,\text{18}\text{,277}\text{.1}{{\text{0}}^{\text{-27}}}\text{kg;}\,\,\text{11252}\text{,6MeV/}{{\text{c}}^{\text{2}}}\]

BÀI TẬP TỰ LUYỆN THEO DẠNG

DẠNG 1. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TẠO HẠT NHÂN

Câu 1. Hạt nhân Triti \[\left( {}_{\text{1}}^{\text{3}}\text{T} \right)\] có

A. 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn.

B. 3 nơtrôn và 1 prôtôn.

C. 3 nuclôn, trong dó có 1 nơtrôn.

D. 3 prôtôn và 1 nơtrôn.

Câu 2. So với hạt nhân \[{}_{\text{14}}^{\text{29}}Si\], hạt nhân \[{}_{\text{20}}^{\text{40}}Si\] có nhiều hơn

A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn.

B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn.

C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn

D. 5 nơtrôn và l2 prôtôn.

Câu 3. Phát biểu nào là sai?

A. Các đồng vị phóng xạ đều không bền.

B. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng có số nơtrôn (nơtrôn) khác nhau gọi là đồng vị.

C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số nơtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau.

D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.

Câu 4. Số hạt prôtôn \[{}_{1}^{1}p\] có trong 9 gam nước tinh khiết biết rằng hyđro là đồng vị \[{}_{1}^{1}H\] và ôxy là đồng vị \[{}_{8}^{16}O\] xấp xỉ bằng

A. 3.102. B. 3.1024. C. 2.l024. D. 2.l020.

Câu 5. Biết số Avôgađrô  là NA = 6,02.1023/mol và khối lượng mol của uran \[{}_{92}^{238}U\] bằng 238 g/mol. Số nơtrôn có trong 119 gam uran \[{}_{92}^{238}U\] xấp xỉ bằng

A. 8,8.1025. B. 1,2.1025. C. 2,2.1025 D. 4,4.1025.

Câu 6. Uran tự nhiên gồm 3 đồng vị chính là \[{}_{{}}^{238}U\] có khối lượng nguyên tử 238,0508u (chiếm 99,27%), \[{}_{{}}^{235}U\] có khối lượng nguyên tử 235,0439u (chiếm 0,72%), \[{}_{{}}^{234}U\] có khối lượng nguyên tử 234,0409u (chiếm 0,01%). Tính khối lượng trung bình.

A. 238,0887u. B. 238,0587u. C. 237,0287u. D. 238,0287u.

Câu 7. Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử là 14,0067u gồm 2 đồng vị là 14N và 15N có khối lượng nguyên tử lần lượt là 14,00307u và 15,00011u. Phần trăm của 15N trong nitơ tự nhiên bằng

A. 0,36%. B. 0,59%. C. 0,43%. D. 0,68%.

Câu 8. Trong hạt nhân nguyên tử \[{}_{6}^{14}C\] có

A. 14 prôtôn và 6 nơtron.

C. 6 prôtôn và 8 nơtron.

B. 6 prôtôn và 14 nơtron.

D. 8 prôtôn và 6 nơtron.

Câu 9. Hạt nhân \[{}_{11}^{24}Na\] có

A. 11 prôtôn và 24 nơtron.

C. 24 prôtôn và 11 nơtron.

B. 13 prôtôn và 11 nơtron.

D. 11 prôtôn và 13 nơtron.

Câu 10. Hạt nhân Triti có

A. 3 nơtrôn và 1 prôtôn.

C. 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn.

B. 3 nuclôn, trong đó có 1 nơtrôn.

D. 3 prôtôn và 1 notrôn.

…đang update…

DẠNG 2. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG NGHỈ, THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP.

Câu 1. Một hộ gia đình trung bình mỗi tháng sử dụng hết một lượng điện năng là 250 kWh. Nếu có cách chuyển hoàn toàn một chiếc móng tay nặng 0,05 g thành năng lượng điện thì sẽ đủ cho hộ gia đình đó dùng trong

A. 104 năm. B. 208,3 năm. C. 416,6 năm. D. 832,5 năm.

Câu 2. Do sự phát bức xạ nên mỗi ngày (86400 s) khối lượng Mặt Trời giảm một lượng 3,744.1014 kg. Biết vận tốc ánh sáng trong chân không là 3.108 m/s. Công suất bức xạ (phát xạ) trung bình của Mặt Trời bằng

A. 6,9.1015MW. B. 3,9.1020MW. C. 4,9.1040MW. D. 5,9.1010MW

Câu 3. Công suất bức xạ toàn phần của Mặt trời là P = 3,9.1026W.  Phản ứng hạt nhân trong lòng. Mặt trời là phản ứng tổng hợp hiđrô thành Heli và lượng Heli tạo thành trong một năm (365 ngày) là l,945.1019kg. Khối lượng hiđrô tiêu thụ một năm trên Mặt trời xấp xỉ bằng

A. 1,958.1019kg. B. 0,9725.1019kg. C. 3,89.1019kg. D. 1,945.1019kg

Câu 4. Một hạt có khối lượng nghỉ m0 . Theo thuyết tương đối, động năng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) là

A. 0,36m0c2 B. 1,25 m0c². C. 0,225m0c2. D. 0,25m0c².

Câu 5. Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng nghỉ của nó thì êlectron này chuyển động với tốc độ bằng

A. 2,41.108 m/s B. 2,75.108 m/s C. 1,67.108 m/s D. 2,59.108 m/s.

…đang update…

Quét mã code thường xuyên để cập nhật bài mới

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *