SGK Vật Lí 12 - Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân

  • Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân trang 1
  • Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân trang 2
  • Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân trang 3
  • Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân trang 4
  • Bài 35. Tính chất và cấu tạo hạt nhân trang 5
Tính chất và câu tạo
HẠT NHÂN
» ■ - - -
Trong quá trình tìm hiểu cấu tạo của các chất, người ta ngày càng đi sâu vào phạm vi các kích thước ngày càng nhỏ, nhỏ hơn kích thước phân tử, nguyên tử.
Năm 1897, Tôm-xơn (Thompson) tìm ra electron và đo được tỉ sổ -£-•
■ m
Năm 1908, Pê-rin (Perrin) xác định được giá trị của sô' A-vô-ga-đrô, chứng minh sự tồn tại của nguyên tử.
Vào các năm 1909-ỉ-1911, Rơ-dơ-pho tìm ra sự tổn tại của hạt nhân trong nguyên tử. ông đề xuất cấu tạo nguyên tử gồm có hạt nhân và các electron.
Các nhà vật lí học chưa dừng ở đó mà vẫn tiếp tục đi sâu vào cấu tạo bên trong của hạt nhân nguyên tử. vấn để này đã được giải quyết cơ bản vào năm 1932 khi Sát-uých (Chadwick) tìm ra hạt nơtron.
I - CÂU TẠO HẠT NHÂN
1. Theo mô hình nguyên tử Rơ-dơ-pho : Hạt nhân tích điện dương bằng +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn), kích thước của hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử’ khoảng 104-e-105 lần.
Nếu tưởng tượng kích thước ”/■ nguyên tử to như một căn phòng kích thước (10 X 10 X 10) m thì hạt nhân có thể so sánh với vật nào ?
Ghi chú : Cấu tạo của hạt nhân trình bày ở đây thường được gọi là mô hình I-va-nen-cô - Hai-xen-béc.
2. Câu tạo hạt nhân	-
Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn và nơtron ; hai loại hạt này có tên chung là nuclôn.
Hạt
Điện tích
Khối lượng
Prôtôn (p)
+ e
1,67262.10_27kg
Nơtron (n)
0
1,67493.10~27kg
Số prôtôn trong hạt nhân bằng z, 'với z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn ; z gọi là nguyên tử số.
Tổng số nuclôn trong một hạt nhân được kí hiệu là Á. A gọi là số khối. Kết quả, số nơtron trong hạt nhân là A - z.
Kí hiệu hạt nhân
Người ta dùng kí hiệu hoá học X của nguyên tố để đặt tên cho hạt nhân, kèm theo hai số z và A như sau : zX.
Ví dụ: Jh ; ^2C ;	; gzn ; g8U
Kí hiệu này cũng được dùng cho một số hạt sơ cấp (sẽ học ở chương VIII) : \p, _ie-
Đồng vị
Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số z, khác số A, nghĩa là cùng số prôtôn và khác số nơtron.
Ví dụ:	Jh ; jH ; 3H
10/"1 . 11	. 12	. 13z-, . 14/-1 . 15/^ . 16/"',
’ 6 ’ 6
Hiđrô có ba đồng vị là :
Hiđrô thường ỊH chiếm khoảng 99,98% hiđrô thiên nhiên ;
Hiđrô nặng 2 H, còn được gọi là đơteri 2 D, chiếm khoảng 0,015% hiđrô thiên nhiên ;
Hiđrô siêu nặng jH, còn được gọi là triti 3jT ; hạt nhân này không bền, thời gian sống của nó khoảng 10 năm.
Cacbon có nhiều đồng vị, trong đó chỉ có hai đồng vị bền là g2C và g3C. Trong một khối cacbon tự nhiên bền vững, Ộ2C chiếm khoảng 98,89% ; g3C chiếm khoảng 1,11% .
II - KHÔI LƯỢNG HẠT NHÂN
Đơn vị khối lượng nguyên tử
Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron ; vì vậy khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân.
Để tiện tính toán các khối lượng hạt nhân, người ta đã định nghĩa một đơn vị mới đo khối lượng vào cỡ khối lượng các hạt nhân. Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u.
Đơn vị u có giá trị bằng khối lượng nguyên tử của đồng vị ^	Khối lượng và năng lượng
 Trong thuyết tương đối, người ta đã chứng minh rằng, một vật có khối lượng thì cũng có năng lượng tương ứng và ngược lại.
C, cụ thể là :
1 u= 1,66055.10-2.Năng lượng (tính ra đơn vị eV) tương ứng với khối lượng 1 u được xác định :
E - uc2 to 931,5 MeV
kg
Ví dụ : Khối lượng tính ra u :
Electron
Prôtôn
Nơtron
Heli (Năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tổn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c2 (c là tốc độ ánh sáng trong chân không).
 Ta có hệ thức Anh-xtanh sau đây :
E = mc2
 Công thức trên đây có thể áp dụng để tính toán khối lượng và năng lượng tương ứng của các hạt nhân.
He)
5,486.1 o-4
1,00728
1,00866
4,00150
Kết quả tính được :
1 u » 931,5 MeV/c2
Từ dó ta thấy :
MeV/c2 cũng được coi là một đơn vị đo khối lượng hạt nhân.
re Tính 1 MeV/c2 ra đơn vị kilôgam.
Hạt
p
n
e
Khối lượng tính ra MeV/c2
938
939
0,51
re
Chú ỷ : Cũng theo thuyết tương đối, một vật có khối lượng mữ khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với tốc độ V, khối lượng sẽ tăng lên thành m với trong đó mữ được gọi là khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng động. Giá trị khối lượng của các hạt cho trong bài nói chung đều là khối lượng nghỉ.
Như vậy khi một vật có khối lượng'nghỉ mQ chuyển động với tốc độ V thì khối lượng tăng lên thành m =	; khi đó
năng lượng của vật (gọi là năng lượng toàn phần) cho bởi công thức :
/7 _ .„„„2 _ niQC- E = mc =	■
1-4
Năng lượng Eq = /??0c2 được gọi là năng lượng nghỉ và hiệu E -Eữ = (m - nĩữ)c2 chính là động năng của vật, thường kí hiệu là wđ = E - Eo - (ra - ra0)c2.
cấu tạo hạt nhân gồm có 2 prôtôn và A —Z nơtron (4 : số nudôn). Kí hiệu:	£x
Khối lượng hạt nhân tính ra đơn vị u :
1 u = 1,66055.10-27 kg« 931,5 MeV/c2
Hệ thức Anh-xtanh E = mc2.
Trong các câu sau, câu nào đúng ? cấu nào sai ?
Kích thước hạt nhân tỉ lệ với số nudôn A.
Các hạt nhân đổng vị có cùng số prôtôn.
Các hạt nhân đồng vị có cùng số nuclôn.
Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số prôtôn.
Một hạt nhân có khối lượng 1 u thì sẽ có năng lượng tương ứng 931,5 MeV.
Các hạt nhân có cùng số A và khác số z được gọi là các hạt nhân đồng khối, ví dụ: và ^gAr. So sánh:
khối lượng
điện tích
của hai hạt nhân đồng khối.
Xác định khối lượng tính ra u của hạt nhân
Ỉ2C-'
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 4.
Chọn câu đúng.
Tính chất hoá học của một nguyên tử phụ thuộc
nguyên tử số ;
số khối ;
c. khối lượng nguyên tử;
D. số các đồng vị.
Chọn câu đúng.
Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng
số prôtôn;
số nơtron; c. số nudôn ;
D. khối lượng nguyên tử.
Số nuclôn trong ^AHà bao nhiêu ?
A. 13.	B.	14.
c. 27 .	D.	40.
Số nơtron trong hạt nhân ^Al là bao nhiêu ?
A. 13.	B.	14.
c. 27.	D.	40.