CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHỦ ĐỀ 1: CẤU TẠO HẠT NHÂN
Dạng 2: Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng
1. Hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng: E = m.c2 Với c = 3.108 m/s là vận tốc ás trong chân không.
@ Khối lượng động: m =
2 2 0
1 c v m
−
@ Một hạt có khối lượng nghỉ m0, khi chuyển động với vận tốc v sẽ có động năng là Wđ = W – W0 = mc2 – m0c2 =
2 2 0
1 c v m
− c2 – m0c2.
Trong đó W = mc2 gọi là năng lượng toàn phần và W0 = m0c2 gọi là năng lượng nghỉ.
2. Độ hụt khối của hạt nhân: ∆m = Zmp + (A - Z)mn - mX
mX là khối lượng hạt nhân ZAX 3. Năng lượng liên kết: WLK = ∆m.c2
4. Năng lượng liên kết riêng: là năng lượng liên kết tính cho một nuclon: lkWA Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững (không quá 8,8MeV/nuclôn).
------
Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học.
------ Dạng 3: Phản ứng hạt nhân
1. Phương trình phản ứng: ZA11X1+ZA22X2®ZA33X3+ ZA44X4 2. Các định luật bảo toàn
+ Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4
+ Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn động lượng:
4 4 3 3 2 2 1 1 4 3 2
1 p p phaymv mv mv mv
p+ = + + = +
+ Bảo toàn năng lượng: KX1+KX2+∆E=KX3+KX4 Trong đó: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân
1 2
X 2 x x
K = m v là động năng cđ của hạt X + Không có định luật bảo toàn khối lượng.
3. Năng lượng của phản ứng hạt nhân:
W = (mtrước- msau).c2≠0
W > 0 ⇔mtrước > msau: Tỏa năng lượng.
W < 0 ⇔mtrước < msau: Thu năng lượng 4. Năng lượng tỏa→1mol khí: W = mAN WA lk=nN WA lk 5. Năng lượng tạo thành m(g) hạt X: A
W mN E
= A ∆
------
Ý chí là sức mạnh để bắt đầu công việc một cách đúng lúc.
------
Chuyến đi vạn dặm bắt đầu bằng một bước chân!
CHỦ ĐỀ 3: PHÓNG XẠ
1. Hiện tượng phóng xạ: là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ địên từ. Hạt nhân tự phân hủy gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau khi phân hủy gọi là hạt nhân con.
2. Đặc tính:
+ Phóng xạ là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
+ Phóng xạ mang tính tự phát không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài như: nhiệt độ, áp suất...
3. Các dạng tia phóng xạ:
4. Chu kỡ bỏn ró: là khoảng thời gian đờ̉ ẵ sụ́ hạt nhõn nguyờn tử biờ́n đụ̉i thành hạt nhân khác.
Phóng xạ Alpha (α ) Phóng Bêta: có 2 loại là β-
và β+ Phóng Gamma (γ).
Bản chất Là dòng hạt nhân Hêli (24He)
β- : là dòng electron (−01e)
β+: là dòng pôzitron (−01e)
Là sóng điện từ có λ rất ngắn (λ≤ 10-11m), cũng
là dòng phôtôn có năng lượng cao.
Phương trình
4 4
2 2
A A
ZX→Z−−Y+ He Rút gọn:
4 2
A A
ZX→α Z−−Y Vd:22688Ra→22286Rn+24He Rút gọn
226 222
88Raα→86Rn
β- :ZAX→Z+A1Y+−01e Ví dụ: 146C→147N+−01e β+: 1 01
A A
ZX→Z−Y+ e Ví dụ: 127N→126C+01e
Sau phóng xạ α hoặc
β xảy ra quá trình chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản →phát ra phô tôn.
Tốc độ v ≈ 2.107m/s. V ≈ c = 3.108m/s. v = c = 3.108m/s.
Khả năng
Ion hóa Mạnh Mạnh nhưng yếu hơn tia α Yếu hơn tia α và β Khả năng
đâm xuyên
+ Đi được vài cm trong không khí (Smax = 8cm); vài àm trong vật rắn (Smax = 1mm)
+ Smax = vài m trong không khí.
+ Xuyên qua kim loại dày vài mm.
+ Đâm xuyên mạnh hơn tia α và β. Có thể xuyên qua vài m bê-tông hoặc vài cm chì.
Trong điện
trường Lệch Lệch nhiều hơn tia alpha Không bị lệch
Chú ý
Trong chuổi phóng xạ
α thường kèm theo phóng xạ β nhưng không tồn tại đồng thời hai loại β.
Còn có sự tồn tại của hai loại hạt
0 0
1 1 0
A A
ZX→Z−Y+ +e ν nơtrinô.
0 0
1 1 0
A A
ZX→Z+Y e+ +− νphản nơtrinô
Không làm thay đổi hạt nhân.
T =lnλ2 =0,693λ λ: Hằng số phóng xạ (s−1)
5. Định luật phóng xạ: Số hạt nhân (khối lượng) phóng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ
N = N e0 −λt= 0 2
t T
N
; m = m0.e−λt= 0 2
t T
m N0, m0: số hạt nhân và khối lượng ban đầu tại t = 0.
N, m: số hạt nhân và khối lượng còn lại vào thời điểm t.
0 0
m m m N N N
∆ = −
∆ = −
, :
∆ ∆m N số hạt nhân và khối lượng bị phân rã (thành chất khác) Chú ý:
+ % còn lại:
0
100% ? m
m =
+ % phân rã:
0
100% ? m
m
∆ =
------ Dạng 1: Các đại lượng đặc trưng của phóng xạ
1. Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau t/g t: N N Tt N e−λt
−
=
= 0.2 0.
2. Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân còn được tạo thành và bằng số hạt (α hoặc e- hoặc e+) được tạo thành: ∆N=N0−N=N0(1−e−λt)
Khối lượng hạt nhân mới tạo thành:∆m'= ' . ' N A
N
A
∆
A’ là số khối của hạt nhân mới tạo thành
Khối lượng hạt nhân con (chất mới tạo thành sau thời gian t):
( 0 ) con
con
m m m A
= − c.lại A
meù Hoặc con con.( 0 )
A
m A N N
= N − c.lại
3. Trong sự phóng xạ α, xác định thể tích (khối lượng) khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ.
'
∆N He =∆N = N0 – N = N0(1-e−λ.t) = N0(1- T
−t
2 )
+ Khối lượng khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ:mHe = 4
A He
N
∆N
+ Thể tích khí Heli được tạo thành (đktc) sau thời gian t:V = 22,4
A He
N
∆N
4. Bảng quy luật phân rã
t = T 2T 3T 4T 5T
Số hạt còn lại N0/2 N0/4 N0/8 N0/16 N0/32 Số hạt đã phân rã N0/2 3N0/4 7N0/8 15N0/16 31N0/32
Tỉ lệ % đã rã 50% 75% 87.5% 93.75% 96.875%
Tỉ lệ đã rã &còn lại 1 3 7 15 31
5. Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t
T t t
e m m
m −λ
−
=
= 0.2 0.
6. Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t
) 1
0(
0 m m e t
m
m= − = −−λ
∆
Trong đó:
+ N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu + T là chu kỳ bán rã.
+ λ=lnT2=0,T963 : là hằng số phóng xạ; λ và T không phụ thuộc vào tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ.
+ N=mANA=VV0NA V0=22, 4dm3