Chương IX : HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

A – KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử:
1) Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (p) và nơtrôn (n), gọi chung là các nuclôn.
Prôtôn là hạt mang điện tích dương +e và có khối lượng mp = 1,672.10-27kg; Nơtrôn là hạt không mang điện, có khối lượng mn = 1,674.10-27kg.
Ví dụ : Tính số proton và số nơtron của các hạt nhân 23Na, 238U, 56Fe
2) Kí hiệu hạt nhân là
, trong đó:
* Z là số prôtôn (số điện tích hạt nhân hay nguyên tử số)
* A là số khối (hay số nuclôn); A – Z = N: số nơtrôn.
* X là kí hiệu hoá học của nguyên tử.
3) Kích thước hạt nhân: hạt nhân nguyên tử xem như hình cầu có bán kính phụ thuộc vào số khối A theo công thức:
R = R0 .A1 / 3 trong đó: R0 = 1,2.10-15m
Ví dụ: Tính bán kính của hạt nhân nguyên tử 238U. Hạt nhân nguyên tử Urani trên có thể tích lớn hơn hạt nhân Heli 24He mấy lần.
Tính khối lượng riêng và mật độ điện tích của hạt nhân vàng 79Au197.
4) Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z, nhưng số khối A khác nhau.
5) Đơn vị khối lượng nguyên tử: kí hiệu là u ; 1u = 1,66055.10-27kg. Khối lượng 1 nuclôn xấp xỉ bằng 1u.
Hệ thức năng lượng Anh-xtanh: E = m.c2.
Khối lượng của hạt nhân còn được đo bằng đơn vị :
; 1u = 931

6) Năng lượng liên kết:
a) Lực hạt nhân: lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực hút gọi là lực hạt nhân.
- Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện và không phụ thuộc vào điện tích của nuclôn.
- Lực hạt nhân có cường độ mạnh và có bán kính tác dụng nhỏ hơn hoặc bằng kích thước hạt nhân cỡ 1 fecmi.
b) Độ hụt khối và năng lượng liên kết:
Hệ thức Anhstanh giữa năng lượng và khối lượng.
- Nếu một vật có khối lượng m thì nó có năng lượng E tỷ lệ với m gọi là năng lượng nghỉ:


(c=3.108m/s: vận tốc ánh sáng trong chân không).
- Năng lượng nghỉ có thể biến đổi thành năng lượng thông thường và ngược lại, khiến năng lượng nghỉ thay đổi.
- Do năng lượng nghỉ thay đổi (không được bảo toàn) nên khối lượng cũng thay đổi theo (không có bảo toàn khối lượng), nhưng tổng năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường được bảo toàn (bảo toàn năng lượng toàn phần).
Độ hụt khối và năng lượng liên kết:
+ Độ hụt khối:
- Khối lượng m0 của Z prôtôn và N nơtrôn tồn tại riêng rẽ là: mo = Zmp + Nmn.
- Khi chúng liên kết với nhau tạo thành hạt nhân có khối lượng m thì m < mo.
- Hiệu:
được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.
+ Năng lượng liên kết:
Năng lượng của các nuclôn trước khi liên kết tạo thành hạt nhân: Eo = moc2.
- Hạt nhân tạo thành có năng lượng E = mc2 < Eo.
- Năng lượng toả ra là
gọi là năng lượng liên kết hạt nhân vì:
Wlk toả ra dưới dạng động năng của các hạt sinh ra và năng lượng tia (. Năng lượng Wlk càng lớn thì liên kết của các nuclôn càng mạnh. Muốn phá vỡ hạt nhân thành Z prôtôn và N nơtrôn riêng lẽ thì phải tốn năng lượng E = Wlk tương ứng để thắng lực hạt nhân.
- Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là năng lượng được tính cho 1 nuclôn


- Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn thì càng bền vững.
Ví dụ: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
,
,
,
. Cho mN = 13,9992u, mFe = 55,9207u, mU = 238,0002u.

II. Sự phóng xạ:
1) Định nghĩa: Là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phóng ra các bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Quá trình phân rã phóng xạ chính là quá trình dẫn đến sựu biến đổi hạt nhân.
- Tia phóng xạ không nhìn thấy nhưng có những tác dụng lý hoá như ion hoá môi trường, làm đen kính ảnh, gây ra các phản ứng hoá học.
- Quy ước gọi hạt nhân ban đầu là hạt nhân mẹ, hạt nhân hình thành sau là hạt nhân con.
2) Đặc điểm:
Hiện tượng