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
Trang 1CẤU 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
1H, 1H H, 1 (3 đồng vị
của hiđrô) và 4
1He (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
Trang 2III / 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 ?
Trang 3HS : N = A Z
HS : Z A X
HS : A Z
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
1H ;
Đơtêri 2
1H ( hay 2
1D ) ; Triti 3
1H ( hay
3
1T )
Hoạt động 3 :
HS : Kg
HS : u
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
Trang 4HS : eV/c2 ; MeV/c2
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 mp
HS : ( A Z ) mn
HS : M0 = Z mp + ( A Z ) mn
HS : M
HS : M < M0
lượng dùng trong vật lý hạt nhân ?
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 mp 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 mn thì tổng khối lượng của các hạt nơtrôn bằng bao nhiêu ?
Trang 5HS : E0 = [ Z mp + ( A Z ) mn ]
c2
HS : E = M c2
HS : E < E0
HS : E = E0 E = M c2
HS : E = E0 E = M c2
HS : E = M c2
HS :
A
E
GV : Tổng khối lượng của các hạt
nuclôn bằng bao nhiêu ?
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 E0 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 ?
Trang 6GV : Ngược lại, nếu muốn tách hạt
nhân đó thành các nuclôn riêng rẽ, có
tổng khối lượng [ Z mp + ( A Z )
mn ] > 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
Trang 7nuclôn 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 thường1
1H;
đơteri2
1H (hay 2
1D) và triti3
1H (hay 3
1T)
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
6C
1u = 1 . 12 23
12 6, 022.10 g 1,66.10-27kg b) Khối lượng còn có thể đo bằng đơn vị của năng lượng chia cho c2, cụ thể
là có thể đo bằng eV/c2 hoặc MeV/c2
Trang 81u = 931,5MeV/c2
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 Xbao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó, một lượng M bằng :
M = [Zmp + (A – Z)mn] – M
M được gọi là độ hụt khối của hạt nhân
Theo thuyết tương đối, hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng
Eo = [Zmp + (A – Z)mn]c2 còn hạt nhân được tạo thành từ chúng thì có năng lượng E = Mc2 < Eo Vì năng lượng toàn phần được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng E =
Eo – E = M.c2 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 Zmp + (A – Z)mn > M, thì ta phải tốn năng lượng E =
M.c2 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 =
Trang 9M.c2 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
