ChuyênĐềLýThuyếtVàBàiTậpTrắcNghiệm(Chương9)

3 Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z, nhưng số khối A khác nhau.. 2 Đặc điểm: Hiện tượng phóng xạ hoàn toàn do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây r

Lý thuyÕt träng ®iÓm vµ bµi tËp lý thuyÕt LTĐH

Chương 9

NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ 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

2) Kí hiệu hạt nhân là Z AX , 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) Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z, nhưng số khối A

khác nhau

4) Đơn vị khối lượng nguyên tử: kí hiệu là u ; 1u = 1,66055.10-27kg

Khối lượng của hạt nhân còn được đo bằng đơn vị :

2

MeV

c ; 1u = 931 2

MeV c

II Sự phóng xạ:

1) Định nghĩa:

Là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng ra các bức xạ gọi là tia phóng xạ 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

2) Đặc điểm:

Hiện tượng phóng xạ hoàn toàn do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra.không hề phụ thuộc vào các yếu tố lý hoá bên ngoài (nguyên tử phóng xạ nằm trong các hợp chất khác nhau

có nhiệt độ, áp suất khác nhau đều xảy ra phóng xạ như nhau đối với cùng loại)

3) Các loại phóng xạ:

Cho các tia phóng xạ qua điện trường giữa 2 bản tụ điện ta xác định được bản chất của các tia phóng xạ

a) Tia Alpha (): thực chất 4He

- Bị lệch về phía bản (-) vì mang q = +2e

- Phóng ra với vận tốc 107m/s

- Có khả năng ion hoá chất khí

- Đâm xuyên kém Trong không khí đi được 8cm

b) Tia Bêta (): Gồm + và 

-: lệch về bản (+), thực chất là electron, q = -e

- +: lệch về phía (-) (lệch nhiều hơn tia  và đối xứng với -); thực chất là electron dương (pôzitrôn); điện tích +e

- Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

- Ion hoá chất khí yếu hơn 

- Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài trăm mét trong không khí

c) Tia gammar ()

- Có bản chất là sóng điện từ bước sóng rất ngắn (<0,01nm) Đây là chùm phôtôn có năng lượng cao

- Không bị lệch trong điện trường, từ trường

- Có các tính chất như tia Rơnghen

- Khả năng đâm xuyên lớn, có thể đi qua lớp chì vài chục cm và rất nguy hiểm

- Tia  bao giờ cũng xuất hiện cùng các tai ,  Không làm biến đổi hạt nhân.

4) Định luật phóng xạ:

a) Định luật:

Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã, cứ sau mỗi chu

kỳ này thì 1/2 số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành chất khác

b) Công thức:

Gọi No, mo là số nguyên tử và khối lượng ban đầu của chất phóng xạ

N, m là số nguyên tử và khối lượng chất ấy ở thời điểm t, ta có:

N = No.e-t = 2

o k

N

; m = mo e-t = 2

o k m

Trong đó:  là hằng số phóng xạ; T

693 , 0 T

2 ln







T

t

K  : số chu kỳ bán rã trong thời gian t

c) Độ phóng xạ:

Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo bằng số phân rã trong 1s

Đơn vị của H là Becơren, viết tắc là Bq 1 Becơren = 1 phân rã/1s

Ngoài ra H còn có đơn vị curi (Ci); 1Ci = 3,7.1010Bq

Công thức: . t . t

Với Ho = .No: độ phóng xạ ban đầu

IV Phản ứng hạt nhân:

1) Phản ứng hạt nhân:

Là sự tương tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi của chúng thành hạt nhân khác

A + B  C + D

- Các hạt nhân trước và sau phản ứng có thể nhiều hoặc ít hơn 2

- Các hạt nhân có thể là các hạt sơ cấp electron, pôzitron, nơtrôn…

- Phóng xạ: Là quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác

A  C + D Trong đó:

A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phóng xạ (, …)

2) Các định luật bảo toàn:

* Bảo toàn số nuclôn (số khối A): Tổng số nuclôn của các hạt nhân trước và sau phản ứng

bằng nhau

AA + BB = AC + AD

* Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)

ZA + ZB = ZC + ZD

* Bảo toàn năng lượng và động lượng: năng lượng toàn phần và động lượng của các hạt nhân

được bảo toàn

* Không có định luật bảo toàn khối lượng trong phản ứng hạt nhân.

3) Vận dụng các định luật bảo toàn vào sự phóng xa các qui tắc dịch chuyển:

* Phóng xạ  4He

2 : Z AX 42 He Z A24X



Hạt nhân con lùi 2 ô trong bản tuần hoàn (nằm trước hạt nhân mẹ), có số khối bé hơn 4u

* Phóng xạ -: 0  0

1 : A 1 1A

Hạt nhân con tiến 1 ô trong bản tuần hoàn (nằm sau hạt nhân mẹ) có số khối không đổi

* Phóng xạ + : 0  0

1 A 1 1A

Hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng hệ thống tuần hoàn và có A không đổi

* Phóng xạ : Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có năng lượng Em cao, chuyển xuống mức năng lượng En thấp hơn và phát ra tia : hfmn = Em - Em

Phóng xạ  đi kèm  và , không có sự biến đổi hạt nhân

V Năng lượng hạt nhân:

1) 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:

2

E mc (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)

2) Độ hụt khối và năng lượng liên kết:

a Độ hụt khối:

- Khối lượng mo của Z prôtôn và N nơtrôn tồn tại riêng rẽ là: mo = Zmp + Nmo

- Khi chúng liên kết với nhau tạo thành hạt nhân có khối lượng m thì m < mo

- Hiệu: m m o m được gọi là độ hụt khối của hạt nhân

b 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 EE o E(m o m c) 2 gọi là năng lượng liên kết vì:

E toả ra dưới dạng động năng của các hạt sinh ra và năng lượng tia 

Muốn phá vỡ hạt nhân thành Z prôtôn và N nơtrôn riêng lẽ thì phải tốn năng lượng E tương ứng để thắng lực hạt nhân

- Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là năng lượng được tính cho 1 nuclôn

E A

 

- Hạt nhân có năng lượng liên kết càng lớn, càng bền vững

3) Phản ứng hạt nhân toả năng lượng và thu năng lượng.

Xét phản ứng: A + B  C + D

Do độ hụt khối khác nhau nên: Mo = mA + mB  M = mC + mD

* Nếu M < Mo thì:

 Tổng khối lượng giảm, nên phản ứng toả NL

 E = (Mo – M)c2 toả ra dưới dạng động năng của hạt sinh ra hoặc phôtôn 

 Phản ứng hạt nhân toả năng lượng là phản ứng trong đó các hạt sinh ra có tổng khối lượng

bé hơn các hạt ban đầu, nghĩa là bền vững hơn

* Nếu M > Mo thì:

 Tổng khối lượng tăng nên phản ứng thu NL

 Năng lượng cung cấp phải bao gồm E = (M – Mo)c2 và năng lượng toàn phần của hạt sinh ra: W = E + Wđ

 Phản ứng hạt nhân thu năng lượng là phản ứng trong đó các hạt nhân sinh ra có tổng khối lượng lớn hơn các hạt ban đầu nghĩa là kém bền vững hơn

B – CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TNKQ

IX 1 Tìm phát biểu sai về hạt nhân nguyên tử 1327Al

A Hạt nhân Al có 13 nuclôn. B Số nơtrôn là 14

C Số prôtôn là 13 D Số nuclôn là 27

IX.2 Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ

A các prôtôn B các nơtrôn C các electron D các nuclon IX.3 Đồng vị của một nguyên tử đã cho khác với nguyên tử đó về

C số nơtron D số nơtrôn và số electron

IX.4 Chọn phát biểu đúng.

Đơn vị khối lượng nguyên tử là

A khối lượng của một nguyên tử hiđrô B khối lượng của một nguyên tử cacbon

C khối lượng của một nuclôn D

12

1 khối lượng nguyên tử cacbon 12

( C126 )

IX.5 Tìm phát biểu sai về đồng vị.

A Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng số khối A khác nhau gọi là đồng vị

B Các đồng vị ở cùng ô trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học

C Các đồng vị phóng xạ thường không bền

D Các đồng vị có số nơtrôn N khác nhau nên tính chất vật lí và hoá học của chúng khác nhau

IX.6 Tìm phát biểu sai về phóng xạ :

A Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân bị kích thích phóng ra những bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

B Phóng xạ là một trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân

C Một số chất phóng xạ có sẵn trong tự nhiên

D Có những chất đồng vị phóng xạ do con người tạo ra

IX.7 Chọn phát biểu đúng về hiện tượng phóng xạ :

A Nhiệt độ càng cao thì sự phóng xạ xảy ra càng mạnh

B Khi được kích thích bởi các bức xạ có bước sóng ngắn, sự phóng xạ xảy ra càng nhanh

C Các tia phóng xạ đều bị lệch trong điện trường hoặc từ trường

D Hiện tượng phóng xạ xảy ra không phụ thuộc vào các tác động lí hoá bên ngoài

IX.8 Tìm phát biểu sai về qui tắc chuyển dịch:

A Trong phóng xạ +, hạt nhân con lùi một ô trong bảng tuần hoàn

B Trong phóng xạ -, hạt nhân con tiến một ô trong bảng tuần hoàn

C Trong phóng xạ α, hạt nhân con tiến hai ô trong bảng tuần hoàn

D Trong phóng xạ , hạt nhân con không biến đổi

IX.9 Tìm phát biểu sai.

Tia α

A bị lệch trong điện trường hoặc từ trường

B có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng trong chân không

C làm ion hoá không khí

D gồm các hạt nhân của nguyên tử hêli 24He

IX.10 Tìm phát biểu sai.

Phóng xạ –

A là dòng hạt mang điện tích âm

B có bản chất giống với bản chất của tia Rơnghen

C có vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

D làm iôn hoá không khí yếu hơn phóng xạ α

IX.11 Cho các tia : I Tia tử ngoại ; II Tia  ; III Tia hồng ngoại ; IV Tia X

Hãy sắp xếp các tia theo thứ tự có bước sóng tăng dần

A I, II, III, IV B II, IV, I, III C IV, II, I, III D IV, II, III, I

IX.12 Chọn câu đúng

Hằng số phóng xạ  và chu kì bán rã T liên hệ với nhau bởi hệ thức :

A T = ln2 B  = Tln2 C

0,693

T

  D

T

693

,

0







IX.13 Chọn câu đúng.

Hạt nhân Urani 238U

92 phóng xạ, sau một phân rã cho hạt nhân con là Thôri 23490Th Đó là sự phóng xạ

A  B 

 C 

 D 

IX.14 Chọn câu sai.

Chu kì bán rã T của một chất phóng xạ là thời gian sau đó

A hiện tượng phóng xạ lặp lại như cũ

B 1

2 số hạt nhân phóng xạ biến đổi thành chất khác

C độ phóng xạ giảm còn một nửa so với lúc đầu

D 1

2 số hạt nhân phóng xạ bị phân rã.

IX.15 Các tia có cùng bản chất là

A Tia  và tia tử ngoại B Tia α và tia hồng ngoại

C Tia + và tia X D Tia – và tia tử ngoại

IX 16 Chọn phát biểu sai

A Trong phóng xạ +, số nuclôn không thay đổi, nhưng số prôtôn và số nơtrôn thay đổi

B Trong phóng xạ –, số nơtrôn của hạt nhân giảm 1 đơn vị và số prôtôn tăng một đơn vị

C Phóng xạ  không làm biến đổi hạt nhân

D Trong phóng xạ α, số nuclôn giảm 2 đơn vị và số prôtôn giảm 4 đơn vị

C ĐÁP ÁN :

IX.1 A IX.11 B IX.2 D IX.12 A IX.3 C IX.13 A IX.4 D IX.14 A IX.5 D IX.15 A IX.6 A IX.16 D IX.7 D

IX.8 C IX.9 B IX.10 B