NUCLON+ Thí nghiệm của Rơdơpo đã chứng tỏ rằng nguyên tử tuy rất nhỏ đường kính cỡ 10-9 m nhưng có cấu tạo phức tạp bao gồm một hạt ở giữa, gọi là hạt nhân, xung quanh có các êlectron...
Trang 3I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NUCLON
+ Thí nghiệm của Rơdơpo đã chứng tỏ rằng
nguyên tử tuy rất nhỏ (đường kính cỡ 10-9 m) nhưng có cấu tạo phức tạp bao gồm một hạt ở giữa, gọi là hạt nhân, xung quanh có các
êlectron
Trang 4+ Đường kính của hạt nhân nhỏ hơn hàng chục vạn lần so với nguyên tư,û và chỉ bằng 10-14 –
10-15 m
+++
-1 m << -105 m = 100 km
Trang 5+ Hạt nhân cũng lại có cấu tạo riêng Các hiện tượng phóng
xạ và các phản ứng hạt nhân đã chứng tỏ rằng:
Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là
nuclôn
Có hai loại nuclôn:
prôtôn (p): mang một điện tích nguyên tố dương +e, khối lượng :m p = 1,67262.10 -27 kg
nơtrôn (n): không mang điện khối lượng
m n =1,67493.10 -27 kg
1 Cấu tạo hạt nhân
Trang 6+ Nếu một nguyên tố có số thư tự Z trong bảng tuần hoàn Menđêlêep (Z gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó
có Z êlectron ở vỏ ngoài, và 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.
2 Kí hiệu hạt nhân
Hạt nhân nguyên tử X có ki hiệu hóa hoc X
X
A
Trang 7+ Nguyên tử cacbon (than) ứng với Z
= 6, nó có 6 êlectron, hạt nhân của nó
chứa 6 prôtôn và 6 nơtrôn, số khối A
= 12
Thí dụ: Nguyên tử hiđrô đứng đầu bảng tuần
hoàn, Z = 1; nó có 1 êlectron ở vỏ ngoài, hạt nhân của nó có 1 prôtôn và không có nơtrôn; số khối A
= 1
+ Nguyên tử natri ứng với Z = 11 có 11 êlectron, hạt nhân của nó chứa 11 prôtôn và 12 nơtrôn, số khối A = 11 + 12 = 23
Trang 8+ Các nguyên tử nêu trên đây có kí hiệu là 11H,
612C
+ Nhiều khi chỉ cần ghi số khối 1H, 12C, ) và kí hiệu hoá học đã xác định nguyên tử số rồi
+ Cũng có thể ghi C12, Na23, U235 v.v…
Trang 93 Kích thước hạt nhân:
Coi hạt nhân như một quả cầu bán kính R
bán kính R thì bán phụ thuộc vào số khối theo công thức:
R = 1,2.10 -15 A 1/3
Trang 10+ Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtrôn N khác nhau (số khối A khác
nhau) gọi là đồng vị.
II ĐỒNG VỊ
Trang 11+ Hầu hết các nguyên tố đều là hỗn hợp của nhiều đồng vị.
+ Hiđrô có 3 đồng vị: hiđrô thường (H), hiđrô nặng hay đơteri (12 H hoặc D), hiđrô siêu nặng hay triti (13 H hoặc T).
liệu của công nghệ nguyên tử.
+ Thí dụ: cacbon có 4 đồng vị với nơtrôn từ 5 đến 8 (A từ
11 đến 14) trong đó hai đồng vị C12 và C13 là bền vững + Đồng vị C12 chiếm 99% của cacbon thiên nhiên.
+ Thiếc (Z = 50) là hỗn hợp của 10 đồng vị với số khối từ
112 tới 122, với tỉ lệ từ 0,4% đến 33%.
Trang 12III ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ
+ Trong vật lí nguyên tử và hạt nhân người ta
thường dùng một đơn vị khối lượng riêng gọi là đơn
vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u,
1u bằng 1/12 khối lượng của đồng vị phổ biến của nguyên tử cacbon C12
+ Vì vậy đôi khi đơn vị này gọi là đơn vị cacbon.
27
1 12
1,66055.10
12 A
N
−
+ Đồng vị C12 có 12 nuclôn nên khối lượng của 1 nuclôn xấp xỉ bằng u
Trang 13Một nguyên tử có số khối A thì
có khối lượng xấp xỉ bằng Au
vì hạt nhân của nó chứa A nuclôn
+ Khối lượng chính xác của prôtôn là mP = 1,007276u, của nơtrôn là mn = 1,008665u.
+ So sánh với khối lượng của êlectron me = 0,000549u, ta thấy rằng khối lượng của nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân
+ Vật chất hạt nhân có khối lượng riêng cực kì lớn, cỡ
trăm triệu tấn trên cm 3
Trang 141.Hệ thức Anhxtanh E = mc 2
Trang 15IV NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT
1 Lực hạt nhân:
Lực tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân là
Thuộc loại tương tác mạnh, nhưng chỉ có tác dụng trong phạm vi nhỏ hơn hoặc bằng kích thước hạt
tôn năng lượng để thắng lực hạt nhân
Trang 16Các prôtôn trong hạt nhân mang điện dương nên đẩy nhau Nhưng hạt nhân vẫn bền vững vì các nuclôn (kể cả prôtôn lẫn nơtrôn) được liên kết với nhau bởi các lực hút rất mạnh gọi là lực hạt nhân
+ Lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong các lực
đã biết, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclôn bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân, nghĩa là lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10-15 m
Trang 172 Độ hụt khối năng lương liên kết:
Hạt nhân X có số khối A có nguyên tử số là Z thì
Tổng khối lương của các nuclon rời rạc chưa liên kết là:
m 0 = Zm p + Nm n
Khi liên kết thành 1 hạt có khối lương m thì m < m 0
Đại lượng ∆m = m 0 – m gọi là độ hụt khối Theo Anhxtanh : E 0 = m 0 c 2 , E = mc 2 nên khi các nuclon liên kết lại thành một hạt nhân thì
Tỏa năng lượng ∆E = ∆mc 2
Ngược lại muốn tách các nuclon khỏi hạt nhận thì
phải tốn năng W lk = ∆mc 2 để thắng lực liên kết
Trang 18W lk = ∆mc 2 : năng lượng liên kết hạt nhân
Năng lượng liên kết tính cho 1 nuclon gọi là năng lượng liên kết riêng:
A Đặc trưng cho độ bền vững của các hạt nhân, năng lượng liên kết riêng càng lớn hạt nhân càng bền