+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt khác. Ví dụ: Phóng xạ. + Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác. +[r]
Trang 1PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
I Phản ứng hạt nhân:
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân
Có hai loại phản ứng hạt nhân:
+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt khác Ví dụ: Phóng xạ
+ Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác
Ví dụ: Rơ –dơ- pho cho chùm hạt bắn phá Nitơ, kết quả Nitơ bị phân rã và biến đổi thành ôxi và hidrô
+ Phương trình tổng quát của phản ứng hạt nhân: A + B → C + D
Với A, B là các hạt tương tác, còn C, D là các hạt sản phẩm
+ Phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân: hạt nhân mẹ X biến thành hạt nhân con Y
và hạt hoặc
* Phản ứng hạt nhân nhân tạo là phản ứng hạt nhân do con người gây ra
Phản ứng đầu tiên do Rơ – dơ - pho thực hiện:
2 4 He + N 14 7 →17 8 O + H 1 1
Phản ứng do ông bà Giôliô - Quyri thực hiện:
4 2 He + Al 27 13 →30 15 P + n 0 1
Hạt nhân P30
15 sinh ra không bền vững mà có tính phóng xạ +:
→
15 P 14 Si + e 1
Nguyên tử Phôtpho30 ( )30
15P là đồng vị phóng xạ nhân tạo
II Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:
Xét phản ứng hạt nhân: 1 2 3 4
A
Z A + B Z → C + DZ Z
1) Bảo toàn số khối (số nuclôn):
+ Tổng số nuclôn ở vế trái và vế phải của phương trình luôn luôn bằng nhau
A1 + A2 = A3 + A4
Giải thích: Trong phản ứng hạt nhân, một prôtôn chỉ có thể biến thành một nơtron và ngược lại nên
tổng số prôtôn và nơtron không đổi
2) Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z):
+ Tổng điện tích (tổng nguyên tử số Z) của các hạt ở hai vế trái và vế phải của phương trình luôn luôn bằng nhau
Z1 + Z2 = Z3 + Z4
Giải thích: Vì các hạt tham gia phản ứng hạt nhân tạo thành hệ cô lập về điện nên điện tích của hệ
không đổi
3) Bảo toàn năng lượng toàn phần:
4) Bảo toàn động lượng của hệ các hạt tham gia phản ứng
Trang 2III Năng lượng trong phản ứng hạt nhân:
+ Xét phản ứng hạt nhân: 1 2 3 4
A
Z A + B Z → C + DZ Z
* Sự hụt khối của từng hạt nhân kéo theo sự không bảo toàn khối lượng trong phản ứng hạt nhân
+ Gọi mt = mA + mB: tổng khối lượng nghỉ các hạt trước phản ứng
ms = mC + mD: tổng khối lượng nghỉ các hạt sau phản ứng
→ Năng lượng của phản ứng:
ΔE = (mt – ms)c2 + Một phản ứng trong đó các hạt sinh ra có tổng khối lượng bé hơn các hạt ban đầu (nghĩa là bền vững hơn) là phản ứng tỏa năng lượng
+ Một phản ứng sinh ra các hạt có tổng khối lượng lớn hơn các hạt ban đầu (kém bền vững) là phản ứng thu năng lượng
* Các CT khác tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
2
C D A B
lkC lkD lkA lkB
IV Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng:
+ Phản ứng phân hạch: một hạt nhân rất nặng hấp thụ một nơtron và vỡ thành hai hạt nhân có số
khối trung bình
+ Phản ứng nhiệt hạch: hai hạt nhân nhẹ kết hợp thành một hạt nhân nặng hơn
Ngoài ra phóng xạ luôn là phản ứng hạt nhân toả năng lượng