CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐỘ HỤT KHỐI pps

CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
ĐỘ HỤT KHỐI


I / MỤC TIÊU :
 Biết cấu tạo hạt nhân nguyên tử, nắm vững ý nghĩa của thuật ngữ : nuclôn,
nguyên tử số, số khối, đồng vị, đơn vị khối lượng nguyên tử; viết được
đúng kí hiệu một hạt nhân.
 Hiểu lực hạt nhân, độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
- Vẽ trên giấy khổ lớn mô hình các nguyên tử
1 2 3
1 1 1
, ,
H H H
(3 đồng vị của
hiđrô) và
4
1
He
(Hình 69.1)

Hình 69.1 Mô hình cấu tạo một số nguyên tử
2 / Học sinh :
Xem lại kiến thức hóa học về cấu tạo nguyên tử.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Nhân và vỏ

HS : Electron

HS : Prôtôn và nơtrôn.

HS : p và mang điện dương.

HS : n và không mang điện.

HS : Nuclôn

HS : Số thứ tự Z


HS : Nguyên tử số.
HS : Số khối.

GV : Nguyên tử được cấu tạo mấy phần
?
GV : Phần vỏ được cấu tạo từ những
hạt nào ?
GV : Phần nhân được cấu tạo từ những
hạt nào ?
GV : Prtôtôn được viết ký hiệu như thế
nào và mang điện gì ?
GV : Nơtrôn được viết ký hiệu như thế
nào và mang điện gì ?
GV : Giáo viên giới thiệu tên chung để
gọi prôtôn và nơtrôn.
GV : Số prôtôn trong hạt nhân bằng với
đại lượng nào nguyên tử trong bảng

tuần hoàn Menđêlêép ?
GV : Z có tên gọi là gì ?

HS : N = A  Z

HS : X
A
Z


HS : Z
A

Hoạt động 2 :
HS : Hình cầu.
HS : R = 1,2.10
 15
.
3
1
A

HS : Cùng Z khác N
HS : Prôtôn hay hydrô thường :
1
1
H ;
Đơtêri
2
1

H ( hay
2
1
D ) ; Triti
3
1
H ( hay
3
1
T ).
Hoạt động 3 :
HS : Kg

HS : u

HS : eV/c
2
; MeV/c
2

GV : Tổng số các nuclôn trong hạt nhân
có tên gọi là gì ?
GV : Số nơtrôn trong hạt nhân được xác
định như thế nào ?
GV : Hạt nhân nguyên tử của nguyên tố
có hiệu hóa học X được viết như thế nào
?
GV : Muốn viết gọn ký hiệu ?

GV : Người ta có thể coi hạt nhân

nguyên tử hình gì ?
GV : Giới thiệu công thức xác định bán
kính hình cầu ?
GV : Đồng vị là gì ?
GV : Cho ví dụ ?


GV : Trong hệ thống đo lường quốc tế
SI đơn vị của khối lượng là gì ?
GV : Giới thiệu đơn vị của khối lượng
dùng trong vật lý hạt nhân ?
Hoạt động 4 :
HS : Lực hạt nhân.

HS : Liên kết các nuclôn với nhau.
HS : Lực điện từ, lực hấp dẫn.

HS : R = 10
 15
Hoạt động 5 :
HS : Z . m
p



HS : ( A  Z ). m
n

HS : M
0
= Z . m
p
+ ( A  Z ). m
n

HS : M

HS : M < M
0


HS : E
0
= [ Z . m
p
+ ( A  Z ). m
n
] . c
2


GV : Giới thiệu hai đơn vị của khối
lượng thường được dùng trong vật lý
hạt nhân ?
GV : Giới thiệu tên gọi lực tương tác
giữa các nuclôn ?
GV : Lực hạt nhân có tác dụng gì ?
GV : Giới thiệu bản chất và độ lớn của

lực hạt nhân so với các lực trong tự
nhiên ?
GV : Giới thiệu bán kính tác dụng và ý
nghĩa của nó ?
GV : Giả sử ta có Z prôtôn và mỗi
prôtôn có khối lượng m
p
thì tổng khối
lượng của các hạt prôtôn bằng bao nhiêu
?
GV : Giả sử ta có ( A  Z ) nơtrôn và
mỗi nơtrôn có khối lượng m
n
thì tổng
khối lượng của các hạt nơtrôn bằng bao
nhiêu ?
GV : Tổng khối lượng của các hạt
nuclôn bằng bao nhiêu ?
HS : E = M . c
2


HS : E < E
0


HS : E = E
0
 E = M . c
2

HS : E = E
0
 E = M . c
2





HS : E = M . c
2

HS :
A
E



GV : Khối lượng của hạt nhân được tạo
từ các hạt nuclôn đó bằng bao nhiêu ?
GV : Giáo viên giới thiệu kết quả thực
nghiệm ?
GV : Các nuclôn trước khi liên kết có
năng lượng được xác định như thế nào ?
GV : Các nuclôn sau khi liên kết có
năng lượng được xác định như thế nào ?

GV : Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm
mối quan hệ giữa E
0
và E ?
GV : Do năng lượng toàn phần được
bảo toàn nên đã có một lượng năng
lượng tỏa ra khi các nuclôn tạo nên hạt
nhân. Năng lượng này được xác định
như thế nào ?
GV : Ngược lại, nếu muốn tách hạt
nhân đó thành các nuclôn riêng rẽ, có
tổng khối lượng [ Z . m
p
+ ( A  Z ). m
n

] > M thì ta phải tốn một lượng năng
lượng là bao nhiêu ?
GV : Năng lượng liên kết hạt nhân là gì
?
GV : Năng lượng liên kết cho một hạt
nhân được tính như thế nào ?
GV : Lập luận cho học sinh thấy tính
bền vững của hạt nhân ?
IV / NỘI DUNG :
1. Cấu tạo hạt nhân. Nuclôn.
a) Cấu tạo hạt nhân
 Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn, gọi là nuclôn. Có hai loại
nuclôn : prôtôn, kí hiệu p, mang một điện tích nguyên tố dương +e, và
nơtron, kí hiệu n, không mang điện.

 Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng tuần
hoàn Men-đê-lê-ép; Z được gọi là nguyên tử số. Tổng số các nuclôn trong
hạt nhân gọi là số khối, kí hiệu A. Như vậy số nơtron trong hạt nhân là : N
= A – Z.
b) Kí hiệu hạt nhân.
Hạt nhân nguyên tử của nguyên tố có kí hiệu hóa học X được kí hiệu là
A
Z
X

c) Kích thước hạt nhân
Có thể coi hạt nhân nguyên tử như một quả cầu bán kính R.
R = 1,2.10
-15

1
3
A
(m)
2. Đồng vị
Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z nhưng có
số nơtron N khác nhau. Hiđrô có 3 đồng vị : hiđrô thường
1
1
H
; đơteri
2
1
H
(hay

2
1
D
)
và triti
3
1
H
(hay
3
1
T
).
3. Đơn vị khối lượng nguyên tử
a) Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng
nguyên tử. Kí hiệu là u. Theo định nghĩa, u có trị số bằng
1
12
khối lượng của đồng
vị cacbon
12
6
C

1u =
23
1 12
.
12 6,022.10
g


1,66.10
-27
kg
b) Khối lượng còn có thể đo bằng đơn vị của năng lượng chia cho c
2
, cụ thể là có
thể đo bằng eV/c
2
hoặc MeV/c
2
.
1u = 931,5MeV/c
2

4. Năng lượng liên kết
a) Lực hạt nhân
Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân được gọi là lực hạt nhân, có
tác dụng liên kết các nuclôn với nhau.
b) Độ hụt khối. Năng lượng liên kết
Khối lượng M của hạt nhân
A
Z
X
bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng các
nuclôn tạo thành hạt nhân đó, một lượng M bằng :
M = [Zm
p
+ (A – Z)m
n

] – M
M được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.
Theo thuyết tương đối, hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng.
E
o
= [Zm
p
+ (A – Z)m
n
]c
2

còn hạt nhân được tạo thành từ chúng thì có năng lượng E = Mc
2
< E
o
. Vì năng
lượng toàn phần được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng E = E
o
– E =
M.c
2
tỏa ra khi hệ các nuclôn tạo nên hạt nhân.
Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó thành các nuclôn riêng rẽ, có tổng
khối lượng Zm
p
+ (A – Z)m
n
> M, thì ta phải tốn năng lượng E = M.c
2

để thắng
lực tương tác giữa chúng. E càng lớn thì càng tốn nhiều năng lượng để phá vỡ
liên kết giữa các nuclôn. Vì vậy, đại lượng E = M.c
2
được gọi là năng lượng
liên kết các nuclôn trong hạt nhân, hay gọn hơn, năng lượng liên kết hạt nhân.
Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn,
E
A

, gọi là năng lượng liên kết
riêng, đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1
Xem bài 44