Chuyên đề: Vật lý hạt nhân ôn thi đại học - cao đẳng

–&— CHƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN –&—
A: TÓM TẮT LÝ THUYẾT
§ 1. CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ- ĐỘ HỤT KHỐI 
I.	CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
	1.	Cấu hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclôn gồm:
Hạt sơ cấp (nuclon)
Ki hiệu
Khối lượng theo kg
Khối lượng theo u
 1u =1,66055.10 -27 kg
Điện tích
Prôtôn:
mp = kg 
 mp =1,00728u
+e 
Nơtrôn:
mn = kg 
 mn =1,00866u
không mang điện tích
+
-
Nguyên tử Hidrô, Hạt nhân có 1 nuclôn là prôtôn
Hạt nhân Hêli có 4 nuclôn: 2 prôtôn và 2 nơtrôn 
+
+
-
-
1.1.	Kí hiệu hạt nhân: 	
-	= số nuctrôn : số khối
-	= số prôtôn = điện tích hạt nhân (nguyên tử số)
-	: số nơtrôn 	
	1.2.	Bán kính hạt nhân nguyên tử:(m)
 Ví dụ: + Bán kính hạt nhân H: R = 1,2.10-15m
	 + Bán kính hạt nhân Al: R = 3,6.10-15m
	2.Đồng vị	là những nguyên tử có cùng số prôtôn (), nhưng khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclôn (A).
	 Ví dụ: Hidrô có ba đồng vị: 
 + Đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị .
 + Đồng vị phóng xạ ( không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo . 
 3.Đơn vị khối lượng nguyên tử
-	: có giá trị bằng khối lượng đồng vị cacbon 
-	; 
 4. Khối lượng và năng lượng: Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2 => m = 
 => khối lượng có thể đo bằng đơn vị năng lượng chia cho c2: eV/c2 hay MeV/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 = trong đó m0 gọi là khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng động.
Tên gọi
Kí hiệu
Công thức
Ghi chú 
prôtôn
p
 hay 
hiđrô nhẹ
đơteri
D
 hay 
hiđrô nặng
triti
T
 hay 
hiđrô siêu nặng
anpha
α
Hạt Nhân Hêli
bêta trừ
β-
electron
bêta cộng
β+
Pôzitôn (phản electron)
nơtron
n
không mang điện
nơtrinô
không mang điện, m0 = 0, v ≈ c
 5.Một số các hạt thường gặp:
II.	ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN
1.	Lực hạt nhân 
-	Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn, bán kính tương tác khoảng .
-	Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là lực tương tác mạnh. 
	2.	Độ hụt khối của hạt nhân 
	Khối lượng hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó một lượng :
Khối lượng hạt nhân
Khối lượng Z Prôtôn
Khối lượng N Nơtrôn
Độ hụt khối Dm 
mhn (mX)
Zmp 
(A – Z)mn 
Dm = Zmp + (A – Z)mn – mhn
3.	Năng lượng liên kết của hạt nhân 
-	Năng liên kết là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt). Công thức : Hay : 
	 4.Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 
	-	Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn e = . 
	-	Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. 
 - Ví dụ: có năng lượng liên kết riêng lớn e = =8,8 (MeV/nuclôn) 
§ 2. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 
I.	PHẢN ỨNG HẠT NHÂN	
	-	Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân.
 hay 
	-	Có hai loại phản ứng hạt nhân
+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác (phóng xạ)
+ Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt nhân khác.
	Chú ý: Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân:; ; ; ; 
II.	CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
	1.	Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)	
	2.	Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)	
	3.	Định luật bảo toàn động lượng: 	 
	4.	Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần 	
Chú ý:-Năng lượng toàn phần của hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường( động năng):
- Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết: Wđ1 + Wđ2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2 
 => (m1 + m2 - m3 - m4) c2 = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 = Q tỏa /thu
- Liên hệ giữa động lượng và động năng hay 	
III.NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: 
 + Khối lượng trước và sau phản ứng: m0 = m1+m2 và m = m3 + m4
 + Năng lượng W: -Trong trường hợp : (J)
 -Trong trường hợp : 
 Nếu m0 > m: : phản ứng tỏa năng lượng; 
 Nếu m0 < m : : phản ứng thu năng lượng 
§ 3. PHÓNG XẠ 
I.	PHÓNG XẠ: 
Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành các hạt nhân khác. 
II.	CÁC TIA PHÓNG XẠ
 1.1 Các phương trình phóng xạ:
-	Phóng xạ : hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn: 
-	Phóng xạ : hạt nhân con tiến một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn:
-	Phóng xạ : hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn: 
-	Phóng xạ : Sóng điện từ có bước sóng rất ngắn: 
1.2. Bản chất và tính chất của các loại tia phóng xạ
Loại Tia
Bản Chất
Tính Chất
(a)
-Là dòng hạt nhân nguyên tử Heli (), chuyển động với vận tốc cỡ 2.107m/s.
-Ion hoá rất mạnh.
-Đâm xuyên yếu.
(b-)
-Là dòng hạt êlectron , vận tốc 
-Ion hoá yếu hơn nhưng đâm xuyên mạnh hơn tia a.
(b+)
-Là dòng hạt êlectron dương (còn gọi là pozitron) , vận tốc .
(g)
-Là bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới 10-11 m), là hạt phôtôn có năng lượng rất cao
-Ion hoá yếu nhất, đâm xuyên mạnh nhất.
III. CÁC ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ
	1.	Chu kì bán rã của chất phóng xạ (T)
	Chu kì bán rã là thời gian để một nửa số hạt nhân hiện có của một lượng chất phóng xạ bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác. 
	2.	Hằng số phóng xạ:	 (đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ)
3.	Định luật phóng xạ:
Theo số hạt (N)
Theo khối lượng (m)
Độ phóng xạ (H) 
 Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian :
Trong quá trình phân rã, khối lượng hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian :
 - Đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ. 
 - Số phân rã trong một giây:H = - 
: số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm ban đầu. 
: số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian .
: khối lượng phóng xạ ở thời điểm ban đầu.
: khối lượng phóng xạ còn lại sau thời gian .
: độ phóng xạ ở thời điểm ban đầu.
:độ phóng xạ còn lại sau thời gian t
H = lN = l N0= lN0e-lt 
 Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren (Bq): 1 Bq = 1 phân rã/giây. 
 Thực tế còn dùng đơn vị curi (Ci): 
1 Ci = 3,7.1010 Bq, xấp xĩ bằng độ phóng xạ của một gam rađi.
Hay:
Đại lượng 
Còn lại sau thời gian t
Bị phân rã sau thời gian t
N/N0 hay m/m0
(N0 – N)/N0 ;
(m0 – m)/m0 
Theo số hạt N
N(t)= N0 e-lt ; N(t) = N0 
N0 – N = N0(1- e-lt )
(1- e-lt )
Theo khối lượng (m)
 m = m0 e-lt ; m(t) = m0 
m0 – m = m0(1- e-lt )
(1- e-lt )
IV. ỨNG DỤNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ
	-	Theo dõi quá trình vận chuyển chất trong cây bằng phương pháp nguyên tử đánh dấu.
	-	Dùng phóng xạ tìm khuyết tật trong sản phẩm đúc, bảo quản thực phẩm, chữa bệnh ung thư 
	-	Xác định tuổi cổ vật.
§ 4. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH - PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH 
I.	PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
	1.	Phản ứng phân hạch: là một hạt nhân rất nặng như Urani () hấp thụ một nơtrôn chậm sẽ vỡ thành hai hạt nhân trung bình, cùng với một vài nơtrôn mới sinh ra.
	2.	Phản ứng phân hạch dây chuyền: Nếu sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền thì ta có phản ứng phân hạch dây chuyền, khi đó số phân hạch tăng lên nhanh trong một thời gian ngắn và có năng lượng rất lớn được tỏa ra. Điều kiện để xảy ra phản ứng dây chuyền: xét số nơtrôn trung bình k sinh ra sau mỗi phản ứng phân hạch ( là hệ số nhân nơtrôn).
- Nếu : thì phản ứng dây chuyền không thể xảy ra.
- Nếu : thì phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra và điều khiển được.
- Nếu : thì phản ứng dây chuyền xảy ra không điều khiển được. 
- Ngoài ra khối lượng phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn .
	3.	Nhà máy điện hạt nhân (nguyên tử) 
	Bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân PWR. 
 (Xem sách GK CƠ BẢN trang 199 nhà XB-GD 2007, hoặc SGK NC trang 285-287 Nhà XB-GD-2007)
II.	PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
	1.	Phản ứng nhiệt hạch 
	Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn.
	2.	Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch
	-	Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ.
	-	Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” trong một khoảng không gian rất nhỏ.
	3.	Năng lượng nhiệt hạch
	-	Tuy một phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch nhưng nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơn.
	-	Nhiên liệu nhiệt hạch là vô tận trong thiên nhiên: đó là đơteri, triti rất nhiều trong nước sông và biển.
	-	Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch sạch hơn so với phản ứng phân hạch vì không có bức xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường.
B. CÁC HẰNG SỐ VẬT LÝ và ĐỔI ĐƠN VỊ VẬT LÝ :
 1.Các hằng số vật lí :
 +Với máy tính cầm tay, ngoài các tiện ích như tính toán thuận lợi, thực hiện các phép tính nhanh, đơn giản và chính xác thì phải kể tới tiện ích tra cứu một số hằng số vật lí và đổi một số đơn vị trong vật lí. Các hằng số vật lí đã được cài sẫn trong bộ nhớ của máy tính với đơn vị trong hệ đơn vị SI. 
 +Các hằng số được cài sẵn trong máy tinh cầm tay Fx570MS; Fx570ES; 570ES Plus bằng các lệnh: [CONST] Number [0 ~40] ( xem các mã lệnh trên nắp của máy tính cầm tay ). 
2.Lưu ý: Khi tính toán dùng máy tính cầm tay, tùy theo yêu cầu đề bài có thể nhập trực tiếp các hằng số từ đề bài đã cho , hoặc nếu muốn kết quả chính xác hơn thì nên nhập các hằng số thông qua các mã lệnh CONST [0~ 40] đã được cài đặt sẵn trong máy tinh! (Xem thêm bảng HẰNG SỐ VẬT LÍ dưới đây) 
Các hằng số thường dùng là:
Hằng số vật lí
Mã số
Máy 570MS bấm: CONST 0~ 40 =
Máy 570ES bấm: SHIFT 7 0~ 40 =
Giá trị hiển thị
Khối lượng prôton (mp)
01
Const [01] = 
1,67262158.10-27 (kg)
Khối lượng nơtron (mn)
02
Const [02] = 
1,67492716.10-27 (kg)
Khối lượng êlectron (me)
03
Const [03] = 
9,10938188.10-31 (kg)
Khối lượng 1u (u)
17
Const [17] = 
1,66053873.10-27 (kg)
Hằng số Farađây (F)
22
Const [22] = 
96485,3415 (mol/C)
Điện tích êlectron (e)
23
Const [23] = 
1,602176462.10-19 (C)
Số Avôgađrô (NA)
24
Const [24] = 
6,02214199.1023 (mol-1)
Tốc độ ánh sáng trong chân không (C0) hay c
28
Const [28] = 
299792458 (m/s)
+ Đổi đơn vị ( không cần thiết lắm):Với các mã lệnh ta có thể tra bảng in ở nắp của máy tính.
 +Đổi đơn vị: 1eV =1,6.10-19J. 1MeV=1,6.10-13J. 
 +Đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: 1uc2 = 931,5MeV 
 (Máy 570ES: SHIFT 7 17 x SHIFT 7 28 x2 : SHIFT 7 23 : X10X 6 = hiển thị 931,494...)
 - Máy 570ES bấm Shift 8 Conv [mã số] =
 -Ví dụ : Từ 36 km/h sang ? m/s , bấm: 36 Shift 8 [Conv] 19 = Màn hình hiển thị : 10m/s
 Máy 570MS bấm Shift Const Conv [mã số] = 
Nguyên tắc thành công: Suy nghĩ tích cực; Cảm nhận đam mê; Hành động kiên trì !
Chúc các em học sinh THÀNH CÔNG trong học tập! 
Sưu tầm và chỉnh lý: GV: Đoàn Văn Lượng 
* Email: doanvluong@yahoo.com ; doanvluong@gmail.com;
' ĐT: 0915718188 – 0906848238
C: CÁC DẠNG BÀI TẬP
 I.CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT:
Dạng 1 : Xác định cấu tạo hạt nhân:
a.Phương Pháp: Từ kí hiệu hạt nhân , N = A-Z 
b.Bài tập
Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân , , ( Tìm số Z prôtôn và số N nơtron)
 + có cấu tạo gồm: Z=92 , A = 238 Þ N = A – Z = 146. Đáp án: : 92 prôtôn ; 146 nơtron
 + gồm : Z= 11 , A = 23 Þ N = A – Z = 12 Đáp án: : 11 prôtôn ; 12 nơtron
 + gồm : Z= 2 , A = 4 Þ N = A – Z = 2 Đáp án: : 2 prôtôn ; 2 nơtron
c.Trắc nghiệm:
Câu 1. Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z nơtron và A prôton.
B. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron.
C. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z prôton và (A – Z) nơtron.
D. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton.
Câu 2. Hạt nhân 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 3: Xác định số hạt proton và notron của hạt nhân 
 A. 07 proton và 14 notron B. 07 proton và 07 notron C. 14 proton và 07 notron D. 21 proton và 07 notron
Câu 4: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ có: 
 A. 92 electron và tổng số proton và electron là 235 B. 92 proton và tổng số proton và electron là 235 
 C. 92 proton và tổng số proton và nơtron là 235 D. 92 proton và tổng số nơtron là 235
Câu 5: Nhân Uranium có 92 proton và 143 notron kí hiệu nhân là 
 A. B. C. D. 
Câu 6: Tìm phát biểu sai về hạt nhân nguyên tử Al
 A. Số prôtôn là 13. B. Hạt nhân Al có 13 nuclôn.C. Số nuclôn là 27. D. Số nơtrôn là 14. 
Câu 7: Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức nào là đúng khi so sánh khối lượng prôtôn (mP), nơtrôn (mn) và đơn vị khối lượng nguyên tử u.
 A. mP > u > mn 	 B. mn mP > u 	 D. mn = mP > u
Câu 8. Cho hạt nhân . Hãy tìm phát biểu sai.
 A. Hạt nhân có 6 nơtrôn.	 B. Hạt nhân có 11 nuclôn.
 C. Điện tích hạt nhân là 6e.	 D. Khối lượng hạt nhân xấp xỉ bằng 11u.
Câu 9(ĐH–2007): Phát biểu nào là sai? 
 A. Các đồng vị phóng xạ đều không bền. 
 B. Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng có số nơtrôn (nơtron) khác nhau gọi là đồng vị. 
 C. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có số nơtrôn khác nhau nên tính chất hóa học khác nhau. 
 D. Các đồng vị của cùng một nguyên tố có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn. 
Câu 10.(ĐH–CĐ-2010 ) So với hạt nhân , hạt nhân có nhiều hơn
	A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn.	B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn. C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn.	D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn.
Câu 11: (CĐ-2011) Hạt nhân có:
 A. 35 nơtron	B. 35 nuclôn	 C. 17 nơtron	 D. 18 proton.
Dạng 2 : Xác định độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân, năng lượng liên kết riêng:
a.Phương Pháp: +Sử dụng công thức độ hụt khối: ; m = Zmp+ Nmn 
 +Năng lượng liên kết: 	
 +Năng lượng liên kết riêng: e = MeV/nuclon. Hay 
 +Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: 1uc2 = 931,5MeV 
Chú ý :+ So sánh : Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững . 
 + Hạt nhân có số khối từ 50 – 70 trong bảng HTTH thường bền hơn các nguyên tử của các hạt nhân còn lại .
b.Bài tập
Bài 1 : Khối lượng của hạt là mBe = 10,01134u, khối lượng của nơtron là mN = 1,0087u, khối lượng của proton là mP = 1,0073u. Tính độ hụt khối của hạt nhân là bao nhiêu?
HD giải-Xác định cấu tạo hạt nhân có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= 6 notron
 - Độ hụt khối: = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u
 Dm = 0,07u	. Đáp án: Dm = 0,07u	
Bài 2: Tính năng lượng liên kết hạt nhân Đơtêri ? Cho mp = 1,0073u, mn = 1,0087u, mD = 2,0136u; 1u = 931 MeV/c2.
 A. 2,431 MeV. B. 1,122 MeV. C. 1,243 MeV. D. 2,234MeV.
HD Giải :Độ hụt khối của hạt nhân D : Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u 
 Năng lượng liên kết của hạt nhân D : Wlk = Δm.c2 = 0,0024.uc2 = 2,234 MeV . Chọn D. 
Bài 3. Xác định số Nơtrôn N của hạt nhân: . Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; 
mHe = 4,0015u
HD giải : Từ . Ta có u
Bài 4. Cho . Tính năng lượng liên kết riêng. Biết mn = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = 55,9349u
HD giải: + Ta có 
Bài 5: Hạt nhân có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là 
 A. 0,632 MeV. 	 B. 63,215MeV. 	 C. 6,325 MeV. 	 D. 632,153 MeV. 
HD Giải : 
-Năng lượng liên kết của hạt nhân : Wlk = Δm.c2 = (4.mP +6.mn – mBe).c2 = 0,0679.c2 = 63,249 MeV.
-Suy ra năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: MeV/nuclôn.Chọn: C.
Bài 6. Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u. Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân hêli. Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam hêli. Cho biết khối lượng của prôton và nơtron là mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u; 1 u = 931,5 MeV/c2; số avôgađrô là NA = 6,022.1023 mol-1.
HD Giải: eHe = = = = 7,0752 MeV;	 W = .NA.Wlk = .6,022.1023.7,0752.4 = 46,38332.1023 MeV = 7,42133.1011 J.
Bài 7. Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân và . Hạt nhân nào bền vững hơn? 
 Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276 u; 1u = 931,5 MeV/c2.
HD Giải. eNa = === 8,1114 MeV; 
 eFe = = 8,7898 MeV;
 eFe > eNa nên hạt nhân Fe bền vững hơn hạt nhân Na.
Bài 8. Tìm năng lượng toả ra khi một hạt nhân urani 234U phóng xạ tia a tạo thành đồng vị thori 230Th. Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt a là 7,10 MeV; của 234U là 7,63 MeV; của 230Th là 7,70 MeV.
HD Giải . Ta có: W = 230.eTh + 4.eHe - 234.eU = 13,98 MeV.
Bài 9. Khối lượng nguyên tử của rađi Ra226 là m = 226,0254 u .
 a/ Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi ?
 b/ Tính ra kg của 1 mol nguyên tử Rađi , khối lượng 1 hạt nhân , 1 mol hạt nhân Rađi?
 c/ Tìm khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức : r = r0.A1/3 . 
 với r0 = 1,4.10—15m , A là số khối .
 d/ Tính năng lượng liên kết của hạt nhân , năng lượng liên kết riêng , biết mp = 1,007276u , 
 mn = 1.008665u ; me = 0,00549u ; 1u = 931MeV/c2 .
HD Giải :
 a/ Rađi hạt nhân có 88 prôton , N = A- Z = 226 – 88 = 138 nơtron 
 b/ Khối lượng 1 nguyên tử: m = 226,0254u.1,66055.10—27 = 375,7.10—27 kg
 Khối lượng một mol : mmol = mNA = 375,7.10—27.6,022.1023 = 226,17.10—3 kg = 226,17g
 Khối lượng một hạt nhân : mhn = m – Zme = 259,977u = 3,7524.10—25kg
 Khối lượng 1mol hạt nhân : mmolhn = mnh.NA = 0,22589kg
 c/ Thể tích hạt nhân : V = 4pr3/3 = 4pr03A/ 3 . 
 Khối lượng riêng của hạt nhân : D = 
 d/ Tính năng lượng liên kết của hạt nhân : DE = Dmc2 = {Zmp + (A – Z)mn – m}c2 = 1,8197u
 DE = 1,8107.931 = 1685 MeV
 Năng lượng liên kết riêng : e = DE/A = 7,4557 MeV.
Bài 10: Biết khối lượng của các hạt nhân và . Năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân thành ba hạt theo đơn vị Jun là
A. 6,7.10-13 J	B. 6,7.10-15 J	C. 6,7.10-17 J	D. 6,7.10-19 J	
HD Giải: C12 è 3 He
Năng lượng phá vở một hạt C12 thành 3 hạt He: W = (S mrời - mhn )c2 = (3.4,0015 – 12). 931= 4.1895MeV
 Theo đơn vị Jun là: W = 4,1895. 1,6.10-13 = 6,7032.10 -13J; Chọn A
Bài 11 : Cho biết mα = 4,0015u; u; , . Hãy sắp xếp các hạt nhân , , theo thứ tự tăng dần độ bền vững . Câu trả lời đúng là:
 A. ,. B. , , C. , . D. ,.
HD Giải: Đề bài không cho khối lượng của 12C nhưng chú ý ở đây dùng đơn vị u, theo định nghĩa đon vị u bằng 1/12 khối lượng đồng vị 12C do đó có thể lấy khối lượng 12C là 12 u. 
-Suy ra năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân là : 
 He : Wlk = (2.mp + 2.mn – m α )c2 = 28,289366 MeV Wlk riêng = 7,0723 MeV / nuclon.
 C : Wlk = (6.mp + 6.mn – mC )c2 = 89,057598 MeV Wlkriêng = 7,4215 MeV/ nuclon. 
 O : Wlk = (8.mp + 8.mn – mO )c2 = 119,674464 meV Wlk riêng = 7,4797 MeV/ nuclon. 
-Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Vậy chiều bền vững hạt nhân tăng dần là : 
 He < C < O. Chọn C. 
c.Trắc nghiệm:
Câu 1: Hạt nhân có khối lượng là 59,919u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Độ hụt khối của hạt nhân là
A. 0,565u	 B. 0,536u C. 3,154u	D. 3,637u
Câu 2: Đồng vị phóng xạ côban phát ra tia b- và tia g. Biết . Năng lượng liên kết của hạt nhân côban là bao nhiêu?
A. 	B. 	C. D. 
Câu 3: Biết khối lượng của hạt nhân U238 là 238,00028u, khối lượng của prôtôn và nơtron là mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c2. Năng lượng liên kết của Urani là bao nhiêu?
A. 1400,47 MeV B. 1740,04 MeV	C.1800,74 MeV	 D. 1874 MeV
Câu 4: Biết khối lượng của prôtôn mp=1,0073u, khối lượng nơtron mn=1,0087u, khối lượng của hạt nhân đơteri mD=2,0136u và 1u=931MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân nguyên tử đơteri là
 A. 1,12MeV 	 B. 2,24MeV 	 C. 3,36MeV 	D. 1,24MeV 
Câu 5: Khối lượng của hạt nhân là 10,0113u; khối lượng của prôtôn m = 1,0072u, của nơtron m = 1,0086; 1u = 931 MeV/c. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này là bao nhiêu?
A. 6,43 MeV	B. 6,43 MeV	C. 0,643 MeV	D. Một giá trị khác	
Câu 6: Hạt nhân có khối lượng . Cho biết . Năng lượng liên kết riêng của có giá trị là bao nhiêu?
A. 5,66625eV	B. 6,626245MeV	C. 7,66225eV	D. 8,02487MeV
Câu 7: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân. Cho biết: mp = 1,0087u; mn = 1,00867u; mCl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c2
A. 8,16MeV	B. 5,82 MeV	C. 8,57MeV	D. 9,38MeV
Câu 8. Hạt nhân hêli (He) có năng lượng liên kết là 28,4MeV; hạt nhân liti (Li) có năng lượng liên kết là 39,2MeV; hạt nhân đơtêri (D) có năng lượng liên kết là 2,24MeV. Hãy sắp theo thứ tự tăng dần về tính bền vững của chúng:
 A. liti, hêli, đơtêri.	 B. đơtêri, hêli, liti.	 C. hêli, liti, đơtêri.	 D. đơtêri, liti, hêli.
Câu 9. Hạt a có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2. Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt a, năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là
A. 2,7.1012J	 B. 3,5. 1012J C. 2,7.1010J	D. 3,5. 1010J
Câu 10(ĐH–2007): Cho: mC = 12,00000 u; mp = 1,00728 u; mn = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10-27 kg; 1eV = 1,6.10-19 J ; c = 3.108 m/s. Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C 126 thành các nuclôn riêng biệt bằng 
 A. 72,7 MeV. 	 B. 89,4 MeV. 	 C. 44,7 MeV. 	D. 8,94 MeV. 
Câu 11(CĐ-2008): Hạt nhân Cl1737 có khối lượng nghỉ bằng 36,956563u. Biết khối lượng của nơtrôn (nơtron) là1,008670u, khối lượng của prôtôn (prôton) là 1,007276u và u = 931 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân bằng 
A. 9,2782 MeV. B. 7,3680 MeV. 	 C. 8,2532 MeV. 	 D. 8,5684 MeV. 
Câu 12(ÐH– 2008): Hạt nhân có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtrôn (nơtron) mn = 1,0087u, khối lượng của prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là 
	A. 0,6321 MeV.	B. 63,2152 MeV.	 C. 6,3215 MeV.	 D. 632,1531 MeV.
Câu 13(CĐ- 2009): Biết khối lượng của prôtôn; nơtron; hạt nhân lần lượt là 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u và 1u = 931,5 MeV/c2. Năng lượng liên kết của hạt nhân xấp xỉ bằng
	A. 14,25 MeV.	B. 18,76 MeV.	 C. 128,17 MeV.	 D. 190,81 MeV.
Câu 14. (ĐH- 2010)Cho khối lượng của prôtôn; nơtron; Ar ; Li lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u và 1u = 931,5 MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Li thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Ar
	A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV.	 B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV.
	C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV.	 D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV.
Dạng 3: Tính số hạt nhân nguyên tử và số nơtron, prôtôn có trong m lượng chất hạt nhân.
a.PHƯƠNG PHÁP:
Cho khối lượng m hoặc số mol của hạt nhân . Tìm số hạt p , n có trong mẫu hạt nhân đó .
Nếu có khối lượng m suy ra số hạt hạt nhân X là : N = (hạt) .
Số mol : . Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol
Nếu có số mol suy ra số hạt hạt nhân X là : N = n.NA (hạt). 
+Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z ) hạt hạt notron. 
=>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton và (A-Z) N hạt notron.
b.BÀI TẬP
Bài 1: Biết số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1, khối lượng mol của hạt nhân urani là 238 gam / mol. 
 Số nơtron trong 119 gam urani là :
 A. hạt 	 B. hạt 	C hạt 	 D. hạt 
HD Giải: Số hạt nhân có trong 119 gam urani là : N = hạt 
 Suy ra số hạt nơtron có trong N hạt nhân urani là : 
 (A-Z). N = ( 238 – 92 ).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt Đáp án : D
Bài 2. Cho số Avôgađrô là 6,02.10 23 mol-1. Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g Iốt I là :
 A. 3,952.1023 hạt B. 4,595.1023 hạt C.4.952.1023 hạt D.5,925.1023 hạt 
HD Giải : Số hạt nhân nguyên tử có trong 100 g hạt nhân I là : N = hạt. Chọn B.
c.TRẮC NGHIỆM:
Câu 1 (CĐ- 2009): Biết NA = 6,02.1023 mol-1. Trong 59,50g có số nơtron xấp xỉ là
	A. 2,38.1023.	B. 2,20.1025.	C. 1,19.1025.	D. 9,21.1024.
Câu 2(CĐ 2008): Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023 hạt/mol và khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó. Số prôtôn (prôton) có trong 0,27 gam Al1327 là 
 A. 6,826.1022. 	 B. 8,826.1022. 	 C. 9,826.1022. 	 D. 7,826.1022. 
*Dạng: Cho tổng số hạt cơ bản và hiệu số hạt mang điện trong nguyên tử ( Hạt mang điện gồm Prôtôn và Electrôn).
Gọi tổng số hạt mang điện là S, hiệu là a, ta dễ dàng có công thức sau: Z = (S + a) : 4
Căn cứ vào Z ta sẽ xác định được nguyên tử đó là thuộc nguyên tố hóa học nào (công thức rất dễ chứng minh).
 VD1: Tổng số hạt cơ bản của 1 nguyên tử X là 82, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Vậy X là
 Lời giải: Ta có: Z = (82 + 22) : 4 = 26 => Sắt (Fe)
 VD2: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử Y là 52, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16. Y là
 Lời giải: Ta có: Z = (52 + 16) : 4 = 17 => Y là Clo (Cl)
 VD3: Tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử Y là 18, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 6. Y là
 Lời giải: Ta có: Z = (18 + 6) : 4 = 6 => Y là Cacbon (C)
II.ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ- ĐỘ PHÓNG XẠ
Dạng 1: Xác định lượng chất còn lại (N hay m), độ phóng xạ: 
a.Phương pháp: Vận dụng công thức:
-Khối lượng còn lại của X sau thời gian t : . 
-Số hạt nhân X còn lại sau thời gian t : 
- Độ phóng xạ: ; hay Với : 
-Công thức tìm số mol : 
-Chú ý: + t và T phải đưa về cùng đơn vị . 
 + m và m0 cùng đơn vị và không cần đổi đơn vị 
Các trường hợp đặc biệt, học sinh cần nhớ để giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm:
t
Còn lại N= N0 
Tỉ số N/N0 hay (%)
 Bị phân rã N0 – N (%)
Tỉ số 
(N0- N)/N0
Tỉ số 
(N0- N)/N
t =T
N = N0 =
1/2 hay ( 50%)
 N0/2 hay ( 50%)
1/2
1
t =2T
N = N0 =
1/4 hay (25%)
 3N0/4 hay (75%)
3/4
3
t =3T
N = N0 =
1/8 hay (12,5%)
7N0/8 hay (87,5%)
7/8
7
t =4T
N = N0 =
1/16 hay (6,25%)
15N0/16 hay (93,75%)
15/16
15
t =5T
N = N0=
1/32 hay (3,125%)
31N0/32 hay (96,875%)
31/32
31
t =6T
N = N0 =
1/64 hay (1,5625%)
63N0/64 hay (98,4375%)
63/64
63
t =7T
N = N0 =
1/128 hay (0,78125%)
127N0/128 hay (99,21875%)
127/128
127
t =8T
N = N0 =
1/256 hay(0,390625%)
255N0/256 hay (99,609375%)
255/256
255
t =9T
.................
-----------
----------
-------
-------
Hay:
Thời gian t
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
Còn lại: N/N0 hay m/m0
1/2
1/22
1/23
1/24
1/25
1/26
1/27
 Đã rã: (N0 – N)/N0 
1/2
3/4
7/8
15/16
31/32
63/64
127/128
Tỉ lệ % đã rã 
50%
75%
87,5%
93,75%
96,875%
98,4375%
99,21875%
 Tỉ lệ ( tỉ số) hạt đã rã và còn lại 
1
3
7
15
31
63
127
Tỉ lệ ( tỉ số) hạt còn lại và đã bị phân rã 
1
1/3
1/7
1/15
1/31
1/63
1/127
b. Bài tập:
Bài 1: Chất Iốt phóng xạ I dùng trong y tế có chu kỳ bán rã 8 ngày đêm. Nếu nhận được 100g chất này thì sau 8 tuần lễ còn bao nhiêu?
 A. O,87g	 B. 0,78g	 C. 7,8g	 D. 8,7g
HD Giải : t = 8 tuần = 56 ngày = 7.T .Suy ra sau thời gian t thì khối lượng chất phóng xạ I còn lại là : 
 = 0,78 gam . Chọn đáp án B.
Bài 2 : Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 3,8 ngày. Sau thời gian 11,4 ngày thì độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ còn lại bằng bao nhiêu phần trăm so với độ phóng xạ của lượng chất phóng xạ ban đầu? 
 A. 25%. 	 B. 75%. 	 C. 12,5%. 	 D. 87,5%. 
HD Giải : T = 3,8 ngày ; t = 11,4 = 3T ngày . Do đó ta đưa về hàm mũ để giải nhanh như sau :
 = 12,5% Chọn : C.
Bài 3: Pôlôni là nguyên tố phóng xạ , nó phóng ra một hạt và biến đổi thành hạt nhân con X. Chu kì bán rã của Pôlôni là T = 138 ngày.
Xác định cấu tạo, tên gọi của hạt nhân con X.
Ban đầu có 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu phóng xạ sau 3chu kì bán rã.
HD Giải:
1. Xác định hạt nhân con X
+ Ta có phương trình phân rã: 
+ Theo các ĐLBT ta có: 
2.Từ 
Nếu trắc nghiệm cần nhớ: 
Bài 4:	Phốt pho phóng xạ b- với chu kỳ bán rã T = 14,2 ngày và biến đổi thành lưu huỳnh (S). Viết phương trình của sự phóng xạ đó và nêu cấu tạo của hạt nhân lưu huỳnh. Sau 42,6 ngày kể từ thời điểm ban đầu, khối lượng của một khối chất phóng xạ còn lại là 2,5g. Tính khối lượng ban đầu của nó.
HD Giải : Phương trình của sự phát xạ: Hạt nhân lưu huỳnh gồm 16 prôtôn và 16 nơtrôn 
	Từ định luật phóng xạ ta có:	
	Suy ra khối lượng ban đầu:	 	
Bài 5 (ĐH -2009): Một chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân. Sau 1 năm, còn lại một phần ba số hạt nhân ban đầu chưa phân rã. Sau 1 năm nữa, số hạt nhân còn lại chưa phân rã của chất phóng xạ đó là 
A. N0 /6 	 B. N0 /16. C. N0 /9. 	 D. N0 /4. 
HD Giải : t1 = 1năm thì số hạt nhân chưa phân rã (còn lại ) là N1, theo đề ta có : 
 Sau 1năm nữa tức là t2 = 2t1 năm thì số hạt nhân còn lại chưa phân rã là N2, ta có : 
 . Hoặc N2 = Chọn: C
Bài 6: Gọi Dt là khoảng thời gian để số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ giảm đi e lần (e là cơ số của loga tự nhiên với lne = 1). T là chu kỳ bán rã của chất phóng xạ. Chứng minh rằng . Hỏi sau khoảng thời gian 0,15Dt chất phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng ban đầu? Cho biết e-0,51 = 0,6
HD Giải : Số hạt nhân của chất phóng xạ N giảm với thời gian t theo công thức , với l là hằng số phản xạ, N0 là số hạt nhân ban đầu tại t = 0 
Theo điều kiện đầu bài: ; Suy ra , do đó 
Lượng chất còn lại sau thời gian 0,15Dt tỉ lệ thuận với số hạt: 
c.Trắc nghiệm:
Câu 1: Có 100g chất phóng xạ với chu kì bán rã là 7 ngày đêm. Sau 28 ngày đêm khối lượng chất phóng xạ đó còn lại là
A. 93,75g.	B. 87,5g.	C. 12,5g.	D. 6,25g.
Câu 2: Chu kỳ bán rã của Co bằng gần 5 năm. Sau 10 năm, từ một nguồn Co có khối lượng 1g sẽ còn lại
A. gần 0,75g.	 	B. hơn 0,75g một lượng nhỏ.	 
C. gần 0,25g. 	D. hơn 0,25g một lượng nhỏ.
Câu 3: Có 100g iôt phóng xạ I với chu kì bán rã là 8 ngày đêm. Tính khối lượng chất iôt còn lại sau 8 tuần lễ.
A. 8,7g.	 B. 7,8g.	 C. 0,87g.	D. 0,78g.
Câu 4: Ban đầu có 5 gam chất phóng xạ radon Rn với chu kì bán rã 3,8 ngày. Số nguyên tử radon còn lại sau 9,5 ngày là
A. 23,9.1021.	B. 2,39.1021.	C. 3,29.1021.	D. 32,9.1021.
Câu 5: Phốt pho phóng xạ b- với chu kỳ bán rã T = 14,2 ngày. Sau 42,6 ngày kể từ thời điểm ban đầu, khối lượng của một khối chất phóng xạ còn lại là 2,5g. Tính khối lượng ban đầu của nó.
A. 15g.	B. 20g.	C. 25g.	D. 30g.
Câu 6: Gọi Dt là khoảng thời gian để số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ giảm đi e lần (e là cơ số của lôga tự nhiên với lne = 1), T là chu kỳ bán rã của chất phóng xạ. Hỏi sau khoảng thời gian 0,51Dt chất phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng ban đầu ?
A. 40%.	B. 50%. C. 60%. 	 D. 70%.
Câu 7: Một lượng chất phóng xạ ban đầu có khối lượng 1mg. Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75%. Độ phóng xạ của lượng Rn còn lại là
A. 3,40.1011Bq	 B. 3,88.1011Bq C. 3,58.1011Bq	 D. 5,03.1011Bq
Câu 8:(CĐ 2007): Ban đầu một mẫu chất phóng xạ nguyên chất có khối lượng m0 , chu kì bán rã của chất này là 3,8 ngày. Sau 15,2 ngày khối lượng của chất phóng xạ đó còn lại là 2,24 g. Khối lượng m0 là 
 A.5,60 g. 	 B. 35,84 g. C. 17,92 g. 	 D. 8,96 g.
Câu 9: Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T và tại thời điểm ban đầu có 32N0 hạt