SKKN tổng kết và xây dựng các dạng bài tập của hoá học hạt nhân

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

Huongdanvn.com –Có hơn 1000 sáng kiến kinh nghiệm hay

I/ Lý do chọn đề tài:
Khoa học là nguồn tri thức vô tận của con người , được nghiên cứu và phát minh ra
khoa học là niềm đam mê của mỗi người và của mỗi nhà khoa học. Một quốc gia có nền
kỹ thuật phát triển quốc gia đó có nền kinh tế phát triển . Vì vậy nghành giáo dục có vai
trò quan trọng và những người làm giáo dục mang một trọng trách rất lớn cho nên phải
luôn luôn học hỏi , tìm kiếm kiến thức , phương pháp giáo dục sao cho phù hợp làm cho
người học dễ hiểu , dễ tiếp thu.
Là giáo viên giảng dạy bộ môn hóa học ở trường trung học phổ thông chuyên tôi
nhận thấy rằng bài tập là một phương tiện dạy học quan trọng của người giáo viên. Bài
tập có rất nhiều tác dụng đối với học trò , do đó nghiên cứu lí thuyết và kết hợp với việc
xây dựng sưu tầm các bài tập trở nên hết sức cần thiết để từ đó khắc sâu kiến thức đã được
học . Trên cơ sở đó , tôi đã tiến hành tổng kết và xây dựng các dạng bài tập của Hoá Học
Hạt Nhân
II/ Mục đích nghiên cứu:
Nhằm làm cho học sinh có kỹ năng giải bài tập Hoá Học Hạt Nhân , phương pháp
suy luận một cách logic, có hướng đi cụ thể tạo điều kiện cho học sinh giải bài tập thuận
lợi hơn.
III/ Đối tượng nghiên cứu
Học sinh lớp chuyên hoá , bồi dưỡng học sinh giỏi.
IV/ Nhiệm vụ:
- Phát huy tính tích cực sáng tạo tự học của học sinh
- Giúp học sinh hiểu rõ và khắc sâu kiến thức
- Cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết của học sinh về các vấn đề thực
tiễn.

1


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HOÁ HỌC HẠT NHÂN
Phần I: Tóm tắt lý thuyết
♣ Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi proton 11 p và notron 01n . Các hạt cấu tạo nên hạt nhân
có tên chung là các nucleon.
Proton:
mp = 1,00724 u = 1,6725.10-24 g.
qp = 1,602.10-19 C = +e0 hay 1+
Notron:
mn = 1,00865 u = 1,67482.10-24 g.
qp = 0
♣ Khối lượng và kích thước hạt nhân nguyên tử
- Vì mỗi nucleon có khối lượng xấp xỉ bằng 1u nên mnhân ; A (u) (A: là số khối).
- Bán kính hạt nhân (R):
- R = 0,7 + A1/3) .1,2.10-13 (cm) (A > 1) (một số vấn đề chọn lọc hoá học)
Từ số liệu về thể tích và khối lượng hạt nhân ta xác định được mật độ khối lượng của hạt nhân
vào khoảng 1014g/cm3.
♣ Lực liên kết hạt nhân
Các proton và notron tập trung ở tâm nguyên tử tạo thành một hạt nhân vững bền nên giữa các
nucleon phải có một lực liên kết. Lực liên kết ở đây không thể là lực tĩnh điện Culong vì các
proton đều tích điện dương nên theo định luật Culong giữa các hạt này lực tương tác là lực đẩy.
Người ta cho rằng bản chất của lực liên kết hạt nhân là: lực tương tác giữa các nucleon xuất hiện
do một quá trình chuyển hoá liên tục từ proton sang notron và ngược lại.
1

ˆ ˆ† 1
0 n ‡ ˆ ˆ 1 p + e + n0
1
1

1
+
p ‡ˆ ˆ†
ˆ ˆ 0 n + e + n0

e+ (positron), e- (negatron), ν0 (notrino, không mang điện tích và khối lượng rất nhỏ ;

1
me )
500

Thực ra, bản chất lực liên kết hạt nhân còn là vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu.
♣ Năng lượng liên kết hạt nhân
Bằng thực nghiệm người ta thấy rằng khối lượng của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối
lượng của các nucleon tạo thành. Hiện tượng này gọi là sự hụt khối lượng.
D m = Z .m p + N .mn - mnhân
Khối lượng hụt này ứng với một năng lượng rất lớn được giải phóng khi hình thành hạt nhân từ
các nucleon. Năng lượng này được tính theo hệ thức:
ΔE = Δm . c2
(c: vận tốc ánh sáng ; 3.108 m/s)
ΔE được gọi là năng lượng liên kết hạt nhân.

2

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

Để tách hạt nhân (được tạo thành) thành các hạt ban đầu, cần phải tiêu tốn cùng năng lượng ΔE
đó.
Vậy ΔE đặc trưng cho sự ổn định (bền vững) của hạt nhân.
ΔE càng lớn (tức Δm càng lớn) thì hạt nhân càng bền vững.
Người ta còn biểu thị năng lượng liên kết hạt nhân qui về cho một nucleon:
DE
DE
dE =
hay Er =
A
A
Trong sự tính toán nếu không dùng đơn vị năng lượng là (J) mà dùng MeV thì từ ΔE = Δm.c 2 ta
có 1u = 931.106 eV = 931 MeV.
♣ Sự biến đổi các nguyên tố và hiện tượng 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.
Các hạt nhân nặng không bền như Của, Po, Ra,… liên tục phóng ra các tia phóng xạ α ( 42 He ),
β ( - 10 e ), γ (bức xạ).
-

Định luật chuyển dịch phóng xạ Fajans, Soddy.
A
Z

X ¾¾
® 24 He + ZA-- 42Y

Nguyên tố sản phẩm của sự phóng xạ α dịch chuyển 2 ô về bên trái nguyên tố mẹ trong bảng tuần
hoàn.
A
Z

X ¾¾
® - 10 e + Z +A1Y

Nguyên tố sản phẩm của sự phóng xạ β dịch chuyển một ô về bên phải nguyên tố mẹ trong bảng
tuần hoàn.
Phóng xạ γ không làm biến đổi nguyên tố nhưng có sự thay đổi trạng thái năng lượng của hạt
nhân.
Các nội dung trên của định luật chuyển dời thực chất bắt nguồn từ định luật bảo toàn số khối và
bảo toàn điện tích.
- Trong quá trình phóng xạ, đa số các sản phẩm tạo thành lại có tính phóng xạ vì vậy sự
phân huỷ nối tiếp nhau tạo thành dãy hay họ phóng xạ.
(HS xem các họ phóng xạ ở trang 71-73 một số vấn đề chọn lọc) hoá học tập 1).
♣ Động học các quá trình phóng xạ
Thực nghiệm xác định rằng về mặt động hoá học của tất cả các quá trình phân rã phóng xạ đều
tuân theo quy luật phản ứng một chiều bậc nhất.
A
→ sản phẩm
t=0
a
0
t
(a-x)
x
Nồng độ chất A ở thời điểm đầu (t = 0) là a.

Nồng độ chất A bị mất đi sau thời gian t là x.
Nồng độ chất A còn lại ở thời điểm t là (a-x).
Phương trình động học của phản ứng là:
3


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

dx
= k .(a - x)
(1)
((1) là phương trình động học dạng vi phân)
dt
k là hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ xác định.
(1) phân li biến số, lấy tích phân ta được phương trình động học dạng tích phân:
1
a
k = ln
(2)
t (a - x)
v =-

(2) còn được viết (a-x) = a.e-kt
(3)
Áp dụng cho sự phân rã phóng xạ:
k là hằng số phân rã phóng xạ.
No Số hạt nhân phóng xạ có ở thời điểm đầu (t = 0)
N Số hạt nhân đó còn lại ở thời điểm t đang xét.

(4)
1 N
k = ln 0
t N
hay N = No.e-kt
* Chu kì bán huỷ:
Thời gian để lượng chất ban đầu mất đi một nửa gọi là thời gian bán huỷ hay chu kì bán huỷ
(kí hiệu t1/2).
Thay N = No/2 vào (4) ta có:
1
ln 2
k = .ln 2 hay t1/2 =
(5)
t1/2
k
* Độ phóng xạ:
Độ phóng xạ A của một mẫu phóng xạ là đại lượng bằng số các phân rã trong một đơn vị thời
gian.
dN
A=
dt
Thực chất đây là tốc độ phân rã của mẫu phóng xạ.
♣ Phản ứng hạt nhân. Sự phân hạch hạt nhân. Phản ứng nhiệt hạch.

Phần II: Bài tập
Dạng 1: Năng lượng hạt nhân.
Bài 1: Hạt nhân Li có khối lượng m = 7,0160 (u). Tính năng lượng liên kết riêng của hạt
nhân Li. Biết rằng mp = 1,00724(u), mn = 1,00862(u).
Hướng dẫn
Cách 1:

Δm = (1,00724.3 + 1,00862.4) – 7,0160 = 0,0402 u.
4


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

10- 3
ΔE = Δm.c = 0,0402.3.10 ) .
= 6,00797.10-12 (J)
6,022.1023
2

8 2

D E 6,00797.10- 12
Er =
=
= 8,58281.10- 13 (J/nucleon)
A
7
Cách 2:

Tính được Δm = 0,0402 u.
ΔE = 0,0402.931 = 37,4262 (MeV)
D E 37, 4262
Er =
=
= 5,3466 (MeV/nucleon)

A
7
* HS cần lưu ý về đơn vị:
1g 10- 3 kg
=
(N = 6,022.1023)
N
N
-19
1eV = 1,602.10 J; 1u = 931MeV.
J = kg.m2/s2;

u=

Bài 2: Tính năng lượng hạt nhân (theo KJ.mol-1) kèm theo quá trình biến đổi sau:
235
92

94
0
1
U + 01n ¾¾
® 40
Zr + 140
58 Ce + 6 - 1 e + 2 0 n

235
92

94

40

mp = 1,00728u.

mn = 1,00866u.

U = 235,0439u.

Biết

Zr = 93,9061u.

140
58

Ce = 139,9053u.

me = 5,4858.10-4u.

Hướng dẫn

D m = (m 235U + m 1 n ) - (m 94 Zr + m140Ce + 6m
92

0

40

58

0
- 1e

+ 2m 1 n )
0

= 0,22384u.
ΔE = 0,22384.10-3.10-3.(3.108)2 = 2,01456.1010 (KJ.mol-1)
Nếu chú ý rằng đây là năng lượng được giải phóng sau phản ứng ta có thể viết:
ΔE = -2,01456.1010 (KJ.mol-1)

Dạng 2: Động học phản ứng phóng xạ tự nhiên
Bài 3: “Liệu pháp coban” dùng trong y học để chứa một số dạng ung thư dựa vào khả năng
làm giảm khối u của tia gamma. Coban-60 phân rã tạo ra hạt β, tia gamma có t 1/2 = 5,27 năm
theo phương trình:
60
27

Co ¾¾
® 2860 Ni + - 10 e +00 γ

Sau 30 năm một mẫu coban-60 nặng 3,42μg còn lại bao nhiêu?
Hướng dẫn
Ta biết

k=

ln 2
ln 2
=

= 0,13152 (năm-1)
t1/2
5, 27
5


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

Sau 30 năm khối lượng Co-60 còn lại là:
m = mo.e-kt
= 3,42.e-(0,13152.30) = 0,06614 (μg)
Bài 4: Một mẫu đá chứa 17,4μg U238 và 1,45μg Pb206. Tính tuổi (niên đại) của mẫu đá đó, biết
U238 có t1/2 = 4,51.109 năm.
Hướng dẫn
Ta biết

k=

ln 2
ln 2
=
= 0,15369.10- 9 (năm-1)
9
t1/2
4,51.10
238
92

4
0
U ¾¾
® 206
82 Pb + 8 2 He + 6 - 1 e

Ta thấy

nU(phân huỷ) = nPb(tạo thành)
m
m
Û ( Uran ) = Pb
A(Uran )
APb
Þ mU(phân huỷ) = mPb .

Ta biết
Vậy

A(Uran )
APb

= 1, 45.

238
= 1,6752 (μg)
206

1 N
1 m

k = ln o hay k = ln o
t N
t m
1 m
1
(17, 4 +1,6752)
t = ln o =
.ln
; 6,58.108 (năm)
- 9
k m
0,15369.10
17, 4

Bài 5: Một mẫu than lấy từ hang động của người Polinexian cổ đại ở Haoai có tốc độ phân
huỷ 14C là 13,6 (tính cho 1g cacbon trong 1 giây). Tính tuổi của mẫu than đó. Biết 14C có t1/2 =
5730 năm.
Hướng dẫn
Cơ sở của phương pháp định tuổi này là:
Trong tự nhiên 14C được hình thành từ phản ứng hạt nhân:
14
7

N + 01n ¾¾
® 146 C + 11H

(1)

Khi phân rã, 14C tạo ra:
14

6

C ¾¾
® 147 N + - 10b

(2)

Vì 14C được tạo thành theo (1) rồi bị phân huỷ theo (2) đều với vận tốc hằng định nên
trong khí quyển có lượng 14CO2 hằng định. Do đó cũng có một lượng nhỏ nhưng cũng hằng định
14
C trong cơ thể thực vật, động vật sống. Khi thực vật, động vật chết lượng 14C bị giảm (mà
không được bù lại).
Người ta xác định rằng: trong khí quyển, trong mỗi cở thể động thực vật đang sống cứ 1
giây trong 1 gam cacbon có 15,3 phân huỷ 14C. Khi cơ thể này chết đi tốc độ phân huỷ đó giảm
dần với chu kì bán huỷ là 5730 năm.
6


MT S VN V HểA HC HT NHN

GV: Nguyn Th Hng Hnh

ổ
Ro = k .N o ỹ
ùù
Ro N o ử
ỗ
ữ
ị
= ữ

ỗ
ý
Ta bit:
ữ
ỗ
ữ
ù
ỗR = k .N ùỵ
R
Nứ
ố
Ro l s phõn hu 14C khi c th ng thc vt cũn sng. ú l hng s, R o = 15,3 (tớnh cho 1g C
trong 1 giõy)
R l s phõn hu 14C khi c th ng thc vt ó cht, cú ti lỳc c phỏt hin, õy R = 13,6.
2
ln 2
k = ln
=
= 1,209.10-4 (nm-1)
t1/2 5730
1 R
t = ln o
k R

Tui ca mu than ú l:
1
15,3
t=
ln
; 974 (nm)

- 4
1, 209.10
13,6
Bi 6:

226
88

Ra cú chu kỡ bỏn hu l 1590 nm. Hóy tớnh khi lng ca mt mu Radi cú cng

phúng x bng mt Curi (1 Ci = 3,7.1010 Bq).
Hng dn
Gi N l s nguyờn t Ra trong mu Ra ó cú 3,7.1010 phõn ró trong mt giõy.
dN
dN
v == k .N
= k .N
Ta cú
hay R =dt
dt
3,7.1010
3,7.1010
N=
(ln 2) / 1590
k
Mt cỏch gn ỳng MRa ; 226 (g/mol)
Khi lng ca mu Ra l:
226.N
226.3,7.1010.1590.365.24.3600
m=

=
; 1( g )
6,022.10 23
6,022.10 23.ln 2
Vy

3,7.1010 = k.N ị N =

Bi 7: Mt mu Radon (Rn) thi im t = 0, phúng ra 7,0.10 4 ht trong 1 giõy, sau 6,6
ngy mu ú phúng ra 2,1.104 ht trong 1 giõy. Hóy tớnh chu kỡ bỏn hu (t1/2).
Hng dn
Ta bit:

1 N
k = ln o
t N

m

N o Ro 7,0.104 10
= =
=
N
R
2,1.104
3
k=

1 10
ln = 0,1824 (ngy-1)

6,6 3

t1/2 =

ln 2
ln 2
=
= 3,7997 (ngy)
k
0,1824
7


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

Bài 8: Uran thiên nhiên chứa 99,28% U 238 (t1/2 = 4,5.109 năm) và 0,72% U235 (t1/2 = 7,1.108
năm). Tính tốc độ phân rã mỗi đồng vị trên trong 10g U3O8 mới điều chế.
Hướng dẫn
Để làm bài này ta biết
v = k.N
(R = k.N)
Với v (hay R) là tốc độ phân huỷ hạt nhân
k là hằng số tốc độ phân huỷ
N là tổng số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm t đang xét
ln 2
k=
và
(cần phải đổi t1/2 ra đơn vị giây)

t1/2
238.99, 28 + 235.0,72
= 237,9784 ; 238 (g/mol)
100
10
nU =
.3 = 3,57.10- 2 (mol)
238.3 +16.8
NU 238 = 3,57.10-2.99,28%.6,022.1023 = 2,13.1022 (hạt)
MU =

NU 235 = 3,57.10-2.0,72%.6,022.1023 = 1,55.1020 (hạt)
Tốc độ phân rã của U238 là:
v238 = k238.N238 =

ln 2
.2,13.1022 = 1,04.105 (hạt nhân/giây)
4,5.10 .365.24.3600
9

Tốc độ phân rã của U235 là:
v235 = k235.N235 =

ln 2
.1,55.1020 = 4,76.10 4 (hạt nhân/giây)
7,1.10 .365.24.3600
8

Bài 9: Khi nghiên cứu một cổ vào C 14 (t1/2 = 5730 năm) người ta thấy trong mẫu đó có cả C 11.
Số nguyên tử C14 bằng số nguyên tử C 11, tỉ lệ độ phóng xạ C 11 so với C14 bằng 1,51.108 lần.

Tính tỉ lệ độ phóng xạ C 11 so với C14 trong mẫu này sau 12 giờ kể từ nghiên cứu trên. (Biết 1
năm có 365 này)
Hướng dẫn
Độ phóng xạ v = k.N
Tại thời điểm đầu t = 0
vo ( C11 ) = k11.N o ( C11 )

(1)

vo ( C14 ) = k14 .N o ( C14 )

(2)

mà

N o ( C11 )
N o ( C14 )

= 1;

vo (C11 )
vo (C14 )

= 1,51.108 ; k14 =

ln 2
= 3,836.10- 12 (s-1)
5730.365.24.3600

từ (1) và (2) Þ k11 = 5,7926.10-4 (s-1)

Tại thời điểm t = 12h
8


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

v( C11 ) = k11.N ( C11 )

(3)

v( C14 ) = k14 .N ( C14 )

(4)

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

ïï
N ( C11 ) = N 0( C11 ) .e- k11t ü
N
N
ïý Þ ( C11 ) = 0( C11 ) .et ( k14 - k11 )
N ( C14 ) N 0( C14 )
N ( C14 ) = N 0( C14 ) .e- k14t ïï
ïþ
N (C11 )
= et ( k14 - k11 )
N (C14 )

mà

Vậy

v(C11 )

từ (3) và (4) Þ

v(C14 )

=

v(C11 )

Û

v(C14 )
v(C11 )

Û

v(C14 )

k11 N ( C11 )
.
k14 N ( C14 )

=

k11 t ( k14 - k11 )
.e
k14

=

5,7926.10- 4 12.3600(3,836.10- 12 - 5,7926.10- 4 )
.e
= 2,04.10- 3 (lần)
- 12
3,836.10

Phần III : Bài tập học sinh tự giải
1. Viết phương trình phản ứng hạt nhân biểu diễn sự phóng xạ α của các đồng vị:
226
88

Ra ¾¾
® 24 He + ...

237
93

Np ¾¾
® 24 He + ...

234
92

U ¾¾
® 24 He + ...

2. Viết phương trình phản ứng hạt nhân biểu diễn sự phóng xạ β của các đồng vị:

35
16
3
1

S ¾¾
® - 10 e + ...

H ¾¾
® - 10 e + ...

60
26

Fe ¾¾
® - 10 e + ...

207
3. Họ phóng xạ actini bắt đầu từ urani – 235 ( 235
92 U ) và kêt thúc bằng chì – 207 ( 82 Pb ). Năm giai

đoạn đầu xảy ra lần lượt sự phóng xạ α, β, α, α và β. Hãy xác định các đồng vị phóng xạ được
sinh ra ở mỗi giai đoạn bắt đầu từ urani – 235.
4. Cân bằng các phương trình phản ứng hạt nhân sau đây. Chỉ rõ số khối và số hiệu nguyên tử
của nguyên tố “?”
® 136 C + ?
a) 137 N ¾¾
b)

41

20

Ca + - 10 e ¾¾
®?

c)

90
38

Sr ¾¾
® 90
39Y + ?

® 115 B + ?
d) 116 C ¾¾
9


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN
43
21

e)

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

Sc ¾¾
® 11H + ?

5. Triti 13 H là đồng vị phóng xạ của hydro, có chu kỳ bán huỷ là 12,3 năm.
3
1

H ¾¾
® - 10 e + 23 He

Nếu ban đầu có 1,5mg đồng vị đó thì sau 49,2 năm còn lại bao nhiêu miligam?
90
Sr ) là một đồng vị phóng xạ có chu kì bán huỷ (t 1/2) là 12 năm, được sinh ra khi
6. Stronti-90 ( 38

nổ bom nguyên tử. Đó là một đồng vị phóng xạ khá bền và nó có khuynh hướng tích tụ vào tuỷ
xương nên đặc biệt nguy hiểm cho người và súc vật.
a) Đây là một đồng vị phóng xạ β. Viết và cân bằng phương trình phản ứng, chỉ rõ sản phẩm của
phản ứng.
b) Một mẫu

90
38

Sr phóng ra 2000 phần tử β trong một phút. Hỏi cần bao nhiêu năm sự phóng xạ

mới giảm xuống 125 hạt β trong một phút?
7. Hãy nêu những nét lớn về ứng dụng của các đồng vị sau:
60
27

Co ,

32
15

P,

131
53

I,

239
94

Pu .

8. Tính E, Er của hạt nhân Đơteri ( 12 H ) biết mp = 1,6725.10-24g, mn = 1,6748.10-24g, mD =
3,3437.10-24g.
ĐS: 2,02 và 1,01 MeV
9. Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau:
a.

235
92

92
U + 01n ¾¾
® 141
56 Ba + 36 Kr + ?+ năng lượng.

b.

239
94

91
1
Pu + ? ¾¾
® 39
Y + 146
55 Cs + 3 0 n + năng lượng.

® 2a + ?+ năng lượng.
c. 12 H + 37 Li ¾¾
d.

238
92

U + ? ¾¾
® 239
® 239
92 U ¾¾
93 Np + ?
¯
239
94

Pu + ?

10. Các nguyên tố sẽ biến đổi như thế nào khi phóng xạ α, β, γ?

Hãy bổ sung các phương trình phản ứng phóng xạ sau:
226
88

a
Ra ¾¾
®? ;

b
U ¾¾
®?

239
92

11. Xuất phát từ phản ứng phân hạch sau đây:
235
92

1
U + 01n ¾¾
® 136
57 La + X + 3 0 n

Hãy xác định điện tích hạt nhân và số khối của nguyên tử X.
12. Có bao nhiêu hạt α, β được phóng ra trong dãy biến đổi phóng xạ chuyển một hạt nhân
thành

206
82

Pb ?

13. Xét phản ứng phân hạch đơn giản sau:
235
92

U + n ¾¾
® 137
52Te + X + 2n .

Xác định hạt nhân X?
10

238
92

U


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

14. Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau đây:
a.

238
92

U ¾¾
® 230
90Th + ...

b.

235
92

U ¾¾
® 206
82 Pb + ...

Có định luật bảo toàn nào được áp dụng khi hoàn thành phương trình trên?
(HSGQG - 2000)
15. Hãy tính xem trong bao nhiêu năm thì 99,9% số nguyên tử phóng xạ X bị phân huỷ. Cho biết
chu kì bán huỷ của X là t1/2 = 50 năm.
17. Khi bán phá đồng vị

235
92

U bằng một notron ta thu được các nguyên tử

xác định năng lượng được giải phóng ra theo eV của 1 nguyên tử

132
51

Sb và

101
41

Nb . Hãy

235
92

U . Cho biết: m ( 235U ) =

235,04u m ( 101Nb ) = 100,911u; m ( 132 Sb ) = 131,885u; mn = 1,0087u; c = 3.108m/s.
18. Có bao nhiêu hạt proton, notron trong mỗi hạt nhân sau đây:
a/ Ne22;
b/ Sr88;
c/ Sr92;d/ W180;
e/ Cm242.
19. Theo định luật Rusell-Sođy (Raxen-Xôđi): Khi một nguyên tố phóng xạ sẽ có sự thay đổi vị
trí của nó trong bảng tuần hoàn:
a/ Sự bức xạ một hạt α tạo ra một nguyên tố mới khác vị trí nguyên tố đầu hai nhóm về bên trái.
b/ Sự bức xạ một hạt β tạo ra một nguyên tố mới khác vị trí nguyên tố đầu một nhóm về bên phải.
Dựa vào bản chất hạt α và hạt β giải thích định luật này và nêu ví dụ cụ thể để minh hoạ.
20. Một hạt nhân 80Br35 có thể biên đổi bằng cách:
a/ Bức xạ một e- hay
b/ Bức xạ một positron (tức hạt +eo) hay
c/ Đoạt 1e-.
Trong mỗi trường hợp đó có nguyên tố mới nào được tạo thành? Viết phương trình tạo thành
nguyên tố đó.
21. Hạt nhân 90Th233 bức xạ liên tiếp 2e tạo ra một đồng vị Uran. Hãy viết phương trình cho quá
trình đó.

22. Viết đầy đủ phương trình phản ứng hạt nhân sau đây:
(có sự giải thích cần thiết ở mỗi trường hợp)
o
a/ 15P32 →
?
+
-1e
43
b/ 19K43
→
+
?
20Ca
206
c/ 84Po210
→
+
?
82Pb
17
o
d/ 9F →
?
+
1e
o
e/ 11Na22
→
+
?

1e
27
o
f/ 12Mg
→
+
?
-1e
36
g/ 17Cl36
→
+
?
18Ar
239
235
h/ 94Pu
→
+
?
92U
207
23. Đồng vị 84Po có thể phân huỷ theo 3 cách:
a/ Đoạt 1e-; b/ Bức xạ một positron;
c/ Bức xạ một hạt α.
Hãy viết phương trình cho mỗi trường hợp đó.
11


MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN

GV: Nguyễn Thị Hồng Hạnh

24. Có một mẫu chứa 45 microgam (μg) 86Rn222. Sau 8,5 ngày thì lượng 86Rn222 còn lại bao
nhiêu? Biết rằng chu kì bán huỷ của 86Rn222 là 3,8 ngày.
25. Một mẫu ban đầu có 0,30 mg Co60. Sau 1,40 năm lượng Co60 còn lại 0,25mg. Tìm chu kì bán
huỷ của Co60.
26. Xeri – 137 (Ce137) là một sản phẩm trong lò phản ứng hạt nhân, nó có chu kì bán huỷ 30,2
năm, Ce137 là một trong những đồng vị phát tán mạnh nhiều vùng ở chấu Âu sau tai nạn hạt nhân
Trec-nô-bưn. Sau bao lâu lượng chất độc này còn 1,0% kể từ lúc tai nan xảy ra?
27. Một trong những nguồn cơ bản của đồng vị phóng xạ K 40 trong cơ thể người là xương. Tính
thời gian bán huỷ của K40, biết rằng sau 4,5 tỉ năm lượng đồng vị này còn lại 7,0%.
28. Một mẫu đá chứa 13,2 μg Uran-238 và 3,42μg Pb-206. Biết rằng chu kì bán huỷ của 92U238 là
4,51.109 năm. Hãy tính tuổi của mẫu đá đó.
29. Một mẫu than củi tìm thấy trong một động ở Lascaux (Lasco) tại Pháp có tốc độ phân huỷ
bằng 2,4 phân huỷ trong một phút tính cho một gam. Giả định rằng mẫu than này là phần còn lại
của một mẫu than đã được một hoạ sĩ tạo ra và dùng để vẽ các tranh trên thành động này. Hoạ sĩ
đó tạo ra mẫu than này vào năm nào?
30. Tìm niên đại của một mẫu than củi có tốc độ phân huỷ là 11,2 lầ trong một giây cho một
gam.
31. Khối lượng nguyên tử (nguyên tử khối) của O 16 là 15,99494u (hay đvC). Do đó khối lượng
của hạt nhân O16 là 15,99053u (hay đvC). Tìm năng lượng liên kết cho một nucleon của oxi.
Khối lượng 1 proton là 1,00728u (đvC), 1 notron là 1,00866u (hay đvC)

12