CẤU TẠO HẠT NHÂN- ĐỘ HỤT KHỐI VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT Dạng : Xác định cấu tạo hạt nhân: A Z X ⇒ A, Z a.Phương Pháp: Từ kí hiệu hạt nhân b.Bài tập , N = A-Z 238 92 U Bài 1: Xác định cấu tạo hạt nhân 238 92 U , 23 11 Na , He ( Tìm số Z prôtôn số N nơtron) 238 92 U + có cấu tạo gồm: Z=92 , A = 238 ⇒ N = A – Z = 146 Đáp án: : 92 prôtôn ; 146 nơtron 23 23 11 Na 11 Na + gồm : Z= 11 , A = 23 ⇒ N = A – Z = 12 Đáp án: : 11 prôtôn ; 12 nơtron 23 He 11 Na + gồm : Z= , A = ⇒ N = A – Z = Đáp án: : prôtôn ; nơtron c.Trắc nghiệm: Câu Phát biểu sau đúng? A Z X A Hạt nhân nguyên tử cấu tạo gồm Z nơtron A prôton A Z X B Hạt nhân nguyên tử cấu tạo gồm Z prôton A nơtron A Z X C Hạt nhân nguyên tử cấu tạo gồm Z prôton (A – Z) nơtron A Z X D Hạt nhân nguyên tử cấu tạo gồm Z nơtron (A + Z) prôton 60 27 Co Câu Hạt nhân có cấu tạo gồm: A 33 prôton 27 nơtron B 27 prôton 60 nơtron C 27 prôton 33 nơtron D 33 prôton 27 nơtron 14 7N Câu 3: Xác định số hạt proton notron hạt nhân A 07 proton 14 notron B 07 proton 07 notron C 14 proton 07 notron D 21 proton 07 notron 235 92 U Câu 4: Trong nguyên tử đồng vị phóng xạ có: A 92 electron tổng số proton electron 235 B 92 proton tổng số proton electron 235 C 92 proton tổng số proton nơtron 235 D 92 proton tổng số nơtron 235 Câu 5: Nhân Uranium có 92 proton 143 notron kí hiệu nhân 327 92 235 92 U 92 235 U 143 92 U U A B C D Câu 6: Tìm phát biểu sai hạt nhân nguyên tử Al A Số prôtôn 13 B Hạt nhân Al có 13 nuclôn.C Số nuclôn 27 D Số nơtrôn 14 Câu 7: Trong vật lý hạt nhân, bất đẳng thức so sánh khối lượng prôtôn (mP), nơtrôn (mn) đơn vị khối lượng nguyên tử u A mP > u > mn B mn < mP < u C mn > mP > u D mn = mP > u 11 5X Câu Cho hạt nhân Hãy tìm phát biểu sai A Hạt nhân có nơtrôn B Hạt nhân có 11 nuclôn C Điện tích hạt nhân 6e D Khối lượng hạt nhân xấp xỉ 11u Câu 9(ĐH–2007): Phát biểu sai? A Các đồng vị phóng xạ không bền B Các nguyên tử mà hạt nhân có số prôtôn có số nơtrôn (nơtron) khác gọi đồng vị C Các đồng vị nguyên tố có số nơtrôn khác nên tính chất hóa học khác D Các đồng vị nguyên tố có vị trí bảng hệ thống tuần hoàn 29 40 14 Si 20 Ca Câu 10.(ĐH–CĐ-2010 ) So với hạt nhân , hạt nhân có nhiều A 11 nơtrôn prôtôn B nơtrôn prôtôn C nơtrôn prôtôn D nơtrôn 12 prôtôn 35 17 Cl Câu 11: (CĐ-2011) Hạt nhân có: A 35 nơtron B 35 nuclôn C 17 nơtron D 18 proton Dạng : Xác định độ hụt khối, lượng liên kết hạt nhân, lượng liên kết riêng: ∆m = m − m a.Phương Pháp: +Sử dụng công thức độ hụt khối: ; m = Zmp+ Nmn +Năng lượng liên kết: Wlk =  Z m p + N mn − mhn  c = ∆ m c +Năng lượng liên kết riêng: ε= ∆E ∆mc = A A ε= Wlk A MeV/nuclon Hay +Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: 1uc2 = 931,5MeV Chú ý :+ So sánh : Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững + Hạt nhân có số khối từ 50 – 70 bảng HTTH thường bền nguyên tử hạt nhân lại b.Bài tập 10 Be Bài : Khối lượng hạt mBe = 10,01134u, khối lượng nơtron mN = 1,0087u, 10 Be khối lượng proton mP = 1,0073u Tính độ hụt khối hạt nhân bao nhiêu? 10 Be HD giải-Xác định cấu tạo hạt nhân có Z = 4proton, N= A-Z = 10-4= notron ∆m =  Z m p + ( A − Z ).mN − mhn  - Độ hụt khối: = 4.1,0073u + 6.1,0087u – 10,01134u ∆m = 0,07u Đáp án: ∆m = 0,07u 1D Bài 2: Tính 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 hạt nhân D : Δm = ∑ mp + ∑ mn ─ mD = 1.mp +1.mn – mD = 0,0024 u ⇒ 2 Năng lượng liên kết hạt nhân D : Wlk = Δm.c = 0,0024.uc = 2,234 MeV Chọn D He Bài Xác định số Nơtrôn N hạt nhân: Tính lượng liên kết riêng Biết m n = 1,00866u; mp = 1,00728u; mHe = 4,0015u N = A−Z 4 ∆m = 2( m p + m n ) − 4,0015 = 0,03038  He ⇒ N = 4−2 = HD giải : Từ Ta có u 28,29 ⇒ε = = 7,07 MeV ⇒ ∆ E = 0,03038uc = 0,03038.931,5MeV = 28,29 MeV 56 26 Fe Bài Cho 55,9349u Tính lượng liên kết riêng Biết m n = 1,00866u; mp = 1,00728u; mFe = ∆m = 26m p + 30m n − 55,9349 = 0,50866 u HD giải: + Ta có 473,8 ⇒ ∆ E = 0,50866 uc = 0,50866 931,5MeV = 473,8MeV ⇒ ε = 56 = 8,46MeV 10 Be Bài 5: Hạt nhân có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrôn (nơtron) m n = 1,0087u, khối lượng prôtôn (prôton) m P = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân A 0,632 MeV HD Giải : 10 Be B 63,215MeV C 6,325 MeV D 632,153 MeV 10 Be -Năng lượng liên kết hạt nhân 63,249 MeV : Wlk = Δm.c2 = (4.mP +6.mn – mBe).c2 = 0,0679.c2 = 10 Be Wlk 63,125 = = 6,325 A 10 -Suy lượng liên kết riêng hạt nhân : MeV/nuclôn.Chọn: C Bài Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u Tính lượng liên kết riêng hạt nhân hêli Tính lượng tỏa tạo thành gam hêli Cho biết khối lượng prôton nơtron mp = 1,007276 u mn = 1,008665 u; u = 931,5 MeV/c2; số avôgađrô NA = 6,022.1023 mol-1 HD Giải: εHe = = = = Wlk ( Z m p + ( A − Z )mn − mHe ).c ( 2.(1,007276 + 1,008685 ) − 4,0015).931,5 A A 7,0752 MeV; W= m M NA.Wlk = 4,0015 6,022.1023.7,0752.4 = 46,38332.1023 MeV = 7,42133.1011 J Bài Tính lượng liên kết riêng hai hạt nhân 23 11 Na 56 26 Hạt nhân bền vững Fe hơn? Cho: mNa = 22,983734u; mFe = 55,9207u; mn = 1,008665 u; mp = 1,007276 u; 1u = 931,5 MeV/c2 HD Giải εNa = = = Wlk ( Z m p + ( A − Z )mn − mHe ).c (11.1,007276 + 12.1,008685 − 22,983734 ).931,5 A 23 A = 8,1114 MeV; εFe = (26.1,007276 + 30.1,008685 − 55,9207).931,5 56 = 8,7898 MeV; εFe > εNa nên hạt nhân Fe bền vững hạt nhân Na Bài Tìm lượng toả hạt nhân urani 234U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị thori 230 Th Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,10 MeV; 234U 7,63 MeV; 230Th 7,70 MeV HD Giải Ta có: W = 230.εTh + 4.εHe - 234.εU = 13,98 MeV Bài Khối lượng nguyên tử rađi Ra226 m = 226,0254 u a/ Hãy thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi ? b/ Tính kg mol nguyên tử Rađi , khối lượng hạt nhân , mol hạt nhân Rađi? c/ Tìm khối lượng riêng hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân tính theo công thức : r = r0.A1/3 với r0 = 1,4.10—15m , A số khối d/ Tính lượng liên kết hạt nhân , lượng liên kết riêng , biết m p = 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 nguyên tử: m = 226,0254u.1,66055.10—27 = 375,7.10—27 kg Khối lượng mol : mmol = mNA = 375,7.10—27.6,022.1023 = 226,17.10—3 kg = 226,17g Khối lượng 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 = 4πr3/3 = 4πr03A/ Am p 3m p m kg = = ≈ 1,45.1017 3 V 4πrr0 A / 4πrr0 m Khối lượng riêng hạt nhân : D = d/ Tính lượng liên kết hạt nhân : ∆E = ∆mc2 = {Zmp + (A – Z)mn – m}c2 = 1,8197u ∆E = 1,8107.931 = 1685 MeV Năng lượng liên kết riêng : ε = ∆E/A = 7,4557 MeV Bài 10: Biết khối lượng hạt nhân mC = 12,000u; mα = 4,0015u; m p = 1,0073u; mn 1,0087 u 1u = 931 Mev / c 12 C thiết tối thiểu để chia hạt nhân thành ba hạt A 6,7.10-13 J B 6,7.10-15 J α Năng lượng cần theo đơn vị Jun C 6,7.10-17 J D 6,7.10-19 J HD Giải: C12  He Năng lượng phá hạt C12 thành hạt He: W = (Σ 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 m p = 1,007276u m n = 1,008667 u mO = 15,999 Bài 11 : Cho biết mα = 4,0015u; u; , Hãy xếp hạt nhân A 12 6C 12 6C , 4 12 He C , 16 8O , theo thứ tự tăng dần độ bền vững Câu trả lời là: 16 He, O B 12 6C 16 8O , , He, C He, 12 6C 16 8O , D 16 He, O , HD Giải: Đề không cho khối lượng 12C ý dùng đơn vị u, theo định ⇒ nghĩa đon vị u 1/12 khối lượng đồng vị 12C lấy khối lượng 12C 12 u -Suy lượng liên kết riêng hạt nhân : ⇒ 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 lượng liên kết riêng lớn bền vững Vậy chiều bền vững hạt nhân tăng dần : ⇒ He < C < O Chọn C c.Trắc nghiệm: 60 27 Co Câu 1: Hạt nhân có khối lượng 59,919u Biết khối lượng prôton 1,0073u khối 60 27 Co lượng nơtron 1,0087u Độ hụt khối hạt nhân A 0,565u B 0,536u C 3,154u D 3,637u 60 27 Co Câu 2: Đồng vị phóng xạ côban phát tia β- tia γ Biết m Co = 55,940u;m n = 1, 008665u; m p = 1, 007276u Năng lượng liên kết hạt nhân côban bao nhiêu? ∆E = 6, 766.10 −10 J ∆E = 3, 766.10 −10 J ∆E = 5, 766.10 −10 J A B C D −10 ∆E = 7, 766.10 J Câu 3: Biết khối lượng hạt nhân U238 238,00028u, khối lượng prôtôn nơtron 238 92 U mP=1.007276U; mn = 1,008665u; 1u = 931 MeV/ c Năng lượng liên kết Urani bao nhiêu? A 1400,47 MeV B 1740,04 MeV C.1800,74 MeV D 1874 MeV Câu 4: Biết khối lượng prôtôn mp=1,0073u, khối lượng nơtron mn=1,0087u, khối lượng hạt nhân đơteri m D=2,0136u 1u=931MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân nguyên tử đơteri A 1,12MeV B 2,24MeV D C 3,36MeV D 1,24MeV 10 Câu 5: Khối lượng hạt nhân Be p 10,0113u; khối lượng prôtôn m = 1,0072u, n nơtron m = 1,0086; 1u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân bao nhiêu? A 6,43 MeV B 6,43 MeV C 0,643 MeV D Một giá trị khác 20 m Ne = 19, 986950u 10 Ne Câu 6: Hạt nhân có khối lượng Cho biết m p = 1, 00726u;m n = 1, 008665u; 1u = 931, 5MeV / c 20 10 Ne Năng lượng liên kết riêng giá trị bao nhiêu? A 5,66625eV 8,02487MeV B 6,626245MeV C 7,66225eV Câu 7: Tính lượng liên kết riêng hạt nhân 1,00867u; mCl = 36,95655u; 1u = 931MeV/c A 8,16MeV B 5,82 MeV 37 17 có D Cl Cho biết: mp = 1,0087u; m n = C 8,57MeV D 9,38MeV Câu Hạt nhân hêli ( He) có lượng liên kết 28,4MeV; hạt nhân liti ( Li) có lượng liên kết 39,2MeV; hạt nhân đơtêri ( D) có lượng liên kết 2,24MeV Hãy theo thứ tự tăng dần tính bền vững chúng: A liti, hêli, đơtêri B đơtêri, hêli, liti C hêli, liti, đơtêri D đơtêri, liti, hêli Câu Hạt α có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô N A = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các nuclôn kết hợp với tạo thành hạt α, lượng tỏa tạo thành 1mol khí Hêli A 2,7.1012J B 3,5 1012J C 2,7.1010J D 3,5 10 10 J 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 nuclôn riêng biệt A 72,7 MeV B 89,4 MeV C 44,7 MeV D 8,94 MeV 37 Câu 11(CĐ-2008): Hạt nhân Cl17 có khối lượng nghỉ 36,956563u Biết khối lượng nơtrôn (nơtron) là1,008670u, khối lượng prôtôn (prôton) 1,007276u u = 931 MeV/c Năng lượng liên kết riêng hạt nhân ur p A 9,2782 MeV MeV B 7,3680 MeV C 8,2532 MeV D 8,5684 10 Be Câu 12(ÐH– 2008): Hạt nhân có khối lượng 10,0135u Khối lượng nơtrôn (nơtron) m n = 1,0087u, khối lượng prôtôn (prôton) mP = 1,0073u, 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết 10 Be riêng hạt nhân A 0,6321 MeV B 63,2152 MeV C 6,3215 MeV D 632,1531 MeV 16 O Câu 13(CĐ- 2009): Biết khối lượng prôtôn; nơtron; hạt nhân 1,0073 u; 16 O 1,0087 u; 15,9904 u 1u = 931,5 MeV/c Năng lượng liên kết hạt nhân xấp xỉ A 14,25 MeV B 18,76 MeV C 128,17 MeV D 190,81 MeV 40 18 Câu 14 (ĐH- 2010)Cho khối lượng prôtôn; nơtron; Ar ; Li là: 1,0073u; 1,0087u; 39,9525u; 6,0145 u 1u = 931,5 MeV/c2 So với lượng liên kết riêng hạt 40 18 nhân Li lượng liên kết riêng hạt nhân A lớn lượng 5,20 MeV C nhỏ lượng 3,42 MeV MeV Ar B lớn lượng 3,42 MeV D nhỏ lượng 5,20 Dạng 3: Tính số hạt nhân nguyên tử số nơtron, prôtôn có m lượng chất hạt nhân a.PHƯƠNG PHÁP: A Z X Cho khối lượng m số mol hạt nhân Tìm số hạt p , n có mẫu hạt nhân m N A A  Nếu có khối lượng m suy số hạt hạt nhân X : N= (hạt) m N V n= = = A N A 22,4  Số mol : Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 nguyên tử/mol  Nếu có số mol suy số hạt hạt nhân X : N = n.NA (hạt) +Khi đó: hạt hạt nhân X có Z hạt proton (A – Z ) hạt hạt notron =>Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton (A-Z) N hạt notron b.BÀI TẬP 23 -1 Bài 1: Biết số Avôgađrô 6,02.10 mol , khối lượng mol hạt nhân urani gam / mol 238 2U Số nơtron 119 gam urani : 238 2U 238 1,2.10 25 2,2.10 25 A hạt B 8,8.10 25 hạt C 4,4.10 25 hạt D hạt HD Giải: Số hạt nhân có 119 gam urani hạt 238 2U : N = Suy số hạt nơtron có N hạt nhân urani (A-Z) N = ( 238 – 92 ).3,01.1023 = 4,4.1025 hạt m N A A 238 2U ⇒ = 119 6,02.10 23 = 3.01.10 23 238 : Đáp án : D 131 52 Bài Cho số Avôgađrô 6,02.10 23 mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có 100 g Iốt I : 23 23 23 A 3,952.10 hạt B 4,595.10 hạt C.4.952.10 hạt D.5,925.1023 hạt m 100 N A = 6,02.10 23 A 131 HD Giải : Số hạt nhân nguyên tử có 100 g hạt nhân I : N = hạt ⇒ Chọn B c.TRẮC NGHIỆM: 238 92 U 23 -1 Câu (CĐ- 2009): Biết NA = 6,02.10 mol Trong 59,50g có số nơtron xấp xỉ 23 25 25 A 2,38.10 B 2,20.10 C 1,19.10 D 9,21.1024 23 Câu 2(CĐ 2008): Biết số Avôgađrô NA = 6,02.10 hạt/mol khối lượng hạt nhân số khối Số prôtôn (prôton) có 0,27 gam Al1327 A 6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022 *Dạng: Cho tổng số hạt hiệu số hạt mang điện nguyên tử ( Hạt mang điện gồm Prôtôn Electrôn) Gọi tổng số hạt mang điện S, hiệu a, ta dễ dàng có công thức sau: Z = (S + a) :4 Căn vào Z ta xác định nguyên tử thuộc nguyên tố hóa học (công thức dễ chứng minh) VD1: Tổng số hạt nguyên tử X 82, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 22 Vậy X Lời giải: Ta có: Z = (82 + 22) : = 26 => Sắt (Fe) VD2: Tổng số hạt nguyên tử Y 52, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 16 Y Lời giải: Ta có: Z = (52 + 16) : = 17 => Y Clo (Cl) VD3: Tổng số hạt nguyên tử Y 18, tổng số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện Y Lời giải: Ta có: Z = (18 + 6) : = => Y Cacbon (C)