Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa học

Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học
dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa học

Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa
học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa
học
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, trước sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất
nước, nền giáo dục nước nhà đang đóng vai trò chức năng của một cỗ máy cái
nhằm hoạt động “ nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực , bồi dưỡng nhân tài ” để
hoàn thành tốt công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, đưa nước
ta tiến kịp và hội nhập với các nước trong khu vực nói riêng và toàn cầu nói
chung.
Kết quả đó bước đầu được khẳng định bởi số lượng học sinh đạt giải
quốc gia và quốc tế ở nước ta ngày càng tăng nhanh. Đặc biệt kết quả tham dự
cỏc kỡ thi Olympic Hóa học quốc tế của đội tuyển học sinh giỏi nước ta trong
nhiều năm gần đây đã ghi nhận nhiều thành tÝch tự hào và khích lệ.
Olympiad 35th-2003 tại Hy Lạp đạt một huy chương vàng và ba huy chương
đồng, Olympiad 36th -2004 tại CHLB Đức đạt ba huy chương bạc và một huy
chương đồng, Olympiad 37th- 2005 tại Đài Loan đạt ba huy chương vàng và
một huy chương bạc.
Từ thực tế đó đặt ra cho nghành giáo dục và đào tạo không những có
nhiệm vụ đào tạo toàn diện cho thế hệ trẻ mà phải có chức năng phát hiện, bồi
dưỡng tri thức năng khiếu cho học sinh nhằm đào tạo các em trở thành những
nhà khoa học mòi nhọn trong từng lĩnh vực. Đõy chớnh là nhiệm vụ cấp thiết
trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi và tuyển chọn các em có năng khiếu thực
sự của từng bộ môn và cỏc lớp chuyờn ở trung tâm giáo dục chất lượng cao.
Xuất phát từ thực trạng dạy và học ở cỏc lớp chuyên Hóa học còng nh
việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học còn đang gặp một số khó khăn phổ
biến:

1


- Giáo viên chưa mở rộng được kiến thức Hóa học cơ bản phù hợp với
học sinh chuyên hóa và học sinh giỏi Hóa học. Nghiên cứu chương trình thi
Olympic quốc gia và đặc biệt là quốc tế cho thấy khoảng cách kiến thức giữa
nội dung chương trình thi Olympic là rất xa. Để rút ngắn khoảng cách đó cần
trang bị cho các em một số kiến thức Hóa học cơ bản ngang tầm với chương
trình đại học nước ta về mức độ vận dụng.
- Vì chưa chuẩn bị tốt hệ thống lí thuyết cơ bản nên cũng chưa xây
dựng được một hệ thống bài tập nâng cao và chuyờn sõu phù hợp với năng
khiếu tư duy của các em.
Xõy dùng một hệ thống lí thuyết, bài tập hóa học cơ bản và chuyờn sõu
từng vấn đề một để giáo viên bồi dưỡng và học sinh chuyên Hóa học tham
khảo thiết nghĩ là rất cần thiết. Đề tài này mong muốn góp một phần nhỏ bé
vào mục đích to lớn đó.
II. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Xây dựng hệ thống lí thuyết, bài tập cơ bản và nâng cao về phần “ Cấu
tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi cũng như
học sinh chuyên Hóa học nắm vững phần này một cách toàn diện cả về lí
thuyết và bài tập, phương pháp giải với mục đích giỳp các em chuẩn bị tốt
trong các kỳ thi Olympic Hóa học.
III. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1. Nghiên cứu cơ sở lí luận, thực tiễn của đề tài.
2. Xác định nội dung cơ bản của các chương cấu tạo nguyên tử và liên
kết hóa học trong tài liệu giáo khoa Hóa học ban KHTN và giáo khoa chuyên
Hóa học.
3. Phân tích câu hỏi và bài tập phần “ Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa
học ” dùa vào tài liệu giáo khoa Hóa học ban KHTN, giáo khoa chuyên Hóa
học và đề thi học sinh giỏi cấp Tỉnh, cấp Quốc Gia, Olympic Hóa học quốc tế.

4. Xây dựng hệ thống lí thuyết, phân dạng câu hỏi và bài tập về phần
“cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” dùng cho học sinh khá, giỏi Hóa học
ở bậc THPT.
2


5. Thực nghiệm sư phạm: Nhằm kiểm tra và đánh giá hiệu quả hệ thống
lí thuyết, bài tập đã xây dựng.
IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu có một hệ thống lí thuyết, bài tập cơ bản, kết hợp với phương pháp
bồi dưỡng đúng hướng của giáo viên, chắc chắn sẽ thu được kết quả cao trong
việc bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa học.
V. PHƯƠNG PHÁP NGIấN CỨU
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều
phương pháp:
1. Nghiên cứu lý luận
- Nghiờn cứu lý luận về mục đích, yêu cầu, biện pháp phát hiện và bồi
dưỡng học sinh giỏi Hóa học.
- Nghiên cứu lý luận về việc xây dựng hệ thống các câu hỏi và bài tập
phần “ Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” dựa trờn quan điểm lí luận về
quá trình nhận thức.
- Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến luận văn: Sỏch, bỏo, tạp chí, nội
dung chương trình, tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học, các đề thi Hóa học
trong nước và quốc tế nhằm đề ra giả thuyết khoa học và nội dung của luận
văn.
2. Nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy và bồi dưỡng học sinh khá, giỏi ở cỏc
lớp chuyờn, chọn Hóa học nhằm phát hiện vấn đề nghiên cứu.
- Trao đổi kinh nghiệm với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm trong
bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, …

3. Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hệ thống lí thuyết, bài tập do
chúng tôi sưu tầm, biên soạn khi áp dụng vào thực tế giảng dạy, bồi dưỡng
học sinh giỏi để dự thi học sinh giỏi cấp Tỉnh và cấp Quốc gia.
VI. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

3


1. Về lÝ luận: Bước đầu đề tài đã xác định và góp phần xây dựng được
một hệ thống lí thuyết, bài tập về cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học tương
đối phù hợp với yêu cầu và mục đích bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học ở
trường phổ thông và giảng dạy cỏc lớp chuyờn hiện nay.
2. Về mặt thực tiễn: Nội dung của luận án giúp giáo viên cú thờm nhiều
tư liệu bổ Ých trong việc giảng dạy lớp chuyờn và bồi dưỡng đội tuyển học
sinh giỏi.

PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
CỦA ĐỀ TÀI
I. Cơ sở lí luận
I.1. Bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học ở bậc trung học phổ thông
I.1.1. Bồi dưỡng học sinh giỏi là phát hiện, đào tạo nhân tài cho đất nước [13]
Trong công cuộc cải cách giáo dục hiện nay, việc phát hiện và đào tạo
những học sinh giỏi để tạo đà phát triển nhân tài cho đất nước là một trong
những nhiệm vụ quan trọng ở bậc THPT. Vì thế người giáo viên bộ môn cần
có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn. Công việc này mới
mẻ, còn gặp nhiều khó khăn và mang những nét đặc thù của nã.
Trong các kỳ thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế nhìn chung số học
sinh đặc biệt là học sinh Việt Nam đoạt giải ngày càng tăng cả về số lượng và
chất lượng so với nhiều Quốc gia khác. Họ đã phát huy được những năng lực

tích cực của mỡnh trờn mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, nhiều người đã
trở thành những chuyên gia đầu ngành trong các lĩnh vực công nghiệp, nông
nghiệp, giáo dục - đào tạo…
Do vậy vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học là cần thiết.
I.1.2. Những năng lực và phẩm chất của một học sinh giỏi Hoá học [14]

4


a. Có năng lực tiếp thu kiến thức và có kiến thức cơ bản vững vàng, sâu
sắc, hệ thống. Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo những kiến thức cơ bản đó
vào tình huống mới.
b. Có năng lực tư duy sáng tạo, suy luận logic. Biết phân tích, tổng hợp,
so sánh, khái quát hoá vấn đề, có khả năng sử dụng linh hoạt phương pháp tư
duy: quy nạp, diễn dịch, loại suy…
c. Có kỹ năng thực nghiệm tốt, có năng lực về phương pháp nghiên cứu
khoa học hoá học. Biết nêu ra những lý luận cho những hiện tượng xảy ra
trong thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại những lý luận
trên và biết cách dùng lý thuyết để giải thích những hiện tượng đã được kiểm
chứng.
I.1.3. Mét số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học [14]
a. Một số biện pháp phát hiện học sinh có năng lực trở thành học sinh
giỏi Hoá học.
a.1. Làm rõ mức độ đầy đủ, chính xác của kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo
theo tiêu chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình và sách giáo khoa. Muốn
vậy phải kiểm tra học sinh ở nhiều phần của chương trình, về kiến thức lý
thuyết, bài tập và thực hành. Có thể thay đổi một vài phần trong chương trình
nhằm mục đích đo khả năng tiếp thu của mỗi học sinh trong líp và giảng dạy
lý thuyết là một quá trình trang bị cho học sinh vốn kiến thức tối thiểu trên cơ
sở đó mới phát hiện được năng lực sẵn có của một vài học sinh thông qua các

câu hỏi củng cố.
a.2. Làm rõ trình độ nhận thức và mức độ tư duy của từng học sinh
bằng nhiều biện pháp và nhiều tình huống về lý thuyết và thực nghiệm để đo
mức độ tư duy của từng học sinh. Đặc biệt đánh giá khả năng vận dụng kiến
thức một cách linh hoạt, sáng tạo.
a.3. Soạn thảo và lùa chọn một số dạng bài tập đáp ứng hai yêu cầu trên
đây để phát hiện học sinh có năng lực trở thành học sinh giỏi Hoá học.
b. Một số biện pháp cơ bản trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học.

5


b.1. Hình thành cho học sinh một kiến thức cơ bản, vững vàng, sâu sắc.
Đó là lý thuyết chủ đạo, là các định luật cơ bản, là các quy luật cơ bản của bộ
môn. Hệ thống kiến thức phải phù hợp với logic khoa học, logic nhận thức
đáp ứng sự đòi hỏi phát triển nhận thức một cách hợp lý.
b.2. Rèn luyện cho học sinh vận dụng các lý thuyết chủ đạo, các định
luật, quy luật cơ bản của môn học một cách linh hoạt, sáng tạo trên cơ sở bản
chất hoá học của sự vật, hiện tượng.
b.3. Rèn luyện cho học sinh dựa trờn bản chất hoá học, kết hợp với kiến thức
các môn học khác chọn hướng giải quyết vấn đề một cách logic và gọn gàng.
b.4. Rèn luyện cho học sinh biết phán đoán (Quy nạp, diễn dịch…) một
cách độc đáo, sáng tạo giúp cho học sinh hoàn thành bài làm nhanh hơn, ngắn
gọn hơn.
b.5. Huấn luyện cho học sinh biết tự đọc và có kỹ năng đọc sách, tài liệu
(Xem mục lục, chọn nội dung cần đọc, ghi nhớ những phần trọng
tõm… và đọc đi đọc lại nhiều lần), với học sinh giỏi đọc càng nhiều mới tăng
lượng chất trong vốn kiến thức của mình.
b.6. Người giáo viên bộ môn phải thường xuyên sưu tầm tích luỹ tài
liệu bộ môn, cập nhật hoá tài liệu hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu

và xem đó là biện pháp không thể thiếu được trong việc bồi dưỡng học sinh
giỏi.
I.2. Đặc trưng của dạy học hoá học hiện nay ở các bậc học nói chung và
bậc phổ thông nói riêng [13]
I.2.1. Gắn liền với thực nghiệm.
Trong thời đại khoa học kỹ thuật ngày nay phát triển nh vũ bão, thực
nghiệm hoá học có những nét chủ yếu sau:
a. Cú thờm cỏc phương tiện hiện đại. Các kết quả thực nghiệm thu
được trên phổ hồng ngoại (IR), phổ tử ngoại - khả kiến (UV- Vis), phổ cộng
hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối (MS)… đã trở thành tư liệu học tập và có
trong nội dung các đề thi học sinh giỏi các cấp.
b. Sù mini hoá thể hiện trong việc dựng cỏc lượng chất rất nhỏ, dụng cụ nhỏ.
6


I.2.2. Cơ sở lý thuyết vững vàng
Các quy luật về lý thuyết được hỏi riêng và vận dụng đan xen vào các
bài tập. Có cơ sở lý thuyết vững vàng trong giảng dạy và học tập, ngay cả ở
bậc phổ thông là kết quả tất yếu của sự phát triển nội tại của khoa học hoá học
trong suốt chiều dài hình thành và phát triển của nã.
I.2.3. Gắn liền với các vấn đề công nghệ, môi trường, kinh tế xã hội, phòng
chống AIDS.
Đặc điểm này thể hiện ở chỗ nội dung, phương pháp nghiên cứu hoá
học phải bắt nguồn từ thực tế. Việc thí nghiệm ở mức vi lượng vừa tiết kiệm
vừa tránh ô nhiễm môi trường. Các vấn đề toàn cầu nh lỗ thủng tầng ozon,
mưa axit, điều chế và sử dụng dược phẩm… đều có mặt trong bài tập còng
nh các đề thi. Đặc điểm này xuất phát từ bản chất của khoa học hoá học.
I.2.4. Sù vi tính hoá
Đặc điểm này thể hiện phần nào trong các nội dung bài giảng, bài tập,
đề thi và phần nào đó trong phương pháp, cách thức làm bài dưới dạng cõu

hỏi
trắc nghiệm khách quan.
I.2.5. Phương pháp khoa học
Đặc điểm này thể hiện ở nhiều khía cạnh, nhiều mức độ thông qua nội
dung để dạy phương pháp học tập, phương pháp nghiên cứu mà cốt lõi là tự
lực cá nhân vươn lên đóng góp ở mức nhiều nhất cho xó hụị, cho đất nước.
Đối với học sinh Việt Nam có một ưu điểm đáng được chú ý là sức bật, ý chí
vươn lên, khả năng kiên nhẫn khéo léo, bứt phá trong giai đoạn về đích.
I.3. Bài tập hoá học
I.3.1. Vai trò, mục đích của bài tập hoá học [4]
Bài tập hoá học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa
là phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần được quan tâm, chú trọng trong
các bài học. Nó cung cấp cho học sinh không những kiến thức, niềm say mê
bộ môn mà cũn giỳp học sinh con đường giành lấy kiến thức, bước đệm cho

7


quá trình nghiên cứu khoa học, hình thành phát triển có hiệu quả trong hoạt
động nhận thức của học sinh.
Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết của học sinh, sự vận
dụng sáng tạo những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản của quá trình
phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững.
I.3.2. Phân loại bài tập hoá học [4]
Dùa theo nhiều cơ sở có thể chia bài tập hoá học ra thành nhiều loại
nhỏ để học sinh dễ nắm bắt và ghi nhí.

8

Tổng quát về bài tập Hóa học

Bài tập tổng hợp

Bài tập đơn giản

Bài tập định tính

Nghiên cứu
tài liệu mới

Bài tập định lợng

Bài tập định tính có
nội dung thực nghiệm

Hoàn thiện
kiến thức
kỹ năng

Kiểm tra
đánh giá

Nghiên cứu
tài liệu mới

9

Bài tập định lợng có nội
dung thực nghiệm

Hoàn thiện
kiến thức
kỹ năng

Kiểm tra
đánh giá


I.3.3. Tác dụng của bài tập hoá học đối với việc dạy học nói chung và trong
việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học nói riêng [15]
a) Bài tập hoá học có những tác dụng sau:
- Làm chính xác các khái niệm và định luật đã học
- Giúp học sinh năng động, sáng tạo trong học tập, phát huy khả năng
suy luận, tích cực của học sinh.
- Ôn tập, củng cố và hệ thống hoá kiến thức.
- Kiểm tra kiến thức, rèn luyện kỹ năng cơ bản của học sinh.
- RÌn luyện và phát triển tư duy cho học sinh.
b) Ngoài các tác dụng chung trên, trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi
Hóa học, bài tập hóa học cũn cú những tác dụng sau :
- Là phương tiện để ôn luyện, kiểm tra, đánh giá nắm bắt kiến thức một
cách chủ động, sáng tạo.
- Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một
thể hoàn chỉnh và thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu.
- Phát triển năng lực nhận thức, tăng trí thông minh, là phương tiện để
học sinh tiến tới đỉnh vinh quang, đỉnh cao của tri thức.
II. Cơ sở thực tiễn.
Phân tích nội dung kiến thức hoá học thường được đề cập trong kỳ thi
học sinh giái quốc gia dựa trờn chương trỡnh chuyờn hoỏ phổ thông [25] bao
gồm :

II.1. Lý thuyết đại cương :
- Cấu tạo nguyên tử, liên kết hoá học. Sự lai hoỏ cỏc obitan
- Lý thuyết điện ly. Dung dịch, tính tan của các chất, các loại công thức tính
nồng độ. Các phản ứng axớt - bazơ, các loại chỉ thị của phennolphtalein, quỳ
tím.
- Tớch sè tan, các hằng số cân bằng axớt - bazơ. Tính pH , Ka , Kb .
- Các định luật về chất khí: Định luật Avogađrụ, tỷ khối …
- Phản ứng oxi hoá - khử, dãy điện hoá, thế oxi hoá -khử, sức điện động thành
lập pin.
- Các loại mạng tinh thể .
10


- Lý thuyết về phản ứng hoá học : Cân bằng hoá học, hiệu ứng nhiệt, nhiệt tạo
thành, nhiệt đốt cháy, nhiệt hoà tan, năng lượng mạng lưới tinh thể, năng
lượng liên kết, tốc độ phản ứng.
- Năng lương tự do Gibbs, chu trình Bocnơ-habơ, định luật Hess.
- Hạt nhân nguyên tử .
- Hiện tượng phóng xạ, đồng vị phóng xạ, phản ứng hạn nhân.
- Chu kỳ bán huỷ, độ phóng xạ, sự phân rã các hạt α, β, γ.
II.2. Hoá học vô cơ (hoá học về cỏc ngưyờn tố).
- Các nguyên tố halogen, các nguyên tố oxi, lưu huỳnh, nitơ, phốt pho,
cacbon.
- Các hợp chất đơn giản, thông dụng của các nguyên tố trên .
- Kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm, sắt, đồng, chỡ, crụm, kẽm, thuỷ ngân.
- Các hợp chất đơn giản, thông dụng của chúng.
- Nhận biết các chất vô cơ.
II.3. Hoá hữu cơ.
- Danh pháp :Tên quốc tế, tên thông thường.
- Hiệu ứng cấu trúc: Hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp, hiệu ứng siờu liờn

hợp.
- Đồng đẳng, đồng phân, lập công thức phân tử, công thức cấu tạo.
- Hoá lập thể chất hữu cơ.
- Cấu trúc và tính chất vật lý.
- Phản ứng hữu cơ và cơ chế phản phản ứng.
- Xác định cấu tạo chất hữu cơ.
- Tổng hợp hữu cơ.
- Phân tích định tính, định lượng bằng các phương pháp đơn giản.
- Thuyết cấu tạo hoá học, định luật Raum, tỉ khối.
Trong chương này chúng tôi đã tổng quan cơ sở lý luận và thực tiễn của
đề tài bao gồm :
1. Nghiên cứu cơ sở lý luận, thực tiễn bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học
ở bậc THPT cụ thể là : tính cấp thiết của vấn đề, năng lực và phẩm chất của
11


một học sinh giỏi Hoá học, một số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh
giỏi Hoá học, các nội dung kiến thức hóa học thường được đề cập đến trong
kì thi học sinh giỏi quốc gia.
2. Nghiên cứu đặc trưng cơ bản của dạy học hoá học hiện nay ở các bậc
học nói chung và bậc phổ thông nói riêng.
3. Nghiên cứu vai trò, mục đích, cách phân loại và tác dụng của bài tập
hoá học đối với việc dạy học nói chung và trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi
Hoá học nói riêng.
TÊt cả các vấn đề trên là cơ sở giúp chúng tôi đề ra nhiệm vụ và
phương pháp tiến hành để thực hiện các nhiệm vụ của đề tài.

CHƯƠNG II. HỆ THỐNG LÍ THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ HỌC
SINH CHUYÊN HÓA HỌC.

A. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ.
I. THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA NGUYÊN TỬ, KÍCH THƯỚC, KHỐI
LƯỢNG NGUYÊN TỬ
12


I.1. Thành phần cấu tạo nguyên tử.
Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương và líp vỏ nguyên tử
mang điện tích âm.
• Hạt nhân: Gồm các hạt proton (p) mang điện dương và nơtron (n)
không mang điện.
qp = +1,6.10-19 C (≈ 1+) ;

mp = 1,67.10-24 g (≈ 1đv.C)

qn = 0 (không mang điện) ;

mn ≈ mp = 1,67.10-24 g (≈ 1đv.C)

• Vỏ nguyên tử: Gồm các hạt electron mang điện tích âm.
qe = -qp = -1,6.10-19 C (≈ 1-) ; me = 9,1.10-31 kg = 9,1.10-28 g (≈ 0,00055đv.C)
I.2. Kích thước, khối lượng của nguyên tử.
0
-10
• Nguyên tử được xem nh mét khối cầu có đường kính d=10 m = 1 A

• Hạt nhân nguyên tử cũng được xem như là một khối cầu có đường kính
0

d = 10-4 A nghĩa là bé hơn đường kính nguyên tử 10.000 lần. Đường kính của

0

proton và electron còn nhỏ hơn nhiều: khoảng 10 -7 A . Từ đó ta thấy rằng giữa
electron và hạt nhân có một khoảng trống, nghĩa là nguyên tử có cấu tạo rỗng
Khối lượng nguyên tử: mnt = mp + mn + me

•

Vì khối lượng me << mp, mn → mnt = mp + mn = mhn (bằng khối lượng hạt
nhân).
→ Khi nguyên tử cho hoặc nhận electron để biến thành ion thì khối lượng
ion cũng được xem là khối lượng nguyên tử.
II. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ – NGUYÊN TỐ HÓA HỌC - ĐỒNG VỊ .
II.1. Hạt nhân nguyên tử : Mang điện tích dương, được cấu tạo bởi các
proton và nơtron liên kết cực kì chặt chẽ với nhau. Người ta thường kí hiệu Z
là số hạt proton, N là số hạt nơtron có trong một hạt nhân nguyên tử.
•

Số điện tích hạt nhân Z = sè hạt proton (p) = sè hạt electron (e)

•

Số khối của hạt nhân A = Z + N (N số nơtron)

13


•

Đối với 82 nguyên tố đầu bảng tuần hoàn (hay các nguyên tố có Z≤ 82)

ta luụn có:

1≤

N
≤ 1,5 (trừ nguyên tố H).
Z

II.2. Nguyên tố hóa học: Là tập hợp các nguyên tử cú cựng điện tích hạt
nhân.
• Số hiệu nguyên tử là số điện tích hạt nhân Z của một nguyên tố hóa
học. Số hiệu nguyên tử cho biết:
- Sè proton trong hạt nhân nguyên tử
- Điện tích hạt nhân nguyên tử
- Sè electron trong một nguyên tử trung hòa
- Sè thứ tự của một nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn
• Ký hiệu nguyên tử: Để đặc trưng đầy đủ cho nguyên tử của một nguyên
tố hóa học, bên cạnh ký hiệu thường dùng, người ta còn ghi các chỉ dẫn sau:
A
Z

X hay

X A hay X ZA

Z

Trong đó: X là ký hiệu nguyên tử, Z là số hiệu nguyên tử, A là số khối
Vớ dô: 1735Cl cho biết nguyên tử Cl có 17p, 18n, 17e và Z = 17+, khối lượng

nguyên tử của clo là 35 đv.C, nằm ở ô thứ 17 trong bảng hệ thống tuần hoàn.
II.3. Đồng vị
II.3.1. Định nghĩa: Đồng vị Là những nguyên tử của cùng một nguyên tố
hóa học, nghĩa là cú cựng số proton nhưng số khối khác nhau ( Z giống nhau,
A khác nhau dẫn đến N khác nhau).
Vớ dô: Cl có hai đồng vị là 1735Cl và 1737Cl , cả hai đồng vị đều có 17 proton trong
hạt nhân ( và 17 electron trong líp vỏ) nhưng số nơtron lại là 18 và 20.
II.3.2. Thang khối lượng nguyên tử tương đối, khối lượng nguyên tử trung
bình của các nguyên tố hóa học [31].
a) Thang khối lượng nguyên tử tương đối: Trước đây, các nhà hóa học không
có phương tiện thực nghiệm để đo khối lượng của mỗi loại nguyên tử nờn đó
thiết lập thang khối lượng nguyên tử tương đối (các nhà hóa học quen gọi
nguyên tử lượng và ngày nay vẫn còn được chấp nhận) như: đơn vị H, đơn vị
oxi, đơn vị cacbon (đv.C).
14


Năm 1962 tổ chức I.U.P.A.C (International Union of Pure and Applied
Chemistry) quyết định thay thang oxi bằng thang cacbon và quy định: Một
đơn vị khối lượng nguyên tử bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon12.
1đv.C =

12( g )
1
1
MC-12 = . 6, 022.1023 = 1,6606.10-24g = 1 amu = 1u
12
12

Theo thang trờn thỡ mp = 1,007276 đv.C ; mn = 1,008665 đv.C

me = 0,0005486 đv.C ; mNa-23 = 22,989768 đv.C ; mMg-24 = 23,985045 đv.C
Khối lượng nguyên tử tương đối một số nguyên tố theo hệ đơn vị H, O,
C.
Nguyờn tè

Hệ đơn vị

Nguyên tử khối
Hệ đơn vị oxi
Hệ đơn vị

Nếu làm tròn

hiđro
cacbon
Hiđro H
1
1,008
1,00797
Oxi O
15,872
16
15,9994
Cacbon C
11,92
12,014
12,01115
Clo Cl
35,176
35,457

35,453
b) Khối lượng nguyên tử trung bình ( A ) của các nguyên tố hóa học.

số
1
16
12
35,5

Vì hầu hết các nguyên tố hóa học trong tự nhiên là hỗn hợp của nhiều
đồng vị nên khối lượng nguyên tử của các nguyên tố đó là khối lượng nguyên
tử trung bình của hỗn hợp các đồng vị có tính đến tỉ lệ phần trăm của mỗi
đồng vị.

A = Khèi l îng hçn hîp c¸c ®ång vÞ = A1.x1 + A2.x2 + ... + Ai.xi
Tæng sè nguyªn tö ®ång vÞ
Trong đó: A1, A2, …, Ai là số khối của đồng vị thứ 1,2, … i.
x1, x2, …, xi là % sè lượng đồng vị thứ 1, 2, … i (hoặc là số nguyên tử
của đồng vị thứ i), lấy theo thập phân (x1 + x2 + … + xi = 100% = 1).
Vớ dô: Trong thiên nhiên Clo có hai đồng vị là 1735Cl chiếm 75% và 1737Cl chiếm
25% về số lượng. Tính khối lượng của nguyên tử Clo ?
Khối lượng nguyên tử Clo = 35.

75
25
+ 37.
= 35,5 (đv.C)
100
100

III. HÓA HỌC HẠT NHÂN [1, 23]
III.1. Các đặc trưng cơ bản của hạt nhân
15


III.1.1. Điện tích
Biết điện tích nguyên tố (hay điện tích sơ đẳng) e 0 = 1,6.10-19 C nên số
điện tích dương của một hạt nhân bằng Ze 0 với Z là số hiệu nguyên tử hay sè
proton trong hạt nhân, số thứ tự của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Z là số đơn vị điện tích dương của hạt nhân. Hạt nơtron có Z = 0, hạt nhân
nguyên tử hiđro (proton, đơton, triton) có Z = 1
Hiện nay trong bảng hệ thống tuần hoàn có nguyên tố từ Z = 1 đến
Z = 114. Nhiều nguyên tố trong số đó thu được bằng nhân tạo, như nguyên tố
có Z = 43; 64; 85 và các nguyên tố có Z > 92.
III.1.2. Khối lượng hạt nhân
Số đo cơ sở của các hạt cơ bản là khối lượng nghỉ của electron kí hiệu
là m0 ; m0 = 9,108.10-28g = 9,108.10-31 kg; khối lượng hạt proton mp =
1836,12m0
Khối lượng hạt nhân nhỏ hơn khối lượng nguyên tử tương ứng một
lượng là Zm0 , khối lượng là một đặc trưng cơ bản của hạt nhân.
III.1.3. Bán kính và tỉ trọng hạt nhân
Từ những kết quả thực nghiệm, người ta thấy rằng thể tích của hạt nhân
xấp xỉ tỉ lệ với số cấu tử và do đó bán kính của hạt nhân cũng xấp xỉ tỉ lệ với
căn số bậc ba của số khối:

R ≈ k.A1/3 với hệ số tỉ lệ k ≈ 1,5.10-13 cm

Đối với hạt nhân của nguyên tử hiđro (A=1) thì R = k ≈ 1,5.10-13 cm
Đối với hạt nhân nguyên tử 238U thì: R ≈ 1,5.10-13(238)1/3 = 10-12 cm
Vì thể tích hạt nhân xấp xỉ với tỉ lệ với số cấu tử và vỡ cỏc nuclờon

(proton và nơtron) có khối lượng xấp xỉ bằng nhau, nên hạt nhân có tỉ trọng
gần nh không đổi.
d=

m
A
A
=
≈
≈ 1,16.1014 g / cm3
V 6, 02.1023. 4 π R 3 6, 02.1023. 4 π .(1,5.10−13 )3 . A
3
3

Nh vậy 1 cm3 hạt nhân vậy nặng 116 triệu tấn.
Trên đây là một số đặc trưng thường được xét đến của hạt nhân. Trong
một số trường hợp người ta phải xột thờm cỏc đặc trưng: spin, mụmen từ,
mụmen điện từ cực của hạt nhân.
16


III.2. Cấu trúc proton - nơtron của hạt nhân
III.2.1. Thuyết proton - nơtron
Ban đầu các nhà vật lí Haixenbec (người Đức), Ivanenkụ (người Nga)
đưa ra giả thuyết; về sau được thực nghiệm xác nhận: Hạt nhân gồm proton
và nơtron
Số hạt proton là Z trong một hạt nhân có số khối A, số nơtron N = A Z
Các hạt cấu tạo nên hạt nhân là proton và nơtron - có tên chung là các
nucleon.
III.2.2. Độ hụt khối lượng - Năng lượng liên kết của hạt nhân.

Bằng phương pháp khối phổ kí xác định được chính xác khối lượng của
các nucleon trong hạt nhân, người ta thấy rằng khối lượng của hạt nhân bao
giê cũng nhỏ hơn tổng khối lượng của các nucleon tạo thành. Hiện tượng này
gọi là sự hụt khối lượng. Sự hụt khối này ứng với một năng lượng rất lớn
được giải phóng ra khi hình thành hạt nhân từ những nucleon. Năng lượng
này được tính theo hệ thức Anhxtanhvà được gọi là năng lượng liên kết hạt
nhân nguyên tử.
∆E = ∆m. c2

(∆m : độ hụt khối lượng ;

c: tốc độ ánh sáng trong chân không, c = 2,9979.108 m/s).
Hạt nhân có Z proton và N nơtron thì khối lượng hạt nhân đó bằng
Zmp + Nmn . Khối lượng của hạt nhân đo được là ZmAhn .
Ta luụn cú Zmp + Zmn > ZmAhn và ∆m = (Zmp + Zmn) - ZmAhn
Vớ dô: Hạt nhân đơtờri gồm một proton và một nơtron. Khối lượng của
hạt nhân đơtờri bằng 3,3437.10-24g hay 2,013671 đơn vị khối lượng nguyên
tử. Do đó đối với hạt nhân đơtờri ∆m bằng:
∆m = mp + mn - mhn = (1,6725 + 1,6748 - 3,3437).10-24g = 0,0036.10-24g
hay ∆m = (1,007238 + 1,008612 - 2,013671) u = 0,002179 u.
Sự hụt khối này ứng với sự giải phóng một năng lượng:
1kg

∆E = 0,0036.(2,9979.108m.s-1)2.10-24g.( 1000 g )= 0,032354.10-11 J ≈3,235.10-13J
17


(Lưu ý: 1eV = 1,602.10-19J; 1MeV =106 eV; 1GeV= 109 eV; 1MeV=1,602.106

Ðc)

Người ta còn biểu thị năng lượng liên kết qui về cho mét nucleon. Ta có:
δE =

∆E
A

3, 235.10
Áp dụng: Với đơtờri 12 D có δ E =

−13

2

= 1, 6175.10−13 ( J / nucleon)

III.3. Mét số đặc trưng của tính phóng xạ
III.3.1. Tính phóng xạ tự nhiên
Tính phóng xạ tự nhiên là khả năng của các chất chứa các nguyên tố
xác định không cần tác động bên ngoài, tự phát ra bức xạ không nhìn thấy với
thành phần phức tạp. Hiện tượng này được nhà bác học Pháp là Henri
Beckơren phát hiện ra năm 1896. Mari Xkụđụvxka Quiri tiến hành nghiên
cứu có hệ thống cơ sở của tính phóng xạ.
III.3.2. Thành phần của tia phóng xạ
Bức xạ do các tia phóng xạ phát ra có thành phần phức tạp. Các kết quả
nghiên cứu khẳng định bức xạ đó gồm:
- Các hạt tích điện dương (+), gọi là hạt α hay tia α; thực chất đó là hạt nhân
heli 24 He (chùm hạt α hơi bị lệch trong từ trường).
- Các hạt tích điện âm (-), gọi là hạt β hay tia β; thực chất đó là chùm electron
(chùm hạt β bị lệch mạnh trong từ trường).

- Các hạt trung hòa, gọi là hạt γ hay tia γ ; thực chất đó là dũng cỏc photon,
các lượng tử, cùng bản chất với ánh sáng. Năng lượng của các photon được
xác định từ phương trình:
E = h.ν → ν =

E
c
;ν=
h
λ

(ν: tần số của bức xạ điện từ ; h : hằng số Planck h = 6,6256.10 -34 J.s ; λ :
bước sóng của bức xạ điện từ).
Lưu ý: Sự phóng xạ là một quá trình nội tại hạt nhân, nghĩa là nó
không phụ thuộc vào dạng chất ( nguyên chất hay hợp chất, hợp chất loại
nào), không phụ thuộc vào trạng thái của chất, nhiệt độ, áp suất, từ trường,
18


điện trường …Chỉ có thể tác động lên quá trình phóng xạ tự nhiên bằng cách
làm thay đổi trạng thái hạt nhân như bắn hạt nơtron vào hạt nhân.
Nguyên tố phóng xạ ở dạng hợp chất phát ra bức xạ chứa các tia α, β, γ ;
ở dạng đơn chất phát ra tia α hoặc β, có thể kèm theo tia γ. Rất hiếm trường
hợp chỉ phát ra tia γ.
III.3.3. Định luật chuyển dời
Người ta qui ước gọi nguyên tố phóng xạ đầu tiên là nguyên tố mẹ, sản
phẩm phóng xạ của nguyên tố mẹ là một nguyên tố mới có thể hay không có
tính phóng xạ, nếu có tính phóng xạ thì gọi là nguyên tố con.
Sự biến đổi các nguyên tố trong quá trình phóng xạ theo mét qui luật,
thường được gọi là định luật chuyển dời.

• Quá trình phóng xạ phát ra tia α thỡ nguyên tè mẹ bị giảm 2 đơn vị
điện tích hạt nhân và 4 đơn vị của số khối. Vậy nguyờn tố sản phẩm của sự
phóng xạ (hay sự phân rã) dịch chuyển hai ô về bên trái nguyên tố mẹ trong
bảng hệ thống tuần hoàn. Có thể diễn tả quá trình đó như sau:
Z

Vớ dô:

α
→
XA 

88

YA-4 + 2He4 (hạt α)

Z-2

α
→
Ra226 

Rn222 + 2He4

86

• Trong sự phóng xạ phát ra tia β thì nguyên tố mẹ không bị thay đổi số
khối nhưng số đơn vị điện tích dương hạt nhân tăng thêm 1. Vậy nguyờn tố
mới được tạo thành dịch một ô về bên phải nguyên tố mẹ trong bảng hệ thống
tuần hoàn.

Sơ đồ quá trình đó như sau:
Z

Vớ dô:

β
→
XA 

19

Z+1

YA + -1e0 ( hạt β)

β
→ 20Ca40 + -1e0 (hạt β hay β-)
K40 

• Trong sự phân rã phát ra tia γ không kèm theo sự biến đổi nguyên tố
mẹ về mặt hóa học nhưng có sự thay đổi trạng thái năng lượng hạt nhân.
Các nội dung của định luật chuyển rời thực chất bắt nguồn từ Định luật
bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích.
III.3.4. Các họ phóng xạ
19


Trong sự phân rã nguyên tố mẹ, nguyên tố mới được tạo thành lại có
tính phóng xạ; đến lượt nó nguyên tố sản phẩm của sự phân rã lại có tính
phóng xạ …nh vậy ta có một dãy các nguyên tố phóng xạ kế tiếp nhau. Người

ta núi cú một họ phóng xạ. Nguyên tố mẹ đầu tiên còn được gọi là nguyên tố
gốc của họ phóng xạ.
Cho đến nay đã biết có ba họ phóng xạ tự nhiên và một dãy phóng xạ
nhân tạo.
a) Họ Uran: 92U238 là nguyên tố gốc của họ này, số khối của họ này A= 4n + 2
với n nguyên và 51 ≤ n ≤ 59. Trong họ này có 88Ra226 , 86Rn222, 84Po208. Kết
thỳc dãy này bằng đồng vị bền của chì 82Pb206.
b) Họ Thori: 90Th232 là nguyên tố gốc, số khối của họ này liên hệ A = 4n với n
nguyên và 51≤ n ≤ 58. Cuối cùng của họ này cũng là một đồng vị bền của chì
82

Pb208.

c) Họ Actini hay Actini - Uran:
92

U235 là nguyên tố gốc, số khối của họ này A = 4n + 3 với n nguyên và

51 ≤ n ≤ 58. Kết thúc họ này cũng là một đồng vị bền của chì 82Pb207.
Ba họ phóng xạ trên là các họ phóng xạ tự nhiên.
d) Họ Neptuni: 93Np237 là nguyên tố gốc, số khối của họ này A = 4n + 1. Cuối
cùng của họ này là đồng vị bền của Bitmut

Bi209. Họ này thu được bằng

83

phương pháp nhân tạo.
Ngoài các họ trờn, cũn cú cỏc nguyên tố phóng xạ riêng lẻ nh: 19K40,
37

Rb87, 62Sm152 (Samari), 71Lu176 (Lutexi) , 75Re187 (Reni) , …

III.3.5. Động học những quá trình phóng xạ
a) Phương trình động học: Thực nghiệm xác nhận về mặt động hóa học tất cả
các quá trình phân rã phóng xạ đều tuân theo qui luật phản ứng một chiều bậc
nhất.
→ sản phẩm
Ta có sơ đồ phản ứng: A 

Phương trình động học phản ứng là: v = −

20

dx
= k (a − x) (1)
dt


Trong đó: k là hằng số tốc độ của phản ứng (tại nhiệt độ xác định); a là nồng
độ ở thời điểm đầu của chất A (t=0); x là nồng độ A bị mất sau thời gian dt.
(a-x) là nồng độ chất A còn lại tại thời điểm đang xét (t ≠ 0).
dx
(1) ⇒ − (a − x) = kdt ;

x

t

dx

∫0 − (a − x) = k ∫0 dt ⇔ − ln(a − x)

x
0

1
a
= k .t t0 ⇒ k = ln
(2)
t a−x

Hay viết dưới dạng hàm mò: (a-x) = a.e-kt (3)
Áp dông cho sự phân rã phóng xạ:
1 N
k = ln 0
t
N

-kt

N = N0 e

(4)

Trong đó:
k là hắng số phân rã (hoặc hằng số phóng xạ);

(5)

N0 là số hạt nhân phóng xạ có thời điểm đầu (tức t = 0)

N là số hạt nhân đó còn lại ở thời điểm t đang xét
b) Chu kỡ bán hủy: Là thời gian chất có ban đầu (a hay N 0) mất đi một nửa
(a/2 hoặc N0/2), được gọi là thời gian bán hủy hay chu kỡ bỏn hủy. (trong
phóng xạ hạt nhân thường gọi là thời gian bỏn ró hay chu kỡ bỏn ró). Nú đặc
trưng qua trọng cho từng nguyên tố phóng xạ.
Kí hiệu t1/2 hay τ (đọc là tau).
1

Thay N = N0/2 vào (4) ta được k = t ln 2 ⇒ t1/ 2 =
1/ 2

0, 693
(6)
k

c) Xác định niên đại dùa vào hóa học phóng xạ
• Xác định niên đại các vật cổ, hóa thạch…: Như trờn đó xột, họ Uran là
họ phóng xạ tự nhiên. Cuối cùng trong họ đó là đồng vị bền của chì 82Pb206.
Nếu tại thời điểm nghiên cứu, bằng phương pháp khối phổ chẳng hạn, ta thu
được U238 và Pb206 trong một mẫu đá. Từ số liệu này ta tìm được thời gian cần
để tạo ra lượng Pb206 đó cũng là thời gian tồn tại của mẫu đá.
Vớ dô: Một mẫu đá chứa 17,4 mg U 238 và 1,45 mg Pb206. Biết rằng chu
kỡ bỏn ró của U238 là 4,51.109 năm. MÉu đỏ đó tồn tại bao nhiêu năm rồi ?
Lời

giải:

Ta

AU
m
A
238
= U ⇒ mU = mPb . U = 1, 45.
≈ 1, 68(mg )
APb mPb
APb
206

Từ biểu thức:
21

có

liên

hệ




0, 693
2,303

=
lg1, 097
⇒
9
2,303 m0 2,303 17, 4 + 1, 68 2,303

4,51.10
t
k=
lg
=
lg
=
lg1, 097 

t
mt
t
17, 4
t
k=

0, 693
0, 693
=
t1/ 2
4,51.109

⇒ t = 6.108 (năm)
• Xác định niên đại vật cổ bằng đồng vị phóng xạ 14C.
→ 147 N + β − (hay -e0)
Đồng vị 14C bị phân rã theo phản ứng: 146 C 

Chu kỳ bán hủy của 146C là 5730 năm. Trong thiên nhiên 14C được hình
14
7

thành từ phản ứng:

N + 01n 
→ 146 C + 11H

Vì rằng 14C được tạo thành ở thượng tầng khí quyển với một tốc độ
hằng định và nó lại bị phân hủy cũng với một tốc độ hằng định khỏc, nờn
trong khí quyển có một lượng nhỏ nhưng hằng định 14CO2. Thực vật dùng một
lượng 14CO2 trong phản ứng quang hợp. Vì vậy cũng có một lượng nhỏ nhưng
hằng định 14C trong cơ thể động, thực vật sống. Khi một động vật hay thực vật
chết lượng 14C này dần thoát ra ngoài làm cho lượng 14C này giảm đều đặn
theo thời gian. Vậy từ lượng 14C còn lại trong xác chết ta có thể xác định được
khoảng thời gian kể từ lúc sinh vật này chết, tức là xác định được khoảng thời
gian hình thành di vật.
Người ta xác định được rằng: Trong khí quyển, trong mỗi cơ thể động,
thực vật đang sống cứ 1 giây trong 1gam cacbon có 15,3 phân hủy 14C. Khi
cơ thể này chết đi tốc độ phân hủy đó giảm dần với chu kỡ bỏn hủy 5730
năm. Vậy ở thời điểm t tốc độ phân hủy 14C là R tỉ lệ với số hạt nhân 14C đang
có. Đưa các số liệu trên vào các phương trình (4) và (6), biến đổi thích hợp ta
có:
t=

t1/ 2
N
t
R
ln 0 = 1/ 2 ln 0
0, 693 N 0, 693 R

(7)

Với R0 = 15,3 phân hủy trong một giây trong 1 gam cacbon.
Vậy ta có phương trình xác định thời gian tồn tại của cổ vật chứa 14C là:
t=

5730 15,3
15,3
ln
= 8, 27.103 ln
(năm) (8)
0, 693
R
R

22


Vớ dô: Một mẫu than lấy từ hang động của người Pụlinờxian cổ đại tạ
Haoai có tốc độ là 13,6 phân hủy 14C trong một giõy tớnh với 1,0 gam cacbon.
Hãy cho biết niên đại của mẫu than đó.
Trả lời:
15,3

Từ (8) ta có t = 8,27.103. ln 13, 6 ≈ 974 (năm)
Có thể nói rằng người Pụlinờxian đến Haoai vào khoảng năm 1010 (sau
công nguyên).
III.3.6. Độ phóng xạ
a) Khái niệm : Các sản phẩm của sự phân rã hạt nhân bay ra với tốc độ lớn.
Trên đường đi, nếu gặp các vật chắn sẽ gây ra các biến đổi trong vật chắn đó.

Tác động của bức xạ càng lớn nếu số phân rã xảy ra trong một đơn vị thời
gian càng lớn. Độ phóng xạ A của một mẫu phóng xạ là đại lượng bằng số các
phân rã trong một đơn vị thời gian. Vậy A =

dN
= k.N (9) ( k: hằng số
dt

phóng xạ, N: Số hạt nhân phóng xạ) Thực chất đây là tốc độ phân rã của mẫu
phóng xạ đó.
b) Đơn vị: Độ phóng xạ đo bằng đơn vị quyri. 1 quyri là số phân rã do 1 gam
rađi rạo ra. Vì trong 1 gam rađi trong một giõy cú 3,7.10 10 phân rã. Nên có
thể nói 1 quyri ứng với 3,7.1010 phân rã trong một giây.
Ta viết: quyri = 3,7.1010 phõn ró/giõy ; Cỏc đơn vị khác: 1mquyri
(miliQuyri) = 10-3quyri ; 1µquyri(microQuyri) = 10-6 quyri.
III.3.7. Tính phóng xạ nhân tạo
Năm 1934 lần đầu tiên các nhà bác học Pháp là Iren và Fređric Giụliụ
Quyri phát hiện ra hiện tượng này. Ban đầu dùng hạt α làm đạn:
B10 + 2He4 → [7N14] → 7N13 + 0n1

5

13

Al27 + 2He4 → [15P31] → 15P30 + 0n1

12

Mg24 + 2He4 → [14Si28] → 14Si27 + 0n1

Sau đó có quá trình phóng xạ thứ cấp là sự phóng xạ của các nguyên tố
được tạo thành:

N13 → 6C13 + β+ ( hay +1e0 : pozitron)

7

23


15

P30 → 14Si30 + β+

14

Si27 → 13Al26 + β+

Sự phóng xạ nhân tạo có nhiều ứng dụng trong công nghệ và đới sống.
Chẳng hạn:
27

Co59 + 0n1 → 27Co60

27

Co60 → 28Ni60 + β-, hν ≈ 1,25MeV

Bức xạ γ này được dùng để chữa ung thư, chụp ảnh, v.v…
III.4. Phản ứng hạt nhân

III.4.1. Khái niệm
Sự tương tác của hai hay nhiều hạt dẫn đến tạo thành nguyên tố mới (và
có thể thờm cỏc phần khác) được gọi là phản ứng hạt nhân.
Phản ứng hạt nhân đầu tiên do Rơzơfo phát hiện vào năm 1919. Hiện
nay đã biết khoảng 1000 phản ứng hạt nhân.
III.4.2. Kí hiệu
Biểu thị đầy đủ một phản ứng hạt nhân như sau:
Bia + Đạn → [ Hạt nhân trung gian] → sản phẩm (10)
Vớ dô: 7N14 + 2He4 → [9F18] → 8O17 + 1H1 (11)
Đạn là hạt α tức 2He4
Thực tế người ta thường qui ước viết tắt gồm một dãy kí hiệu từ trái
sang phải: Bia (đạn, hạt tạo thành) nguyên tố mới. ( viết tắt của phản ứng (11)
trên là 7N14 (α, p) O17 ). Đôi khi người ta còn viết gọn hơn, chỉ gồm đạn và hạt
tạo thành
Các nguồn hạt cho phản ứng hạt nhân lấy từ:
- Máy gia tốc
- Chất phóng xạ (tự nhiên, nhân tạo)
- Các lò phản ứng
…
Trong phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn: Năng lượng, khối
lượng, xung lượng, điện tích, số khối.
III.5. Sù phân hạch hạt nhân
24


III.5.1. Khái niệm
Lần đầu tiên vào năm 1938 Quiri và Savit phát hiện ra hiện tượng này
từ thực nghiệm. Đó là hiện tượng khi bắn một hạt nào đó, chẳng hạn hạt α,
hạt nhân làm bia vị vỡ ra thành các mảnh.
III.5.2. Phản ứng phân hạch dây chuyền

Trong một quá trình phân hạch hạt nhân, chẳng hạn với U 235, tính trung
bình với mỗi hạt nhân này, khi bắn vào một nơtron thì khi phân hạch có tới 2
đến 3 nơtron mới phát ra có năng lượng đủ lớn. Đến lượt chỳng cỏc nơtron
này lại làm phân hạch hạt nhân khác.
Vậy, trong những điều kiện xác định phản ứng phân hạch U 235 có thể tự
duy trì. Người ta nói phản ứng phân hạch U235 là phản ứng dây chuyền.
Để phản ứng phân hạch dây truyền có thể xảy ra được thì cần:
- Nguyên liệu hạt nhân phải được tinh chế
- Phải thỏa mãn điều kiện về khối lượng; đối với U 235 ta đang xét, khối
lượng tới hạn vào khoảng 900 → 1000g.
Khi phản ứng với lượng này xảy ra sẽ giải phóng một năng lượng
khoảng 8,4.1013J. Sức công phá tương đương với sức công phá của 20000 tấn
thuốc nổ TNT.
Có hai trường hợp xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền:
- Không điều khiển được (người ta gọi là phản ứng kiểu thác). Trường
hợp này xảy ra khi bom A nổ
- Điều khiển được hay phản ứng có thể dừng. Đó là trường hợp phản
ứng xảy ra trong lò phản ứng của tàu phá băng, nhà máy điện nguyên tử, …
Các nguyên tố gốc của một trong bốn họ phóng xạ đã đề cập ở trên đều
có thể cho phản ứng dây truyền.
III.6. Phản ứng nhiệt hạch
III.6.1. Khái niệm
Có một loại phản ứng hạt nhân ngược với quá trình phân hạch vừa mới
được xét ở trên. Đó là các phản ứng tổng hợp hạt nhân. Các hạt nhân tham gia

25