Title CHUYÊN ĐỀ 1.7. VẬT LÍ HẠT NHÂN.pdf ✅

Chuyên Đề : VẬT LÍ HẠT NHÂN – PHÓNG XẠ PHẦN I. CÔNG THỨC CẦN GHI NHỚ 1. Quan hệ giữa hằng số tốc độ phân rã và thời gian bán huỷ ( t 1⁄2 hoặc T ) 1/2 ln 2 0,69315 t = = l l hoặc: / l = 1 2 ln2 t 2, Số hạt nhân còn lại sau thời gian t: N=Noe -lt N=No(1/2)t/ t1/2 3. Định nghĩa hoạt độ phóng xạ: A= dN dt - =lN. 4. Sự thay đổi hoạt độ phóng xạ theo thời gian: A=A0.e-lt=A0(1/2)t/t1/2 trong đó A0 là hoạt độ phóng xạ ban đầu. 5. Cân bằng phóng xạ (l1<Theo số hạt (N) Theo khối lượng (m) Độ phóng xạ (H) 10 (1 3,7.10 ) Ci Bq = Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian : Trong quá trình phân rã, khối lượng hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian : - Đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ. - Số phân rã trong một giây: N H t  = -  t T t N N .2 N .e (t) 0 0 - - l = = t T t m m .2 m .e (t) 0 0 - -l = = tT t H H .2 H .e (t) 0 0 - -l = = H N = l N0 : số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm ban đầu. N( )t : số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian t . m0 : khối lượng phóng xạ ở thời điểm ban đầu. m( )t : khối lượng phóng xạ còn lại sau thời gian t . H0 : độ phóng xạ ở thời điểm ban đầu. H( )t :độ phóng xạ còn lại sau thời gian t H = lN = l N0 tT 2 - = lN0e -lt - Đơn vị đo độ phóng xạ là becơren (Bq): 1 Bq = 1 phân rã/giây. - Thực tế còn dùng đơn vị curi (Ci): 1 Ci = 3,7.1010 Bq, xấp xĩ bằng độ phóng xạ của một gam rađi. Hay: Đại lượng Còn lại sau thời gian t Bị phân rã sau thời gian t N/N0 hay m/m0 (N0 – N)/N0 ; (m0 – m)/m0 Theo số hạt N N(t)= N0 e -lt ; N(t) = N0 tT 2 - N0 – N = N0(1- e-lt ) tT 2 - (1- e-lt ) Theo khối lượng (m) m = m0 e -lt ; m(t) = m0 tT 2 - m0 – m = m0(1- e-lt ) tT 2 - (1- e-lt ) PHẦN II. BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1. a) Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau: 18 1 18 O H .... F + ® + 1 (1) 2 18 1 .... D F + ®  + (2) 19 2 20 F D F .... + ® + 1 (3) 16 18 1 O .... F H n + ® + + 1 (4) b) Sự phân rã của một số hạt nhân kém bền phụ thuộc vào tỉ số giữa số neutron và số proton trong hạt nhân (kí hiệu là T). Nếu T của hạt nhân kém bền lớn hơn T của hạt nhân đồng vị bền, hạt nhân kém bền sẽ phân rã kiểu  - , ngược lại, nếu nhỏ hơn sẽ phân rã kiểu  + . Xác định kiểu phân rã để hoàn thành bảng sau: Hạt nhân 11C 20F 17F 14C Kiểu phân rã Hướng dẫn giải 18 1 1 18 O H n F + ® + 1 0 (1) 20 2 18 Ne D F + ®  + 1 (2) 19 2 20 1 F D F H + ® + 1 1 (3) 16 18 1 1 O F H n +  ® + + 1 0 (4) Hạt nhân 11C 20F 17F 14C Kiểu phân rã  +  -  +  - Câu 2. Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau: a) 206 4 82 2 ? Pb He ® + b) 17 17 9 8 F O ? ® +
c) 239 4 94 2 Pu ? e ® + H d) 1 4 1 2 H ? He + ® e) 2 4 1 2 ? D 2 He + ® Đối với mỗi định luật bảo toàn được áp dụng để lập phương trình trên, hãy phân tích một ví dụ để minh hoạ. Hướng dẫn giải Kí hiệu A Z X là hạt nhân nguyên tử chưa biết. Áp dụng định luật bảo toàn số nuclôn và định luật bảo toàn điện tích, ta có: a) A = 206 + 4 = 210; Z = 82 + 2 = 84 (Po) 206 206 4 84Po Pb He ® + 82 2 b) A = 17 - 17 = 0; Z = 9- 8 = 1 17 17 0 9 8 1 F O e ® + c) A = 239 - 4 = 235; Z = 94 - 2 = 92 (U) 239 235 4 94 92 2 Pu U He ® + d) A = 2.4 - 2 = 6; Z = 2.2 - 1 = 3 6 2 4 3 1 2 Li D 2 He + ® Câu 3. a) 238U tự phân rã liên tục thành một đồng vị bền của lead. Tổng cộng có 8 hạt α được phóng ra trong quá trình đó. Hãy giải thích và viết phương trình phản ứng chung của quá trình này. b) Uranium có cấu hình electron [Rn] 3 1 2 5f 6d 7s . Nguyên tử này có bao nhiêu electron độc thân? Có thể có mức oxid hoá cao nhất là bao nhiêu? c) UF6 là chất lỏng dễ bay hơi được ứng dụng phổ biến để tách các đồng vị uranium. Hãy viết phương trình phản ứng có UF6 được tạo thành khi cho UF4 tác dụng với ClF3. Hướng dẫn giải a) U 238 tự phóng xạ tạo ra đồng vị bền 92 x Pb cùng với ba loại hạt cơ bản: 4 0 2 1 He, e - và 0 0  . Theo định luật bảo toàn số khối: x = 238 - 8.4 = 206. Vậy có 206 82 Pb. Theo định luật bảo toàn điện tích: 92 (82 8.2) 6 1 - + = - Vậy có 6 hạt 0 1e - hay β - Phương trình chung: 238 206 4 0 92 82 2 1 U Pb 8 He 6 e ® + + - b) Cấu hình electron [Rn] 3 1 2 5f 6d 7s có số electron ngoài được biểu diễn như sau: Vậy nguyên tử 238 92 U có 4 electron độc thân (chưa ghép đôi); mức (số) oxygen hoá cao nhất + 6 vì 0 6 3 1 2 U U 6e [Rn]5f 6d 7s [Rn] ® + + c) Phản ứng: 3 4 6 2 2ClF 3UF 3UF Cl + ® + Câu 4. a) Hoàn thành phương trình phản ứng sau đây. Có định luật nào được áp dụng khi hoàn thành phương trình phản ứng trên? 238 230 92 90 U Th ? ® + 235 207 92 82 U Pb ? ® +