1. Định nghĩa: Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân của nguyên tố này tự động phóng ra những tia không nhìn thấy(gọi là tia phóng xạ) và biến đổi thành hạt nhân của nguyên tố khác. (gọi là tia phóng xạ) và biến đổi thành hạt nhân của nguyên tố khác.
2. Đặc điểm:
- Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất hạt nhân. - Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được nhưng có tác dụng sinh, lý, hóa học rất mạnh.
3. Các loại tia phóng xạ:Gồm 4 loại tia:
LOẠI TIA BẢN CHẤT TÍNH CHẤT
an pha (α) Là dòng hạt nhân nguyên tử Heli 24He, chuyển động với vận tốc cỡ 107m/s.
+ Ion hoá rất mạnh. + Đâm xuyên yếu. bêta trừ (β-) Là dòng hạt êlectron −10e, vận tốc rất lớn
Ion hoá yếu hơn nhưng đâm xuyên mạnh hơn tia α.
bêta cộng (β+) Là dòng hạt êlectron dương (còn gọi là pozitron)
0 1e
+ ,vận tốc rất lớn vận tốc rất lớn
Gam ma (γ) Là bức xạ điện từ có năng lượng rất cao Ion hoá yếu nhất, đâm xuyên mạnhnhất.
4. Định luật phóng xạ:
a) Phát biểu: Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bằng một khoảng thời gian T gọi là chu kì bán rã. Cứ sau mỗi chu kì bán rã thì một nửa số hạt nhân của nguyên tố đó đã biến đổi thành chất khác.
b) Biểu thức: m = m0e-λt hay N = N0e-λt.
Trong đó: m0 (hay N0) là khối lượng (hay số hạt nhân) tại thời điểm ban đầu (t0 = 0). m (hay N) là khối lượng (hay số hạt nhân) tại thời điểm t.
λ là hằng số phóng xạ, liên hệ giữa λ và T là: λ = ln2
T
c) Độ phóng xạ (H):
- Định nghĩa: là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của một khối chất phóng xạ, được đo bằng số hạt nhân bị phân rã trong một đơn vị thời gian.
- Biểu thức tính: H = −dN
dt = λN0e-λt = λN; hay H = H0e-λt
- Đơn vị: + Đơn vị chuẩn là Bq (đọc là Béc cơ ren): 1Bq = 1 phân rã/1s. + Đơn vị khác: Ci (đọc là Curi) 1Ci = 3,7.1010Bq.
Khi tính H, ta phải đổi đơn vị của chu kì bán rã về giây.
5. Ứng dụng của các đồng vị phóng xạ
a) Phương pháp nguyên tử đánh dấu: dùng 31
15P là phân lân thường trộn lẫn với một ít chất phóng ra xa β- là 32 15Pbón cho cây. Theo dõi sự phóng xạ của β- ta sẽ biết được quá trình vận chuyển chất trong cây.
b) Dùng phóng xạ γ : tìm khuyết tật trong các sản phẩm đúc, bảo quản thực phẩm, chữa bệnh ung thư, …
c) Phương pháp xác định tuổi cổ vật: đo độ phóng xạ của 14
6C sẽ xác định được tuổi các cổ vật.
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN BÀI TẬP1. Hiện tượng phóng xạ 1. Hiện tượng phóng xạ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t:
0.2 0.
t
t T
N=N - =N e-l
* Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt (α hoặc e- hoặc e+) được tạo thành:
0 0(1 t)
N N N N e-l
LT SIÊU CẤP TỐC * Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t:
0.2 0.
t
t T
m=m - =m e-l
Trong đó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu T là chu kỳ bán rã
ln2 0,693
T T
l = = là hằng số phóng xạ
λ và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ.
* Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t: D =m m0- m=m0(1- e-lt) * Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: 0 1 t m e m l - D = - Phần trăm chất phóng xạ còn lại: 0 2 t t T m e m l - - = =
* Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: 1 1 1 0(1 t) 1 0(1 t)
A A A N A N m A e m e N N A l l - - D = = - = -
Trong đó: A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô.
Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- thì A = A1 ⇒ m1 = ∆m * Độ phóng xạ H
Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, đo bằng số phân rã trong 1 giây. 0.2 0. t t T H=H - =H e-l =l N H0 = λN0 là độ phóng xạ ban đầu. Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây
Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq
Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi ra đơn vị giây(s).
2. Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, năng lượng liên kết
* Hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng Vật có khối lượng m thì có năng lượng nghỉ E = m.c2
Với c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.
* Độ hụt khối của hạt nhân ZAX : ∆m = m0 – m Trong đó m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn là khối lượng các nuclôn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
m là khối lượng hạt nhân X. * Năng lượng liên kết ∆E = ∆m.c2 = (m0-m)c2
* Năng lượng liên kết riêng (là năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn): WLKR E A
D= =
Lưu ý: Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.
3. Phản ứng hạt nhân* Phương trình phản ứng: 1 2 3 4 * Phương trình phản ứng: 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4 4 A A A A Z X +Z X ® Z X +Z X
Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, eletrôn, phôtôn ... Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1 → X2 + X3
X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β * Các định luật bảo toàn
+ Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4
+ Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn động lượng: uur uur uur uurp1+p2=p3+p hay4 m1 1urv +m2 2vur=m4 3vur+m4 4vur
+ Bảo toàn năng lượng: KX1+KX2 +D =E KX3+KX4
1 2 2
X x x
K = m v là động năng chuyển động của hạt X
Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng.
- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: p2X =2m KX X
- Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: ur uur uurp=p1+p2 biết ·
1, 2p p p p j =uur uur 2 2 2 1 2 2 1 2 p =p +p + p p cosj hay (mv)2=(m v1 1)2+(m v2 2)2+2m m v v cos1 2 1 2 j haymK=m K1 1+m K2 2+2 m m K K cos1 2 1 2 j
Tương tự khi biết ·
1 1
φ =uur urp p, hoặc ·
2 2
φ =uur urp p, Trường hợp đặc biệt:uur uurp1^p2 ⇒ 2 2 2 Trường hợp đặc biệt:uur uurp1^p2 ⇒ 2 2 2
1 2
p =p +p
Tương tự khi uur urp1^p hoặc uur urp2^p
v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2⇒ 1 1 2 2
2 2 1 1
K v m A
K =v =m » A (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0. * Năng lượng phản ứng hạt nhân
Q = (M0 - M)c2
Trong đó: M0=mX1+mX2là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng. M =mX3+mX4 là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.
Lưu ý: - Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng Q dưới dạng động năng của các hạt X3, X4 hoặc phôtôn γ. Các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.
- Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng lượng |Q| dưới dạng động năng của các hạt X1, X2 hoặc phôtôn γ. Các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.
* Trong phản ứng hạt nhân 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4 4 A A A A Z X +Z X ® Z X +Z X Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có:
Năng lượng liên kết riêng tương ứng là ε1, ε2, ε3, ε4. Năng lượng liên kết tương ứng là ∆E1, ∆E2, ∆E3, ∆E4
Độ hụt khối tương ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4
Năng lượng của phản ứng hạt nhân Q = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2
Q = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2
Q = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2
* Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ + Phóng xạ α (4
2He): ZAX 24He AZ-42Y
-
® +
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị. + Phóng xạ β- (-01e
): ZAX ®-01e+Z+A1Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.
Thực chất của phóng xạ β- là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô:
n® +p e- +v
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β- là hạt electrôn (e-)
- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất.
+ Phóng xạ β+ (+01e
): ZAX ® +01e+Z-A1Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.
Thực chất của phóng xạ β+ là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô:
pur ur 1 p uur 2 p uur φ
LT SIÊU CẤP TỐC
p® +n e++v
Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β+ là hạt pôzitrôn (e+) + Phóng xạ γ (hạt phôtôn) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng
1 2 hc hf E E e l = = = -
Lưu ý: Trong phóng xạ γ không có sự biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường đi kèm theo phóng xạ α và β.
4. Các hằng số và đơn vị thường sử dụng
* Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1
* Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J
* Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 MeV/c2
* Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10-19 C * Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u * Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u
* Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u
1. Chọn phát biểu sai về hai hạt nhân đồng vị:
A. có cùng số nuclon nhưng khác số proton. B. nguyên tử của chúng cùng tính chất. C. có cùng số proton nhưng khác số nơtron. D. có cùng số proton nhưng khác số nuclon.
2. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt
A. nơtron. B. nuclon và electron. C. nuclon. D. proton.
3. Trong hạt nhân92U238, chênh lệch giữa số notron và số proton bằng
A. 238 B. 92. C. 146. D. 54.
4. Hạt nhân Uran 238
92U phân rã phóng xạ cho hạt nhân con là Thôri234
90Th . Đó là sự phóng xạ:
A. γ. B. β+. C. β-. D. α.
5. Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) bằng khối lượng của
A. một nguyên tử hiđrô. B. 1/12 khối lượng nguyên tử C12.
C. một proton. D. một nơtron.
6. Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân
A. phát ra một bức xạ điện từ. B. tự động phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. C. phát ra các tia α, β, γ. D. phát ra các tia phóng xạ khi bị kích thích từ bên ngoài.
7. Chất phóng xạ tự nhiên chỉ phát ra các tia phóng xạ khi được kích thích bằng cách
A. đốt nóng. B. bắn phá bằng hạt khác. C. chiếu tia X. D. ba câu trên đều sai.
8. Chu kì bán rã T của một chất phóng xạ là khoảng thời gian tính từ lúc ban đầu đến lúc
A. sự phóng xạ lặp lại như cũ. B. số nguyên tử của chất phóng xạ giảm một nửa. C. độ phóng xạ của chất ấy giảm e lần. D. chất ấy mất hoàn toàn tính phóng xạ.
9. Hằng số phóng xạ của một chất phóng xạ (kí hiệu λ) là đại lượng
A. đặc trưng cho tốc độ phóng xạ của chất ấy. B. bằng nghịch đảo của chu kì bán rã. C. bằng số nguyên tử bị phóng xạ trong một giây. D. A, B, C đều sai. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
10. Sau . . . . lần phóng xạ α và . . . lần phóng xạ β- thì hạt nhân Franxi 87Fr223 biến thành hạt nhân chì 82Pb207.
A. 4; 2. B. 4; 3. C. 3; 4. D. 2; 4.
11. Sau bao nhiêu lần phóng xạ α và β- thì U238 biến thành Pb206?
A. 6 và 8. B. 8 và 4. C. 6 và 6. D. 8 và 6.
12. Bản chất của quá trình phóng xạ β- là quá trình
A. giải phóng hạt pozitron. B. phân rã của proton. C. phân rã của nơtron. D. A,B, C đều đúng.
13. Quá trình phân rã phóng xạ nào chỉ có sự biến đổi điện tích mà không có sự biến đổi tổng số nuclon của hạt nhân?
A. không có. B. phóng xạ α. C. phóng xạ β. D. phóng xạ γ.
A. không có. B. phóng xạ α. C. phóng xạ β. D. phóng xạ γ.
Một chùm tia phóng xạ gồm đủ bốn loại tia phóng xạ được cho đi từ trái sang phải qua một điện trường đều thẳng đứng từ dưới lên như hình vẽ.
15. Tia γ có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
16. Tia β- có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
17. Tia β+ có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
18. Tia α có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
19. Bức xạ gamma của hạt nhân xảy ra khi
A. hạt nhân quá thừa nơtron. B. hạt nhân quá thừa prôtôn.
C. hạt nhân được đốt nóng. D. hạt nhân chuyển về trạng thái năng lượng thấp hơn.
20. Trong chuỗi phóng xạ U235→ . . . →Pb207, có bao nhiêu phóng xạ α và β-?
A. 16 và 12. B. 5 và 5. C. 10 và 8. D. 7 và 4.
21. Chu kì bán rã của chất phóng xạ là 4,5 tỉ năm. Sau 9 tỉ năm, tỉ số giữa số hạt nhân còn lại và số hạt nhân đã bị phóng xạ là:
A. 2. B. 1/2. C. 1/3. D. 1/4.
22. Đồng vị của magiê 12Mg24 với chu kì bán rã 12 giây. Thời gian để khối chất mất đi 87,5% số hạt nhân là
A. 3s. B. 24s. C. 36s. D. 48s.
23. Định luật phân rã phóng xạ có nghiệm N(t) = N0e-λt, trong đó N0 là số hạt nhân ban đầu và λ là hằng số phóng xạ. Biểu thức nàosau đây cũng đúng? (trong đó T là chu kì bán rã). sau đây cũng đúng? (trong đó T là chu kì bán rã).
A. N = N0et/T. B. N = N02-t/T C. N = N0e-t/T. D. N = N02-λt.
Một chùm tia phóng xạ gồm đủ bốn loại tia phóng xạ được cho đi từ trái sang phải qua một từ trường đều vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.
24. Tia γ có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
25. Tia β- có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
26. Tia β+ có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D.
27. Tia α có thể là tia nào? A. tia A. B. tia B. C. tia C. D. tia D. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
28. Phản ứng 27Co60→ 28Ni60 + e- + ν thuộc loại
A. phân hạch. B. phóng xạ β-. C. tổng hợp hạt nhân. D. phóng xạ α.
29. Khi hạt nhân 92U238 bị bắn phá bởi nơtron, nó bị biến đổi theo quá trình: hấp thụ một nơtron, sau đó phát ra liên tiếp hai hạt β-.Hạt nhân được tạo thành sau các quá trình đó là Hạt nhân được tạo thành sau các quá trình đó là
A. 93Np240. B. 94Pu239. C. 93Np238. D. 88Ra233.
30. Tìm phát biểu sai về lực hạt nhân
A. là lực liên kết giữa các nuclon trong hạt nhân. B. có cường độ rất mạnh. C. có bản chất là lực hấp dẫn và lực điện. D. có bán kính tác dụng rất ngắn.