Vậ t Lý 12 Hạ t Nhân Nguyên Tử
GV : Nguyễ n Xuân Trị - 0937 944 688
45
CHƯ Ơ NG IX
HẠ T NHÂN NGUYÊN TỬ
CHỦ ĐỀ 25
CẤ U TẠ O HẠ T NHÂN NGUYÊN TỬ
ĐỘ HỤ T KHỐ I – NĂNG LƯ Ợ NG LIÊN KẾ T HẠ T NHÂN
A. TÓM TẮ T KIẾ N THỨ C CƠ BẢ N
I CẤ U TẠ O HẠ T NHÂN
1. Cấ u tạ o hạ t nhân
+Hạ t nhân có kí hiệ u
A
ZX
có A nuclôn. Trong đó gồ m: Z prôtôn, N = A – Z nơ trôn.
+ Kí hiệ u củ a prôtôn:
1 1
1 1
p p H= =
+ Kí hiệ u củ a nơ trôn:
1
0
n n=
2. Bán kính củ a hạ t nhân:
1
15
3
1, 2 .10R A −
=
(m). Thể tích củ a hạ t nhân tỉ lệ vớ i số khố i củ a nó.
3. Đồ ng vị
Các nguyên tử mà hạ t nhân chứ a cùng mộ t số prôtôn Z, như ng khác về số nơ trôn N gọ i là đồ ng vị .
4. Mộ t số đơ n vị thư ờ ng dùng trong Vậ t lí hạ t nhân
+ Khố i lư ợ ng nguyên tử : Đơ n vị ucó giá trị bằ ng
1
12
khố i lư ợ ng củ a nguyên tử đồ ng vị
12
6C
+ ucó giá trị xấ p xỉ khố i lư ợ ng củ a nuclôn, nên hạ t nhân có số khố i A thì có khố i lư ợ ng xấ p xỉ bằ ng A(u).
+ Đơ n vị năng lư ợ ng :
19 6 19 13
1 1, 6.10 1 10 .1, 6.10 1, 6.10eV J MeV J J
− − −
= ⇒ = =
+ Mộ t số đơ n vị nguyên tử thư ờ ng gặ p:
27
1, 67262.10 1,00728
p
m kg u
−
= =
27
31
1, 67493.10 1,00866
9,31.10 0,0005468
n
e
m kg u
m kg u
−
−
= =
= =
+ Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 mol-1
+ Điệ n tích nguyên tố : |e| = 1,6.10-19 C
+ Các công thứ c liên hệ :
Số mol :
=
⇒
=
23
; A : khoái löôïng mol (g/mol) hay soá khoái (u) m = : khoái löôïng
N : soá haït nhaân nguyeân töû
; N =
N = 6,023.10 nguyeân töû/mol
A
A
AA
mAN
nAN
NmN
nNA
5. Lự c hạ t nhân
+ Lự c tư ơ ng tác giữ a các nuclôn gọ i là lự c hạ t nhân (tư ơ ng tác hạ t nhân hay tư ơ ng tác mạ nh).
+ Lự c hạ t nhân không cùng bả n chấ t vớ i lự c hấ p dẫ n hay lự c tĩnh điệ n; nó là loạ i lự c mớ i truyề n tư ơ ng tác
giữ a các nuclôn trong hạ t nhân gọ i là lự c tư ơ ng tác mạ nh.
+ Đặ c điể m : Phạ m vi tác dụ ng mạ nh.
6. Hệ thứ c Anhxtanh
+ Hạ t nhân có khố i lư ợ ng nghỉ
0
m
, chuyể n độ ng vớ i vậ n tố c
v
, có năng lư ợ ng toàn phầ n tính theo công
thứ c:
2
E mc K= +
(vớ i độ ng năng
2
2
mv
K=
)
+ Mộ t vậ t có khố i lư ợ ng
0
m
ở trạ ng thái nghỉ , khi chuyể n độ ng vớ i vậ n tố c
v
, khố i lư ợ ng củ a vậ t sẽ tăng
lên thành m vớ i
0
2
2
1
m
m
v
c
=
−
.
+ Hệ thứ c Anhxtanh:
2
0
E mc K E E= ⇒ = −
. Vớ i
2
0 0
E m c=
là năng lư ợ ng nghỉ củ a vậ t.
Vậ t Lý 12 Hạ t Nhân Nguyên Tử
GV : Nguyễ n Xuân Trị - 0937 944 688
46
7. Độ hụ t khố i
m∆
củ a hạ t nhân
A
ZX
( )
p n hn
m Zm A Z m m
∆ = + − −
+ Nế u
0m∆ >
thì hạ t nhân bề n vữ ng.
+ Nế u
0m∆ <
thì hạ t nhân không tồ n tạ i.
+
hn
m
là khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
A
ZX
. Khố i lư ợ ng hạ t nhân bao giờ cũng nhỏ hơ n tổ ng khố i lư ợ ng củ a các
nuclôn cấ u thành hạ t nhân.
8. Năng lư ợ ng liên kế t
lk
W
củ a hạ t nhân
A
ZX
Khi muố n phá vỡ hạ t nhân thành các nuclôn riêng biệ t, ta phả i cung cấ p cho nó mộ t năng lư ợ ng bằ ng
E∆
.
+ Khi đơ n vị củ a
[ ] [ ] [ ]
;
lk p n hn
W J m m m kg
= = = =
thì
2 2
( ) .
lk p n hn
W mc Zm A Z m m c
= ∆ = + − −
vớ i
8
3.10 /c m s=
là vậ n tố c ánh sáng trong chân không.
+ Khi đơ n vị củ a
[ ] [ ] [ ]
;
lk p n hn
W MeV m m m u
= = = =
thì
2( ) .931,5
lk p n hn
W mc Zm A Z m m
= ∆ = + − −
9. Năng lư ợ ng liên kế t riêng
lk
W
A
=
củ a hạ t nhân
A
ZX
+ Năng lư ợ ng liên kế t riêng là năng lư ợ ng liên kế t trên mộ t nuclôn :
1( ) .931,5
lk
p n hn
WZm A Z m m
A A
= = + − −
+ Hạ t nhân có năng lư ợ ng liên kế t riêng càng lớ n thì càng bề n vữ ng.
Chú ý : Hạ t nhân có số khố i trong khoả ng từ 50 đế n 70, năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a chúng có giá trị lớ n
nhấ t vào khoả ng 8,8
.
Mev
nu
B. CÂU HỎ I VÀ BÀI TẬ P TRẮ C NGHIỆ M
Câu 1: Hãy chọ n câu đúng: Các nguyên tử gọ i là đồ ng vị khi
A. Có cùng vị trí trong bả ng hệ thố ng tuầ n hoàn
B. Hạ t nhân chứ a cùng số proton Z như ng số notron N khác nhau
C. Hạ t nhân chữ a cùng số proton Z như ng sô nuclon A khác nhau
D. Cả A, B, C đề u đúng
Câu 2: Hãy chọ n câu đúng
A. Khố i lư ợ ng củ a nguyên tử bằ ng khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
B. Có hai loạ i nuclon là proton và electron
C. Bán kính củ a nguyên tử bằ ng bán kính hạ t nhân
D. Điệ n tích củ a nguyên tử bằ ng điệ n tích hạ t nhân
Câu 3: Hãy chọ n câu đúng:
A. Trong ion đơ n nguyên tử , số proton bằ ng số electron
B. Trong hạ t nhân, số proton phả i bằ ng số notron
C. Trong hạ t nhân, số proton bằ ng hoặ c nhỏ hơ n số notron
D. Lự c hạ t nhân có bán kính tác dụ ng bằ ng bán kính nguyên tử
Câu 4: Chọ n câu sai:
A. Mộ t mol nguyên tử (phân tử ) gồ m NA nguyên tử (phân tử ) NA = 6,023.1023 hạ t
B. Khố i lư ợ ng củ a mộ t nguyên tử Cacbon bằ ng 12g
C. Khố i lư ợ ng củ a mộ t mol N2 bằ ng 28g
D. Khố i lư ợ ng củ a mộ t mol ion H+ bằ ng 1g
Câu 5: Hạ t nhân nguyên tử đư ợ c cấ u tạ o từ :
A. Các proton B. Các notron C. Các electron D. Các nuclon
Câu 6: Đơ n vị đo khố i lư ợ ng trong vậ t lí hạ t nhân có thể dùng:
A. kg B. Đơ n vị khố i lư ợ ng nguyên tử (u)
B. Đơ n vị
2
eV
c
hoặ c
2
MeV
c
D. Cả A, B và C đề u đúng
Câu 7: Đơ n vị khố i lư ợ ng nguyên tử củ a 1 u là:
A.
27
1 1,66055.10u kg
−
=
B.
2
1 931,5 MeV
uc
=
C.
1
112
u=
khố i lư ợ ng nguyên tử
12
6C
D. Cả A, B và C đề u đúng
Vậ t Lý 12 Hạ t Nhân Nguyên Tử
GV : Nguyễ n Xuân Trị - 0937 944 688
47
Câu 8: Hạ t nhân nguyên tử
235
92U
có bao nhiêu notron và proton
A. p = 92, n = 143 B. p = 143, n = 92 C. p = 92, n = 235 D. p = 235, n = 93
Câu 9: Hạ t nhân nguyên tử
20
XNe
có bao nhiêu notron và proton:
A. p = 20, n = X B. p = X, n = 20 - X C. 20 - X, n = 20 D. p = 20, n = 20
Câu 10: So vớ i hạ t nhân
29
14 Si
, hạ t nhân
40
20 Ca
có nhiề u hơ n
A. 11 nơ trôn và 6 prôtôn. B. 5 nơ trôn và 6 prôtôn.
C. 6 nơ trôn và 5 prôtôn. D. 5 nơ trôn và 12 prôtôn.
Câu 11: Hạ t nhân Liti có 3 proton và 4 notron. Hạ t nhân này có kí hiệ u như thế nào?
A.
7
3Li
B.
4
3Li
C.
3
4Li
D.
3
7Li
Câu 12: Nguyên tử củ a đồ ng vị phóng xạ
235
92U
có:
A. 92 electron và tổ ng số proton và electron bằ ng 235
B. 92 proton và tổ ng số electron và notron bằ ng 235
C. 92 notron và tổ ng số notron và proton bằ ng 235
D. 92 notron và tổ ng số proton và electron bằ ng 235
Câu 13: Hạ t nhân
14
6
C phóng xạβ-. Hạ t nhân con sinh ra có
A. 5 prôtôn và 6 nơ tron. B. 6 prôtôn và 7 nơ tron.
C. 7 prôtôn và 7 nơ tron. D. 7 prôtôn và 6 nơ tron.
Câu 14: Cho hạ t nhân
X
10
5
. Hãy tìm phát biể u sai:
A. Số nơ trôn: 5 B. Số prôtôn: 5 C. Số nuclôn: 10 D. Điệ n tích hạ t nhân: 6e
Câu 15: Tìm phát biể u sai về hạ t nhân nguyên tử
23
11
Na
A. Hạ t nhân Na có 11 nuclôn B. Số nơ tron là 12
C. Số prôton là 11 D. Số nuclôn là 23
Câu 16: Hãy cho biế t thành phầ n cấ u tạ o củ a hạ t nhân nguyên tửPôlôni
Po
210
84
?
A. Hạ t nhân Pôlôni có Z = 210 prôtôn và N = 84 nơ trôn.
B. Hạ t nhân Pôlôni có Z = 84 prôtôn và N = 126 nơ trôn.
C. Hạ t nhân Pôlôni có Z = 126 prôtôn và N = 84 nơ trôn.
D. Hạ t nhân Pôlôni có Z = 210 prôtôn và N = 126 nơ trôn.
Câu 17: Nhân Uranium có 92 proton và tổ ng cộ ng có 143 nơ tron, kí hiệ u củ a hạ t nhân này là:
A.
U
237
92
B.
U
235
92
C.
U
92
235
D.
U
92
237
Câu 18: Hạ t nhân
X
A
Z
có khố i lư ợ ng là mX. Khố i lư ợ ng củ a prôtôn và củ a nơ tron lầ n lư ợ t là mp và mn.Độ hụ t
khố i củ a hạ t nhân
X
A
Z
là:
A. ∆m = [Zmn+ (A - Z)mp] - mXB. ∆m = mX- (mn+ mp)
C. ∆m = [Zmp+ (A - Z)mn]-mXD. ∆m = (mn+ mp) - mX
Câu 19: Cho ba hạ t nhân X, Y, Z có số nuclon tư ơ ng ứ ng là AX, AY, AZ vớ i AX = 2AY = 0,5AZ. Biế t năng lư ợ ng
liên kế t củ a từ ng hạ t nhân tư ơ ng ứ ng là∆EX,∆EY,∆EZ vớ i ∆EZ < ∆EX < ∆EY. Sắ p xế p các hạ t nhân này theo thứ
tựtính bề n vữ ng giả m dầ n là
A. Y, X, Z B. Y, Z, X C. X, Y, Z D. Z, X, Y
Câu 20: Giả sử hai hạ t nhân X và Y có độ hụ t khố i bằ ng nhau và số nuclôn củ a hạ t nhân X lớ n hơ n số nuclôn củ a
hạ t nhân Y thì
A. hạ t nhân Y bề n vữ ng hơ n hạ t nhân X.
B. hạ t nhân X bề n vữ ng hơ n hạ t nhân Y.
C. năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a hai hạ t nhân bằ ng nhau.
D. năng lư ợ ng liên kế t củ a hạ t nhân X lớ n hơ n năng lư ợ ng liên kế t củ a hạ t nhân Y.
Câu 21: Khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
Be
10
4
là 10,0113u; khố i lư ợ ng củ a nơ tron là mn= 1,0086u; khố i lư ợ ng củ a
prôtôn là mp=1,0072u. Độ hụ t khố i củ a hạ t nhân
Be
10
4
là:
A. 0,9110u B. 0,0811u C. 0,0691u D. 0,0561u
Câu 22: Cho 1u = 931,5 MeV/c2. Hạ t α có năng lư ợ ng liên kế t riêng 7,1 MeV. Độ hụ t khố i củ a các nuclon khi
liên kế t thành hạ t α là :
A. 0,0256u B. 0,0305u C. 0,0368u D. 0,0415u
Vậ t Lý 12 Hạ t Nhân Nguyên Tử
GV : Nguyễ n Xuân Trị - 0937 944 688
48
Câu 23: Khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
232
90
Th
là
232,0381
Th
m u=
; khố i lư ợ ng củ a notron là
1,0087 ;
n
m u=
khố i
lư ợ ng củ a proton là
1, 0073 .
p
m u=
Độ hụ t khố i củ a hạ t nhân
232
90
Th
là:
A. 1,8543 u B. 18,543 u C. 185,43 u D. 1854,3 u
Câu 34: Hạ t nhân
10
4Be
có khố i lư ợ ng 10,0135u. Khố i lư ợ ng củ a nơ trôn mn = 1,0087u; khố i lư ợ ng củ a prôtôn mP
= 1,0073u; 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a hạ t nhân
10
4Be
là
A. 0,6321 MeV. B. 63,2152 MeV. C. 6,3215 MeV. D. 632,1531 MeV.
Câu 25: Cho khố i lư ợ ng củ a proton, notron,
Ar
40
18
,
Li
6
3
lầ n lư ợ t là: 1,0073 u; mn = 1,0087u; mLi = 6,0145 u; mAr
= 40,0256 u và 1u = 931,5 MeV/c2. So vớ i năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a hạ t nhân
Li
6
3
thì năng lư ợ ng liên kế t
riêng củ a hạ t nhân
Ar
40
18
.
A. lớ n hơ n mộ t lư ợ ng là 5,20 MeV B. lớ n hơ n mộ t lư ợ ng là 3,42 MeV
C. nhỏ hơ n mộ t lư ợ ng là 3,42 MeV D. nhỏ hơ n mộ t lư ợ ng là 5,20 MeV
Câu 26: Năng lư ợ ng liên kế t củ a các hạ t nhân
H
2
1
;
He
2
2
;
Fe
56
26
và
U
235
92
lầ n lư ợ t là 2,22MeV; 28,3 MeV; 492
MeV và 178,6 MeV. Hạ t nhân bề n vữ ng nhấ t là:
A.
H
2
1
B.
He
2
2
C.
56
26 Fe
D.
U
235
92
Câu 27: Tính năng lư ợ ng liên kế t củ a hạ t nhân
126
52
Te. Cho mp = 1,0073 u ; mn = 1,0087 u. MTe = 125,9033 u; cho
u = 931,5 MeV/c2
A. 1024,94 MeV B. 10,94 MeV C. 102 MeV D. 24,94 MeV.
Câu 28: Tính năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a hạ t nhân Molypđen
98
42
Mo. Cho mp = 1,0073u; mn = 1,0087u; mMo =
97,9054u; u = 931,5 MeV/c2.
A. 8,3MeV. B.8,1 MeV C. 7,9MeV. D. 7,8 MeV
Câu 29: Khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
Be
10
4
là mBe = 10,0113 u, khố i lư ợ ng củ a nơ tron là mn= 1,0087u, khố i lư ợ ng
củ a prôtôn là mp= 1,0073u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lư ợ ng liên kế t củ a hạ t nhân
Be
10
4
là:
A. 64,332 MeV B. 6,4332 MeV C. 0,064332 MeV D. 6,4332 KeV
Câu 30: Khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
20
10 Ne
là mNe = 19,9870 u, khố i lư ợ ng củ a nơ tron là mn= 1,0087u, khố i lư ợ ng
củ a prôtôn là mp= 1,0073u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lư ợ ng liên kế t củ a hạ t nhân
20
10 Ne
là:
A.
5
1,86.10
MeV B.
3
1,86.10
MeV C.
9
2,99.10−
J D. Mộ t giá trị khác
Câu 31: Cho năng lư ợ ng liên kế t củ a hạ t nhân α bằ ng 36,4 MeV. Năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a hạ t nhân đó bằ ng
A. 18,2 MeV/nuclon B. 6,067 MeV/nuclon C. 9,1 MeV/nuclon D. 36,4 MeV/nuclon
Câu 32: Biế t khố i lư ợ ng củ a prôtôn mp= 1,0073u; khố i lư ợ ng nơ tron mn= 1,0087u; khố i lư ợ ng củ a hạ t nhân
Dơ teri mD= 2,0136u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lư ợ ng liên kế t riêng củ a hạ t nhân nguyên tửDơ teri
D
2
1
là
A. 1,12 MeV B. 2,24 MeV C. 3,36 MeV D. 1,24 MeV
Vậ t Lý 12 Hạ t Nhân Nguyên Tử
GV : Nguyễ n Xuân Trị - 0937 944 688
49
CHỦ ĐỀ 26
PHÓNG XẠ HẠ T NHÂN – PHẢ N Ứ NG HẠ T NHÂN
A. TÓM TẮ T KIẾ N THỨ C CƠ BẢ N
I. PHÓNG XẠ HẠ T NHÂN
1. Các loạ i phóng xạ
Phóng xạ
(
4
2He
):
4 4
2 2
2 ; 4
A A
Z Z
Y X Y X
X He Y
Z Z A A
−
−
→ +
= − = −
+ Hạ t nhân con lùi hai ô so vớ i hạ t nhân mẹ trong bả ng hệ thố ng tuầ n
hoàn và có số khố i giả m 4 đơ n vị .
+ Là hạ t nhân Hêli (
4
2He
), mang điệ n tích dư ơ ng (+2e) nên lệ ch về
phía bả n âm khi bay qua giữ a hai bả n tụ điệ n.
+ Chuyể n độ ng vớ i vậ n tố c cỡ
7
2.10 /m s
,quãng đư ờ ng đi đư ợ c
trong không khí cỡ 8 cm, trong chấ t rắ n cỡ vài mm => khả năng đâm xuyên
kém, có khả năng iôn hóa chấ t khí mạ nh.
Phóng xạ
−
(
0
1e
):
0
1 1
1 ;
A A
Z Z
Y X Y X
X e Y
Z Z A A
− +
→ +
= + =
+ Hạ t nhân con tiế n ô so vớ i hạ t nhân mẹ trong bả ng hệ thố ng tuầ n hoàn và có cùng số khố i.
+ Thự c chấ t củ a phóng xạ
−
là mộ t hạ t nơ trôn biế n thành mộ t hạ t prôtôn, mộ t hạ t electrôn và mộ t
phả n hạ t nơ trinô
( )
:
n p e
hay
1 1 0
0 1 1
n p e
−
→ + +
+ Bả n chấ t củ a phóng xạ
−
là hạ t electron
0
1
( )e
−
, mang điệ n tích (-1e) nên bị lệ ch về phía bả n dư ơ ng
củ a tụ điệ n.
+ Hạ t nơ trinô
( )
không mang điệ n, không khố i lư ợ ng (hoặ c rấ t nhỏ ) chuyể n độ ng vớ i vậ n tố c ánh
sáng và hầ u như không tư ơ ng tác vậ t chấ t.
+ Phóng ra vớ i vậ n tố c gầ n bằ ng vậ n tố c ánh sáng.
+ Iôn hóa chấ t khí yế u hơ n tia
.
+ Khả năng đâm xuyên mạ nh, đi đư ợ c vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loạ i.
Phóng xạ
+
(
0
1e
):
0
1 1
1 ;
A A
Z Z
Y X Y X
X e Y
Z Z A A
+ −
→ +
= − =
+ Hạ t nhân con lùi mộ t ô so vớ i hạ t nhân mẹ trong bả ng hệ thố ng tuầ n hoàn.
+ Thự c chấ t củ a phóng xạ
+
là mộ t hạ t prôton biế n thành mộ t hạ t nơ tron, mộ t hạ t pôzitron và mộ t hạ t
nơ trinô
( )
:
p n e v
hay
1 1 0
1 0 1
p n e
+
→ + +
+ Bả n chấ t củ a tia phóng xạ
+
là hạ t pôzitron (
1
0e
), mang điệ n tích dư ơ ng (+e) nên bị lệ ch về phía
bả n âm củ a tụ điệ n (lệ ch nhiề u hơ n tia
và đố i xứ ng vớ i tia
−
).
+ Phóng ra vớ i vậ n tố c gầ n bằ ng vậ n tố c ánh sáng.
+ Iôn hóa chấ t khí yế u hơ n tia
+ Khả năng đâm xuyên mạ nh, đi đư ợ c vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loạ i.
Phóng xạ
(photon)
0
0
A A
Z Z
X X
→ +
+ Có bả n chấ t là sóng điệ n từ có bư ớ c sóng rấ t ngắ n (< 0,01 nm). Là chùm photon có năng lư ợ ng cao.
+ Là bứ c xạ điệ n từ không mang điệ n nên không bị lệ ch trong điệ n trư ờ ng và từ trư ờ ng.
+ Có các tính chấ t như tia Rơ nghen, có khả năng đâm xuyên lớ n, đi đư ợ c vài mét trong bê tông và vài
centimet trong chì và rấ t nguy hiể m.