SKKN một số vấn đề về PHÓNG xạ hạt NHÂN DÙNG TRONG VIỆC bồi DƯỠNG học SINH GIỎI môn hóa học TRUNG học PHỔ THÔNG

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương ThếVinh

Mã số:
(Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Một số vấn đề về PHÓNG XẠ HẠT NHÂN dùng trong việc bồi
dưỡng học sinh giỏi môn hóa học TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Người thực hiện: Trương Huy Quang
Lĩnh vực nghiên cứu:
- Quản lý giáo dục



- Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học.



- Lĩnh vực khác: ..........................................



Có đính kèm: Các sản phẩm không thê hiện trong bản in SKKN
 Mô hình

 Phần mềm

 Phim ảnh

Năm học: 2012-2013

 Hiện vật khác


BM02-LLKHSKKN

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1.

Họ và tên: Trương Huy Quang

2.

Ngày tháng năm sinh: 05-05-1955

3.

Nam, nữ: Nam

4.

Địa chỉ:XI/29-Đồng khởi-KP3-Phường Tân Hiệp-TP Biên Hòa-Đồng Nai

5.

Điện thoại:

6.

Fax:

7.

Chức vụ:Tổ trưởng chuyên môn

8.

Đơn vị công tác:Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh

0613894500

ĐTDĐ: 0913153072

E-mail:

II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử nhân
- Năm nhận bằng: 1977
- Chuyên ngành đào tạo: Hóa học
III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC
- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy môn hóa học THPT
Số năm có kinh nghiệm: 36 năm
- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:
* Động hóa học
* Cân bằng hóa học
* Phương pháp giải bài toán năng lượng
* Bài tập tinh thê
* Peptit& Protein

* Sự lai hóa


BM03-TMSKKN

Tên SKKN : MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN
DÙNG TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA
HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
-Trong các kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia (1997, 2000, 2001, 2002, 2004, 2006,
2010, 2011, 2012), vấn đề PHÓNG XẠ HẠT NHÂN thường được đề cập đến .
-Kỳ thi chọn đội tuyên HSG dự thi quốc tế (2001, 2005, 2007, 2009, 2011), kỳ thi
quốc tế , kỳ thi olympic hàng năm (1996, 2001, 2002, 2004), các bài tập về phóng
xạ cũng thường được đề cập đến.
-Kỳ thi máy tính cầm tay khu vực, quốc gia cũng có bài tập về nội dung này.
Chính vì lý do đó mà chúng tôi muốn đi sâu vào chuyên đề này.
II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1. Cơ sở lý luận
“Vấn đề PHÓNG XẠ HẠT NHÂN ” là 1 nội dung quan trọng trong chương trình
giảng dạy cho lớp 10; đây lại là một kiến thức gần gũi với thực tế; cần phải nắm
vững đê thấu hiêu được tác dụng của nó trong cuộc sống. Trong giảng dạy, bồi
dưỡng học sinh giỏi nhất là HSG dự thi quốc gia thì đề thi về chuyên đề này hầu
như không thiếu trong các kỳ thi hàng năm. Mặt khác, nội đề thi HSGQG, Quốc tế
thì những vấn đề trong SGK nâng cao khối 10,11,12 thực tế không đáp ứng nổi, kê
cả về kiến thức cả về thời gian thực hiện. Vì vậy nghiên cứu sâu phóng xạ hạt
nhân là 1 việc làm cần thiết trong việc chuẩn bị kiến thức kỹ năng cho việc bồi
dưỡng HSGQG.
2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài
a/ Nội dung:
- Các kiến thức cơ bản của chuyên đề

- Một số đề thi HSGQG từ năm 1997 đến nay
- Phương pháp giải 1 số đề thi HSGQG, Quốc tế
- Nội dung chuyên đề đính kèm
b/Biện pháp: Chuyên đề này áp dụng cho học sinh lớp chuyên hóa khối
THPH bắt đầu từ năm 2007 qua việc sưu tầm tài liệu, giới thiệu bài tập, yêu cầu
học sinh giải quyết theo nhóm, thuyết trình, Giáo viên giải đáp.


III. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
Qua việc giới thiệu chuyên đề này và sử dụng nó trong việc bồi dưỡng học sinh
giỏi, chúng tôi đã đạt được một số kết quả sau:
* Năm học 2007-2008:
+ Đạt 20 giải HSG cấp tỉnh (2 nhất+4 nhì+7 ba+ 7KK)
+ Đạt 3 huy chương olympic khu vực (2HCV+1HCB)
+Đạt 4 giải máy tính cầm tay (MTCT) khu vực (1 nhất+1 nhì+1ba+1KK)
+Đạt 6 giải HSGQG (1 nhì+2ba+3KK)
* Năm học 2008-2009:
+Đạt 25 giải HSG cấp tỉnh (3 nhất+ 4 nhì+ 7ba+11KK)
+Đạt 5 giải MTCT khu vực (2 nhất+1 nhì+2ba)
+Đạt 5 giải HSGQG (2 nhì+ 3ba)
* Năm học 2009-2010:
+Đạt 25 giải HSG cấp tỉnh (2 nhất+ 3nhì+ 8ba+12KK)
+Đạt 3 huy chương olympic khu vực (1HCV+2HCB)
+Đạt 3 giải MTCT khu vực ( 2ba+1KK)
+Đạt 6 giải HSGQG (1ba+5KK)
*Năm học 2010-2011:
+Đạt 25 giải HSG cấp tỉnh (2 nhất+ 2nhì+ 8ba+12KK)
+Đạt 5 huy chương olympic khu vực (2HCV+3HCB)
+Đạt 5 giải MTCT khu vực (1 nhất+1nhì+2ba+1KK)
+Đạt 7 giải HSGQG (3ba+4KK)

*Năm học 2011-2012:
+Đạt 30 giải HSG cấp tỉnh( 2 nhất+ 3 nhì+…)
+6/6 huy chương olympic khu vực (3 HCV+3HCB)
+5/5 giải MTCT khu vực (1 nhất +3ba+1KK)
+6/8 giải HSGQG (2ba+4KK)
*Năm học 2012-2013:
+ Đạt 30 giải HSG cấp tỉnh( 6 nhất+ 8 nhì+…)


+6/6 huy chương olympic khu vực (3 HCV+3HCB)
+3/5 giải MTCT khu vực (1 nhì +2ba)
+7/8 giải HSGQG (2ba+5KK)
IV. ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
- Đề tài đã được áp dụng trong thực tế tại trường THPT chuyên Lương Thế
Vinh và đã đạt hiệu quả tại đơn vị; đề tài có khả năng áp dụng trong phạm vi rộng
đạt hiệu quả.
- Đề xuất: Cần nghiên cứu các mảng đề tài thường được đề cập trong các đề
thi học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia. Từ đó đi sâu nghiên cứu từng đề tài
chuyên biệt riêng lẻ, nhỏ.
- Trên cơ sở phân tích các đề thi HSG các cấp, qua các năm. Qua đó giáo
viên soạn đề tài lẻ, giới thiệu cho học sinh cùng nghiên cứu giải quyết vấn đề, cuối
cùng mới tổng kết đề tài.
- Phạm vi sử dụng đề tài: Dùng cho HSG các trường THPT, học sinh các
lớp chuyên hóa học ,dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên
- Hàng năm yêu cầu giáo viên phụ trách công tác bồi dưỡng HSG viết
chuyên đề lẻ, nhỏ, chuyên sâu, sau vài năm giáo viên đó sẽ có 1 mảng đề tài bồi
dưỡng học sinh giỏi phong phú và chất lượng.
- Đối với các lớp chuyên hóa có thê giao chuyên đề cho học sinh theo đơn vị
nhóm, tổ. Từ đó học sinh sẽ tìm tòi tài liệu, viết chuyên đề và qua đó học sinh hiêu
sâu hơn vấn đề mà tổ nhóm nghiên cứu, đồng thời cũng giúp học sinh bước đầu

làm quen với việc nghiên cứu khoa học.
V.
1

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Vũ Đăng Độ-Trịnh Ngọc Châu-Nguyễn Văn Nội:
Bài tập cơ sở lí thuyết các quá trình hóa học,
NXBGD,2005

2.

Đặng Trần Phách:
Bài tập hóa cơ sở ,
NXBGD,1983

3

Lâm ngọc Thiềm-Trần Hiệp Hải:
Bài tập hóa học đại cương ,
NXBĐHQG Hà nội,2004


4

Nguyễn Duy Ái-Nguyễn Tinh Dung-Trần Thành Huế-Trần Quốc SơnNguyễn Văn Tòng:
Một số vấn đề chọn lọc của hóa học,tập 1,
NXBGD,1999

5.

Trần Thành Huế:
Sơ lược về năng lượng ở một số hệ hóa học
Hóa học( tài liệu dùng cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi THPT)-tập 2-2002

6.

Trần Thành Huế-Nguyễn Trọng Thọ-Phạm Đình Hiến
Olympic hóa học việt nam và quốc tế
NXBGD-2000

7.

Tuyển tập đề thi olympic 30/4

NXBGD-2006

8.

Tuyển tập đề thi học sinh giỏi quốc gia và chọn đội tuyển quốc tế
(2000-2006)

9.

Đào Đình Thức
Bài tập hóa học đại cương
NXBGD-1999

10.

Nguyễn Đức Chung

Bài tập và trắc nghiệm hóa đại cương
NXBTPHCM-1997

11.

Trần Thành Huế
Hóa học đại cương -tập 1-Cấu tạo chất
NXBGD-2001

12.

Trần Thị Đà-Đặng Trần Phách
Cơ sở lí thuyết các phản ứng hóa học
NXBGD-2004

13.

Một số đề thi HSG cấp tính, cấp quốc gia ,quốc tế

NGƯỜI THỰC HIỆN
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

TRƯƠNG HUY QUANG


BM04-NXĐGSKKN

SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Đơn vị : Trường THPT
chuyên Lương Thế Vinh

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Biên Hòa, ngày

tháng

năm 2013

PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Năm học: ...2012-2013
–––––––––––––––––

Tên sáng kiến kinh nghiệm: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÓNG XẠ HẠT
NHÂN DÙNG TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN
HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Họ và tên tác giả: Trương Huy Quang
Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn
Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh-Biên Hòa-Đồng Nai
Lĩnh vực: (Đánh dấu X vào các ô tương ứng, ghi rõ tên bộ môn hoặc lĩnh vực
khác)
- Quản lý giáo dục



- Phương pháp giáo dục 

- Phương pháp dạy học bộ môn:

- Lĩnh vực khác:

Sáng kiến kinh nghiệm đã được triên khai áp dụng: Tại đơn vị



Trong Ngành 
1. Tính mới (Đánh dấu X vào 1 trong 2 ô dưới đây)
- Có giải pháp hoàn toàn mới



- Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có



2. Hiệu quả (Đánh dấu X vào 1 trong 4 ô dưới đây)
- Hoàn toàn mới và đã triên khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triên khai áp
dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 
- Hoàn toàn mới và đã triên khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao 


- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triên khai áp
dụng tại đơn vị có hiệu quả 
3. Khả năng áp dụng (Đánh dấu X vào 1 trong 3 ô mỗi dòng dưới đây)
- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính
sách:
Tốt 

Khá 
Đạt 
- Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực
hiện và dễ đi vào cuộc sống: Tốt 
Khá 
Đạt 
- Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt
hiệu quả trong phạm vi rộng: Tốt 
Khá 
Đạt 

XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

(Ký tên, ghi rõ họ tên và đóng dấu)


TRƯƠNG HUY QUANG

CHUYÊN ĐỀ SỰ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN

A. LÝ THUYẾT VỀ SỰ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN

1/ Tính phóng xạ tự nhiên: Một chất không cần tác động bên ngoài, tự phát ra bức xạ khôn
nhìn thấy, gọi là sự phóng xạ tự nhiên
2/ Thành phần của tia phóng xạ: gồm hạt α ( 2He4), hạt β (-1e0), hạt γ ( 0 γ 0 )
3/ Định luật chuyển dời: tuân theo định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích

4/ Các họ phóng xạ:
•

phânra 
phânra 4
→ nguyêntocon 

→ ...
nguyên tố mẹ 

•

3 họ phóng xạ tự nhiên:
- Họ Uran

92

U238 →88Ra226→…82Pb206
(Gốc)

A = 4n+2(51≤n≤59, nguyên)

(kết thúc)

- Họ Thori

90

Th232→…82Pb208

- Họ Actini

92

U 235 →…82Pb207 A = 4n+3( 51≤n ≤58)

A = 4n( 52 ≤n ≤58)

- Họ Neptun( không phải phóng xạ tự nhiên mà phóng xạ nhân tạo 90Np241 …83Bi209
Ngoài ra có 1 số nguyên tố phóng xạ riêng lẻ như 19K40; 37Rb…
•

VD: Cho 92U238 86Rn222
a/ Bức xạ bao nhiêu hạt α , β
b/ Đồng vị bền của 82Pb là đồng vị nào
Giải:

a/

92

U238 86Rn222 + x α + y β

BT A 238 = 222+4x x = 4
BT Điện tích: 92 = 86+2x+(-y)  y = 2  4 α ,2β
b/ 92U238 86Rn222  …82Pb206 + a α + b β
BTSK 238 = 206+4a a =8
BTĐT 92 = 82 + 2a – b b = 6  8 α ,6β
5/ Định luật về sự phân rã phóng xạ :
−

V= −

A sản phẩm

dC A
= k .C A = k (a − x)
dt
Trang 1


V : tốc độ phân rã
a :CA ban đầu (t =0)
x : CA mất đi sau thời gian t
a-x : CA còn (ở t=t)
k = Hằng số tốc độ

−

N0
C A0
kt = ln C = ln N
A

N0 : Số HN ban đầu(t = 0) ; N : Số HN còn lại (t = t)

*Áp dụng cho quá trình phân rã phóng xạ, thay các ký hiệu thích hợp
k= λ  λ t = ln

N0

 N = N0.e-kt = N0.e- λ t
N

A = λ .N

ln 2

0,693

k= λ=t = t
1/ 2
1/ 2

A: Hoạt độ phóng xạ = tốc độ p hóng xạ;
λ : HS tốc độ phóng xạ;

N: Số HN phóng xạ
Đơn vị A là Curi (Ci) , 1Ci = 3,7.1010Bq (Bq = phân rã trong 1s/1g)
1Ci = 3,7.1010 phân rã trong 1 giây/1gam
1mci (milicuri) = 10-3 Ci
1 µ Ci (microcuri) = 10-6 Ci
*VD: Xác định chu kỳ bán hủy
Đồng vị phóng xạ iot được dùng trong y học và chữa bệnh bướu cổ. Mẫu thử ban đầu có
1,00 mg đồng vị. Sau 13,3 ngày lượng iot đó còn lại 0,32mg. Tìm CKBH của 53I131
Giải: Ta có t1 / 2 =

ln 2
1 N
1
1

(1), k = ln 0 =
ln
(2)
k
t
N 13,3 0,32

Thay (2) vào (1) ta được t1/2 = 8,08 ngày
6/ Xác định niên đại (t)
- Nếu xác định niên đại của cổ vật vô cơ : thì dựa vào Uran với t1/2 = 4,51.109
năm.
Trang 2


- Nếu xác định niên đại của cổ vật sinh vật sống : thì dựa vào C14 với
= 5730 năm.

t1/2

- Vì Vpu sinh ra C14 = Vphân hủy C14 nên lượng C14 trong cơ thê sống là hằng số.
Khi cơ thê sống chết đi thì C14 giảm, từ lượng C14 còn lại trong xác chết (hay
hóa thạch của xác chết) ta tính được t là thời gian sinh vật chết đi tức là thời
gian hóa thạch

t =

1 N 0 1 R0
1
15,3 5730 15,3
ln

= ln
=
ln
=
ln
k
N
k
R ln 2 / 5730
R
0,693
R

- N0 ;N : Số HN C14 tại ban đầu và tại t
- R0 ; R : Số phân hủy C14 tại ban đầu và tại t
- Người ta đã xác định được: Trong khí quyên, trong mỗi cơ thê động thực vật
đang sống, cứ 1 giây trong 1 gam C có 15,3 phân hủy chứa C14
Vậy R0 = 15,3 phân hủy C14 trong 1s với 1gC
- VD : Một mẫu than lấy được từ hang động của người Polinexian cổ đại tại
Haoai có tốc độ phân hủy C14 là 13,6 (tính với 1 gam C trong 1s). Hãy cho
biết niên đại của mẫu than đó.
Giải : t =

1 N 0 5730 15,3
ln
=
ln
≈ 974 năm
k
N

0,693 13,6

7/ Đối với Cân bằng phóng xạ thế ky : (từ mẹ cháu đời thứ n) thì λ1 N1 = λn N n
λ1 ; λ n : HS tốc độ phân rã của mẹ và cháu đời thứ n

N1 ;Nn : Số HN phóng xạ của mẹ và cháu đời thứ n
8/ Các dạng toán phóng xạ :
1.Tính CKBH

: t1/2 =

ln 2 0,693
=
k
k

2.Tính tuổi cổ vật (Xác định niên đại) t =

1 N0
ln
k
N

3. Tính hàm lượng vật còn lại : là tính % N
4. Tính độ phóng xạ : A = λN (V = kN)
5. Tính m: Đầu tiên tính số mol (n)  suy ra số gam (m) theo CT m=n.M(S.K)
Trang 3


9/ Phóng xạ nhân tạo :

- Là phóng xạ dùng một loại hạt làm đạn bắn vào hạt nhân làm bia,tạo ra hạt
nhân mới cùng với tia phóng xạ
VD : 5B10 + 2He4  [7N14]  7N13 + 0n1 đó là quá trình sơ cấp, tiếp đến là các quá
trình thứ cấp 7N13  6C13 + β + (+1e0)
10/ Phản ứng hạt nhân, phân hạch hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch
1/Phản ứng hạt nhân : là tương tác giữa các HN với các hạt  tạo nguyên tử mới
Bia + Đạn  Trung gian Sản phẩm
VD : 7N14 + 2He4  9F18  8O17 + 1H1(1p1)
Bia

đạn

TG

sp

2/ Sự phân hạch hạt nhân: dùng đạn bắn HN bia làm HN bia vỡ ra thành các mảnh
VD :92U235 +0n1  92U236  HNA+HNB+xn
A và B kém bền (vì số n >> số p) nên lại tiếp tục vỡ ra, cuối cùng được đồng
vị bền 82Pb207
3/Phản ứng nhiệt hạch : Là phản ứng mà các HN trước khi tham gia phản ứng
phải được nung ở nhiệt độ rất cao
VD : 1H1 + 1T3  2He4 ∆H = - 19,8 Mev (thực tế pứ nhiệt hạch xảy ra tự phát
trong vũ trụ)
11/ Một số chú ý liên quan :
1.

∆E = ∆m.C2

2.

Er

3.

Đối vơi 1 hạt nhân ∆m = [Z.mp+(A-Z).mn] – mHN

4.

Đối vơi 1 phản ứng hạt nhân ∆m = mHN đầu- mHN sau

5.

∆H = - ∆m (tính theo u). 931,5.106ev/u. 1,602.1019j.6,022.1023/mol= j/mol

6.

1u = 931,5 Mev = 931,5.106 ev

7.

1ev = 1,602.1019j = 9,649.104 j/mol

8.

SIot (r) < SIot ( l) << SIot( k) : Càng khí  càng hỗn loạn  S càng lớn

E
;
A

A(S.K) = Z + N

- Pứ mà làm tăng số mol khí thì ∆Spu > 0
- Pứ mà làm giảm số mol khí thì ∆S < 0
Trang 4


12/ Một số đề thi HSG liên quan :
- Đề thi HSGQG : 1997; 2000; 2001; 2002; 2004; 2006; 2010; 2011; 2012
- Đề thi Quốc tế : 2001; 2005; 2007; 2008; 2009; 2011

Trang 5


B. MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG

BÀI 1 :
Xác định hằng số phóng xạ của Co55,biết rằng số nguyên tử của đồng vị ấy cứ mỗi
giờ giảm đi 3,8%
1
t

Giải : k = ln

1 100
N0
−1
= 1h ln 96,2 = 0,04h
N

BÀI 2 :
U238 có CKBH là 4,5.109 năm.Khi phóng xạ anpha,U biến thành 90Th234. Hỏi có bao
nhiêu gam Th được tạo thành trong 23,8 gam U sau 9.109 năm ?
92

Giải : 92U238  90Th234 + 2He4
kt = ln

ln 2
ln 2.
3
N0
N
N
9
= t .t = 4,5.10 9 .9.10 = 2ln2=ln4 0 =4 Ncòn = 0  Npư = N 0
4
N
N
4
1/ 2

Vậy nUpu =

3 23,8
.
= 0,075mol = nTh  mTh = 0,075.234 = 17,55g
4 238

BÀI 3 :
Đồng vị phóng xạ 53I131 được dùng trong các nghiên cứu và chữa bệnh bướu cổ.Một
mẫu thử ban đầu có 1,00 mg 53I131. Sau 13,3 ngày lượng iot đó còn lại là 0,32
gam.Tính thời gian bán hủy của iot phóng xạ đó
1
t

Giải: k= ln

1
1
ln 2
N0
= 13,3 ln 0,32 = 0,0857; t1 / 2 = k = 0,693 / 0,0857 = 8,09 ngày
N

BÀI 4:
CKBH của U238 là t1/2= 4,5.109 năm.Hiện nay trong quặng U thiên nhiên có cả U238 và
U235 có CKBH là t 1/2 = 7,13.108 năm theo tỉ lệ số nguyên tử 140 :1>Tính tuổi của
trái đất ? Cho biết luc ban đầu số nguyên tử của U238 và U235 bằng nhau
Giải :

92

U238  92U235 + 3 0n1
Bđ

N0

T

140

N0
1

Vì N01 = N02= N0
N

0
Với U238 có k1t = ln N = lnN0 –lnN1 (1)
1

Trang 6


N

0
Với U235 có k2t = ln N = lnN0 –ln N2(2)
2

ln N 2 − ln N 1
ln 1 − ln 140
=
=
0,693
0,693
k1 − k 2
Từ (1) và (2) suy ra t=

6,04.109 năm
−
4,5.10 9 7,13.10 8

BÀI 5 :
Một mảnh gỗ có độ phóng xạ của C14 là 3 phân rã /phút. Một lượng gỗ mới tương
đương cho thấy tốc độ đếm xung là 14 xung/phút. Biết rằng CKBH của C14 là 5568
năm. Hãy tính tuổi của mảnh gỗ cổ.
Giải : t=

N
R
1 N0
1.
1.
ln
.t1 / 2 . ln 0 =
.t1 / 2 . ln 0
=
k
N
ln 2
N
ln 2
R

R0 (Độ phóng xạ)của C14 trong mảnh gỗ cổ coi như bằng R0 của mảnh gỗ
mới cùng loại = 14 phân rã/phút. R của C14 trong mảnh gỗ = 3 phân rã/phút
5568

14

 t = 0,693 ln 3 = 12374,281 năm
BÀI 6 :
Chất phóng xạ Co60 dùng trong y tế có CKBH là 5,33 năm. Ban đầu có 1 kg chất
ấy.Tính khối lượng còn lại sau 10 năm ? sau bao nhiêu năm thì còn 0,1 kg ?
Giải :
a/ Vì M = nhau nên
t=

N 0 m0
=
.
N
m

1 ln 2
0,693
1
1 N 0 1 m0
1, 3
ln
= k ln m − > ln m = t .10 = 5,33 .10 = 1,3− > m = e = 3,6699
k
N
1/ 2

 m = 0,2725g
b/ t =

1 m0
1
1
ln
=
ln
= 17,7 năm
k
m 0,13 0,1

BÀI 7 :
Ban đầu có 2,00 gam Radon 86Ra222 là chất phóng xạ với CKBH là T= 3,8 ngày.
Hãy tính : a/ Số ng/tử ban đầu
b/ Số ng/tử còn lại sau thời gian t = 1,5T
c/ Độ phóng xạ của lượng 86Rn222 nói trên sau thời gian t = 1,5T (dùng
các đơn vị Bq và Ci)
Trang 7


Giải:
a/ Số ng/tử ban đầu = n.NA =
5,42.10
1 N
b/ t= ln 0  ln
N
k
N
ln 2

21

2
.6,02.1023 = 5,42.1021 ng/tư
222

= kt =

ln 2
0,693
.t =
.1,5T = 1,0395  N = 1,9166.1021 ng/tư
t1 / 2
T

0,693

21
c/ V = k.N = t .N = 3,8.24.3600 .1,9166.10 = 4,045.1015 Bq (Bq = phân rã/giây)
1/ 2

4,045.1015
=
= 1,093.105 Ci
10
3,7.10

BÀI 8 :
Một mẫu đá chứa 17,4mg U238 và 1,45mg Pb206.Biết rằng CKBH của U238 là 4,51.109
năm. Mẫu đá đó tồn tại bao nhiêu năm rồi?
Giải: U238  Pb206

17,4 1,45
t=

N
1 N0
1
ln
.t1 / 2 . ln 0
=
k
N
ln 2
N

U238
N0



0,080149

Nph 0,00704
Ncòn

Pb206
1,45/206= 0,00704

17,4/238= 0,073109
4,51.10 9 0,080149
ln

t=
= 5,983.108 năm
0,683
0,073109

BÀI 9 :
Tính tuổi của mẫu poloni 84Po210 biết rằng tại mọi thời điêm khảo sát. Tỉ số giữa khối
lượng ZXA và khối lượng Po có trong mỗi chất là 0,4. Cho NA = 6,023.1023/ mol và
t1/2 = của Po là 138 ngày
Giải :
Po210

84



Pb206

82

+

2

He4

N0
m’/206

m’/206

m/ 210
Trang 8


1
m / 210 + m' / 206
1
206m + 210m'
.t1 / 2 . ln
=
.138. ln
N0
1 N0
1
m / 210
0,693
206m
.t1 / 2 . ln
t = ln
=
= ln 2
k
N
ln 2
N

vì m’/m = 0,4 m’ = 0,4m  t =

206m + 210.0,4m

1
.138.. ln
= 68,1 ngày
0,693
206m

BÀI 10:
Một mẫu đá chứa 17,4 µ g U238 và 1,45 µ g Pb206. Biết rằng CKBH của U238 là
4,51.109 năm. Hỏi mẫu đá đó tồn tại được bao nhiêu năm rồi ?
Giải : U238 

Pb206 + …

Bđ

n0

Pu

a

a

Còn (n0-a).

a

mU = (n0- a) 238 ; mPb = a.206

m(U ) n0 − a 238 17,4

=
.
=
 n0 – a =
m( Pb)
a
206 1,45

10,38655462a n0 = 11,38655462a
Mặt khác kt = ln N0/N= ln
n0
n0
t1 / 2
n0
1
4,51.10 9 11,38655462a
− − > t = ln
=
ln
=
ln
n0 − a
k n0 − a ln 2 n0 − a
0,693
10,38655462a

= 5,982.108 năm

Trang 9

C. MỘT SỐ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA

BÀI 1.
Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân (định luật nào được dùng khi hoàn
thành phương trình)?
1. ? 

Pb206 + 2He4

82

2. 9F17  8O17 + ?
3. 94Pu239  ? + 2He4
4. 1H1 + ?  2He4
5. ? + 1D2  2 2He4
6. 92U238 

90

Th230 + ...

7. 92U235 

82

Pb206+

8. 27Co59 + 0n1  X?
9. X? 

Giải : 1

Ni60 + …

(ĐỀ THI HSGQG:1997; 2000; 2002)

28

Po210

84

2. 1e0 ( β + )
3. 92U235
4. 1T3
5.3Li6
6. 92U238 

90

Th230 + 2 2He4 + 2 β −

7. 92U235 

82

Pb206 + 7 2He4 + 0n1 + 4 β −

8.X: 27Co6 0
9. -1e0

Theo BTSK và BTDT

BÀI 2.
1/Uran trong thiên nhiên chứa 99,28% U238 (có t1/2 = 4,5.109 năm) và 0,72% U235 (có
t1/2 = 7,1.108 năm). Tính tốc độ phân rã mỗi đồng vị trên trong 10 gam U3O8 mới
điều chế.
Trang 10


2/ Mari và PieCuri điều chế Ra226 từ quặng uran trong thiên nhiên. Ra226 được tạo ra
từ đồng vị nào trong 2 đồng vị trên
(ĐỀ THI HSGQG-1997)

Giải :
1/ v = λ .N(1) λ là HSTĐ phân hủy; N là tổng số hạt nhân phóng xạ có ở thời điêm
đang xét
λ=

ln 2
= 0,693/t1/2
t1 / 2

nU3O8 = 10/ (238.3+16.8 )= 1,19.10-2mol Số HN U = 1,19.10-2.6,022.1023.3=
2,15.1022


N(U238) = 99,28%.2,15.1022 = 2,13.1022
N(235) = 0,72%.2,15.1022 = 1,55.1020.
238

Vậy tốc độ phân rã

U

0,693.2,13.10 22
: V= λ .N =
= 1,04.105 HN/s
9
4,5.10 .365.24.3600

0,693.1,55.10 20
: V = λ .N =
=
7,1.10 8.365.24.3600

235

U

2/ Dựa vào định luật BTSK và BTĐT ta có 92U238 

88

4,8.103 HN /s

Ra226 + 3 2He4 + 2 β

Lưu ý: U phóng xạ hạt α

BÀI 3.
U238 tự phân rã liên tục thành 1 đồng vị bền của chì .Tổng cộng có 8 hạt anpha được
giải phóng ra trong quá trình đó .Giải thích , viết PTPU chung của quá trình này
(ĐỀ THI HSGQG-2004)

Giải: 92U238 
BTSK

82

Pbx + y 2He4 + z -1e0

238 = x+ 8.4 x = 206

BTDT 92 = 82+ 2.8-z z = 6

92

U238 

82

Pb206 + 8 2He4 + 6 β

BÀI 4.
Khi nghiên cứu 1 cổ vật dựa vào C14 (t1/2 = 5730 năm) người ta thấy trong mẫu đó
có cả C11 , số nguyên tử C14 bằng số nguyên tử C11, tỉ lệ độ phóng xạ C11 so với C14
bằng 1,51.108 lần.
Trang 11

1. Viết PTPU phóng xạ β của 2 đồng vị đó
2. Tính tỉ lệ độ phóng xạ C11 so với C14 trong mẫu này sau 12 giờ kê từ nghiên
cưu trên. Cho 1 năm có 365 ngày
(ĐỀ THI HSGQG-2006)

Giải
1. 6C11 
6

7

N 11 + β

C14  7N14 + β

AC11

2. Tính A
C

khi t = 12h

14

AC11 = λC11.NC11; AC14 = λC14.NC14
A0 (C 11 ) λ (C 11 ).N 0 (C 11 )
=
-Tại t = 0 : N0(C ) = N0(C ) 
= 1,51.108

A0 (C 14 ) λ (C 14 ).N 0 (C 14 )
11

14

 λ (C11) = 1,51.108. λ (C14) (1)
Mà λ (C14) = ln2/t1/2 = 0,6932/ 5730.365.24 = 1,38.10-8(h-1)
Nên λ(C11) = 1,51.108.1,38.10-8 = 2,0838(h-1)
-Tại t =12h
ln

A11 = λ11.N11;

λ11 .N 11

A14 = λ14.N14 A11/A14 = λ .N (*)
14
14

N0
N
λt N0/N = eλt N = λ0t = N0.e-λt
N
e

Vậy N11 = N0(11).e-λ11t; N14 = N0(14).e-λ14t
Vì tại t =0 thì N0(11) = N0(14)
A11 λ11 t(λ =
. e 14
A14 λ14

λ )
11

N 11 e − λ (11).t
=

= et(λ14 N 14 e −λ (14 ) t

1,51.10 8.λ14 12 (1,38.10−8 − 2, 0838)
=
.e
=
λ14

λ

11

)

thay vào (*)ta có

2,085.10-3 lần

BÀI 5
Một mẫu quặng Urani tự nhiên có chứa 99,275g 92U238; 0,720 g 92U235 và
3,372.10-5 g 88Ra226. Cho các giá trị CKBH t1/2(92U235 = 7,04.108 năm, t1/2(92U238)
= 4,47.109 năm, t1/2 ( 88Ra226) = 1600 năm. Chấp nhận tuổi của trái đất là 4,55.10 9
năm.

a/ Tính tỉ lệ (m) của các đồng vị 92U235 / 92U238 khi trái đất mới hình thành
Trang 12


b/ Nếu chưa biết CKBH của
dự kiện đã cho?

92

U238 thì giá trị này có thê tính như thế nào từ các
(ĐỀ THI HSGQG-2010)

Giải:
a/ Ta có kt = ln

N0
 N0/N = e kt vì k = ln2/t1/2 và N0 /N = m0/m nên ta có m0/m
N

= eln2.t/t1/2 m0(U235) = m(U235).e ln 2.t / 7,04.10 (1) với t = 4,55.109 năm
8

m0( U238) = m(U238).e ln 2.t / 4, 47.10 (2)
9

235

Lấy (1)/(2) ta có m0(U )/m0(U

238

0,72 ln 2.4,55.10
)=
e
99,275

9

(

1
1
−
)
7 , 04.108 4 , 47.109

= 0,31

b/ Ta thấy 88Ra226 có số khối nhỏ hơn 1 số nguyên lần 4u so với 92U238 vì thế
226
là chất phóng xạ hình thành trong chuỗi phóng xạ khởi đầu từ 92U238.
88Ra
Vì U238 có CKBH rất lớn so với CKBH của Ra226 Trong hệ có cân bằng phóng
xạ thế kỷ .
Ở cân bằng thế kỷ, ta có k1N1 = knNn (hoặc λ1.N1 = λn.Nn ). Trong đó λ1, λn lần
lượt là hằng số tốc độ phân rã của mẹ (U238) và cháu đời thứ n ( Ra226)
ln 2

ln 2

 t (1) .N = t (n) .N n  t1/2(1) =
1/ 2
1/ 2

t1 / 2 (n).N 1 . ln 2
= 4,47.109 năm
ln 2.N n

BÀI 6
P32 phân rã β − với CKBH 14,28 ngày , được điều chế bằng phản ứng giữa notron
với hạt nhân S32
a/ Viết Các PTPU hạt nhân đê điều chế P32 và biêu diễn sự phân rã phóng xã của
P32
b/ Có 2 mẫu phóng xạ P32 được ký hiệu mẫu I và mẫu II.Mẫu I có hoạt độ phóng
xạ 20mCi được lưu giữ trong bình đặt tại buồng làm mát có nhiệt độ 100C,mẫu II
có hoạt độ phóng xạ 2 µ Ci bắt đầu được lưu giữ cùng thời điêm với mẫu I nhưng
ở nhiệt độ 200C. Khi hoạt độ phóng xạ của mẫu II chỉ còn 5.10-1 µ Ci thì lượng
lưu huỳnh xuất hiện trong bình chứa mẫu I là bao nhiêu gam ? Trước khi lưu giữ,
trong bình không có lưu huỳnh.

Trang 13


Cho 1Ci= 3,7.1010Bq( 1Bq = 1 phân rã /giây), NA = 6,02.1023 mol-1, hoạt độ
phóng xạ A = λ.N (λ : hằng số tốc độ phân rã ; N :Số hạt nhân phóng xạ ở thời
điêm t)
(ĐỀ THI HSGQG-2011)

Giải :
a/ PTPU hạt nhân đ/c P32

PTPU phân rã phóng xạ của P32

16
15

S32 + 0n1 

P32 

16

15

P32 + 1p1

S32 + β −

b/ Mẫu 1: Hoạt độ p/x A= λ.N = 20mCi,ở t = 100C, ms?
Mẫu 2: Hoạt độ p/x A= λ.N = 3 µ Ci, ở t0 = 200C, A còn 5.10-1 µ Ci
A 5.10 −1 µCi 1 λ.N
N
1
=
= =
−− >
=
Từ mẫu 2 ta có
A0
2 µCi
4 λ .N 0

N0 4

( kt = lnN0/N= ln4/1 .mà k = ln2/t1/2 lnN0/N = ln2.t/ t1/2 = ln4 t = 2.t ½
Vậy thời gian đã lưu giữ bằng 2 lần CKBH)
Từ mẫu 1 : Vì tốc độ phân rã phóng xạ không phụ thuộc vào nồng độ đầu và
nhiệt độ nên sau thời gian đó ( t =2t1/2) mẫu 1 cùng còn lại ¼ so với lúc đầu,
tức là đã phân hủy ¾.20mCi= 15mCi = 15.10-3.3,7.1010Bq = 55,5.107Bq.Vậy
mẫu 1 số hạt nhân đã biến đổi phóng xạ là :
N = A/ λ ;vì biến đổi phóng xạ là phản ứng 1 chiều bậc 1 nên λ = ln2/t1/2
A.t1 / 2 55,5.10 7.14,28.24.3600
=
N=
= 9,9.1014 nguyên tử
ln 2
0,693

(m) P
Từ

32

9,9.1014
.32 = 5,3.10-8 gam = 5,3.10-2 µ g
đã phân rã = n.M =
23
6,02.10

P32  S32 vì nP = nS ; M bằng nhau = 32 nên mS = mP = 5,3.10-8 gam

BÀI 7

Cac bon 14 được tạo thành từ Nito do tác dụng của các notron( chậm) trong các tia
vũ trụ,rồi đi vào cơ thê sinh vật qua quang hợp và lưu chuyên thực phẩm của động
thực vật .C14 phân rã β − với thời gian bán hủy t1/2 bằng 5730 năm
a/ Viết các PTPU hạt nhân biêu diễn quá trình hình thành và phân rã của C14 trong tự
nhiên.
b/Sự phân tích cac bon phóng xạ trong các cơ thê sống cho giá trị hoạt độ phóng xạ
riêng của cacbon là 230 Bq/ kg cacbon, tính tỉ lệ đồng vị C14/C12 trong cơ thê sống?
Trang 14


c/ Trong 1 mẫu hóa thạch hữu cơ, tỉ lệ đồng vị của cacbon trong mẫu này là C14/C12
= 6.10-13.
Tính hoạt độ phóng xạ của 1kg hóa thạch nói trên và cho biết tuổi của mẫu hóa
thạch là bao nhiêu ?
Cho : Điện tích hạt nhân của C,N lần lượt là 6,7 ; N=14 ; hoạt độ phóng xạ A = λN
trong đó λ là hằng số tốc độ phóng xạ, N là số hạt nhân phóng xạ ; hoạt độ phóng xạ
riêng AS là hoạt độ phóng xạ của 1 đơn vị khối lượng mẫu phóng xạ ; 1Bq = 1 phân
rã/giây ; NA = 6,02.1023
(Đề thi dự bị QG-2011)

Giải :
a/
b/

7

N14 + 0n1  6C14 + β −

AS =

6

C14



7

N14 + β −

ln 2
m
.
.N A
ln 2.N A
A λ.N (C ) t1 / 2 M (C 14 )
(*)
=
=
=
14
m
m
m
t1 / 2 .M (C )
14

m
n(C ) M (C 14 ) M (C 12 )
=

=
W=
thay vào (*) ta
m
n(C 12 )
M (C 14 )
M (C 12 )
14

Gọi W là tỉ số đồng vị C14/ C12
được

AS .t1 / 2 .M (C 12 ) 230.5730.365.24.3600.12
ln 2.N A .W
=>
W
=
=
= 1,20.10-12
AS =
ln 2, N A
t1 / 2 .M (C 12 )
1000.0,693.6,02.10 23

c/

W

‘

=

C 14
1
= 6.10 −13 = W
12
2
C

(Mẫu hóa thạch)

(cơ thê sống)

C 14
C 14
 Tỉ số đồng vị 12 trong mẫu hóa thạch = ½ tỉ số 12 trong cơ thê sống  Hoạt
C
C

độ phóng xạ của 1 kg mẫu hóa thạch = ½ hoạt độ phóng xạ của 1kg C lấy từ cơ thê
sống =

1
.230 = 115 Bq
2

N
1
. ln 0
Tuổi của mẫu hóa thạch t = 1 ln N 0 = ln 2 N = t1 / 2 ln N 0 (*’)

λ N
t1 / 2
ln 2 N

Vì A0 = λ .N0 , A = λ .N 

A0 λN 0 N 0 230
=
=
=
=2
A
λN
N
115
Trang 15


thay vào (*’) ta được t =

5730
. ln 2 = 5730 năm
ln 2

Giải chi tiết như sau:
Khi xác định tuổi của cổ vật sinh vật sống ( tuổi của mẫu hóa thạch) ta dựa vào công
thức t =

1 N 0 1 R0
ln

= ln
k
N
λ R

N0, N là số HN C14 tại t0 và t;
R0, R là số phân hủy C14 tại t0 và t
Hoạt độ phóng xạ của 1 kg C14 trong cơ thê sống là A0 = 230Bq/kg = λN 0
Hoạt độ phóng xạ của 1 kg mẫu hóa thạch là A = 115 Bq/kg = λN 

A0 N 0
=
A
N

A
1
. ln 0
N
1
A = t1 / 2 . ln A0 = 5730 . ln 2 = 5730 năm
 t = ln 0 = ln 2
λ N
t1 / 2
ln 2
A
ln 2

BÀI 8
Sự phân hủy phóng xạ của Th232 tuân theo pứ bậc 1. Nghiên cứu về sự phóng xạ của

Thoridioxit, người ta biết CKBH của Th232 là 1,39.1010 năm. Hãy tính số hạt α bị
bức xạ trong 1 giây cho 1 gam thoridioxit tinh khiết.
(ĐỀ THI HSGQG-2012)

Giải :
0,693

Vì bậc 1 nên t1/2 = 0,693/k k = 0,693/ t1/2 = 1,39.1010 365.24.3600 = 1,58.10
n(ThO2) = 1/264  Số hạt Th232 trong 1 gam ThO2 =

−18

(s-1)

1
.6,022.10 23 = 2,28.1021
264

hạt Th232
Tốc độ phân hủy của Th (trong ThO2) v = -

dN
= kN = 1,58.10-18. 2,28.1021 =
dt

3,60.103(s-1)
 số hạt α bị bức xạ trong 1 giây bởi 1 gam ThO2 là: 3,60.103 hạt α

Trang 16

BÀI 9
Đồng vị nhân tạo 27Co60 được dùng trong y tế phân rã thành đồng vị bền là

60
28

Ni

a/ Viết phương trình pứ hạt nhân đã xảy ra
b/ Biết CKBH

60
27

Co thành

- Khối lượng

60
27

60
28

Ni là 5,33 năm. Hãy tính

Co đê có độ phóng xạ là 10Ci

- Sau khoảng thời gian t mẫu chất phóng xạ có tỉ lệ khối lượng

60
27

60
28

Ni so với

Co là 0,9( Coi trong mẫu không có sản phẩm trung gian).Tính t? Cho 1Ci =

3,7.1010Bq
(Đề thi dự bị QG-2012)

Giải:
a/ PT phân rã:

60
27

Co 

60
28

Ni +

-1

e0 (1)
0,693

m

0
b/ Độ phóng xạ ban đầu của Co: v = kN0 = t .N 0 ;vì N0 = A .N A 
1/ 2
CO

V . ACO .t1 / 2
0,693 m0
10.3,7.1010 .60.5,33.365.24.3600
23
.
.
6
,
022
.
10
−
−
>
m
=
=
v=
=
0
t1 / 2 ACO
0,693.6,022.10 23

0,693.6,022.10 23

8,94.10-3 gam = 8,94mg
60
27

Co 

60
28

Ni +

e0

-1

(1)

N0
a

a

N0-a
t=

a

N0

5,33
N
N
1 N0
1
5,33
ln
ln
=
.t1 / 2 . ln 0 =
ln 0 =
0,693 N 0 − a
k
N
ln 2
N
0,693 N

Ta có
0,9 N 0
N
mNi
nNi.60
a
= 0,9 =
=
−− > a =
− − > N0 − a = 0
mCo
nCo.60 N 0 − a

1,9
1,9
=> t =

N0
5,33
5,33
ln
=
ln 1,9
0,693 N 0 / 1,9 0,693

= 4,9366 năm

Trang 17