Hạt nhân, khối lượng hạt nhân, tính chất và cấu tạo hạt nhân - Vật lý 12 bài 35

Vậy hạt nhân nguyên tử là gì? được cấu tạo như thế nào, có tính chất và đặc điểm gì? thế nào là hạt nhân đồng vị? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Cấu tạo của hạt nhân

1. Theo mô hình nguyên tử Rơ-dơ-pho:

- Hạt nhân tích điện dương +Ze (Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn).

2. Cấu tạo của hạt nhân

- Hạt nhân được cấu tạo bở nuclôn gồm 2 loại hạt là prôtôn và nơtron

• Một hạt nhân có:

 A: nuclôn (số khối)

 Z: prôtôn (nguyên tử số)

 N = A - Z: số nơtron

3. Ký hiệu hạt nhân

- Người ta dùng ký hiệu hóa học X của nguyên tố để đặt tên cho hạt nhân, thêm 2 chỉ số Z và A như sau: 

- Ví dụ: ; ; ; ;...

4. Đồng vị của hạt nhân

- Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số Z, khác số A (nuclôn) nghĩa là cùng số prôtôn và khác số nơtron.

- Ví dụ:  Hiđrô thường (prôtôn);  Hiđrô nặng (Đơtơri);  Hiđrô siêu nặng (Triti);

II. Khối lượng hạt nhân

1. Khối lượng hạt nhân

- Đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu là u có giá trị bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị.

 1u = 1,6055.10^-27kg. 

2. Khối lượng và năng lượng

- Năng lượng (tính ra đơn vị eV) tương ứng với khối lượng 1u được xác định:

 1u = 931,5 MeV/c².

- Một vật có khối lượng  khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với:

Trong đó m₀ được gọi là khối lượng nghỉ và m là khối lượng động.

- Năng lượng toàn phần: 

- Năng lượng  được gọi là năng lượng nghỉ.

- Động năng của hạt nhân là: W_đ = E - E₀ = (m - m₀ )c².

III. Bài tập về nội dung hạt nhân

* Bài 1 trang 180 SGK Vật Lý 12: Trong các câu sau, câu nào đúng? Câu nào sai?

1. Kích thước hạt nhân tỉ lệ với số nuclon A.

2. Các hạt nhân đồng vị có cùng số proton.

3. Các hạt nhân đồng vị có cùng số nuclon.

4. Điện tích hạt nhân tỉ lệ với số proton.

5. Một hạt nhân có khối lượng 1u thì sẽ có năng lượng tương ứng 931,5 MeV.

° Lời giải bài 1 trang 180 SGK Vật Lý 12:

1. Sai   2. Đúng   3. Sai

4. Đúng. Vì hạt nhân có cùng Z prôtôn thì có điện tích dương bằng +Ze.

5. Đúng. Vì  

* Bài 2 trang 180 SGK Vật Lý 12: Các hạt nhân có cùng số A và khác số Z được gọi là các hạt nhân đồng khối, ví dụ: và  . So sánh:

1. Khối lượng

2. Điện tích của hai hạt nhân đồng nhất.

° Lời giải bài 2 trang 180 SGK Vật Lý 12:

◊ Hai hạt nhân này có cùng số khối nên có khối lượng gần bằng nhau nhưng khác số Z nên có số điện tích khác nhau.

- Hạt nhân S có điện tích bằng +13e

- Hạt nhân Ar có điện tích bằng +18e.

* Bài 3 trang 180 SGK Vật Lý 12: Xác định khối lượng tính ra u của hạt nhân 

° Lời giải bài 3 trang 180 SGK Vật Lý 12:

◊ Vì đơn vị u có giá trị bằng 1/12 khối lượng của nguyên tử đồng vị  nên khối lượng của nguyên tử  là 12u.

⇒ Khối lượng tính ra u của hạt nhân  là:

 m_hn = 12u – 6m_e = 12u – 6.5,486.10^-4.u = 11,99670u.

* Bài 4 trang 180 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Tính chất hóa học của một nguyên tử phụ thuộc:

A. Nguyên tử số

B. Số khối

C. khối lượng nguyên tử.

D. Số các đồng vị

° Lời giải bài 4 trang 180 SGK Vật Lý 12:

◊ Chọn đáp án: A. Nguyên tử số

- Vì nguyên tử số Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn.

* Bài 5 trang 180 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng:

A. Số prôtôn

B. Số nơtron

C. số nuclon

D. Khối lượng nguyên tử

° Lời giải bài 5 trang 180 SGK Vật Lý 12:

◊ Chọn đáp án: A. Số prôtôn

- Vì hạt nhân đồng vị là các hạt có cùng số prôtôn và khác nhau số nơtron.

* Bài 6 trang 180 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Số nuclôn trong  là bao nhiêu?

 A. 3    B.14    C.27    D.40

° Lời giải bài 6 trang 180 SGK Vật Lý 12:

◊ Chọn đáp án: C.27 

- Vì  nên có số nuclôn A = 27.

* Bài 7 trang 180 SGK Vật Lý 12: Số nơtron trong hạt nhân  là bao nhiêu?

 A.13    B.14    C27    D.40

° Lời giải bài 7 trang 180 SGK Vật Lý 12:

◊ Chọn đáp án: B.14

- Vì  nên có số prôtôn Z = 13, số nuclôn là A = 27

⇒ Số nơtron N = A - Z = 27 - 13 = 14.