Cấu tạo hạt nhân, độ hụt khối, năng lượng liên kết ( hay và đầy đủ )

CẤU TẠO HẠT NHÂN-ĐỘ HỤT KHỐI -NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT ( HAY VÀ ĐẦY ĐỦ)

 A.  TÓM TẮT LÝ THUYẾT:

I.  Tính chất và cấu tạo hạt nhân:

1.   Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử :

• Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt nuclôn. Có 2 loại nuclôn :
• Prôtôn , kí hiệu p , mang điện tích dương +1,6.10^-19C ; m_p = 1,672.10^-27kg
• nơ tron, kí hiệu n , không mang điện tích ; m_n = 1,674.10^-27kg
• Nếu 1 nguyên tố X có số thứ tự Z trong bảng tuần hoàn Menđêlêép thì hạt nhân nó chứa Z proton và N nơtron. Kí hiệu : \(_{Z}^{A}\textrm{X}\)

Với : Z gọi là nguyên tử số

A = Z + N gọi là số khối hay số nuclon.

• Kích thước hạt nhân: hạt nhân nguyên tử xem như hình cầu có bán kính phụ thuộc vào số khối A theo công thức:

R = R₀ .A^{1 / 3}   trong đó: R₀ = 1,2.10^-15m

• Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z, nhưng số khối A khác nhau. Ví dụ:
•  Hidrô có ba đồng vị  \(_{1}^{1}\textrm{H}\) ; \(_{1}^{2}\textrm{H}\) ( \(_{1}^{2}\textrm{D}\) ) ; \(_{1}^{3}\textrm{H}\) ( \(_{1}^{3}\textrm{T}\) ).
  

       + đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị  loại này .

     + đồng vị phóng xạ ( không bền) : có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo .   

• Đơn vị khối lượng nguyên tử: kí hiệu là u ; 1u = 1,66055.10^-27kg. Khối lượng 1 nuclôn xấp xỉ bằng 1u.\(1(u)=\frac{k.luongnguyentu _{6}^{12}\textrm{C}}{12}=1,66055.10^{-27}(kg)\)

Người ta còn dùng \((\frac{MeV}{c^{2}})\)  làm đơn vị đo khối lượng.Ta có

          1(u) = 931,5 \((\frac{MeV}{c^{2}})\) = 1,66055.10^-27(kg)

• Khối lượng và năng lượng: Hệ thức năng lượng Anh-xtanh:  E = m.c².

Theo Anhxtanh, một vật có khối lượng m0  khi ở trạng  thái nghỉ thì khi chuyển động với tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với \(m=\frac{m_{0}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\) . Trong đó m0 gọi là khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng động.

Khối lượng của hạt nhân còn được đo bằng đơn vị : \((\frac{MeV}{c^{2}})\) ; 1u = 931 \((\frac{MeV}{c^{2}})\)

          1(u) = 931,5 \((\frac{MeV}{c^{2}})\)= 1,66055.10^-27(kg)

• Một số hạt thường gặp

2.   Lực hạt nhân : Lực hạt nhân là lực hút rất mạnh giữa các nuclôn trong một hạt nhân.

• Đặc điểm của lực hạt nhân :

-         chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa các nuclôn  ≤ 10^-15(m)

-         không phụ thuộc vào điện tích,không phải là lực hấp dẫn

II.            NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN :

1.     Độ hụt khối của hạt nhân :    \(_{Z}^{A}\textrm{X}\)Khối lượng hạt nhân \(m_{hn}\) luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn là m₀ tạo thành hạt nhân đó một lượng \(\Delta m\).

 Độ hụt khối

 \(\Delta m=m_{0}-m_{X}=Z.m_{p}+(A-Z).m_{n}-m_{X}\)

1.     Năng lượng liên kết hạt nhân :

• Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng tỏa ra khi tổng hợp các nuclôn riêng lẻ thành một hạt nhân(hay năng lượng thu vào để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng.rẽ

.\(W_{lk}=\Delta m.c^{2}=\left [ Z.m_{p}+(A-Z).m_{n}-m_{X} \right ].c^{2}\)

• Năng lượng liên kết riêng: là năng lượng liên kết tính bình quân cho 1 nuclôn có trong hạt nhân.

 \(\frac{W_{lk}}{A}=\frac{\left [ Z.m_{p}+(A-Z).m_{n}-m_{X} \right ]c^{2}}{A}\)

+ Năng lượng liên kết riêng càng lớn  thì hạt nhân càng bền vững.

+ Các hạt có số khối trung bình từ 50 đến 95

B.   BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM:

Câu 1. Hạt nhân \(_{27}^{60}\textrm{Co}\) có cấu tạo gồm:

  A. 33 prôton và 27 nơtron;                                B. 27 prôton  và 60 nơtron       

   C. 27 prôton và 33 nơtron;                               D. 33 prôton và 27 nơtron

Câu 2. Biết số Avôgađrô là 6,02.10²³mol­^-1, khối lượng mol của hạt nhân urani  \(_{92}^{238}\textrm{U}\) là 238 gam/mol. Số nơtron trong 119 gam \(_{92}^{238}\textrm{U}\) là

  A. 2,2.10²⁵ hạt                                                  B. 1,2.10²⁵  hạt         

  C. 8,8.10²⁵  hạt                                                 D. 4,4.10²⁵  hạt 

Câu 3. Cho N_A = 6,02.10 ²³ mol­^-1_.  Số nguyên tử có trong 100g \(_{52}^{131}\textrm{I}\) là

  A. 3,952.10²³hạt                                                B. 4,595.10²³hạt       

  C. 4.952.10²³ hạt                                               D. 5,925.10²³hạt

Câu 4. Hạt nhân \(_{11}^{23}\textrm{Na}\)  có

  A. 23 prôtôn và 11 nơtron.                                 B. 11 prôtôn và 12 nơtron.       

   C. 2 prôtôn và 11 nơtron.                                  D. 11 prôtôn và 23 nơtron.

Câu 5. Hạt nhân nào sau đây có 125 nơtron ?

  A. \(_{11}^{23}\textrm{Na}\) .                       B. \(_{92}^{238}\textrm{U}\) .                      C. \(_{86}^{222}\textrm{Ra}\) .                      D. \(_{84}^{209}\textrm{Po}\).

Câu 6. Đồng vị là

  A. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng số khối khác nhau.

  B. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nơtron nhưng số khối khác nhau.

  C. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nôtron nhưng số prôtôn khác nhau.

  D. các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nuclôn nhưng khác khối lượng.

Câu 7. Các nguyên tử được gọi là đồng vị khi hạt nhân của chúng có

  A. cùng số prôtôn.                                             B. cùng số nơtron.    

  C. cùng khối lượng.                                           D. cùng số nuclôn.

Câu 8. Trong hạt nhân \(_{6}^{14}\textrm{C}\) có

  A. 8 prôtôn và 6 nơtron.                                     B. 6 prôtôn và 14 nơtron.         

  C. 6 prôtôn và 8 nơtron.                                     D. 6 prôtôn và 8 electron.

Câu 9. Nguyên tử của đồng vị phóng xạ  \(_{92}^{235}\textrm{U}\) có :

  A. 92 electron và tổng số prôton và electron bằng 235                      

   B. 92 prôton và tổng số nơtron và electron bằng 235

  C. 92 prôton và tổng số prôton và nơtron bằng 235                         

   D. 92 nơtron và tổng số prôton và electron bằng 235

Câu 10. Các hạt nhân đồng vị là các hạt nhân có                                 

  A. cùng số nuclôn nhưng khác số prôtôn.      

  B. cùng số prôtôn nhưng khác số nơtron.

  C. cùng số nơtron nhưng khác số prôtôn.      

   D. cùng só nuclôn nhưng khác số nơtron.

Câu 11. Trong hạt nhân nguyên tử \(_{84}^{210}\textrm{Po}\) có

  A. 84 prôtôn và 210 nơtron.                           B. 126 prôtôn và 84 nơtron.     

  C. 84 prôtôn và 126 nơtron.                            D. 210 prôtôn và 84 nơtron.

Câu 12. Định nghĩa sau đây về đơn vị khối lượng nguyên tử là đúng ?

  A. u bằng khối lượng của một nguyên tử \(_{1}^{1}\textrm{H}\). 

  B. u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử \(_{6}^{12}\textrm{C}\).

  C. u bằng \(\frac{1}{2}\)  khối lượng của một hạt nhân nguyên tử  \(_{6}^{12}\textrm{C}\).                  

   D. u bằng \(\frac{1}{2}\) khối lượng của một nguyên tử \(_{6}^{12}\textrm{C}\) .

Câu 13. Sử dụng công thức về bán kính hạt nhân với R₀=1,23fm, hãy cho biết bán kính hạt nhân \(_{82}^{207}\textrm{Pb}\) lớn hơn bán kính hạt nhân \(_{13}^{27}\textrm{Al}\) bao nhiêu lần?

  A. hơn 2,5 lần             B. hơn 2 lần                 C. gần 2 lần               D. 1,5 lần  

Câu 14. Chọn câu đúng đối với hạt nhân nguyên tử  

  A. Khối lượng hạt nhân xem như khối lượng nguyên tử                     

   B. Bán kính hạt nhân xem như bán kính nguyên tử           

  C. Hạt nhân nguyên tử gồm các hạt proton và electron                     

   D. Lực tĩnh điện liên kết các nucleon trong hạt nhân 

Câu 15. Chọn câu đúng. Lực hạt nhân là:

  A. Lực liên giữa các nuclon                              B. Lực tĩnh điện.         

  C. Lực liên giữa các nơtron.                             D. Lực liên giữa các prôtôn.

Câu 16. Số nơtron trong hạt nhân \(_{13}^{27}\textrm{Al}\) là bao nhiêu?

  A. 13.                          B. 14.                           C. 27.                          D. 40.

Câu 17. Các nuclôn trong hạt nhân nguyên tử \(_{11}^{23}\textrm{Na}\) gồm

  A.  11 prôtôn.                                                   B.  11 prôtôn và 12 nơtrôn.    

  C.  12 nơtrôn.                                                   D.  12 prôtôn và 11 nơtrôn.

Câu 18. Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân:

  A. có cùng khối lượng.                                     B. cùng số Z, khác số A.        

   C. cùng số Z, cùng số A.                                  D. cùng số A

Câu 19. Phát biểu nào sau đây là sai?

  A. 1u = 1/12 khối lượng của đồng vị \(_{6}^{12}\textrm{C}\) .       B. 1u = 1,66055.10^-31 kg.

  C. 1u = 931,5 MeV/c²                                       D. Tất cả đều sai.

Câu 20. Lực hạt nhân là lực nào sau đây?

  A. lực điện.                                                        B. lực tương tác giữa các nuclôn.

  C. lực từ.                                                            D. lực tương tác giữa Prôtôn và êléctron

Câu 21. Bản chất lực tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân là

  A. lực tĩnh điện                                                  B. lực hấp dẫn         

  C. lực tĩnh điện                                                  D. lực tương tác mạnh

Câu 22. Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là

  A. 10^-13 cm                   B. 10^-8 cm                    C. 10^-10 cm                    D. Vô hạn

Câu 23(TN2009): Hạt nhân bền vững nhất trong các hạt nhân \(_{2}^{4}\textrm{He}\) ,\(_{92}^{235}\textrm{U}\) ,\(_{26}^{56}\textrm{Fe}\)  và \(_{137}^{55}\textrm{Cs}\) là

  A. \(_{2}^{4}\textrm{He}\) .                        B.\(_{92}^{235}\textrm{U}\) .                        C. \(_{26}^{56}\textrm{Fe}\)                          D. \(_{137}^{55}\textrm{Cs}\) .