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 ñặc 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 ñịnh luật bảo toàn
+ Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4
+ Bảo toàn ñiện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn ñộng lượng: p1+ p2= p3+ p hay4 m1 1v + m2v2 = m4v3+ m4v4
uur uur uur uur ur ur ur ur
+ Bảo toàn năng lượng:
1 2 3 4
X X X X
K + K + DE= K + K Trong ñó: ∆E là năng lượng phản ứng hạt nhân
1 2 2
X x x
K = m v là ñộng năng chuyển ñộng của hạt X
Lưu ý: - Không có ñịnh luật bảo toàn khối lượng.
- Mối quan hệ giữa ñộng lượng pX và ñộng năng KX của hạt X là: p2X = 2m KX X
- Khi tính vận tốc v hay ñộng năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: p= p1+ p2 ur uur uur biết j = ·p p1, 2 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 cosj1 2 1 2 haymK= m K1 1+ m K2 2+ 2 m m K K cosj1 2 1 2
Tương tự khi biết φ1= ·p p1, uur ur hoặc φ2 = ·p p2, uur ur Trường hợp ñặc biệt:p1^ p2 uur uur ⇒ 2 2 2 1 2 p = p + p Tương tự khi p1^ p uur ur hoặc p2^ p uur ur v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ 1 1 2 2 2 2 1 1 K v m A K = v = m » A Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0. * Năng lượng phản ứng hạt nhân
∆E = (M0 - M)c2 Trong ñó:
1 2
0 X X
M = m + m là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng.
3 4
X X
M = m + m là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.
Lưu ý: - Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng ∆E dưới dạng ñộng năng của các hạt X3, X4 hoặc phôtôn γ. Các hạt sinh ra có ñộ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.
- Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng lượng |∆E| dưới dạng ñộng năng của các hạt X1, X2 hoặc phôtôn γ. Các hạt sinh ra có ñộ 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 ðộ hụt khối tương ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3, ∆m4 Năng lượng của phản ứng hạt nhân
p ur 1 p uur 2 p uur φ
∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2 ∆E = ∆E3 + ∆E4 – ∆E1 – ∆E2 ∆E = (∆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 ñơn 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 ñiện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển ñộng 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:
p® n+ e+ + v
Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β+
là hạt pôzitrôn (e+) + Phóng xạ γ (hạt phôtôn)
Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 ñồng 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 ñổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường ñi kèm theo phóng xạ α và β.