Cấu tạo hạt nhân nguyên tử - Đơn vị khối lượng nguyên tử

VẬT LÝ 12CHƯƠNG IXVẬT LÝ 12BÀI 1Cấu tạo hạt nhân nguyên tửĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử+ Thí nghiệm của Rơdơpo đã chứng tỏ rằng nguyên tử tuy rất nhỏ (đường kính cỡ 10-9 m) nhưng có cấu tạo phức tạp bao gồm một hạt ở giữa, gọi là hạt nhân, xung quanh có các êlectron. + Đường kính của hạt nhân nhỏ hơn hàng chục vạn lần so với nguyên tư,û và chỉ bằng 10-14 – 10-15 m.+++---1 m << 105 m = 100 km+ Hạt nhân cũng lại có cấu tạo riêng. Các hiện tượng phóng xạ và các phản ứng hạt nhân đã chứng tỏ rằng:Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là nuclôn. Có hai loại nuclôn: prôtôn (p), mang một điện tích nguyên tố dương +e, và nơtrôn (n), không mang điện+ Vỏ êlectron có điện tích –Ze, hạt nhân có điện tích +Ze nên cả nguyên tử bình thường là trung hoà về điện. + Nếu một nguyên tố có số thư tự Z trong bảng tuần hoàn Menđêlêep (Z gọi là nguyên tử số) thì nguyên tử của nó có Z êlectron ở vỏ ngoài, và hạt nhân của nguyên tử ấy chứa Z prôtôn và N nơtrôn. + Tổng số A = Z + N gọi là khối lượng số hoặc số khối.+ Nguyên tử cacbon (than) ứng với Z = 6, nó có 6 êlectron, hạt nhân của nó chứa 6 prôtôn và 6 nơtrôn, số khối A = 12.Thí dụ: Nguyên tử hiđrô đứng đầu bảng tuần hoàn, Z = 1; nó có 1 êlectron ở vỏ ngoài, hạt nhân của nó có 1 prôtôn và không có nơtrôn; số khối A = 1. + Nguyên tử natri ứng với Z = 11 có 11 êlectron, hạt nhân của nó chứa 11 prôtôn và 12 nơtrôn, số khối A = 11 + 12 = 23. + Các nguyên tử nêu trên đây có kí hiệu là 11H, 612C. + Nhiều khi chỉ cần ghi số khối 1H, 12C,..) và kí hiệu hoá học đã xác định nguyên tử số rồi. + Cũng có thể ghi C12, Na23, U235 v.vCác prôtôn trong hạt nhân mang điện dương nên đẩy nhau. Nhưng hạt nhân vẫn bền vững vì các nuclôn (kể cả prôtôn lẫn nơtrôn) được liên kết với nhau bởi các lực hút rất mạnh gọi là lực hạt nhân. 2. Lực hạt nhân+ Lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong các lực đã biết, nhưng chỉ tác dụng khi khoảng cách giữa hai nuclôn bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân, nghĩa là lực hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10-15 m.Các nuclôn được liên kết với nhau bởi các lực hút rất mạnh gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong các lực đã biết, nhưng bán kính tác dụng rất nhỏ cỡ 10-15 m.+ Các nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhưng có số nơtrôn N khác nhau (số khối A khác nhau) gọi là đồng vị.3. Đồng vị+ Các nguyên tử H, C, Na nêu trên thuộc loại phổ biến trong thiên nhiên. Có những nguyên tử cũng là hiđrô vì cũng có Z = 1, nhưng hạt nhân của nó lại có 1 hoặc 2 nơtrôn. + Hầu hết các nguyên tố đều là hỗn hợp của nhiều đồng vị.+ Hiđrô có 3 đồng vị: hiđrô thường (H), hiđrô nặng hay đơteri (12H hoặc D), hiđrô siêu nặng hay triti (13H hoặc T).+ Đơtêri kết hợp với oxi thành nước nặng D2O là nguyên liệu của công nghệ nguyên tử.+ Thí dụ: cacbon có 4 đồng vị với nơtrôn từ 5 đến 8 (A từ 11 đến 14) trong đó hai đồng vị C12 và C13 là bền vững. + Đồng vị C12 chiếm 99% của cacbon thiên nhiên.+ Thiếc (Z = 50) là hỗn hợp của 10 đồng vị với số khối từ 112 tới 122, với tỉ lệ từ 0,4% đến 33%.4. Đơn vị khối lượng nguyên tử+ Trong vật lí nguyên tử và hạt nhân người ta thường dùng một đơn vị khối lượng riêng gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u, bằng 1/12 khối lượng của đồng vị phổ biến của nguyên tử cacbon C12. + Vì vậy đôi khi đơn vị này gọi là đơn vị cacbon.+ Đồng vị C12 có 12 nuclôn nên khối lượng của nuclôn xấp xỉ bằng u.+ Khối lượng chính xác của prôtôn là mP = 1,007276u, của nơtrôn là mn = 1,008665u.+ So sánh với khối lượng của êlectron me = 0,000549u, ta thấy rằng khối lượng của nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân. + Vật chất hạt nhân có khối lượng riêng cực kì lớn, cỡ trăm triệu tấn trên cm3.+ Số Avôgađrô NA là số nguyên tử trong 12 gam C12, NA = 6,022.1023 /mol. Vậy:Một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A tính theo đơn vị u, vì hạt nhân của nó chứa A nuclôn. Mol là đơn vị lượng vật chất trong hệ SI.+ Một mol của một chất nào đó là lượng gồm NA phân tử chất ấy, hoặc NA nguyên tử, đối với chất đơn nguyên tử. + Bảng nguyên tử lượng trong các sách tra cứu ghi khối lượng các nguyên tử theo đơn vị u nhưng có tính đến tỉ lệ các đồng vị trong thiên nhiên. + Thí dụ C = 12,011, chứ không phải C = 12 vì trong cacbon thiên nhiên có 1% đồng vị C13 nặng hơn C12.+ Tra bảng ta thấy He = 4, mà 1 mol hêli chứa NA nguyên tử và có khối lượng m = NA4u.+ Nhưng NAu = 1 gam. Vậy m = 4 gam, nghĩa là khối lượng 1 mol chất đơn nguyên tử tính ra gam có trị số như trong bảng nguyên tử lượng.CỦNG CỐ KIẾN THỨCCÂU 1: Tìm phát biểu SAI sau đây về cấu tạo hạt nhân:30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s00sABCDH¹t nh©n ®­ỵc cÊu t¹o tõ c¸c nucl«nCã 2 lo¹i nucl«n:Pr«t«n mang ®iƯn tÝch +e, cã khèi l­ỵng. N¬tr«n kh«ng mang ®iƯn, cã khèi l­ỵngTrong hạt nh©n cã pr«t«n, n¬tr«n và cã thĨ cã c¶ electronC¸c nuclon ®­ỵc cÊu t¹o tõ c¸c h¹t nhá h¬nSAISAISAI(tiếp tục)ABCDH¹t nh©n ®­ỵc cÊu t¹o tõ c¸c nucl«nCã 2 lo¹i nucl«n: Pr«t«n mang ®iƯn tÝch +e, cã khèi l­ỵng. N¬tr«n kh«ng mang ®iƯn, cã khèi l­ỵngTrong hạt nh©n cã pr«t«n, n¬tr«n và cã thĨ cã c¶ electronC¸c nuclon ®­ỵc cÊu t¹o tõ c¸c h¹t nhá h¬nRẤT GIỎICÂU 1: Tìm phát biểu SAI sau đây về cấu tạo hạt nhân:CÂU 2(tiếp tục)CÂU 2 : Chän ý ®ĩng trong c¸c ph­¬ng ¸n sau:30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s00sABCDSè khèi lµ tỉng sè ®iƯn tÝch h¹t nh©n vµ sè n¬tr«nSè khèi lµ mét sè nguyªn cßn khèi l­ỵng cđa nguyªn tư kh«ng lµ sè nguyªnTÊt c¶ ®Ịu ®ĩngSAISAISAIH¹t nh©n nguyªn tư cđa nguyªn tè thø Z trong b¶ng tuÇn hoµn sè pr«t«n lµ Z(tiếp tục)ABCDRẤT GIỎICÂU 2 : Chän ý ®ĩng trong c¸c ph­¬ng ¸n sau:H¹t nh©n nguyªn tư cđa nguyªn tè thø Z trong b¶ng tuÇn hoµn sè pr«t«n lµ ZSè khèi lµ tỉng sè ®iƯn tÝch h¹t nh©n vµ sè pr«t«nSè khèi lµ mét sè nguyªn cßn khèi l­ỵng cđa nguyªn tư kh«ng lµ sè nguyªnTÊt c¶ ®Ịu ®ĩngCÂU 3 (tiếp tục)CÂU 3:Chän ý sai trong c¸c ph­¬ng ¸n sau:30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s00sABCDC¸c nguyªn tư mµ h¹t nh©n chøa cïng sè pr«t«n nh­ng cã sè n¬tr«n kh¸c nhau gäi lµ c¸c ®ång vÞ.HÇu hÕt c¸c nguyªn tè trong b¶ng tuÇn hoµn ®Ịu cã vµi ®ång vÞ trë lªn. Trong cacbon thiªn nhiªn cã 4 ®ång vÞ, ®ång vÞ C13 chiÕm tØ lƯ 99%.Hidro cã 3 ®ång vÞ: hidro th­êng H1, hidro nỈng H2 hay ®¬tªri D, hidro siªu nỈng H3 hay triti TSAISAISAI(tiếp tục)ABCDC¸c nguyªn tư mµ h¹t nh©n chøa cïng sè pr«t«n nh­ng cã sè n¬tr«n kh¸c nhau gäi lµ c¸c ®ång vÞ.HÇu hÕt c¸c nguyªn tè trong b¶ng tuÇn hoµn ®Ịu cã vµi ®ång vÞ trë lªn. Trong cacbon thiªn nhiªn cã 4 ®ång vÞ, ®ång vÞ C13 chiÕm tØ lƯ 99%.Hidro cã 3 ®ång vÞ: hidro th­êng H1, ®¬tªri D, triti TRẤT GIỎICÂU 3: Tìm phát biểu SAI sau đây về hiện tượng phóng xạ:CÂU 4 (tiếp tục)CÂU 4 : Lựa chọn phương án đúng:30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s00sABCDH¹t nh©n kh¸ bỊn vì cã lùc h¹t nh©nLùc h¹t nh©n chØ m¹nh khi kho¶ng c¸ch giữa hai nucl«n b»ng hoỈc nhá h¬n kÝch th­íc cđa h¹t nh©n Sè pr«t«n vµ n¬tr«n cđa h¹t nh©n Na23 lµ 11 pr«t«n vµ 12 n¬tr«n Cảû A,B,C đều đúngSAISAISAI(tiếp tục)ABCDRẤT GIỎICÂU 4 : Lựa chọn phương án đúng:H¹t nh©n kh¸ bỊn do cã lùc h¹t nh©nLùc h¹t nh©n chØ m¹nh khi kho¶ng c¸ch giữa hai nucl«n b»ng hoỈc nhá h¬n kÝch th­íc cđa h¹t nh©n Sè pr«t«n vµ n¬tr«n cđa h¹t nh©n Na23 lµ 11 pr«t«n vµ 12 n¬tr«n Cảû A,B,C đều đúng(tiếp tục)CÂU 5: Tìm phát biểu SAI sau đây:30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s00sBCADTrong các phản ứng hoá học không làm biến đổi hạt nhânCác đồng vị có cùng tính chất hoá họcNguyên tử là một khối cầu gồm các hạt mang điện tích dương giữa chúng có các electron sao nguyên tử luôn luôn trung hoà về điện Một đơn vị khối lượng nguyên tử = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử C12SAISAISAI(tiếp tục)BCADTrong các phản ứng hoá học không làm biến đổi hạt nhânCác đồng vị có cùng tính chất hoá họcNguyên tử là một khối cầu gồm các hạt mang điện tích dương giữa chúng có các electron sao nguyên tử luôn luôn trung hoà về điện Một đơn vị khối lượng nguyên tử = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử C12RẤT GIỎICÂU 5: Tìm phát biểu SAI sau đây:CÂU 6